книги из ГПНТБ / Космачев, И. Г. Инструментальные материалы

плоскостей спайности в кристалле и небольшим сопро­ тивлением изгибу.

При повышенных температурах некоторые металлы обладают способностью частично или полностью раство­ рять алмаз. Так, во время нагревания алмаза при темпе­ ратуре 800° С и выше в присутствии железа или сплавов на основе железа алмаз растворяется. Поэтому алмаз­ ные резцы не получили широкого применения при точе­ нии стали и чугуна.

В зависимости от назначения и качества алмазы классифицируются четырьмя категориями:

1)алмазы для ювелирных изделий и для наиболее ответственных инструментов;

2)технические алмазы для наконечников к контроль­ но-измерительным приборам, волок, резцов, сверл, пра­ вящих инструментов;

3)алмазы для буровых инструментов и алмазно-ме­ таллических карандашей;

4)алмазы для дробления в порошки.

Для изготовления резцов или других режущих ин­ струментов применяются технические алмазы весом 0,3— 1,35 карата, имеющие форму октаэдра, ромбододекаэдра или переходного вида.

Алмазы должны иметь плотную структуру. На рабо­ чей части резцов не допускается ни наружных, ни вну­ тренних трещин, раковин, включений и других дефектов, видимых при 10—16-кратном увеличении.

Алмазное сырье, предназначенное для изготовления резцов, подвергается резке; из одного кристалла полу­ чают несколько-резцов. Перед резкой кристалл алмаза должен быть ориентирован в «мягком» кристаллографи­ ческом направлении сеток куба и ромбододекаэдра. Резка производится по плоскостям спайности.

Алмазная заготовка для резца, полученная путем разрезки октаэдра, показана на рис. 3. Наибольшие из-

64

носостоикость и прочность алмазного инструмента дости­ гаются при формообразовании режущей части в сетке ромбододекаэдра таким образом, чтобы износ инстру­ мента происходил в твердом направлении сетки.Так,на­ пример, передняя 3 и задняя 2 поверхности резца рас­ положены в более плотных и износостойких сетках ром­ бододекаэдра. Режущая кромка резца 1 ориентирована таким образом, чтобы поверхность резца изнашивалась сходящей стружкой и вращающейся деталью в твердом кристаллографическом направлении плоских сеток ромбододекаэдра.

алмазов используются для изготовления шлифовальных кругов, отрезных кругов для неметаллических материа­ лов, брусков для хонингования и доводки трубчатых сверл. Большое количество алмазов расходуется на из­ готовление шлифовальных кругов для заточки и довод­ ки твердосплавных инструментов и для шлифования и доводки твердосплавных деталей штампов.

Корунд (Е) — минерал, состоящий в основном из кри­ сталлической окиси алюминия (80—95% АБОз) и незна­ чительного количества других минералов, в том числе химически связанных с окисью алюминия. Зерна корун­ да твердые, при разрушении образуют раковистый излом с острыми гранями. Цвет корунда может быть розовым, бурым, синим, серым.

Природный корунд имеет огранңченное применение и используется главным образом в виде порошков и паст для доводочных операций. Круги из порошков природ­ ного корунда изготовляют только для доводки, вводя в них графитовый наполнитель.

Гранат. К группе гранатов относится большое число минералов, представляющих собой алюмо- (ферро-, хро­ мо-) силикаты извести, магнезии, марганца и железа. В абразивном производстве гранаты применяются для изготовления шкурок, предназначенных для обработки дерева, пластмасс, кожи и резины. Твердость.граната по /Моосу 7,5—8. Зерна граната обладают свойством скалы­ ваться и расщепляться по мере затупления, что обеспе­ чивает более равномерное их срабатывание.

Кварц (Кв) — минерал, состоящий в основном из кристаллического кремнезема (98,5—99,5% SiO2). Одна из разновидностей кварца — кварцевый песок. Он бывает почти белым, желтым и других цветов. Твердость кварца по Моосу равна 7. Применяется кварц для изготовления шлифовальных шкурок на бумажной и тканевой осно­ вах—для обработки дерева, кожи и резины, в виде по­ рошков— для шлифования в свободном состоянии.

