11.3. Твердые сплавы

Твердые сплавы ÷ это твердый раствор карбидов вольфрама, титана и тантала (WС, TiС, ТаС) в металлическом кобальте (Со). Твердые сплавы применяют в виде пластинок определенных форм и размеров, изготовляемых порошковой металлургией. Пластинки предварительно прессуют, а затем спекают при температуре 1500÷1900⁰С. Твердые сплавы делят на группы:

вольфрамовую(ВК) – ВК2, ВКЗ, ВКЗМ, ВК4, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25;

титано-вольфрамовую(ТК) – Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В;

титанотанталовольфрамовую(ТТК) – ТТ7К12, ТТ10К8Б.

Пластинки из твердого сплава (НRC 86÷92) обладают высокой износостойкостью и теплостойкостью 800÷1250⁰С, что позволяет вести обработку со скоростями до 800 м/мин. Эти пластинки припаивают к державкам или корпусам инструментов медными, латунными припоями или крепят механическим способом.

В промышленности применяют многогранные повторно не затачиваемые твердосплавные пластинки (трех-, четырех,- пяти-, шестигранные), которые крепят механическим способом. После изнашивания одной из режущих кромок пластинки ее поворачивают и обработку выполняют следующими кромками. Недостатком твердых сплавов является низкая пластичность.

Твердые сплавы группы ВК используют для обработки заготовок из хрупких металлов, пластмасс и других неметаллических материалов, сплавы группы ТК – для обработки заготовок из пластичных и вязких металлов и сплавов. Мелкозернистый твердый сплав ВК6М применяют для обработки заготовок из труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, твердых чугунов, бронз, закаленных сталей, сплавов легких металлов, сплавов титана, фарфора, керамики, стекла, ферритов. Трехкарбидные сплавы ТТК отличаются от сплавов групп

ВК, ТК повышенными износостойкостью, прочностью и вязкостью. Их применяют для обработки заготовок из труднообрабатываемых сталей аустенитного класса.

11.4. Синтетические сверхтвердые и керамические материалы

Эффективность обработки заготовок на автоматических линиях, станках с ЧПУ, многоцелевых станках в значительной степени зависит от свойств материалов рабочей части режущих инструментов, главным образом от износостойкости и теплостойкости. Высокая эффективность работы этих систем обеспечивается применением новых сверхтвердых и керамических инструментальных материалов. В настоящее время инструментальная промышленность выпускает инструментальные материалы на основе нитрида бора (композиционные) и на основе оксида алюминия (керамические).

Существует большое разнообразие сверхтвердых материалов (СТМ) на основе модификаций нитрида бора. СТМ в зависимости от технологии производства и получаемых физико-механических свойств делят на три группы:

СТМ на основе фазового превращения графитоподобного нитрида бора в кубический (композит 01 – эльбор РМ и композит 02 – белбор). Применяют для тонкого и чистового точения резцами при приложении безударной нагрузки и торцовом фрезеровании закаленных сталей и чугунов любой твердости, твердых сплавов с содержанием кобальта более 15%;

СТМ на основе частичного или полного превращения вюрцитного нитрида бора в кубический (однослойный и двухслойный композит 10 – гексанит-Р и модификации композита 09 – ПТНБ, ПТНБ-ИК и др.). Применяют для предварительной и окончательной обработки сталей и чугунов любой твердости, твердых сплавов при приложении безударной или ударной динамической нагрузки;

СТМ на основе спекания частиц кубического нитрида бора (композит 05, киборит и ниборит). Применяют для предварительной и чистовой обработки заготовок из чугуна любой твердости с наличием поверхностной литейной корки.

Инструментальные керамические материалы можно также разделить на три группы, различающиеся химическим составом, методом производства и областями рационального использования:

1) оксидная «белая» керамика, состоящая из А1₂0₃ с легирующими добавками МgO, CrO₂ и др. Основные марки: ЦМ332 и ВО-13. Применяют для чистовой и получистовой обработки незакаленных сталей и серых чугунов со скоростями резания до 15 м/с;

2) оксидно-карбидная «черная» керамика (ВОК-60), состоящая из А1₂O3 (до 60%), ТiС (до 20÷40%), CrO₂ (до 20÷40%) и других карбидов тугоплавких металлов. Применяют для чистовой и получистовой обработки ковких, высокопрочных, отбеленных модифицированных чугунов и закаленных сталей;

3) керамика силинит Р на основе нитрида кремния с легированием оксидами иттрия, циркония, алюминия. Применяют для получистовой обработки чугунов. Основным направлением конструирования инструментов из СТМ и керамических материалов является создание резцов и фрез с механическим креплением цельных и двухслойных круглых и многогранных режущих пластин.