Сверление – самый распространенный вид работы с материалами в процессе производства и конструирования. А сверла, соответственно – самый распространенный расходный материал электроинструмента. Поэтому вопросы выбора сверл, их особенности и оценка качества работы – самые частые вопросы.

Так сложилось, что сверла по металлу являются наиболее распространенным типом сверл по ряду причин:

• Металл – наиболее часто применяемый конструкционный материал, использующий отверстия для сочленения (клепки, резьбовые соединения и т.д.)
• Данные сверла оптимально работают не только с металлом, но и с рядом других более мягких материалов, таких как дерево.
• Технологические принципы изготовления сверл по различным средам аналогичны технологиям изготовления сверл по металлу.

Поэтому в данной статье мы рассмотрим именно особенности сверл по металлу.

Все хотят, чтобы сверла были качественны. Прежде всего, это значит, чтобы они сверлили долго и быстро. То есть, у сверл есть два основных параметра качества, понятных простому пользователю: скорость сверления (реза) и ресурс работы. При производстве они трансформируются в специализированные технические термины. Этих параметров уже больше, они более узкоспециализированы с точки зрения технического описания, и они более точно описывают характеристики, влияющие на работу сверла.

Так, основными характеристиками, относящимися к стали, применяемой для изготовления сверл, относятся такие показатели, как:

• Твердость. Понятный термин, отвечающий, например, за сохранение остроты заточки режущей кромки, или за то, в какой среде сверло сможет работать. Понятно, что твердость сверла должна существенно превышать твердость обрабатываемого материала, иначе никакого сверления просто не получится.
• Вязкость. Термин вроде бы противоположный понятию твердости, однако, не совсем. Сверло может быть твердым и хрупким. В этом случае, при работе под нагрузками оно может достаточно быстро начать крошиться. Вязкость как раз отражает устойчивость к таким нагрузкам, и оно является противоположным понятию хрупкости.
• Сопротивление на изгиб. Понятно, что в процессе работы сверло может испытывать неосевые нагрузки. И если сверло будет слишком хрупким, то оно сломается даже при незначительных нагрузках. Этот параметр отражает устойчивость к ним.
• Теплостойкость, а точнее для сверл – «красностойкость». В процессе работы, сверло подвергается очень сильному разогреву. В процессе этого, происходит отпускание стали, и, соответственно, ухудшение показателей твердости. Красностойкость как раз отвечает за сохранение прочностных характеристик в течение длительного времени работы при определенной температуре.

Как видим, все эти характеристики в первую очередь относятся к характеристикам стали, используемой при изготовлении сверл.

В самом начале развития технологий режущего инструмента для изготовления сверл применялась углеродистая сталь, обладающая хорошими показателями твердости. Однако минусом такой стали было то, что такие сверла можно применять только на малой скорости вращения. При повышении скорости, сверло перегревалось, и сверло приходило в негодность. С развитием технологий, на смену углеродистым сталям пришли высоколегированные стали, доля легирующих элементов в которых превышает 10% (а может доходить и до 50%). Такие инструментальные стали, разработанные специально для сохранения твердости в условиях высоких температур и повышенных нагрузок, относят к классу быстрорежущих сталей. Этот класс часто обозначают аббревиатурой HSS-стали (highspeedsteel). Внутри этого класса существует градация в зависимости от долей содержания основных легирующих элементов:

• Вольфрам
• Молибден
• Ванадий
• Хром

Описывая общее понимание, можно сказать, что чем выше доля легирующих элементов (в определенном диапазоне), тем выше показатели твердости стали. Правда обратной стороной этого является увеличение стоимости.

Несколько усложняет картину тот факт, что при различном процентном соотношении элементов и различных методах закалки, сталь (как сплав) образует различные фазовые состояния, которые имеют разные показатели твердости, вязкости, сопротивления ударным нагрузкам и т.д. В итоге, комбинирование соотношения легирующих элементов позволяет получить оптимальное сочетание требуемых параметров и цены.

Наиболее высококачественным из распространенных марок сталей, применяемых для изготовления сверл, считается сталь класса Р6М5 по стандарту, принятому в России и ряде других стран. Эта аббревиатура быстрорежущих сталей в названии отражает содержание основных легирующих элементов: Вольфрама и Молибдена. Существуют также более узкие марки стали, входящие в данный класс, которые имеют дополнительные индексы, показывающие содержание дополнительных элементов. Например, сталь Р6М5К5 дополнительно содержит кобальт. Надо отметить, что добавление кобальта существенно улучшает характеристики стали, и сверла из такой стали сверлят дольше, чем сверла из стали без добавления кобальта. Но при этом, стоимость таких сверл растет в разы. Поэтому наряду с дорогостоящими «кобальтовыми» сверлами, производители используют различные вариации соотношения элементов Вольфрама и Молибдена, чтобы приблизиться к показателям твердости «кобальтовых» без существенного удорожания цены.

Также для таких целей используются различные виды постобработки изготовленных сверл. Одним из таких видов является покрытие сверл титан-нитридным слоем. Такие сверла по ресурсу работы приближаются к «кобальтовым», но при этом, цена на них – существенно ниже. Подробнее о постобработке мы расскажем в следующих статьях.

Здесь же подытоживая, повторим, что внутри сталей класса Р6М5 даже без дополнительных легирующих элементов есть несколько семейств, которые отличаются соотношением долей Вольфрама, Молибдена, а также Хрома и Ванадия. Как уже говорилось, это влияет на характеристики стали, но и на цену также.

Сталь, применяемая в сверлах АТАКА, имеет следующие диапазоны соотношения легирующих элементов (сталь М2 по классификации производителя):

• W: 6,50 – 6,75 %.
• Mo: 4,50 – 5,50 %
• Cr: 3,80 – 4,40 %
• V: 1,75 – 2,2 %

Эта сталь по своей твердости и прочности обладает лучшими характеристиками внутри класса Р6М5, выше которых идет только сталь с Кобальтом.

Об особенностях технологии изготовления сверл, постобработке и заточке – в наших следующих статьях.