1.4.6. Материалы керамические инструмен­тальные

Применение их как инструментального материала в определенной степени решает проблему экономии дефицитного вольфрама. Кера­мические материалы изготовляют двух видов: оксидные (ЦМ 332) и оксидно-карбидные (ВОК-60, В-3). В состав по­следних марок входят карбиды титана, вольфрама, молибдена. Основное преиму­щество этого инструментального мате­риала - высокая температуростойкость (1000-1200 °С), недостаток - низкая прочность. Так, ЦМ 332 имеет предел прочности при изгибе до 350 МПа, а ВОК-60 - до 750 МПа.

Керамические материалы могут быть рекомендованы для чистовой и получисто­вой обработки заготовок из закаленных сталей и чугунов. Их выпускают в виде пластин трехгранной, квадратной, ромби­ческой и круглой формы, которые за­крепляют на рабочей части инструмента механическим способом.

1.4.7. Сверхтвердые инструментальные мате­риалы

К этой группе относятся алмазы и материалы на основе нитрида бора. Алмаз обладает самой высокой твердостью из известных в природе металлов и ми­нералов. Он превосходит по твердости твердый сплав в 5 раз и более, а быстро­режущую сталь в 14 раз. Модуль упру­гости алмаза в 2 раза больше модуля упругости твердого сплава, а коэффициент линейного расширения ниже в 4 раза. Коэффициент теплопроводности алмаза в 2 раза и более выше, чем у твердого сплава. Однако алмаз имеет повышенную хрупкость и низкий предел прочности при изгибе (в 3,5-5 раз меньше, чем у твердого сплава).

Алмазы имеют высокую химическую и коррозийную стойкость. Температуростойкость природных алмазов 700-750 °С, синтети­ческих – 600-700 °С. В диапазоне этих температур алмаз химически активен в контакте с черными металлами, что ухудшает его режущие свойства и не позволяет эффективно использовать алма­зы при обработке деталей из этих ме­таллов. Алмазы выпускают не только в виде поликристаллов, но и в виде по­рошков различной зернистости (для кру­гов, шкурок, паст).

Для оснащения инструментов применя­ют технические природные и синтетические алмазы. Синтетические поликристалличес­кие алмазы АСБ, АСПК, АРС3 имеют физико-механические свойства, близкие к природным. Их размеры колеблются по диаметру от 3,5 до 10 мм, по массе от 0,08 до 0,9 г (0,4 до 4,5 карат).

Алмазы применяют для обработки твер­дых неметаллических материалов (стекла, твердой керамики, камней, в том числе драгоценных и полудрагоценных), а также цветных металлов и их сплавов.

При обработке черных металлов (при определенных условиях) значительный эф­фект обнаруживается при использовании в качестве инструментального материала сверхтвердых материалов на основе нитри­да бора. Эти материалы по твердости близки к алмазу, а по красностойкости превышают его в 1,5-1,7 раза (1300-1400°). По сравнению с твердыми спла­вами они, как и алмаз, обладают повышен­ными хрупкостью, чувствительностью к вибрациям и уменьшенным пределом проч­ности на изгиб. Сверхтвердые материалы на основе нитрида бора могут быть получены путем синтеза из гексагонального нитрида бора (композит 01, компо­зит 02), синтеза вюрцитоподобной моди­фикации нитрида бора (композит 09, композит 10), спекания из порошков ку­бического нитрида бора с легирующими добавками (композит 05, композит 05И).

Наибольшую твердость имеет композит 01, а наибольшую прочность композит 10 ( σ_и до 700 МПа).

В табл. 1.4 приведены марки сверхтвер­дых материалов на основе нитрида бора и их назначение.

Таблица 1.4

Сверхтвердые синтетические материалы

на основе нитрида бора

Материал	Размеры поликристал­лов цилиндрической формы, мм	Назначение
Композит 01 (эльбор-Р) Композит 02 Исмит-1	Ø 4 – 4,5 Н = 4...5	Чистовая обработка заготовок из закаленных сталей с 60-70 НRСэ и отбеленных чугунов, без ударов
Композит 05, 05И	Ø 7 - 10 Н = 4...7	Получистовая и чистовая обработка незакален­ных и закаленных заготовок из сталей с 31-57 НRС и чугуна
Композит 10 (гексанит-Р) Композит 09 (ПТНБ) Исмит-2	Ø 5 - 6 Н = 4,5...5,5	Получистовая и чистовая обработка с ударами заготовок из незакаленных и закаленных сталей с 41-62 НRС и чугунов

Сверхтвердые материалы на основе нит­рида бора выпускают цилиндрической формы, а также в виде пластин трех­гранной, квадратной, ромбической форм. Пластины могут быть цель­ными и двухслойными, которые состоят из подложки (безвольфрамовый твердый сплав) и композита. Двухслойные плас­тины обладают большей прочностью и позволяют более рационально исполь­зовать композит.

Пластины из сверхтвердых материалов широко применяют для оснащения резцов и торцовых фрез, а также для оснаще­ния расточных пластин, разверток, зенке­ров, инструментов для правки кругов и некоторых других инструментов.

В связи с невысоким пределом прочнос­ти на изгиб сверхтвердых материалов, инструменты, оснащенные ими, работают при небольших сечениях среза при отно­сительно высоких скоростях резания. Ре­жущие элементы из сверхтвердых ма­териалов крепят на корпусах инструмен­тов или на зубьях пайкой или меха­ническим способом.