
- •38) Требования, предъявляемые к инструментальным материалам
- •Твердые сплавы, их свойства и область применения.
- •Твердые сплавы, их свойства и область применения.
- •Режущая керамика, её свойства и область применения.
- •44) Прочность режущих инструментов.
- •45) Влияние угла заострения режущего клина на предельную толщину срезаемого слоя.
- •46) Износ режущего инструмента, его причины.
- •47) Виды износа. Абразивный износ.
- •Виды износа. Адгезионный износ.
- •Виды износа. Диффузионный износ.
- •Виды износа. Окислительный износ
- •Изменение формы режущего клина при износе.
- •Зависимость фаски износа по задней поверхности от времени работы инструмента.
- •Стойкость инструмента и критерии затупления.
Режущая керамика, её свойства и область применения.
Минеральная режущая керамика в своей основе имеет оксид алюминия Аl2О3 и получается путем плавления глинозема (бокситов) в электрических печах. Это так называемая оксидная или белая (по цвету) керамика, например марки ЦМ332, ВО-100. Она имеет очень высокую теплостойкость (до 1400...1500°С) и твердость (90...92 HRA), большую, чем у твердых сплавов, что позволяет обрабатывать ею металлы со скоростью 300...600 м/мин и более.
Основные недостатки минералокерамики заключаются в ее низкой прочности на изгиб (σи = 320 МПа), которая на порядок меньше прочности на изгиб быстрорежущей стали, и в большой нестабильности прочностных свойств.
Для повышения прочности в состав минералокерамики вводят различные тугоплавкие соединения: карбиды и оксиды вольфрама, молибдена, титана и др. Это так называемые керметы1 – оксидно- карбидная (черная) керамика марок В-3, ВОК-60, ВОК-63, ВОК-200, ТВИН-400. Благодаря указанным добавкам, меньшим зернистости и пористости, а также армированию нитевидными монокристаллами карбида кремния SiC черная керамика по сравнению с белой керамикой имеет более высокую изгибную прочность (σи = 560...700 МПа), более стабильные свойства, но меньшую износостойкость.
В последнее время созданы новые марки режущей керамики на основе нитрида кремния Si3N4, так называемая нитридно-кремниевая (серая) керамика марок ТВИН-200, ОНТ-20, силинит Р, у которой прочность на изгиб увеличена до 800 МПа. Это позволяет использовать ее не только при чистовом точении высокопрочных сталей и чугунов, но и при фрезеровании, для которого характерна ударная нагрузка.
близок к алмазу, но обладает более высокой теплостойкостью, доходящей до 1200 °С. Эльбор химически инертный материал и поэтому пригоден для обработки металлов самого разного состава. Благодаря высокой твердости и износостойкости его применяют для резания очень твердых материалов, закаленных сталей и даже твердых сплавов. Эльбор выпускают в виде порошков, применяемых для изготовления абразивных инструментов и композиционных материалов, а также в виде поликристаллов – пластин диаметром 4...40 мм, которые используются для оснащения резцов и фрез. Поликристаллы марок Композит-01, -02, -03, -05, -09, -10 (гексанит-Р) в зависимости от состава и технологии изготовления имеют прочность на изгиб σи = 470... 1200 МПа.
В последние годы созданы двухслойные композиционные материалы в виде пластин, у которых верхний слой толщиной 0,5... 1,0 мм получают методом спекания при высоких температурах порошков из эльбора или синтетического алмаза, а подложка изготовлена из твердого сплава. Двухслойные пластины имеют большие размеры, благодаря чему их удобнее крепить механическим способом.
Инструменты, оснащенные СТМ, успешно работают в основном на высокоточных и высокоскоростных станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах на чистовых операциях со скоростью резания, доходящей до 2000 м/мин, и обеспечивают высокое качество обработанной поверхности, благодаря чему исключается операция шлифования.
За рубежом керметы (cermet) – это группа безвольфрамовых твердых сплавов, состоящих из карбида и карбонитрида титана и цементирующего металла (Ni, Со и др.), выполняющего роль связки
43) Сверхтвердые инструментальные материалы, их свойства и область применения
Сверхтвердые инструментальные материалы (СТМ) – это алмазы (природные и синтетические) и кубический нитрид бора (КНБ) – эльбор, кубонит, боразон.
Алмаз – самый твердый в природе материал (в 4...5 раз тверже твердого сплава), имеет высокую теплопроводность и низкий коэффициент трения, малую прочность на изгиб (σВ= 210... 480 МПа), низкую теплостойкость (800 °С). При более высокой температуре алмаз окисляется и графитизируется до СО и С. Алмаз весьма хрупок и это сильно снижает области его применения в металлообработке. Крупный недостаток алмаза заключается и в его химическом сродстве с железом. Поэтому кристаллы природного алмаза не применяют для обработки сталей, а используют только при тонком точении цветных металлов и сплавов на высоких скоростях резания.
Синтетические алмазы имеют малые размеры и в основном применяются для изготовления абразивных инструментов и композиционных материалов.
Кубический нитрид бора (КНБ) – это синтетический материал со сложной алмазоподобной кристаллической решеткой, не имеет природного аналога. Он изготавливается при высоких давлениях и температурах из так называемого «белого графита» – химического соединения бора и азота. По твердости эльбор