 |
4. Характеристика и применение твёрдых сплавов
|
|
|
|
4. Характеристика и применение твёрдых сплавов
Твёрдые сплавы являются продуктом порошковой металлургии. Они получаются в результате металлургического процесса при наличии карбидов вольфрама, титана и тантала, а также цементирующего элемента – кобальта, никеля, молибдена, расплавленного до жидкого состояния.
С появлением твердых сплавов скорости резания увеличились в 4-10 раз по сравнению с обработкой инструментами из быстрорежущих сталей.
В настоящее время выпускают 4 группы твёрдых сплавов:
ВК- однокарбидные твёрдые сплавы
ТК- двухкарбидные твёрдые сплавы
ТТК- трёхкарбидные твёрдые сплавы
ТН – безвольфрамовые твёрдые сплавы
Однокарбидные твёрдые сплавы (вольфрамокобальтовые) выпускают следующих марок: ВК3, ВК3М, ВК4, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК8В, ВК15 и др.
твёрдость HRА 91- 86
теплостойкость tр до 950 0С
скорость резания U до 400 м/мин
Расшифровка: ВК3- 3% Со+97% WC
буква М означает, что сплав мелкозернистый;
буква В после цифры означает, что сплав крупнозернистый, высокопрочный;
C увеличением процентного содержания кобальта в сплаве, твёрдость его уменьшается, а прочность увеличивается. Сплавы гр. ВК в основном применяются для обработки хрупких материалов (чугун, бронза), как менее износостойкие. Сплавы с меньшим содержанием кобальта (например, ВК3, ВК4), как наиболее твёрдые и хрупкие применяют для чистовой и получистовой обработки при плавной нагрузке. Сплавы с большим содержанием кобальта (ВК8, ВК15), как наиболее прочные применяются при черновой обработке.
Двухкарбидные твёрдые сплавы (титановольфрамокобальтовые) выпускают следующих марок: Т5К12, Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4.
|
|
|
твёрдость HRА 92- 87
теплостойкость tр до 1100 - 1150 0С
скорость резания U до 400 м/мин
Сплавы гр. ТК более износостойкие и теплостойкие, чем сплавы группы ВК. Преимущество сплавов гр. ТК выявляется при обработке сталей на высоких скоростях резания. Объясняется это высокой теплостойкостью и меньшей склонностью к адгезионному взаимодействию обрабатываемого материала с инструментальным материалом, т. е. к слипанию, свариванию стальной стружки с инструментальным материалом. Твёрдость, теплостойкость и износостойкость сплавов гр. ТК возрастает с повышением содержания карбидов титана (TiC), но при этом снижается прочность и вязкость, а хрупкость увеличивается.
Твёрдые сплавы марок Т5К12 и Т5К10 рекомендуют для черновой обработки сталей по корке с ударами;
Т14К8 и Т15К6 это универсальные марки, которые можно применять как для получистовой, так и для чистовой обработки сталей;
Т30К4 рекомендуют применять для чистовой, скоростной обработки сталей.
Расшифровка: Т5К12 – 5%TiC +12%Co+83%WC.
Трёхкарбидные твёрдые сплавы (титанотанталовольфрамовые) выпускают марок ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ20К9.
твёрдость HRА 89- 87
теплостойкость tр до 900 0С
скорость резания U до 400 м/мин
Эта группа сплавов включает в себя карбиды тантала, который предаёт сплаву большую вязкость и прочность, но несколько снижается теплостойкость и он более дорогой. Рекомендуют применять для черновой обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов, а также других легированных сталей по корке.
Расшифровка: ТТ7К12 – 7% (TiC+TaC) + 12%Со + 81% WC;
Безвольфрамовые тв. сплавы созданы в целях экономии дорогостоящего вольфрама. Основой этих сплавов являются карбиды титана (TiC), карбиды титана и ниобия (Ti Nb)C и карбонитриды титана (Ti NC), а связкой является никель или никель и молибден. Основные марки КНТ16, ТН10, ТН20 и др.
|
|
|
Эти сплавы не достаточно прочны, но имеют высокую твёрдость HRA 80-90; у них низкая теплопроводность, меньший коэффициент трения и пониженная склонность к адгезионному взаимодействию с обрабатываемым материалом. Применяются для чистовой и получистовой обработки при плавной нагрузке.
Расшифровка: КНТ16 -84% TiCN + 16% MoNi;
5. Характеристика и применение минералокерамических материалов
В основе минералокерамики находится окись алюминия Al2O3 (около 95%), которая получила название оксидной режущей керамики.
По сравнению с другими инструментальными материалами она дешевле, имеет высокую твёрдость (HRА 92 ÷ 95), теплостойкость до 12000С и повышенную износостойкость. Недостатком является малая прочность и повышенная хрупкость.
В настоящее время разработано два вида минералокерамики: оксидная и
оксидно-карбидная Оксидная минералокерамика марки ЦМ332 имеет прочность σ = 350 МПа, а оксидно-карбидная марок В-3, ВОК-60, ВОК-63 и др. имеют прочность σ = 700 МПа. В основе оксидно-карбидной минералокерамики кроме окиси алюминия имеются добавки карбидов тугоплавких металлов – вольфрама и титана. Режущие свойства оксидно-карбидной минералокерамики выше керамики марки ЦМ332. Минералокерамику марок ВОК-60, ВОК-63 применяют для получистовой и чистовой скоростной обработки сталей, в том числе закалённых и высокопрочных чугунов в прерывистых условиях резания.
6. Алмазы
Природные алмазы кристаллизовались на большой глубине при огромном давлении земных недр и высокой температуре (2000-25000С) из расплавленной магмы содержащей углерод. Алмаз самый твёрдый в природе минерал, устойчивый к физическим и химическим воздействиям. Твёрдость алмаза зависит от кристаллического строения. Наиболее твёрдый алмаз имеет атомную решётку в виде октаэдра, затем – ромбододекаэдра и менее твёрдый – куб.
Термостойкость алмаза сравнительно невысокая: в присутствии кислорода –7000С, в не окисляющейся атмосфере -10000С.
Алмазы делятся на ювелирные и технические. На технические цели используют 80% природных алмазов. Технические алмазы делятся на бортсы, балласы и карбонадо. Наиболее лучший из них – карбонадо. Это тонкозернистые, твёрдые и плотные кристаллы, имеющие острые грани.
|
|
|
Т. к. природные алмазы дорогие и их запасы в природе не велики в 1960 году был синтезирован алмаз в лабораторных условиях, а в 1961 году началось промышленное производство синтетических алмазов.
Алмазные инструменты применяют при обработке твёрдых и хрупких материалов, таких как твёрдых сплавов, полупроводников ( германий, кремний), рубинов, керамики, мрамора, стекла и др. Все синтетические алмазы и 70-80% природных алмазов подвергают дроблению. 80% алмазных порошков используют в связанном состоянии для изготовления различных алмазно-абразивных инструментов – кругов, брусков, притиров и др. 20% применяют в свободном состоянии в виде абразивных порошков и паст для доводки и полирования изделий.
|
|
|
