Сверла по металлу кобальтовые: сверлим нержавейку в домашних условиях

Сверло кобальтовое — это обиходное название инструмента для сверления отверстий из легированной кобальтом быстрорежущей стали. Сверла из быстрореза характеризуются повышенной устойчивостью при интенсивных режимах работы, а кобальтовые добавки значительно повышают их жаропрочность и позволяют работать даже раскаленным докрасна инструментом. Кобальтовые сверла чаще всего применяют для сверления отверстий в особо прочных и вязких сталях и сплавах. Конструктивно они полностью повторяют сверла из углеродистой стали и могут иметь как цилиндрические, так и конические хвостовики. Большинство производителей выпускают такой инструмент в трех вариантах: c зеркальной полировкой, вороненые и с износостойким покрытием, в качестве которого обычно используются соединения титана. Кобальтовые сверла в несколько раз дороже изделий из инструментальной стали. Но при этом они имеют гораздо большую производительность и износостойкость, что позволяет сверлить даже нержавеющую сталь со скоростью резания более 20 м/с.

Маркировка и цвет кобальтовых сверл

В соответствии с ГОСТ 2034-80 на хвостовики сверл толщиной свыше трех миллиметров, кроме диаметра, должна наноситься марка металла, из которой изготовлен этот инструмент. Допускается маркировка двух типов: в виде ГОСТовского буквенно-цифрового кода и международной аббревиатуры с указанием вида и процентного содержания лигатуры. ГОСТ 20698-75 определят три типа стали для изготовления сверла с кобальтом: P6M5K5, P9К5 и P9M4K8. Здесь первая буква означает «сталь быстрорежущая», вторая — среднее содержание вольфрама в процентах, буквы M и K — соответственно молибденовую и кобальтовую добавку, а следующие за ними цифры — их усредненное процентное содержание. К примеру, в одной из самых распространенных кобальтовых сталей P6M5K5 содержание кобальта составляет 4.70÷5.20 %, а в P9M4K8 — 7.50÷8.50 %. В соответствии с международным обозначением на хвостовике изготовленного из них сверла будет выгравировано HSS Co 5 или HSS Co 8 (первые три буквы — это английская аббревиатура словосочетания «быстрорежущая сталь»).

В результате дополнительной обработки спиральных поверхностей кобальтовых сверл повышается их коррозионная и износостойкость, а также улучшается скольжение стружки по канавкам. Самыми распространенными являются три вида такой обработки: парооксидирование (воронение), зеркальная полировка и нанесение износостойких покрытий. В первом случае инструмент приобретает черный цвет, а во втором становится серебристо-блестящим.

В качестве износостойких покрытий чаще всего применяют нитрид титана, имеющий золотистый цвет, а также титан-алюминиевый нитрид, придающий инструменту серовато-голубоватую окраску.

Особенности и характеристики

Кобальтовая добавка к вольфрамо-молибденовому быстрорезу повышает его жаропрочность (точнее, красностойкость) до 600÷650 ºC, поэтому кобальтовые сверла по металлу могут работать на повышенных оборотах в вязких материалах. Вместе с тем легирование кобальтом увеличивает цену инструмента, поэтому его использование в домашних условиях целесообразно только при больших объемах сверления таких сложных материалов, как нержавейка и титановые сплавы.

Также необходимо помнить, что быстрорезы с кобальтовой добавкой достаточно хрупки, поэтому такие сверла нельзя ронять на бетон или эксплуатировать при переменных осевых нагрузках.

Сверление кобальтовым сверлом по металлу

Еще до того как приступить к сверлению, следует решить вопрос с режимом резания. Чтобы внести ясность, сообщим, что основными параметрами, которые влияют на подобный режим, являются следующие:

• Скорость резки. Под ней принято понимать условную окружную скорость сверла по металлу , которую демонстрирует сверло по отношению к обрабатываемому элементу. Говоря иначе, этот параметр означает степень быстроты вращения сверла по металлу. Скажем, обеспечить одинаковую скорость резания в 20 м/мин можно при условии, что для работы будет использоваться сверло диаметром 1,0, а скорость ее вращения составит 6366 раз в минуту или же можно применять приспособление, диаметр которого равен 10,0, а частота вращения составляет 637 оборотов в минуту.
• Подача. Речь идет о степени перемещения рабочего устройства в направлении оси сверления за промежуток, равный одному обороту. Соответственно, единицей измерения является миллиметр за один оборот.
• Крутящий момент. Этот параметр определяет уровень нагрузки, которая приходится на сверло по металлу во время резания.

Каждый из названных выше параметров оказывают влияние друг на друга, при этом при их выборе необходимо учитывать:

• Материал, в котором необходимо создать отверстие;
• Материал, из которого изготовлено сверло по металлу кобальтовое;
• Оборудование, используемое для работы, и тип охлаждения;
• Иные факторы, к которым можно отнести степень шероховатости поверхности, загрязненности и пр.

Преимущества сверла с кобальтом

Главный показатель производительности оборудования в механообработке — это время резания, затраченное на изготовление детали, которое складывается из продолжительности отдельных операций (сверление, фрезерование, шлифовка и т. п.). В свою очередь основное время отдельной операции определяется скоростью и глубиной резания, которые напрямую зависят от характеристик инструмента. Среди них основными являются механическая прочность, износостойкость и жаропрочность. По этим параметрам кобальтовые сверла значительно превосходят инструмент из углеродистой инструментальной стали. К примеру, температура, при которой происходит отпуск режущей части сверла из стали У12, не превышает 160 ºC, а у кобальтового сплава P9M4K8 этот показатель составляет 630 ºC. Кроме того, скорости резания одних и тех же материалов у этих двух видов инструмента отличаются в 2÷2.5 раза.

