Минералокерамика

Из современных инструментальных материалов заслуживает внимания минералокерамика, которая не содержит дорогостоящих и дефицитных элементов. В основе минералокерамики лежит окись алюминия Аl₂О₃. Она дешевле других инструментальных материалов. оксидная минералокерамика ЦМ-332 имеет более высокую твердость (на 2…5 единиц), а теплостойкость 1200 °С, а также повышенную износостойкость по сравнению с твердыми сплавами. Однако этот материал хрупок и малопрочен. вследствие ее малой прочности (_b ~300 МПа) используемая до настоящего времени оксидная минералокерамика ЦМ-332 не нашла широкого применения в качестве режущего материала.

Всесоюзный научно-исследовательский институт абразивов и шлифования (ВНИИАШ) создал оксидную керамику марки ВШ-75. ее рекомендуется применять при чистовой и получистовой обработке сталей и чугунов. Минералокерамика допускает скорость резания в 1,5…2 раза выше, чем твердые сплавы.

Всесоюзный научно-исследовательский институт тугоплавких металлов и твердых сплавов (ВНИИТС) разработал минералокерамку оксидно-карбидного типа, полученную методом горячего прессования марок В-3, ВОК-60 и ВОК-63 и методом холодного прессова­ния ВО-13, ВО-15, ВО-16. В основе ее лежат окись алюминия и до­бавки карбидов тугоплавких металлов – вольфрама, титана. Режущие свойства их выше керамики ВШ; стойкость в 3…5 раз выше, чем стой­кость сплавов Т3ОК4.

Минералокерамика В-3, ВОК-60, ВОК-63 применяется для получистовой и чистовой обработки сталей и высокопрочных чугунов. Основу ее составляют оксиды алюминия Аl₂O₃ с небольшой добавкой оксида магния MgO (0,5...1 %). Высокая твердость минералокерамики, теплостой­кость до 1200 °С, химическая инертность к металлам, сопротивление окислению во многом превосходят эти же параметры твердых сплавов. Однако минералокерамика уступает этим сплавам по теплопроводности, имеет более низкий предел прочности на изгиб. Современная минералокерамика, созданная в нашей стране и за рубежом, по прочности приближается к наиболее износостойким твердым сплавам. Минералокерамику на основе оксида алюминия можно разделить на три группы:

1) чисто оксидная керамика (белая), основу которой составляет оксид алюминия с незначительными приме­сями (АlО₃ – до 99,7 %);

2) керамика, представляющая собой оксид алюминия с добавлением металлов (титан, ниобий и др.);

3) оксидно-карбидная (черная) керами­ка оксид алюминия с добавлением карбидов тугоплавких металлов (титана, вольфрама, молибдена) для повы­шения ее прочностных свойств и твердости.

Отечественная промышленность в настоящее время выпускает оксидную керамику ЦМ-332, ВО-13 и оксидно-карбидную В-3, ВОК-60, ВОК-63, в состав которой входит до 40 % карбидов титана, вольфрама и молибдена. Наряду с материалами на основе оксида алюминия выпускается материал на основе нитрида кремния – силинит-Р и кортинит ОНТ-20 (с добавками оксидов алюминия и некоторых других веществ). Физико-механические свойства режущей минералокерамики приведены в табл. 11.

Таблица 11

Физико-механические свойства режущей минералокерамики

Марка	Плотность, г/см3, не менее	Твердость НRА	Предел прочности при изгибе, МПа, не менее
ЦМ-332	3,85	90…92	295…350
ВО-13	3,95	90…92	450…500
ОНТ-20	4,30	92…94	500…650
В-3	4,50	92…94	560…600
ВОК-60	4,20	92…94	560…600
ВОК-63	4,20	92…93	635…700
Силинит-Р	–	94…96	500…700

Высокие режущие свойства инструментов из минералокерамики проявляются при скоростной обработке сталей и высокопрочных чугунов, причем чистовое и получистовое точение и фрезерование повышает производительность обработки деталей до 2 раз при одновременном возраста­нии периодов стойкости инструментов до 5 раз по сравнению с обработкой инструментами из твердого сплава.

Минералокерамика выпускается в виде неперетачиваемых пластин, что существенно облегчает условия ее эксплуатации.

Инструмент, оснащенный пластинами из керамики, прошел про­мышленные испытания. На ВАЗе режущую керамику применяют на семи позициях чис­товой обработки деталей из серого чугуна. На КамАЗе режущую керамику широко используют при обработ­ке тормозных барабанов, гильз деталей. На заводе «Красный пролетарий» при чистовой обработке деталей из серого чугуна резцы ВК3-М были заменены керамикой ВОК-60. Машинное время сократилось за счет увеличения скорости резания почти в 6 раз при одновременном увеличении стойкости в 5…6 раз.

Разработанные отечественные марки керамики не уступают по сво­им свойствам физико-механическим свойствам керамики зарубежных фирм. Применение режущих пластин из керамики позволило повысить скорость резания в 2…4 раза при одновременном повышении стойкости до двух раз.