Минералокерамика

Минералокерамические инструментальные материалы обла­дают высокой твердостью (91...93 HRA), теплостойкостью (1200 °С), износостойкостью и неокисляемостью. Однако минералокерамика уступает металлокерамическим сплавам по теплопроводности и пределу прочности на изгиб.

Минералокерамика в основном используется для получистовой и чистовой обточки и расточки деталей из высокопрочных и отбеленных чугунов, закаленных сталей, а также из не­металлических материалов. При определенных условиях (в первую очередь при высокой жесткости системы ста­нок — деталь — приспособление — инструмент) минералокерамику можно применять для чистового фрезеро­вания.

Выпускают оксидную (белую), оксидно-карбидную (черную) и оксидно-нитридную керамику.

Оксидная керамика почти полностью состоит из окиси алюминия, ее получают путем прессования тонко измельченных частиц Аl₂О₃ с последующим горячим спеканием. Существуют марки оксидной керамики с улучшенными физико-механическими свойствами, такие, как ВО13 (σ_и = 40…50 кгс/мм²), ВШ-75 (σ_и = 55…60 кгс/мм²) и др.

Оксидную керамику рекомендуется использовать для чистового и получистового точения нетермообработанных сталей, а также серых и ковких чугунов с твердо­стью НВ 200 и менее.

Оксидно-карбидная керамика имеет в своем составе кроме А1₂О₃ легирующие добавки карбидов хрома, ти­тана, вольфрама и молибдена. Благодаря этому ее прочность на изгиб значительно выше, чем у оксидной керамики, и достигает 65…70 кгс/мм², при некотором снижении теплостойкости и износостойкости. Выпуска­ются следующие марки оксидно-карбидной керамики: В3, ВОК60 и ВОК63; эти виды керамики рекомендуется применять для чистового и получистового точения и фрезерования закаленных сталей (HRC 45 и более), се­рых чугунов (НВ 240), отбеленных чугунов (НВ 400…700), а также нержавеющих сталей.

Оксидно-нитридная керамика состоит из нитридов кремния и тугоплавких материалов с включением окиси алюминия и других компонентов. К этой группе отно­сятся силинит-Р и кортинит ОНТ-20.

Силинит-Р обладает такой же прочностью на изгиб, как и оксидно-карбидная минералокерамика (σ_и = 49…68 кгс/мм²), но большей твердостью (HRA 94…96) и стабильностью свойств при высокой температуре. Он не взаимодействует в процессе резания с большинством сталей и сплавов на основе алюминия и меди, т. е. не подвергается адгезионному износу. Из этого материала изготавливают как напайные, так и неперетачиваемые механически закрепляемые пластины.

Силинит-Р позволяет заменять вольфрамосодержащие твердые сплавы на операциях получистового и чи­стового точения различных материалов. При обработке закаленных сталей его применение может заменить шлифование.

Благодаря высокой твердости силинит-Р превосходит по стойкости твердые сплавы при обработке закаленных сталей.

Инструментом, оснащенным пластинами из кортинита, рекомендуется обрабатывать закаленные стали HRC_э 30…55, ковкие чугуны, модифицированные и отбеленные чугуны, а также термоулучшенные стали. Режи­мы обработки такие же, как и для оксидно-карбидной керамики.

Режущая керамика выпускается в основном в виде многогранных неперетачиваемых пластин — трехгран­ных, квадратных, ромбических и круглых.

Минералокерамический ин­струмент имеет незначительную склонность к схватыванию с обраба­тываемым материалом, что особенно ценно при обработке жаропрочных сплавов. К недостаткам минералокерамического инструмента относит­ся повышенная хрупкость.

1.5. Сверхтвердые материалы

Для изготовления лезвийного инструмента в настоя­щее время применяются три вида сверхтвердых матери­алов (СТМ): природные алмазы, поликристаллические синтетические алмазы и композиты на основе нитрида бора.

Природные и синтетические алмазы об­ладают такими уникальными свойствами, как самая вы­сокая твердость (HV 10000 кгс/мм²), весьма малые ко­эффициент линейного расширения и коэффициент тре­ния и высокие теплопроводность, адгезионная стойкость и износостойкость.

Недостатками алмазов являются невысокая проч­ность на изгиб, хрупкость и растворимость в железе при относительно низких температурах (750°С), что препят­ствует использованию их для обработки железоуглеродистых сталей и сплавов на высоких скоростях резания, а также при прерывистом резании и вибрациях.

Природные алмазы используются в виде кристаллов, закрепляемых в металлическом корпусе резца.

Синтетические алмазы марок АСБ (баллас) и АСПК (карбонадо) сходны по своей структуре с природными алмазами. Они имеют поликристаллическое строение и обладают более высокими прочностными характеристи­ками.

Природные и синтетические алмазы нашли широкое применение в обработке медных, алюминиевых и маг­ниевых сплавов, баббитов, благородных металлов (зо­лота, серебра, палладия, платины), титана и его спла­вов, неметаллических материалов (пластмасс, тексто­лита, стеклотекстолита, органического стекла, прессо­ванного и силицированного графита), а также твердых сплавов и керамики.

Синтетические алмазы по сравнению с природными имеют ряд преимуществ, обусловленных их более вы­сокими прочностными и динамическими характеристи­ками. Их можно использовать не только для точения, но также и для фрезерования. Синтетические алмазы менее чувствительны к динамическим нагрузкам и по­зволяют вести обработку с большим сечением среза (глубиной и подачей).

Отечественной промышленностью поликристалличе­ские алмазы выпускаются в виде пластин цилиндриче­ской и сегментной форм диаметром до 6 мм.

Композит — новый сверхтвердый материал на основе кубического нитрида бора, применяемый для изготовления лезвийного режущего инструмента.

По твердости композит приближается к алмазу, зна­чительно превосходит его по теплостойкости, более инертен к черным металлам. Это определяет главную область его применения — обработка закаленных сталей и чугунов. Однако композит может быть эффективно использован также при обработке легких и цветных сплавов и некоторых труднообрабатываемых материа­лов.

Промышленность освоила выпуск следующих основ­ных марок СТМ: композит 01 (эльбор-Р), композит 02 (белбор), композит 05 и 05И, композит 10 (гексанит-Р) и композит 09 (ПТНБ-ИК).

Композиты 01 и 02 обладают высокой твер­достью (HV 7500 кгс/мм²), но небольшой прочностью на изгиб (40…50 кг/мм²).Основная область их примене­ния — тонкое и чистовое безударное точение деталей из закаленных сталей твердостью HRC 55…70, чугунов любой твердости и твердых сплавов марок ВК15, ВК20 и ВК25 (HRA 88…90), с подачей до 0,15 мм/об и глу­биной резания 0,05…0,5 мм (максимальная глубина ре­зания может достигать 1…1,5 мм). Скорость резания при обработке стали до 160 м/мин, при обработке высокопрочного чугуна до 400…900 м/мин, при обработке твердых сплавов до 12 м/мин.

Композиты 01 и 02 могут быть использованы также для фрезерования закаленных сталей и чугунов, несмотря на наличие ударных нагрузок, что объясняется более благоприятной динамикой фрезерной обработки

Режущие элементы из композитов выпускаются в ви­де пластин для неразъемного соединения со стальным корпусом, а также в виде круглых, трехгранных, квад­ратных, ромбических и шестигранных неперетачиваемых пластин для механического соединения.

Дата добавления: 2014-12-26