5. Минералокерамика

Основа этой группы – окись алюминия Al₂O₃ (технический глинозем, получаемый из боксита при производстве алюминия), являющийся дешевым и доступным материалом.

Работы шли с 1920-х годов. К началу войны у нас появилась оксидная керамика ЦМ332 – чистая минеральная керамика. Высокая твердость и теплостойкость позволяли работать со скоростями до 800 м/мин. Однако, прочность в 3 раза ниже, чем у твердых сплавов. Низкая механическая прочность затрудняла ее практическое применение. В дальнейшем был разработан новый вид керамики - оксидно-карбидная керамика, содержащая кроме неметаллических составляющих, таких как окись алюминия Al₂O₃ , окись кремния SiО, карбиды тугоплавких металлов – TiC, WC, MoC.

ВОК 60 - 40%TiC - обработка чугунов, 60% - Al₂O₃

ВОК 63

ВО12

ВО13 - обработка сталей.

Эту керамику еще называют «кермет», т.е. керамика- металл.

Прочность увеличилась, но повысилась и стоимость пластин. По сравнению с ТС твердость керметов меньше в 1,5…2раза. Рекомендуется для чистовой и получистовой обработки закаленных сталей и чугунов.

Изготовление керметов.

Технический глинозём, содержащий 98,5 – 99,5% Al₂O₃ , после прокаливания при температуре 1400 – 1600 ⁰С размалывают в порошок по мокрому способу в шаровых мельницах или в других размольных установках до требуемой зернистости 1 – 2 мкм.

Размельчённый материал тщательно промывают и высушивают. К хорошо высушенному мелкозернистому глинозёму примешивают добавки в зависимости от изготовляемого режущего материала. Металлы (при изготовлении материалов типа кермета) и карбиды металлов (при изготовлении оксидно-карбидной керамики) добавляют в глинозём в виде тонкого чистого порошка, размеры зёрен которого, как правило, меньше 2 мкм. Порошкообразные смеси тщательно перемешивают в шаровых или вибрационных мельницах, чтобы обеспечить равномерное распределение отдельных компонентов материала.

Режущие пластины формируют прессованием увлажнённого порошка или литьём пластифицированной массы под давлением. Чтобы облегчить процесс прессования и предотвратить возникновение пороков и дефектов в изделии, при прессовании смеси порошков из металлов и окислов металлов в массу добавляют целлюлозу, а при изготовлении оксидно-карбидной керамики – несколько процентов гликоля (двухатомного спирта). Спрессованные на гидравлических прессах давлением около 1000 кГс/см² или литые пластины сушат. Затем керметы спекают в газовоздушных печах и печах с молибденовыми элементами при температуре 1820 ⁰С. Для оксидно-карбидной керамики наиболее благоприятным является спекание в угольно-трубчатых печах при температуре 1880±20 ⁰С.

6. СТМ

К СТМ относятся инструментальные материалы на базе алмаза и кубического нитрида бора.

Алмаз – самый твердый материал, который существует в природе. Он в 5 раз тверже ТС. До 50-х годов использовались только природные алмазы. Потом был изобретен синтетический алмаз ( в Америке). И природный и синтетический алмаз имеют существенный недостаток. Температура его окисления – 700…800^оС. Поэтому алмазный инструмент хорошо работает при обработке цветных сплавов, твердых и хрупких материалов, но плохо при обработке сталей, дающих сливную стружку.

Поиск материала, обладающего более высокой термостойкостью, привел к созданию нового материала на базе кубического нитрида бора с кристаллической решеткой близкой к решетке алмаза. Американцы его назвали «борозон». Американская технология предусматривала получение монокристаллов борозона. Наша отечественная технология была ориентирована на получение поликристаллов и эта технология оказалась перспективной.

Обозначение алмазных материалов.

А – природный алмаз.

АСО – алмаз синтетический обыкновенный.

АСТ – алмаз синтетический твердый.

АСП – алмаз синтетический повышенной прочности.

Материалы на основе нитрида бора обладают высокой красностойкостью до 1300…1400 ^оС и нейтральны по отношению к железу.

Распространению получили абразивные порошки «ЛБОР» (эльбор) или Ленинградский борозон, «Кубонит» - Украина.

Поликристаллические пластины выпускаются под названием «композиты»:

композит 01 (эльбор-Р),

композит 02

……………

композит 10 (гексанит).

Учитывая пониженную прочность СТМ эксплуатируют на s=0,1мм/об с t до 1мм.

Абразивный инструмент из СТМ.

Маркировка:

А Д × Н × d × S Λ - 125/100 ∙ 100 % Б1

1 2 3

1 - форма круга.

2 - размеры круга.

Д – диаметр круга, Н – толщина круга, d – диаметр посадочного отверстия, S – толщина алмазного слоя.

3 - спецификация.

Λ – условное обозначение абразивного материала (Λ – эльбор, А – алмаз).

125/100 – зернистость круга в мкм, max/min

За 100% принято 4,4 карата в 1 см².

Б1 – связка .

Круги из эльбора изготовляются на основе трёх связок: О – органическая, Б – бакелитовая, К – керамическая.

Круги на керамической связке имеют более высокую стойкость и применяются для чернового шлифования.

Алмазные круги имеют три типа связки: металлическую, керамическую и органическую.

Металлическую связку применяют для черновой обработки.