HSS-сверла: сталь, характеристики, применение¶
HSS-сверло — сверло, изготовленное из быстрорежущей стали (High Speed Steel, HSS), сплава на основе железа с добавлением вольфрама, молибдена, хрома, ванадия и кобальта, способного сохранять режущую кромку при высоких температурах трения. Аббревиатура HSS расшифровывается как High Speed Steel («быстрорежущая сталь») и указывает на материал, из которого изготовлено рабочее тело инструмента. Такие свёрла применяются преимущественно для обработки металлов, а также дерева, пластика и других материалов.
¶Состав и марки быстрорежущей стали
Быстрорежущая сталь была разработана в конце XIX века как замена углеродистым и легированным инструментальным сталям, которые при интенсивной резке перегревались и быстро тупились. Ключевое свойство HSS — способность сохранять твёрдость (обычно 62–66 HRC по Роквеллу) при рабочей температуре до 600–650 °C, тогда как обычные инструментальные стали теряют твёрдость уже при 200–300 °C.
Основные марки HSS, применяемые для изготовления свёрл:
| Марка | Расшифровка | Особенности |
|---|---|---|
| HSS-R | Rapid | Базовая быстрорежущая сталь без кобальта |
| HSS-E (HSS-Co) | Extra / Cobalt | Содержит 5–8 % кобальта, повышенная жаропрочность |
| HSS-TiN | — | Покрытие нитридом титана (жёлтого цвета) |
| HSS-TiAlN | — | Покрытие нитридом титан-алюминия (фиолетового цвета) |
| HSS-G | Ground | Точная заточка с фаской, повышенная точность |
Маркировка HSS-E (с кобальтом) обозначает повышенную стойкость при сверлении нержавеющей стали, жаропрочных сплавов и других труднообрабатываемых материалов.
¶Конструкция и геометрия
Стандартное спиральное HSS-сверло состоит из следующих элементов:
- Рабочей части — две спиральные (винтовые) канавки, формирующие режущие кромки и обеспечивающие отвод стружки;
- Хвостовика — цилиндрического или конического, для зажима в патроне;
- Плоской (перемычки) — задней поверхности хвостовика, характерной для свёрл с коническим хвостовиком (типа Morse).
Угол при вершине сверла по умолчанию составляет 118° — универсальное значение для обработки мягкой стали и чугуна. Для нержавеющей стали и других вязких материалов рекомендуется сверло с углом 135° и специальной геометрией кромки (например, тип «бротен» — четырёхгранная заточка, не требующая центровки).
¶Отличия HSS от твёрдых сплавов
Часто возникает вопрос, чем HSS-сверло отличается от сверла из твёрдого сплава (HM, carbide). Основные различия:
| Параметр | HSS | Твёрдый сплав (HM) |
|---|---|---|
| Твёрдость | 62–66 HRC | 89–93 HRA |
| Рабочая температура | до 600–650 °C | до 900–1000 °C |
| Скорость резания | средняя | высокая (в 2–5 раз) |
| Ударная вязкость | высокая | низкая, хрупкость |
| Цена | ниже | выше |
| Чувствительность к вибрациям | низкая | высокая |
HSS-сверла уступают твёрдосплавным по скорости резания, но превосходят их по ударной стойкости: HSS-инструмент не боится вибраций, перекосов и ударных нагрузок, поэтому подходит для ручного инструмента, дрелей с ударным режимом и работы на необработанных станках. Твёрдосплавные свёрла требуют жёсткой установки и высоких скоростей, иначе ломаются.
¶Применение
HSS-сверла — наиболее распространённый тип свёрл в бытовом и лёгком промышленном инструменте. Они применяются для:
- сверления конструкционных, нержавеющих и легированных сталей;
- обработки чугуна, цветных металлов и сплавов;
- сверления дерева, пластика, композитов (с соответствующей геометрией заточки);
- работ с помощью ручных дрелей, аккумуляторных шуруповёртов и станков.
Диапазон типоразмеров HSS-сверл по ГОСТ и ISO охватывает диаметры от 0,2 мм до 80 мм и более. Для бытовых задач наиболее распространены свёрла диаметром 1–13 мм.
¶Правила работы и заточки
HSS-сверла допускают многократную переточку, что является одним из их преимуществ перед твёрдосплавным инструментом. Заточка производится на алмазном или электрокорундовом круге с сохранением угла при вершине и симметрии кромок. При сверлении металла рекомендуется использовать смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ) — масло или эмульсию, что увеличивает стойкость инструмента в 2–4 раза.
Признаки износа HSS-сверла: потемнение или посинение кромки (перегрев), появление заусенцев на выходе отверстия, увеличение шума и вибрации, необходимость повышенного усилия подачи.
¶Историческая справка
Быстрорежущая сталь была получена в 1890-х годах американскими инженерами Фредериком Тейлором и Уайтингом в компании Bethlehem Steel. Название «быстрорежущая» закрепилось за сталью потому, что инструмент из неё позволял резать металл в 2–3 раза быстрее, чем из углеродистой стали, без потери твёрдости. В СССР аналогичные марки получили обозначения Р18, Р6М5, Р9 и другие (буква «Р» — «быстрорежущая», цифры — содержание вольфрама). Марка Р6М5 является наиболее распространённой отечественной заменой HSS.
Источники:
- ГОСТ 19527-74. Свёрла быстрорежущие. Технические условия.
- Косилова М. А., Мессершмидт Р. К. Справочник по обработке металлов давлением.
- Грановский Г. Б. Резание металлов.
- Sandvik Coromant. Технический справочник по резанию металлов.
- ISO 2306:2002. Свёрла конические.