Из чего сделано сверло? Объяснение корпусов из стали, кобальта и карбида

Поднесите спиральное сверло диаметром 3/16 дюйма к куску нержавеющей пластины 304 и посмотрите, что произойдет. Кончик синеет, дым закручивается, и уже через минуту режущая кромка уже не режет, а трётся. Со сверлом все было в порядке, кроме одного: при температуре примерно 540°C карбиды внутри стального корпуса перестают сохранять твердость. Чтобы понять из чего сделано сверло на самом деле нужно понять, какой базовый материал стоит между вами и этим моментом.

Сверло изготовлено из четырех основных материалов.

Каждое сверло состоит из двух частей: режущей кромки и корпуса, несущего ее. Передовые технологии исходят только из четырех семейств материалов. Это быстрорежущая сталь, кобальтсодержащая быстрорежущая сталь, карбид вольфрама в цельном или напаянном виде и алмазный абразив. Углеродистая сталь — пятый и по большей части исторический вариант, который сейчас используется в основном в качестве дешевых насадок для деревообработки.

Именно из-за этого определения выбор материала следует за заготовкой, а не наоборот. Древесина обугливается при температуре около 200 C. Бетонный заполнитель имеет оценку около 7 по шкале Мооса. Нержавеющая сталь выдерживает температуру более 600 С. Каждое состояние указывает на свой основной материал, и именно поэтому ни одно сверло не просверливает все хорошо.

Быстрорежущая сталь – это то, из чего на самом деле изготовлено большинство сверл.

Примерно восемь из десяти сверл, продаваемых по всему миру, изготовлены из быстрорежущей стали, а марка M2 выполняет большую часть этой работы. М2 – это не бренд. Это классификация инструментальной стали AISI, обозначаемая в европейских каталогах как DIN 1.3343.

Типичный расплав М2, измеренный по весу, содержит:

• Углерод от 0,80 до 0,88 процента, образующий твердые карбиды.
• Хром от 3,8 до 4,5 процентов для повышения прокаливаемости и коррозионной стойкости.
• Молибден от 4,7 до 5,2 процента и вольфрам от 5,9 до 6,7 процента, два элемента, которые обладают высокой твердостью.
• Ванадий от 1,7 до 2,0 процентов, что ограничивает рост зерна при термообработке.
• Железо составляет остальную часть расплава

После закалки и двойного отпуска M2 имеет твердость от 62 до 65 HRC. Он достаточно твёрд для мягкой стали, алюминия, латуни, пластика и большей части древесины, и достаточно прочен, чтобы сверло сгибалось, прежде чем разбиться при захвате сверла.

Обработка поверхности ничего из этого не меняет. На сверло из черного оксида нанесен слой оксида железа толщиной менее десяти микрон. Он удерживает смазочно-охлаждающую жидкость и предотвращает прилипание стружки к кромке. Отшлифуйте покрытие, и сталь под ним станет идентичной.

Быстрорежущая сталь приобретает твердость в результате термической обработки, а не химии. Если нагреть наконечник примерно до 600°C, он превратится в обычную сталь. Изменение цвета — единственное предупреждение, которое вы получаете.

Геометрия точки разделения — это наиболее распространенная форма, которую вы действительно купите. Две основные режущие кромки заточены на четыре грани, сходящиеся под углом 135 градусов. На пластине толщиной менее 10 мм он предотвращает смещение острия и требует меньшего давления подачи, чем острие с углом 118 градусов, поскольку кромка долота короче.

Сверла по металлу с разъемной головкой для быстрозажимных патронов 1/4 дюйма Сверла по металлу с геометрией разделенной вершины, доступны в размерах L50, L70, DIN338 и DIN340; полезно при рассмотрении вариантов наконечника с углом 135 градусов и марок кобальта HSS. Посмотреть продукт →

Кобальт — это добавка, а не материал сверла.

Кобальт не используется для изготовления корпуса сверла. Это легирующий элемент, вплавляемый в быстрорежущую сталь, в количестве от пяти до восьми процентов по весу. M35 несет около 5 процентов, а M42 - около 8 процентов, и это два названия, которые вы увидите на упаковке.

Кобальт замедляет укрупнение карбидов при температуре. Частицы карбида вольфрама в стальной матрице стремятся слипаться и расти, и как только они растут, кромка становится мягкой. Кобальт замедляет этот процесс и повышает полезную краевую температуру. Измеренный прирост твердости в горячем состоянии выглядит примерно так.

Вы не сможете отличить кобальтовый бит от некобальтового, глядя на него. Один и тот же завод может обрабатывать M2, M35 и M42 идентичным черным оксидом из одной и той же корзины. Если не считать марки стали, напечатанной на упаковке, единственным сигналом остается цена и то, как долго кромка прослужит нержавеющую сталь.

Карбид вольфрама спекается, а не плавится.

Карбид вольфрама вообще не сталь. Это порошковая металлургия. Субмикронные зерна карбида вольфрама связаны кобальтом или никелем и спекаются при температуре около 1400°С в твердую заготовку. Типичная марка WC-Co содержит от 6 до 12 процентов кобальтового связующего по весу.

Твердость составляет от 1400 до 1600 HV, что составляет около 90 по шкале HRA и значительно превосходит все, чего может коснуться напильник. Именно эта твердость позволяет ему резать бетонный заполнитель, который просто отполировал бы кромку из быстрорежущей стали.

Он поставляется в двух формах. Твердый сплав означает, что все сверло спечено, что является стандартом для микроотверстий диаметром 0,3 мм в печатных платах и ​​обрабатывающих центрах с ЧПУ. Твердосплавный наконечник означает, что небольшая спеченная вставка припаяна к стальному хвостовику, который используется для каменной кладки и работы с молотком.

