7.4. Стм на основе алмаза и кубического нитрида бора.

Для изготовлении лезвийного инструмента из СТМ на основе алмаза в основном используются искусственные и реже природные алмазы. СТМ используют в виде кристаллов или получают путем спекания порошков.

Путем фазового перехода получают алмазные поликристаллы марок АСПК (карбонадо) и АСБ (баллас), названные так из-за идентичности их структуры соответствующим природным алмазам. Из материалов, полученных спеканием алмазных зерен, производятся СТМ марок СВБН и СКМ (карбонит).

СТМ на основе нитрида бора получили название «композит». «Композит-01» (эльбор), «Композит-02» (белбор) и «Композит-09» (ПТНБ) - это поликристаллы, полученные в результате фазовых превращений.

Композиты 05 и10 (Гексанит-Р) получают спеканием частиц кубического нитрида бора (за рубежом СТМ на основе нитрида бора получают только по этой технологии). Группа материалов, получаемых спеканием порошков СТМ является самой многочисленной, т.к. возможны различные технологические варианты (связка, технология спекания и т.д.), обеспечивающие различные свойства, кроме того удается получить заготовки больших размеров.

Основные свойства СТМ приведены в табл.7.2.

Таблица 7.2

Свойства СТМ на основе алмаза и кубического нитрида бора

Материал	Твердость, НV	sсж,МПа	sизг, Мпа	Е, Мпа	Теплостойкость, ОС
На основе алмаза
АСБ	9500	300	75	-	600 - 800
АСПК	9200	-	75	-
СВБН	8500	850	-	-
СКМ	4100	-	-	841000
На основе нитрида бора
Композит-01	7500				1100-1300
Композит-02	7500		-	-	1100-1300
Композит-09	7000	375	100	-	-
Композит-05	6000	220	47	620000	1200
Композит-10	4500	300	120	712000	900

Крепление заготовок СТМ может осуществляться их запрессовыванием в металлокерамические вставки, которые затем механически крепятся к корпусу инструмента, а также зачеканкой или запаиванием в пазу корпуса.

8.Технологические возможности повышения стойкости

ИНСТРУМЕНТА.

Стойкость инструмента определяется, прежде всего, свойствами материалов: инструментального и обрабатываемого. Стойкость может быть повышена улучшением свойств инструмента, повышением обрабатываемости резанием обрабатываемого материала. Весьма важным фактором является также рациональное применение инструментального материала для конкретных условий обработки (обрабатываемый материал, конструкция режущего инструмента и т.д.).

8.1. Повышение стойкости инструмента за счет изменения структуры

инструментального материала.

Повышение стойкости крупногабаритного инструмента (сечением 100мм и более) достигается применением специальных металлургических технологий- порошкового производства БРС и ЭШП (соответствующие технологии см. 4.3).

Стойкость инструмента (червячные фрезы, долбяки, сверла) из металло-порошковых сталей 10Р6М5 МП, Р12Ф5К5 МП, Р6М5Ф3К8 МП в 1,5 – 3 раза выше, чем из сталей производимых традиционно.

Повышения стойкости достигается за счет получения структуры с весьма равномерным распределением карбидов (1 – 2 балл карбидной неоднородности в больших сечениях), весьма мелкими размерами карбидов. Малые размеры карбидов (1 – 3 мкм в сталях порошковых, тогда как в сталях обычного производства их величина может достигать15 мкм) позволяют получить более острую режущую кромку инструмента и, следовательно, уменьшить силы резания. Кроме того, такие дисперсные карбиды прочнее связаны с матрицей, это определяет меньшую склонность к выкрашиванию режущей кромки инструмента.

Повышение стойкости инструмента из порошковых БРС достигается также за счет лучшей шлифуемости этих сталей, они менее склонны к образованию шлифовочных прижогов.

Более дешевая технология получения крупногабаритных заготовок – ЭШП позволяет получить структуру с меньшей карбидной неоднородностью, чем у сталей, полученных традиционно, и повысить за счет этого стойкость инструмента на 20 –50%.

Повышение стойкости инструмента может быть достигнуто за счет рационального выбора режимов термической обработки.

Изменяя режимы закалки, можно целенаправленно получать оптимальное сочетание свойств БРС, учитывая различные условия работы инструментов и, соответственно, разные причины отказов (выхода из строя).

В общем случае оптимальной является закалка, обеспечивающая величину зерна аустенита 11-10 балла стандартной шкалы. Такая структура обеспечивает необходимое сочетание свойств: высокие значения твердости и теплостойкости и удовлетворительные прочность и вязкость (см. 4.2).

Повышение температуры закалки приводит к росту твердости и теплостойкости, но прочность и вязкость при этом снижаются из-за роста зерна. При понижении температуры закалки, напротив, повышаются прочность и ударная вязкость, а твердость и теплостойкость снижаются.

Отказ в результате поломок или сколов режущей кромки свидетельствует о недостаточной прочности инструмента. В этом случае необходимо понизить закалочную температуру. Закалку следует выполнять на зерно 11 – 12 балла. Именно так проводят термическую обработку мелкоразмерного инструмента (диаметром менее 1 мм – «нулевок» - написание их диаметра начинается с нуля: 0,1 и т.д.). Основная причина отказа (до 70%) таких инструментов – поломки.

Некоторое повышение прочности достигается также дополнительным отпуском при 520–540⁰С, выполняемым после заточки инструмента. Такой отпуск уменьшает напряжения, полученные при шлифовании и заточке.

Причиной повышенного износа и затупления инструмента (инструмент «садится») является недостаточная твердость или (и) теплостойкость. В этом случае следует повысить температуру закалки (величина зерна аустенита - 9–10 балл). Такая закалка рекомендуется для крупногабаритного инструмента, конструктивно обладающего высокой прочностью.

Следует отметить, что получение необходимых свойств БРС за счет изменения закалочных температур ограничено. Это возможно при изготовлении инструмента непосредственно в инструментальном цехе предприятия (специальный, а не покупной инструмент) или на инструментальном заводе по специальному заказу, в котором оговорены режимы термической обработки.