Металлокерамические твердые сплавы

МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

- состоят из тонкоизмельченных карбидов тугоплавких металлов (вольфрам, титан, тан­тал), соединенных цементирующим металлом — кобальтом. Бла­годаря наличию карбидов тугоплавких металлов сплавы имеют высокую температуростойкость, твердость и износостойкость, поэтому допускается скорость резания 100... 150 м/мин.

Существует четыре вида твердых сплавов: вольфрамовые, вольфрамотитановые, вольфрамотитанотанталовые и безвольфра­мовые.

В группу вольфрамовых твердых сплавов входят ВКЗ; ВКЗМ; ВК4; ВК60М; ВК6М; ВК8; ВК10ОМ; ВК10М; ВК15 (В - карбид вольфрама, К — кобальт, число после К — процентное содержа­ние кобальта, остальное — карбиды вольфрама, М — мелкозер­нистый, ОМ — особо мелкозернистый). По сравнению с другими вольфрамсодержащими твердыми сплавами они характеризуются наибольшими пределом прочности на изгиб и вязкостью, но наи­меньшими температуростойкостью и твердостью (HRA 90). При этом, с увеличением содержания кобальта повышается предел прочности на изгиб, но уменьшается твердость. С уменьшением размера зерен карбидов повышаются режущие свойства сплавов, что особенно заметно при резании труднообрабатываемых материалов; поэтому вольфрамовые твердые сплавы рекомендуются для обработки чу­гуна, цветных сплавов и труднообрабатываемых материалов с не­большими скоростями резания.

В группу вольфрамотитановых твердых сплавов входят Т30К4; TI5K6; Т14К8; Т5К10; Т5К12 (Т -карбид титана, число после Т - процентное содержание карбида титана, К — кобальт, число после К — процентное содержание кобальта, остальное — карбиды вольфрама). Сплавы характеризуются наибольшими твердостью (HRA 92), температуростойкостью (до 900⁰С) и износостойкостью, но менее прочны, чем сплавы группы ВК, поэтому они рекомендуются для обра­ботки сталей (сплавы с большим содержанием титана рекоменду­ется для чистовой и получистовой обработки на больших скоро­стях, а сплавы с меньшим содержанием титана — для получистовой и черновой обработки и для фрезерования).

В группу вольфрамотитанотанталовых твердых сплавов входят ТТ7К12; ТТ8К6; ТТ30К4; ТТ20К9 (ТТ - карбиды титана и тантала, число после ТТ — суммарное процентное содержание карбидов тана и тантала, К — кобальт, число после К — процентное содержание кобальта, остальное — карбиды вольфрама.). Сплавы по своим показателям занимают промежуточное место между спла­вами групп ВК и ТК, поэтому они очень эффективны при черно вой обработке сталей и чугунов, при строгании и фрезеровании.

В группу безвольфрамовых твердых сплавов входят КНТ-16 и ТН-20 (Т — карбид титана, Н — никель, КН — карбонитрид титана, число — суммарное процентное содержание никеля и молибдена, остальное — карбид титана или карбонитрид титана). Сплавы рекомендуются для получистового и чистового точения и фрезерования чугуна, углеродистых сталей и цветных сплавов.

Минералокерамика — инструментальный материал на основе оксида алюминия (Аl₂0₃), обладающий большими, чем у твердых сплавов, твердостью (HRA 92) и температуростойкостью (1200⁰C), но меньшей удар­ной вязкостью, поэтому их используют только для чистовой об­точки и расточки деталей из высокопрочных чугунов, закаленных сталей и для резания неметаллических материалов со скоростями до 200 м/мин. Различают оксидную (белую), оксидно-карбидную, оксидно-нитридную керамику и керметы.

Оксидная керамика полностью состоит из оксида алюминия (марки: В013; ВШ-75). Ее рекомендуют для чистового и получис­тового точения нетермообработанных сталей, серых и ковких чу­гунов твердостью менее 400 НВ. Оксидно-карбидная керамика, кроме оксида алюминия, имеет в своем составе легирующие до­бавки карбидов хрома, титана, вольфрама и молибдена (марки: ВЗ; ВОК60; ВОК63). Ее рекомендуют для чистового и получисто­вого точения и фрезерования закаленных сталей, отбеленных и серых чугунов, нержавеющих сталей. Оксидно-нитридная керами­ка состоит из нитридов кремния и тугоплавких материалов, вклю­чая и оксид алюминия (марки: силинит-Р; ОНТ-20); керамика позволяет заменить вольфрамсодержащие твердые сплавы при по­лучистовом и чистовом точении различных материалов. При точении закаленных сталей качество обработки соизмеримо с шлифо­ванием. Керметы состоят из оксида алюминия, химически связан­ного металлами (железо, никель, титан, цирконий, хром или молибден); марки: ВЗ; В4. Керметы рекомендуются для получисто­вого и чистового точения хромникельмолибденовых сталей твер­достью 50...55 HRC со скоростью резания до...200 м/мин.

Сверхтвердые материалы, применяемые при резании металлов, — синтетические алмазы и материалы на основе кубическо­го нитрида бора (композиты).

Алмаз обладает наибольшей из всех известных материалов твер­достью, малыми коэффициентами линейного расширения и тре­ния, но весьма малы прочность на изгиб и ударная вязкость. При температуре 750 °С алмаз растворяется в железе, что препятствует его применению при обработке сплавов, содержащих железо. Балласы (АБС) применяются для обработки деталей из стеклопластика со скоростями резания 350...450 м/мин. Карбонадо (АСПК) применяется для обработки алюминиевых и медных сплавов.

Композиты— синтетический материал, по твердости не усту­пающий алмазу, превосходящий его по температуростойкости и инертный к железу.

Выпускаются следующие марки: композит 01 (эльбор-Р), композит 02 (белбор), композит 05 и 5И (исмит), композит 09 (ПТНБ-ИК), композит 10 (гексагонит-р). Основная область приме­нения композитов 01 и 02 — чистовое и тонкое, «алмазное», точе­ние. Обрабатывают закаленные стали (при твердости 40...60 HRC скорость резания 50... 160 м/мин, при 60...70 HRC скорость реза­ния 60... 120 м/мин), серые и высокопрочные чугуны со скоростью 400... 1200 м/мин, отбеленные чугуны со скоростью 100...200 м/мин, твердые сплавы группы ВК со скоростью 8... 12 м/мин. Компози­ты 09 и 10 рекомендованы для чистового и тонкого фрезерования. Обрабатываемые материалы и скорости резания такие же, как и при обработке композитами 01 и 02. Композит 05 спекается из порошков кубического нитрида бора и оксида алюминия, по своим свойствам является удачным компромиссом между композитами 01 и 10. Рекомендации по обработке аналогичны композиту 10, но возможна подача до 0,3 мм/об, глубина резания 0,2...2,0 мм. Стойкость инструмента, оснащенного композитами, находится в пределах 45... 75 мин. Она может быть повышена на 30 % при охлаждении инструмента сжатым воздухом и на 50 % при охлаж­дении 2,5 %-ной эмульсией