Кремень (Кр)—однородная плотная горная порода от светло-серого до черного цвета, иногда с буровато­ желтыми оттенками, состоящая из кремнезема и микро­ скопических зерен кварца, глинистых и органических веществ.

В качестве абразивного материала наиболее часто используется кусковой кремень или кремневая галька с содержанием S.iO2 не менее 96% и СаО не более 1,0%. По твердости кремень примерно равен кварцу. Зерна его имеют несколько более острые кромки, чем зерна кварца. .

Из кремня готовят шлифзерно для производства шкурок, применяемых при обработке кожи и дерева.

66

Известь — мягкий, тонкий полирующий материал, бо­ лее известный под названием венской извести. Полу­ чается в результате обжига известняка (СаСОз) и очи­ стки его ог примесей песка и глины путем отмучивания. Венская известь применяется в виде пасты для оконча­ тельного глянцевания поверхностей деталей из различ­ ных металлов.

11. Искусственные материалы

Благодаря высокой твердости, однородности состава и постоянству свойств искусственные абразивные мате­ риалы служат основным полуфабрикатом для изготовле­ ния различных видов абразивного инструмента. Многие искусственные абразивные материалы используются и для свободного шлифования.

Синтетический алмаз (АС) имеет то же строение, что и природный. Физико-механические свойства синтетиче­ ских алмазов хороших сортов аналогичны свойствам природных алмазов.

По ГОСТ 9206-70 синтетические алмазы выпускают пяти марок:

ACO — зерна с наиболее развитой режущей поверх­ ностью, повышенной хрупкости; рекомендуются для из­ готовления инструментов на органических связках;

АСР — зерна меньшей хрупкости и большей прочно­ сти по сравнению с ACO; рекомендуются для изготовле­ ния инструментов на керамических и металлических связках;

АСВ — зерна меньшей хрупкости и большей прочно­ сти по сравнению с ACO и АСР; рекомендуются для из­ готовления на металлических связках инструментов, ра­ ботающих при повышенных удельных нагрузках;

АСК — зерна меньшей хрупкости и большей прочно­ сти по сравнению с ACO, АСР и АСВ; рекомендуются

67

для изготовления на металлических связках инструмен­ тов, применяемых в особо тяжелых условиях (резка и обработка гранита, мрамора);

АСС — зерна наибольшей прочности по сравнению со всеми указанными выше марками; рекомендуются для изготовления бурового инструмента, правки абразивных кругов и резки корунда.

Эльбор (Р)—кубический нитрид бора — соединение бора, кремния и углерода. Эльбор обладает твердостью и абразивной способностью, близкими к алмазу, и зна­ чительно превосходит его по теплостойкости (алмаз —

700—800° С; эльбор — 1500-1600° С).

Отечественная промышленность производит инстру­ менты из эльбора на органической, керамической и ме­ таллической связках.

Инструменты из эльбора на органических связках по форме, технологии изготовления и технической характе­ ристике аналогичны алмазному инструменту. Они отли­ чаются высокими режущими свойствами, не засаливают­ ся и позволяют осуществлять бесприжоговое шлифование с глубинами от 0,005 до 0,03 мм/ход. Применяют их для шлифования труднообрабатываемых сталей и заточки режущих инструментов из быстрорежущих сталей.

Инструменты из эльбора на керамических связках по конструкции и технологии изготовления близки к абра­ зивному инструменту. Помимо зернистости, концентра­ ции и вида связки они, как и обычный абразивный ин­ струмент, характеризуются регулируемыми твердостью и структурой. Эти инструменты отличаются высокой стой­ костью, превышающей стойкость обычных абразивных

инструментов в 50 раз.

В сравнении с обычно применяемыми в промышлен­ ности абразивными и алмазными инструментами инстру­ менты из эльбора при обработке сталей имеют следую­ щие преимущества:

68

повышенная режущая способность и ее постоянство в процессе длительной эксплуатации;

низкий удельный расход эльбора (в 3—5 раз меньше, чем алмаза) ;

отсутствие засаливания, что исключает необходи­ мость правки кругов для восстановления режущих свойств;

высокая стойкость рабочего профиля, обеспечиваю­ щая высокую точность обработанных деталей;

меньшее тепловыделение, что обеспечивает получение высокого качества поверхностного слоя деталей.

