摘?要:在学习金属材料与热处理这门课时,我会把刀具放在最后来讲解,我们知道可以做刀具的材料很多,但性能各有优缺点,偏重点不同,差异很大。我会采用对比法讲解各种类型刀具的性能,让学生掌握刀具的基本规律,根据规律选用刀具。
关键词:金属刀具;碳素工具钢;高速钢;硬质合金
在职业教育中,金属切削刀具是机械加工专业的一门必修内容,其主要特点在于,涉及的知识点、面较多,理论知识过于抽象,因而学生普遍反映较为难学。只有非常熟练地掌握金属材料的基本知识和金属切削原理,才能对自己将来的工作有帮助,学好金属刀具的性能、原理,也基本上把金属材料与热处理的课程学习了一大部分。而技校学生用的中国劳动社会保障出版社出版的《金属材料与热处理》教材中针对该原理讲得不是很细,把金属刀具分开讲了,我认为效果不是很好。结合自己多年的教学经验,我认为要使学生更好地理解金属切削刀具原理,用对比法讲解金属切削刀具效果会更好。
我们知道,在切削加工中,刀具的质量在切削中起主要作用,因为刀具要在高温、高压、摩擦、承受很大切削力和冲击力的条件下工作,工作环境非常恶劣。在学习金属材料与热处理这门课时,我会把刀具放在最后来讲解,我们知道可以做刀具的材料很多,但性能各有优缺点,偏重点不同,差异很大。我会采用对比法讲解各种类型刀具的性能,让学生掌握刀具的基本规律,根据规律选用刀具。
我们知道常用的刀具材料有碳素工具钢、高速钢和硬质合金三大类。我会选择具有代表性的刀具材料,从影响刀具的各个方面进行对比讲解,如从含碳量、硬度、淬透性、耐热性、耐磨性、强度、加工工艺性能和价格各个方面进行讲解,让学生从比较中学会选用刀具,使学生在比较中理解刀具的基本原理,先学规律,再学细节,使学生能举一反三,活学活用,根据刀具的特点选用刀具,选用所需要的切削用量,达到教学的目的。具体如下。
(1)价格方面。在碳素工具钢、高速钢、和硬质合金三种刀具材料中,碳素工具钢价格最低、最便宜。碳素工具钢5~6元∕千克,高速钢15~20元∕千克,硬质合金200~300元∕千克,一般硬质合金刀具成片卖,这就是它们之间的差别。
(2)含碳量方面。碳素工具钢、高速钢和硬质合金三种刀具材料都是高碳钢,因为随着含碳量的增加,才会形成多的碳化物,硬度才会升高,相应才可以进行金属切削加工。
(3)耐热性方面(红硬性)。在碳素工具钢、高速钢和硬质合金三种刀具材料中,碳素工具钢耐热性最差,温度超过250°C时,硬度就会开始显著下降,所以它不适用于高速切削,这是它最大的缺点。高速钢耐热性适中,温度可以达到600°C,强度和韧性适中,因此在生产中广泛使用。硬质合金刀具的耐热性最好,温度可以达到1000°C,所以,它是高速切削的备选材料之一。
(4)硬度方面。碳素工具钢的淬透性最差,相应它的硬度也最低,如果提高硬度,会使它的脆性增大,降低使用性能。高速钢因为加入了合金元素Gr、W、Mo等,提高了它的淬透性,细化了晶粒,所以它的硬度、强度、耐磨性、耐热性要比碳素工具钢好。在硬度方面,因为硬质合金是由硬度很高的难熔金属碳化物(WC、TiC、TaC、NbC)和比较特殊的金属黏结剂(Go、Ni 、Mo)黏结而成,它们都具有高的硬度、高的熔点、好的化学稳定性和热稳定性等,所以在常规刀具材料中,硬质合金材料硬度最高,最耐磨。
(5)金属加工工艺方面。碳素工具钢和高速钢因为硬度、强度适中,在金属加工方面性能较好,刃磨容易,可以磨出锋利的切削刃。硬质合金在加工方面就不好,它难刃磨,不容易磨出锋利的切削刃,这也是它的缺点之一。
(6)强度、韧性和脆性方面。金属材料中,强度、韧性、脆性和硬度它们是相互作用的,韧性好,一般脆性就小,硬度相应就低。硬度大,脆性也大,也越耐磨。多数刀具往往是受到冲击折断,或硬度降低退火磨坏。但也不是绝对的,还与合金元素有关,加入合金元素一般可以起到强化作用,会使强度升高,C曲线右移,刀具在淬火时Vk减小,相应的内应力减小,能防止刀具变形、开裂,降低刀具的脆性。
根据上面分析,我们可以在教学中,分析如何使用和保养刀具,根据刀具性能选用刀具材料。
碳素工具钢适用于手用刀具或低速刀具,因为它耐热性差。如錾子、锉刀、铰刀、板牙、手用锯条等。
高速钢可以用来加工标准麻花钻、铣刀、车刀、拉刀和各种齿轮刀具等,因为它切削温度可以在600°C以下,硬度、强度较好,机械加工性能较好,可以进行高速切削,但温度超过600°C时硬度就显著下降。
硬质合金刀具可以用来加工硬度很高的材料,可以加工不适宜用碳素工具钢、高速钢加工的材料,它可以高速切削,但刀具太脆,韧性差,容易崩刃。
总之,刀具的内容知识很多,我们只有全面了解金属刀具的性能,掌握基本规律,才能根据所学知识,全面、综合地选用刀具。
(作者单位:河南省义马高级技工学校)