Ударные биты SDS-plus и SDS-max почти все припаяны. Твердосплавный наконечник с тремя режущими кромками приварен к стальному хвостовику с канавками, а три режущие кромки распределяют энергию удара по трем точкам контакта вместо двух, что сохраняет форму отверстия и уменьшает заедание в железобетоне.

SDS-3-Cutter Ударное сверло с твердосплавным наконечником для сверления каменной кладки Трехлезвийный молоток по камню с твердосплавными напайками и трехзубым пылеотводом размером 3,45–18 мм; полезно при сравнении паяных сверл SDS для кирпича, бетона и камня. Посмотреть продукт →

Пайка — слабое место любого твердосплавного сверла. Серебряные и латунные припои плавятся при температуре от 600 до 700 C. Каменная кладка немного загорится красным, и кончик отпадет, оставив совершенно хороший стальной стержень, на конце которого ничего не останется.

Покрытия меняют поверхность, а не подложку

PVD-покрытия на сверлах представляют собой тонкие пленки, обычно толщиной от 1 до 4 микрон, которые исчезают примерно после 30 отверстий в стали при нормальной скорости подачи. Нитрид титана и нитрид титана-алюминия — это те два материала, которые вы встречаете чаще всего, и они работают за счет снижения трения и уменьшения наростов на кромке, а не за счет упрочнения стали под ней.

Бита М2 с титановым покрытием и обычная бита М2 имеют одинаковую твердость. Покрытие меняет способ скольжения стружки, а не твердость кромки.

Цвет здесь — плохой тест, и в эту ловушку попадает большинство покупателей. Янтарная или золотая кромка часто представляет собой TiN, но темно-сине-серая кромка может быть просто оксидом пара, а насадка из настоящей кобальтовой стали может вообще не иметь цвета после блестящей отделки. Прочтите напечатанную марку стали вместо оттенка.

Сверла для деревообработки изготовлены из углеродистой стали или HSS, а не из твердого сплава.

Древесина обугливается при температуре около 200 C, что далеко от точки отжига стального корпуса, поэтому для работы по дереву нет необходимости в кобальте или карбиде вольфрама. Он изготовлен из углеродистой стали или обычной стали M2, а геометрия обеспечивает производительность.

Сверло по дереву с наконечником Брэда имеет три важные рабочие характеристики:

• Внешние шпоры, которые аккуратно надрезают древесные волокна и предотвращают разрыв поверхности по ободу.
• Центральная точка, которая определяет местонахождение сверла до того, как канавки коснутся заготовки.
• Две основные канавки, которые вытягивают отходы из ямы, а не упаковывают их.

Удалите шпоры и дырки. Вот почему насадки для деревообработки оцениваются по степени заточки, а не по содержанию сплава.

Стандартное сверло по дереву с круглым хвостовиком Биты из углеродистой стали с прецизионным центральным наконечником и круглым хвостовиком диаметром 3–30 мм; подходит для сверления древесины, где важна выемка. Посмотреть продукт →

В сверлах по дереву редко используется твердосплавная кромка, поскольку карбид хрупкий. Древесина мягкая, но одного вбитого гвоздя достаточно, чтобы сколотить спеченный наконечник до непригодности.

Как определить, из чего сделано сверло

Цвет сужает поле, но файл решает вопрос. Напильник твердостью 60 HRC врезается в любую быстрорежущую сталь, будь то M2, M35 или M42, и проходит по карбиду вольфрама, не оставляя следов.

Тест напильником достаточно надежен, поскольку его невозможно обмануть путем легирования. M35 и M42 достаточно близки к M2, поэтому напильник не разделит их, поэтому на вопрос о кобальте вам даст ответ только напечатанная марка стали.

Если на сверле не указана марка стали, предположим, что это M2. Кобальтовая сталь стоит реальных денег, и ни один завод спокойно не выпускает ее в немаркированную часть.

Часто задаваемые вопросы о материалах сверл

Сверла сделаны из чистой стали?

Нет. Биты из быстрорежущей стали изготовлены из стали, а быстрорежущая сталь — это легированная инструментальная сталь, в которой примерно от 15 до 18 процентов веса приходится на вольфрам, молибден, хром и ванадий. В своей режущей структуре твердосплавное сверло вообще не содержит стали; это спеченные зерна карбида вольфрама, скрепленные кобальтовой связкой.

Действительно ли кобальтовые сверла содержат кобальт?

Да, но меньше, чем следует из названия. М35 содержит около 5 процентов кобальта, а М42 — около 8 процентов, остальное — железо и карбиды. Кобальт не образует отдельного слоя. Он растворяется в матрице и замедляет укрупнение карбида по мере нагрева кромки.

Может ли твердосплавное сверло резать металл?

Это может быть твердосплавное сверло, которое является стандартным выбором для работ по производству чугуна, закаленной стали с твердостью выше 45 HRC и алюминия. Напаянный твердосплавный наконечник не может этого сделать. Этот наконечник хрупкий, легко скалывается при прерывистом резании, а его паяное соединение разрушается при температуре около 650°C, что ниже температуры кромки, которую создает стальная резка.

Золотое покрытие на сверле всегда титановое?

Нет. Янтарный оттенок также может возникнуть в результате обработки оксидом пара, а сверло из кобальтовой стали может вообще не иметь цвета. Пленки TiN имеют толщину от 1 до 4 микрон и видны только как изменение цвета, а не как отдельный слой. Проверьте напечатанную марку стали, а не оттенок.