Электрокорунд нормальный (Э) — абразивный мате­ риал с большим содержанием корунда. Получают его плавкой боксита в смеси с восстановителем — антраци­ том или коксом — в дуговых электрических печах. После выплавки куски абразивного материала подвергают дроблению, обогащению и рассеву на зерна. Благодаря высокой твердости и механической прочности зерен электрокорунд получил широкое применение при шлифо­ вании металлов.

Электрокорунд нормальный выпускается марок Э91; Э93 и Э95 (число показывает содержание кристалличе­ ской окиси алюминия в ■%).

Зерна и порошки электрокорунда нормального марки Э91 применяются для изготовления кругов на органиче­ ских связках при обработке углеродистых незакаленных сталей и легированного чугуна. Шлифпорошки и микро­ порошки применяются для обработки металлов и неме­ таллов незакрепленным зерном.

Зерна и порошки электрокорунда нормального марки Э93 применяются для обработки конструкционных и углеродистых сталей в незакаленном и закаленном со­ стоянии; для обработки чугунных отливок и деталей из легированного чугуна и цветных металлов.

69

Зерна и порошки корунда нормального марки Э95 применяются для изготовления абразивных инструмен­ тов на всех связках. Круги используются для скорост­ ного шлифования углеродистых сталей в незакаленном и закаленном состоянии.

Электрокорунд белый (ЭБ) получают при плавке технического глинозема в электрических печах. В зави­ симости от содержания А120з его выпускают двух марок: ЭБ99 (обозначение ЭБ9), содержащий в зерне № 40 не менее 98,5% А120з и не более 0,15% Бе20з, и ЭБ97 (обо­ значение ЭБ8), содержащий в зерне № 40 не менее 96,5% А120з и не более 0,5% Fe2O3.

Зерна, шлифпорошки и микропорошки электрокорун­ да белого марки ЭБ8 применяются для изготовления абразивных инструментов на органических связках. Эти инструменты предназначены для обработки углероди­ стых, быстрорежущих и подобных им сталей в незака­ ленном и закаленном состоянии для заточки инстру­ мента.

Из электрокорунда белого марки ЭБ9 изготовляют абразивные инструменты на всех связках для обработки углеродистых, быстрорежущих и подобных им сталей

внезакаленном и закаленном состоянии. Шлифпорошки

имикропорошки применяются для шлифования и довод­ ки незакрепленным зерном и пастами.

Электрокорунд хромистый (ЭХ) получают плавкой в электрических печах глинозема с добавкой хромистой руды. Для изготовления зерна электрокорунда хроми­ стого производят дробление и рассев выплавленного ма­

териала.

Электрокорунд хромистый обладает большим посто­ янством физико-механических показателей и высоким содержанием монокристаллов. Из него изготовляют абразивные инструменты на всех связках и шлифшкурки. Рекомендуется применять его для обработки

70

деталей из углеродистых и конструкционных сталей на операциях круглого (внутреннего и наружного) шлифо­ вания при интенсивных режимах; возможно применение на доводочных операциях, где используются порошки из электрокорунда белого.

Электрокорунд титанистый (ЭТ) получают плавкой в электрических печах глинозема с добавкой соединений титана. Выплавленный материал затем подвергается дроблению и рассеву. Обозначается он двумя началь­ ными буквами наименования абразивного материала с указанием зернистости. Например, электрокорунд ти­ танистый ЭТ зернистостью 40 обозначается ЭТ40.

Шлифзерно электрокорунда титанистого № 80—16 по техническим условиям должно содержать А120з не менее 97%, ТіОг — не менее 2%.

