ГлавнаяТвердые сплавы. Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок различных форм и размеров, получаемых методом порошковой металлургии (прессованием и спеканием). Основой для них служат порошки твердых зерен карбидов тугоплавких металлов (вольфрама, титана, тантала), сцементированных кобальтом.
Промышленностью выпускаются три группы твердых сплавов: вольфрамовые — BK, титановольфрамовые — TK и титанотанталовольфрамовые — ТТК.
В обозначении марок сплавов используются буквы: В — карбид вольфрама, К — кобальт, первая буква T — карбид титана, вторая буква T — карбид тантала. Цифры после букв указывают примерное содержание компонентов в процентах. Остальное в сплаве (до 100 %) — карбид вольфрама. Буквы в конце марки означают: В — крупнозернистую структуру, M — мелкозернистую, OM — особо мелкозернистую.
Механические свойства твердых сплавов, используемых для обработки резанием, приведены в табл. 2.9.
Характерными признаками, определяющими режущие свойства твердых сплавов, являются высокая твердость, износостойкость и красностойкость до 1000°C. Вместе с тем эти сплавы обладают меньшей вязкостью и теплопроводностью по сравнению с быстрорежущей сталью, что следует учитывать при их эксплуатации.
При выборе твердых сплавов необходимо руководствоваться следующими рекомендациями.
1. Вольфрамовые сплавы (BK) по сравнению с титановольфрамовыми (TK) обладают при резании меньшей температурой свариваемости со сталью, поэтому их применяют преимущественно для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов.
2. Сплавы группы TK предназначены для обработки сталей.
3. Титанотанталовольфрамовые сплавы (ТТК), обладая повышенной прочностью и вязкостью, применяются для обработки стальных поковок, отливок при неблагоприятных условиях работы.
4. Для тонкого и чистового точения с малым сечением стружки следует выбирать сплавы с меньшим количеством кобальта и мелкозернистой структурой.
Черновая и чистовая обработки при непрерывном резании выполняются в основном сплавами со средним содержанием кобальта.
При тяжелых условиях резания и черновой обработке с ударной нагрузкой следует применять сплавы с большим содержанием кобальта и крупнозернистой структурой.
Минералокерамические материалы. В целях экономии дорогостоящих и редких материалов, входящих в состав твердых сплавов, создан минералокерамический материал — микролит марки ЦМ332 на основе корунда (оксида алюминия — Аl2О3) в виде пластинок белого цвета. Микролит превосходит твердые сплавы по твердости и красностойкости (~1300°C), уступая им значительно по вязкости. Поэтому его применяют в основном для полу-чистового и чистового точения при жесткой технологической системе и безударной нагрузке.
В последнее время появились более прочные керамические материалы, в частности марки В3, в виде многогранных неперетачиваемых пластинок черного цвета, содержащих, кроме корунда, карбиды тугоплавких металлов. Как показывает практика, такие пластинки успешно конкурируют с твердым сплавом при чистовой обработке сталей и высокопрочных чугунов.
Сверхтвердые инструментальные материалы. Природные (А) и синтетические (AC) алмазы представляют собой кристаллическую модификацию чистого углерода. Они обладают самой большой из всех известных в природе материалов твердостью, теплостойкостью до 850 °С, низким коэффициентом трения и высокой теплопроводностью. Вместе с тем алмазы характеризуются повышенной хрупкостью и интенсивностью изнашивания при резании черных металлов. Последнее свойство объясняется диффузией углерода алмаза в железе при высокой температуре резания. Вследствие этого область применения алмазных резцов практически ограничивается тонким точением цветных металлов и пластмасс.
Для обработки резанием черных металлов создан новый синтетический сверхтвердый инструментальный материал — кубический нитрид бора (КНБ). Такие материалы выпускаются с размерами заготовок 4—8 мм под общим названием композиты трех марок: композит 01 (эльбор Р), композит 05 и композит 10 (гексанит Р). Обладая химической инертностью к углероду и железосодержащим материалам, композиты по твердости приближаются к алмазу, но примерно вдвое превосходят его по теплостойкости (~1600°С). Поэтому они способны резать не только сырые, но и закаленные до высокой твердости стали.