Твердые сплавы. Стойкость резцов.



Твердые сплавы делят на металлокерамические и минералокерамические и выпускают в виде пластин разной формы. Инструменты, оснащенные пластинами из твердых сплавов, позволяют применять более высокие скорости резания по сравнению с инструментами из быстрорежущей стали.
Металлокерамические твердые сплавы разделяются на вольфрамовые, вольфрамотитановые и вольфрамотитано-танталовые. Вольфрамовые сплавы группы ВК состоят из кабидов вольфрама и титана. Применяются сплавы марок ВК2, ВКЗМ, ВК4, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК8В. Буква В означает карбид вольфрама, буква К — кобальт, цифра — содержание кобальта в процентах (остальное — карбид вольфрама). Буква М, приведенная в конце некоторых марок, означает, что сплав мелкозернистый. Мелкозернистость повышает износостойкость инструмента, но снижает его сопротивляемость ударам. Вольфрамовые твердые сплавы применяются для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов (резины, пластмассы, фибры стекла и др.).
Вольфрамотитановые сплавы группы ТК состоят из карбидов вольфрама, титана и кобальта. Применяются сплавы марок Т5К10, Т5К12В, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т15К12В. Буква Т обозначает карбид титана, цифра за ней — процентное содержание карбида титана, буква К — карбид кобальта, цифра за ней — процентное содержание карбида кобальта (остальное в данном сплаве — карбид вольфрама). Применяются эти сплавы для обработки всех видов сталей.
Вольфрамотитано-танталовые сплавы группы ТТК состоят из карбидов вольфрама, титана, татала и кобальта. Применяются сплавы марок ТТ7К12 и ТТ10К8Б, содержащие соответственно 7 и 10% карбидов титана и тантала, 12 и 8% карбида кобальта (остальное — карбид вольфрама). Применяются эти сплавы для особо тяжелых условий обработки, когда применение других инструментальных материалов неэффективно.
Твердые сплавы обладают высокой температуростойкостью. Вольфрамовые твердые сплавы сохраняют твердость HRC3 83-90, а вольфрамотитановые — HRC3 87-92 при температуре 800-950°С, что позволяет работать при высоких скоростях резания (до 500 м/мин при обработке сталей и до 2700 м/мин при обработке алюминия).
Для обработки деталей из нержавеющих, жаропрочных и других труднообрабатываемых сталей и сплавов предназначены мелкозернистые сплавы группы ОМ: сплав ВК6-ОМ применяется для чистовой обработки, а сплавы ВК10-ОМ и ВК15-ОМ — для получистовой и черновой обработки. Еще более эффективны для обработки труднообрабатываемых материалов твердые сплавы марок ВК10-ХОМ и ВК15-ХОМ, в которых карбид тантала заменен карбидом хрома. Легирование сплавов карбидом хрома увеличивает их твердость и прочность при высоких температурах.
Для повышения прочности пластины из твердого сплава плакируют, т.е. покрывают защитными пленками. Широко применяют износостойкие покрытия из карбидов, нитридов и карбонидов титана, нанесенные на поверхность твердосплавных пластин в виде тонкого слоя толщиной 5-10 мкм. При этом на поверхности твердосплавных пластин образуется мелкозернистый слой карбида титана, обладающий высокой твердостью, износостойкостью и химической устойчивостью при высоких температурах. Стойкость твердосплавных пластин с покрытием в среднем в 3 раза выше стойкости пластин без покрытия, что позволяет увеличить скорость резания на 25-30%.
При определенных условиях в качестве инструментального материала применяют минералокерамические материалы, основной частью которых является окись алюминия. Кроме того, в минералокерамику добавляют вольфрам, титан, тантал и кобальт.
В промышленности применяют минералокерамику марки ЦМ-332, которая отличается высокой температуростойкостью (твердость HRC3 89-95 при температуре 1200°С) и износостойкостью, что позволяет вести обработку стали, чугуна и цветных сплавов при высоких скоростях резания (например, чистовое обтачивание чугуна при скорости резания 3700 мм/мин, что в 2 раза выше скорости резания при обработке твердосплавным инструментом).
Недостатком минералокерамики марки ЦМ-332 является повышенная хрупкость.
Для изготовления режущих инструментов применяется также режущая керамика (кермет) марок ВЗ, ВОК-60, ВОК-63, представляющая собой оксидно-карбидное соединение (окись алюминия плюс 30-40% карбидов вольфрама и молибдена). Введение в состав минералокерамики карбидов металлов (а иногда и чистых металлов — молибдена, хрома) позволило улучшить ее физико-механические свойства (в частности снизить хрупкость) и повысить производительность обработки в результате повышения скорости резания. Получистовая и чистовая обработка керметом деталей из серых, ковких чугунов, труднообрабатываемых сталей, некоторых цветных металлов и сплавов производится со скоростью резания 435-1000 м/мин без подачи СОЖ в зону резания. Режущая керамика отличается высокой температуростойкостью (твердость HRC3 90-95 при температуре 950-1100°С).
Для обработки закаленных сталей (HRC3 40-67), высокопрочных чугунов (НВ 200-600), твердых сплавов типа ВК25 и ВК15, стеклопластиков и других применяют инструмент, режущая часть которого изготовлена из сверхтвердых материалов (СТМ). К этой группе относятся материалы на основе нитрида бора и алмазы. Крупные поликристаллы (диаметром 3-6 и длиной 4-5 мм) на основе кубического нитрида бора (эльбора Р) — основной материал, который применяют при обработке закаленных сталей и высокопрочных чугунов. Твердость эльбора Р приближается к твердости алмаза, а температуростойкость в 2 раза выше температуростойкости алмаза. Эльбор Р химически инертен к материалам на основе железа. Прочность поликристаллов на сжатие 4-5 ГПа (400-500 кгс/мм2), на изгиб 0,7 ГПа (70 кгс/мм2), температуростойкость 1350-1450°С.
Из других СТМ, применяемых для обработки резанием, следует отметить синтетические алмазы типа балас (марка АСБ) и типа карбонадо (марка АСПК). Карбонадо химически более активен к углеродосодержащим материалам, поэтому применяется для точения цветных металлов, высококремнистых сплавов, твердых сплавов типа ВК10-ВК30, неметаллических материалов. Стойкость резцов из карбонадо в 20-50 раз выше стойкости резцов из твердых сплавов.

Автор - nastia19071991