Электрокорунд титанистый зернистостью № 80—3 предназначается для изготовления абразивных инстру­ ментов, которыми обрабатываются конструкционные, углеродистые и подобные им стали в незакаленном и за­ каленном состоянии. Так как присадка окиси титана (ТіО2) увеличивает вязкость материала, инструменты эти могут применяться в условиях тяжелых и нерав­ номерных нагрузок. Достаточное постоянство свойств электрокорунда титанистого позволяет использовать инструменты из него для доводочных прецизионных

работ.

Монокорунд (М)—одна из разновидностей электро­ корунда (содержит до 97% кристаллической окиси алю­ миния), отличается высокой прочностью. Главная осо­ бенность производства монокорунда состоит в том, что его получают не в виде технической породы, подлежа­ щей дроблению, а непосредственно в виде зерна, состоя­ щего из изометрических кристаллов и плотных агрега­ тов корунда различной величины. Имея относительно изометричную форму, зерна в то же время отличаются

71

острыми кромками и вершинами, что позволяет им легко врезаться в обрабатываемый материал. Из числа корун­ довых материалов монокорунд в большей степени обла­ дает свойством самозатачивания.

Из монокорунда изготовляют абразивные инструмен­ ты на всех связках для обработки закаленных и трудно­ обрабатываемых сталей, жаропрочных, кислотоупорных и других сплавов.

Монокорунд выпускается марок М8 и М7 (содержа­ ние А12О3 соответственно 98 и 97 % ).

хрупкостью, чем электрокорунд. Наиболее известны две марки карбида кремния: зеленый (КЗ), имеющий цвет от светло-зеленого до темно-зеленого, и черный (КЧ) — черного или темно-синего цвета.

Карбид кремния выпускают следующих марок: зеле­ ный— шлифзерно КЗЭ39 и КЗЭ38, шлифпорошки К37 и КЗЭ36, микропорошки К36; черный —шлифзерно КЧ8 и КЧ7, шлифпорошки КЧ7 и КЧ5. Числа в маркировке означают содержание SiC в процентах (не более). На­ пример, К39 означает карбид кремния зеленый с содер­ жанием SiC около 99%, К38 — с содержанием SiC около

98%.

Из зерен карбида кремния зеленого марок К38 и К39 изготовляют абразивные инструменты для обработки твердых сплавов и неметаллических материалов (стекло, кремень, гранит, мрамор, керамика и т. п.), круги для правки абразивных инструментов. Порошки и пасты применяются для обработки стекла и полупроводнико­ вых материалов.

Из зерен карбида кремния черного марок КЧ7 и КЧ8 изготовляют абразивные инструменты на всех связках для обработки чугуна, цветных металлов, стекла, пласт­

72

масс, кожи и резины, а также для заточки твердосплав­ ных инструментов.

Карбид бора — химическое соединение бора с угле­ родом, получаемое из технической борной кислоты и нефтяного кокса в электрической печи. Состоит из кри­ сталлического бора, примесей бора и графита. Карбид бора в виде порошка и паст применяется для доводки режущих инструментов из карбидовольфрамовых и кар­ бидотитановых сплавов; для доводки минералокера­ мических іинструіментоів; для шлифовки ¡и доводки фильер; для шлифования точных технических и часо­ вых камней из искусственного рубина; для сверления и доводки подпятников специальных измерительных при­ боров.

Окись хрома — порошок от светлого до темно-зеле­ ного цвета, получаемый восстановлением бихромата ка­ лия серой. Применяется для доводки деталей из стали, цветных металлов и силикатного стекла.

При прокаливании окиси хрома (при 1600°С) воз­ растание его полирующей способности может достигать 40 раз.

Окись железа, часто называемая железным или крас­ ным крокусом, представляет собой тонкий однородный порошок, состоящий в основном из кристаллической окиси железа. Получают его переработкой железного купороса. Применяется для полирования деталей из стали, цветных металлов и стекла с целью получения гладкой, блестящей поверхности.

Окись алюминия (глинозем)—мелкодисперсный абразивный материал, идущий для изготовления дово­ дочных паст. Из прокаленного глинозема изготовляют доводочные бруски для обработки деталей с высоким классом чистоты. Пастами из окиси алюминия можно доводить и полировать поверхности деталей из различ­ ных металлов.

73