摘?要:在学习金属材料与热处理这门课时,我会把刀具放在最后来讲解,我们知道可以做刀具的材料很多,但性能各有优缺点,偏重点不同,差异很大。我会采用对比法讲解各种类型刀具的性能,让学生掌握刀具的基本规律,根据规律选用刀具。
关键词:金属刀具;碳素工具钢;高速钢;硬质合金
在职业教育中,金属切削刀具是机械加工专业的一门必修内容,其主要特点在于,涉及的知识点、面较多,理论知识过于抽象,因而学生普遍反映较为难学。只有非常熟练地掌握金属材料的基本知识和金属切削原理,才能对自己将来的工作有帮助,学好金属刀具的性能、原理,也基本上把金属材料与热处理的课程学习了一大部分。而技校学生用的中国劳动社会保障出版社出版的《金属材料与热处理》教材中针对该原理讲得不是很细,把金属刀具分开讲了,我认为效果不是很好。结合自己多年的教学经验,我认为要使学生更好地理解金属切削刀具原理,用对比法讲解金属切削刀具效果会更好。
我们知道,在切削加工中,刀具的质量在切削中起主要作用,因为刀具要在高温、高压、摩擦、承受很大切削力和冲击力的条件下工作,工作环境非常恶劣。在学习金属材料与热处理这门课时,我会把刀具放在最后来讲解,我们知道可以做刀具的材料很多,但性能各有优缺点,偏重点不同,差异很大。我会采用对比法讲解各种类型刀具的性能,让学生掌握刀具的基本规律,根据规律选用刀具。
我们知道常用的刀具材料有碳素工具钢、高速钢和硬质合金三大类。我会选择具有代表性的刀具材料,从影响刀具的各个方面进行对比讲解,如从含碳量、硬度、淬透性、耐热性、耐磨性、强度、加工工艺性能和价格各个方面进行讲解,让学生从比较中学会选用刀具,使学生在比较中理解刀具的基本原理,先学规律,再学细节,使学生能举一反三,活学活用,根据刀具的特点选用刀具,选用所需要的切削用量,达到教学的目的。具体如下。
(1)价格方面。在碳素工具钢、高速钢、和硬质合金三种刀具材料中,碳素工具钢价格最低、最便宜。碳素工具钢5~6元∕千克,高速钢15~20元∕千克,硬质合金200~300元∕千克,一般硬质合金刀具成片卖,这就是它们之间的差别。
(2)含碳量方面。碳素工具钢、高速钢和硬质合金三种刀具材料都是高碳钢,因为随着含碳量的增加,才会形成多的碳化物,硬度才会升高,相应才可以进行金属切削加工。
(3)耐热性方面(红硬性)。在碳素工具钢、高速钢和硬质合金三种刀具材料中,碳素工具钢耐热性最差,温度超过250°C时,硬度就会开始显著下降,所以它不适用于高速切削,这是它最大的缺点。高速钢耐热性适中,温度可以达到600°C,强度和韧性适中,因此在生产中广泛使用。硬质合金刀具的耐热性最好,温度可以达到1000°C,所以,它是高速切削的备选材料之一。
(4)硬度方面。碳素工具钢的淬透性最差,相应它的硬度也最低,如果提高硬度,会使它的脆性增大,降低使用性能。高速钢因为加入了合金元素Gr、W、Mo等,提高了它的淬透性,细化了晶粒,所以它的硬度、强度、耐磨性、耐热性要比碳素工具钢好。在硬度方面,因为硬质合金是由硬度很高的难熔金属碳化物(WC、TiC、TaC、NbC)和比较特殊的金属黏结剂(Go、Ni 、Mo)黏结而成,它们都具有高的硬度、高的熔点、好的化学稳定性和热稳定性等,所以在常规刀具材料中,硬质合金材料硬度最高,最耐磨。
(5)金属加工工艺方面。碳素工具钢和高速钢因为硬度、强度适中,在金属加工方面性能较好,刃磨容易,可以磨出锋利的切削刃。硬质合金在加工方面就不好,它难刃磨,不容易磨出锋利的切削刃,这也是它的缺点之一。
(6)强度、韧性和脆性方面。金属材料中,强度、韧性、脆性和硬度它们是相互作用的,韧性好,一般脆性就小,硬度相应就低。硬度大,脆性也大,也越耐磨。多数刀具往往是受到冲击折断,或硬度降低退火磨坏。但也不是绝对的,还与合金元素有关,加入合金元素一般可以起到强化作用,会使强度升高,C曲线右移,刀具在淬火时Vk减小,相应的内应力减小,能防止刀具变形、开裂,降低刀具的脆性。
根据上面分析,我们可以在教学中,分析如何使用和保养刀具,根据刀具性能选用刀具材料。
碳素工具钢适用于手用刀具或低速刀具,因为它耐热性差。如錾子、锉刀、铰刀、板牙、手用锯条等。
高速钢可以用来加工标准麻花钻、铣刀、车刀、拉刀和各种齿轮刀具等,因为它切削温度可以在600°C以下,硬度、强度较好,机械加工性能较好,可以进行高速切削,但温度超过600°C时硬度就显著下降。
硬质合金刀具可以用来加工硬度很高的材料,可以加工不适宜用碳素工具钢、高速钢加工的材料,它可以高速切削,但刀具太脆,韧性差,容易崩刃。
总之,刀具的内容知识很多,我们只有全面了解金属刀具的性能,掌握基本规律,才能根据所学知识,全面、综合地选用刀具。
(作者单位:河南省义马高级技工学校)