Стоимость инструментов

В среднем стоимость кобальтовых сверл, применяемых для работ по нержавеющей стали, в 4–5 раз превышает цену обычных. На стоимость сверла, относящегося к кобальтовой категории, оказывает влияние целый ряд параметров:

• конструкция (одно- или двухстороннее);
• рабочий диаметр;
• длина (общая и рабочая);
• торговая марка, под которой произведено сверло.

Максимальной ценой на отечественном рынке отличается кобальтовый инструмент для сверления, изготовленный известными и авторитетными европейскими компаниями. Бюджетным вариантом являются сверла отечественной торговой марки «Зубр», также выпускаемые в категории «Кобальт». Несмотря на невысокую стоимость, отечественный кобальтовый инструмент отличается достойным качеством и позволяет создавать в обрабатываемом материале точные и аккуратные отверстия.

Обрабатываемые материалы

Сверлильный инструмент из быстрореза с кобальтовыми добавками изначально создавался для работы в условиях повышенного нагрева режущих кромок, который происходит при обработке твердых и вязких материалов. Поэтому наиболее целесообразно его использовать при сверлении нержавейки и жаропрочных сплавов, а также изделий из чугуна. Еще одна область применения такого инструмента — это сверление сплавов алюминия и магния с высоким содержанием кремния. Кроме того, кобальтовые сверла незаменимы при работе с материалами, имеющими пониженную теплопроводность, к которым относят ряд термопластов и многие современные композиты.

Основные характеристики

К наиболее значимым характеристикам кобальтовых сверл по нержавеющей стали и другим сложным в обработке материалам, надо отнести следующие.

1. Даже при сверлении идеально гладких поверхностей кобальтовые инструменты не уводит в сторону на начальном этапе обработки, поэтому в месте расположения центра создаваемого отверстия можно не делать углубления при помощи керна или зенковки.
2. Отверстия, создаваемые при помощи кобальтовых сверл, отличаются не только исключительной точностью геометрических параметров, но и высоким качеством исполнения: на внутренней поверхности таких отверстий отсутствуют заусенцы и другие дефекты. Кроме того, использование этого инструмента для сверления нержавейки позволяет избежать такой серьезной проблемы, как закусывание материала в зоне обработки.
3. Сверла из быстрорежущей стали, легированной кобальтом, отличаются повышенной износостойкостью.
4. Если сравнивать такие сверла с другими, то скорость выполнения обработки при их использовании больше почти в два раза.
5. Благодаря механическим характеристикам материала изготовления и конструктивным особенностям таких сверл их успешно применяют для точного сверления труб и сварных швов.
6. Выполняя сверление нержавеющей стали или любого другого материала с помощью кобальтовых сверл, мастер прилагает меньше физических усилий, чем при применении инструментов иного типа.

Кобальтовые сверла выпускают большинство производителей остнастки и расходных материалов

Рекомендации по использованию

Сверлильный инструмент из сталей с кобальтовыми добавками достаточно хрупок, поэтому в процессе эксплуатации он не должен подвергаться ударным воздействиям. При укладке в места хранения (инструментальные шкафы, кейсы или тумбочки) его нельзя складывать навалом с остальным инструментом и оснасткой, т. к. это может привести к повреждению рабочих кромок и защитного покрытия. Последнее в течение работы постепенно истирается, что ведет к усилению трения рабочей части и снижению скорости стружкоотвода. Поэтому рекомендуется периодически производить переточку режущей части с последующим нанесением нового защитного покрытия. Кобальтовые сверла дороже не только аналогичных изделий из инструментальной стали, но и сверлильного инструмента из обычного быстрореза. В связи с этим их следует применять только по назначению, и не использовать в тех случаях, когда можно обойтись более дешевым инструментом.

Типы по конструкции

По своему конструктивному исполнению сверла, относящиеся к кобальтовой категории, делятся на два основных типа: одно- и двусторонние.

У первых в полном соответствии с их названием режущая часть выполнена только с одной стороны. Двусторонние сверла – это, по сути, два инструмента в одном корпусе. Их конструктивная особенность заключается в том, что на обоих их концах выполнена отдельная режущая часть. Удобство использования такого инструмента состоит в том, что в случае поломки одной из его режущих частей можно сразу использовать вторую, просто переустановив сверло в патроне используемого оборудования.

Двустронние кобальтовые сверла предназначаются для монтажных работ по тонкостенным материалам

Советы по выбору кобальтового сверла

Сверла из кобальтового быстрореза — это довольно дорогой инструмент, т. к. они по определению не могут стоить очень дешево. Поэтому одним из способов выбора качественного изделия может быть сравнение его цены с продукцией торговых марок, имеющих хорошую репутацию: Bosh, Sandvik, Dormer, Mitsubishi, Ruko и пр. К сожалению, чем дороже изделие, тем больше желание недобросовестных производителей его подделывать (хорошо известны низкокачественные китайские сверла с российской маркировкой). Поэтому в любом случае приобретать эти изделия следует у хорошо зарекомендовавших себя продавцов, внимательно изучив перед этим отзывы покупателей. Также неплохим подспорьем могут стать профильные форумы, где можно не только прочитать мнение специалистов, но и задать свой вопрос. Среди российских марок с устоявшейся репутацией следует отметить продукцию завода ТИЗ, а также сверла из кобальта «Зубр» и «Практика».
Выше было перечислено несколько российских производителей и продавцов кобальтовых сверл, которые, как мы считаем, заслуживают особого внимания. Если мы кого-то упустили — поделитесь, пожалуйста, информацией об этой торговой марке в комментариях.