Що значить і що означає твердість ріжучого інструменту?

Така характеристика, як твердість ріжучого інструменту, неодноразово згадується в технічних документациях і описах стрічкових і дискових пилок, ножів і фрез. Однак, що цей показник означає, як отримується і відносно чого вимірюється, уточнюється набагато рідше.

Твердість – це здатність матеріалу чинити опір пластичним деформаціям під впливом контактного тиску.

Застосовуючи ці критерії по відношенню до інструменту (наприклад, стрічкової пилки), слід розуміти, що він здійснює ріжучий тиск на матеріал. Базові знання фізики допоможуть зрозуміти, що на дію пилки виникатиме протидія з боку матеріалу і вона буде спрямована у бік, протилежний їй. Саме твердість матеріалу визначає, зігнеться або ж не зігнеться зуб під впливом опору матеріалу, який обробляється.

На даний момент, існує велика безліч шкал і принципів вимірювання твердості матеріалу. Щодо ріжучого інструменту, найбільш достовірним і поширеним прийнято вважати шкалу Роквелла (HR). Додаткову популярність їй забезпечує і максимальна простота вимірювання. Фактично, цей показник визначається глибиною занурення спеціального індикатора специфічної форми і матеріалу в вимірюваний об'єкт.

Залежно від типу і сили застосування індикатора, змінюється і шкала вимірювання.

Для характеристики ріжучого інструменту, зокрема стрічкових і дискових пилок, і ножів, а також фрез, найбільш поширена шкала HRC. Так, можна виділити кілька категорій твердості матеріалу:

40-47 HRC – низький рівень твердості. Інструмент з такою характеристикою використовується в якості основи під твердосплавну і стеллітову напайку. Ще однією сферою його застосування є виготовлення пил, які потребують регулярного розведення і плющення (рамні). Інструмент з таким рівнем твердості повсюдно поширений в деревообробній галузі.

50-57 HRC – середній рівень твердості. Найбільш характерним представником даного спектра є фрези, невеликого (до 15мм) діаметра.

60 HRC і вище – високий рівень твердості. Таким параметрам відповідає твердосплавний інструмент і зуби стрічкових пилок, які зазнають індукційного гартування або ж виготовлені з швидкорізальної (HSS) сталі. Інструмент з таким рівнем твердості застосовують для обробки дерева і металів.

Крім фізичних і хімічних характеристик самого сплаву, твердість інструменту забезпечується за рахунок гартування. Гартовування - це процедура при якій матеріал доводиться до температури критичного діапазону або вище і миттєво охолоджується. Після неї на поверхні металу утворюється мартенситна структура, яка і забезпечує готовому інструменту певний рівень твердості.

Фактично, чим вище рівень твердості, тим більш зносостійким буде інструмент, проте слід розуміти, що інструмент з високим рівнем твердості позбавляється пластичності і його ресурс істотно знизиться при регулярних бічних навантаженнях (для дискових пилок) і вигинанні (наприклад, через шківи – для стрічкових).

Саме тому, на противагу гартуванню, розроблена процедура відпуску. При цій процедурі метал нагрівається до високої температури і вільно охолоджується. В результаті цього процесу, мартенсити, що утворилися на поверхні металу, розпадаються, роблячи інструмент менш твердим, але більш пластичним.

Більш докладні рекомендації до вибору і використання стрічкових пилок, дивіться тут.