72. Формирование заготовок и изделий

Формование заготовок и изделий для последующего спекания может осуществляться различными методами:

1. прессованием в пресс-формах;

2. гидростатическим прессованием;

3. мундштучным прессованием (методом шприцевания или выдавливания);

4. шликерным литьем (отливкой суспензий).

Наиболее распространенной технологией в порошковой металлургии является прессование в пресс-формах. Давление прессования составляет 500—600 МПа. При прессовании важно обеспечить высокую и равномерную плотность смеси по обьему. От степени уплотнения зависит величина усадки при последующем спекании. Чем выше пористость заготовки, тем больше усадка, т.е. тем сильнее меняются размеры спеченного изделия. Если заготовка имеет неодинаковую плотность по объему, то вследствие различной усадки происходит искажение формы.

Исходные порошки инструментальных материалов обладают малой пластичностью. Это не позволяет обеспечить равномерную плотность при одностороннем прессовании (при одностороннем прессовании цилиндрических заготовок высотой 25— 30 мм из порошков твердого сплава фактическое давление в нижних слоях смеси — у дна пресс-формы — составляет всего 20—30% от приложенного к пуансону).

Для получения более равномерной плотности по объему используют двустороннее прессование, при котором давление к уплотняемому порошку прикладывается с двух сторон.

При прессовании твердых сплавов в смесь вводят пластифицирующие вещества — пластификаторы, облегчающие скольжение частиц друг относительно друга и стенок пресс-формы, что способствует большей степени уплотнения смеси. В качестве пластификаторов используют раствор синтетического каучука в бензине, парафин. Кроме того, пластификаторы придают заготовкам некоторую прочность за счет клеящей способности. Такие заготовки можно обрабатывать резанием либо непосредственно после формования, либо после предварительного спекания при 800—1000 ^оС, когда заготовки имеют большую пористость, облегчающую их обработку резанием. Это позволяет изготавливать изделия сложной формы, но вследствие высокой хрупкости при резании могут возникать выкрашивания или даже поломки.

73. Твердые сплавы

Основной фазой твердых сплавов являются карбиды или карбидонитриды в количестве 80% и более. Твердые сплавы имеют высокие твердость 87-92 HRA (HRC = 2HRА-104) и теплостойкость (80— 1100 ^оС), поэтому допустимые скорости резания при использовании твердосплавного инструмента также высокие — 100—300 м/мин.

В зависимости от типа твердой фазы — карбиды, карбонитриды — и металла связки твердые сплавы делятся на следующие группы:

1. WC — Со — вольфрамкобальтовые типа ВК;

2. WC —ТiC — Со — титановольфрамокобальтовые типа ТК;

3. WC —TiC — Со — титанотанталовольфрамоко-бальтовые типа ТТК;

4. TiC и TiCN—( Ni + Mo) — сплавы на основе карбида и карбонитрида титана — безвольфрамовые типа ТН и КНТ.

Сплавы ВК. Сплавы маркируются буквами ВК и цифрой, показывающей содержание кобальта (ВК6 — 94% WC и 6% Со). Свойства сплава определяются главным образом содержанием кобальта. Его увеличение приводит к повышению прочности, но твердость и изностойкость при этом снижаются. Сплавы этой группы обладают наибольшей прочностью по сравнению с прочими твердыми сплавами. По содержанию кобальта сплавы можно разделить на группы:

1. низкокобальтовые (3—8% Со) ВК4, ВК6, ВК8. Применяют для режущего инструмента;

2. среднекобальтовые (до 15% Со). Применяют для изготовления бурового инструмента;

3) высококобальтовые — для штампованного инструмента.

Сплавы ТК. Твердость сплавов ТК больше, чем у ВК, но их прочность ниже (при одинаковом содержании кобальта). Они имеют преимущество по теплостойкости — 1000 ^оС. Увеличение содержания кобальта приводит к повышению прочности с одновременным снижением твердости и теплостойкости. Сплавы группы ТК (Т30К4, Т15К6, Т5К10) используют для обработки материалов со сливной стружкой, т.е. сталей, где от инструментального материала требуется повышенная теплостойкость.

Сплавы ТТК (ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ20К9). При равной теплостойкости сплавы ТТК превосходят сплавы ТК по сочетанию свойств «твердость — прочность». Наибольшее влияние легирования карбидом тантала проявляется при циклических нагрузках — ударная усталостная долговечность повышается от 6 до 25 раз.

Сплавы ТН, КНИ. Это безвольфрамовые твердые сплавы. (БВТС) на основе карбида и карбонитрида титана с никельмолибденовой, а не кобальтовой связкой.