методичка Зубкова (Рк инструментальные материалы), страница 4

Однакоона не обладает достаточной химической инертностью, как керамика на основе Al2O3, ипри обработке углеродистых сталей имеет низкую стойкость, поэтому без покрытий нерекомендуется для их обработки.Группа нитридной керамики SiAlON (сиалоны) представляет собой твердые растворыпеременного состава, образующиеся на основе Si3N4 при замещении атомов Si на Al, N иО, для которых характернавысокая химическая инертность и низкий коэффициенттермического расширения. В первую очередь сиалоны предназначены для обработкижаропрочных сплавов.

Например, марки CC6065 и CC6060 компании Sandvik Coromantпредназначены для сплавов на никелевой основе. Марка SX9 компании NTK CuttingTools, предназначенная для жаропрочных сплавов на кобальтовой основе. Также сиалоныиспользуются при высокоскоростной (800...1200 м/мин) получистовой и чистовойобработке чугунов.Отечественная промышленность выпускала и выпускает несколько групп режущейкерамики, указанных в табл.4, в которой также указаны рекомендуемые областиихиспользования [5].За рубежом керамические лезвийные инструменты выпускают фирмы ToshibaTungalloy, Kyocera, NTK Cutting Tools, Kennametal, Sandvik Coromant, Widia, SsangyongMaterials Corporation и др.

Анализ тенденций развития керамического режущегоинструмента свидетельствует о расширении областей его использования.http://technomag.bmstu.ru/doc/569432.html89Таблица 4Области применения отечественной режущей керамики [5]МаркаЦМ-332, ВО-13,ВО-130, BO100, ВО-18, ВО180, ВШ-75ВОК-200, В3,ВОК-60, ВОК63, ВОК-71ТипОксиднаяСмешанная с TiCОНТ-20(кортинит)ТВИН-400Смешанная с TiNТВИН-200,Силинит-РНитриднаяВОКС-300,ВОК-95С, ВОК95МСлоистыйкерамическийматериал натвердосплавнойподложкеНа основе Al2O3армированнаянитевиднымикристаллами SiCОбласть примененияВысокоскоростное точение нетермообработанных сталей(качественных конструкционных, улучшенных, конструкционныхлегированных), с твердостью 160...380 HB, а также серых чугуновтвердостью 143...289 HB без применения СОЖ.Для чистовой и получистовой обработки резанием углеродистых илегированных сталей, цементуемых и закаленных с твердостью30...50 HRC, а также ковких, высокопрочных, отбеленныхчугунов.Для обработки закаленных сталей, отбеленных чугунов, медных иникелевых сплавовДля обработки никелевых сплавов, закаленныхвысоколегированных и быстрорежущих сталей и чугуновтвердостью более 250 НВ, с высокими скоростями и большимиподачами при черновом, получистовом и чистовом точении ифрезеровании.Для обработки всех видов чугуна с большими подачами искоростями, при черновом, получистовом и чистовом точении,фрезеровании, для обработки сплавов на основе никеля икобальта.

Возможно применение СОЖ.Для чистовой и получистовой токарной обработки углеродистых,легированных, закаленных сталей и различных чугунов, в томчисле прерывистого точения. Для нарезания резьбы и канавок вдеталях из закаленной стали.Сравнение показателей теплостойкости и допустимой скорости резания дляинструментальных материалов, не относящихся к сверхтвердым материалам приведены втаблице 5 [3].Таблица 5Теплостойкость и допустимая скорость резания для инструментальных материалов [3]ОбрабатываемыйматериалУглеродистая стальЛегированная стальБыстрорежущая стальТвердые сплавы:Группа ВКГруппы ТК и ТТККерметыС покрытиемКерамика10.7463/0513.0569432Теплостойкостьинструментальногоматериала, 0С200...250350...400550...600Допустимая скорость приобработке резанием стали45, м/мин10...1515...3040...60900...9301000...1030800...8301000...11001200...1230120...200150...250100...300200...300400...60090Сверхтвердые инструментальные материалы (СТМ)СверхтвердымитвердостьпопринятоВиккерсусчитатьприинструментальныекомнатнойматериалы,температуресвышеимеющие35ГПа.К этой группе относятся инструментальные материалы на основе алмаза и материалы наоснове кубического нитрида бора (плотного нитрида бора), имеющие период стойкости в50...200 раз больший по сравнению с твердым сплавом.

Основные обрабатываемыематериалы инструментом, оснащенным СТМ показаны на рис. 4 [6].Инструментальные стали, в том числе быстрорежущиеЛегированные стали с твердостью больше 45HRCЧугуны, в том числе закаленные и отбеленныеОбласть использованияполикристаллическогонитрида бораЖаропрочные стали с низким содержанием железаСерый чугунЦветные металлы и их сплавыТвердые сплавы, в том числе спеченныеЦветные металлы и их сплавыКерамика и фарфорСтекло- угле- боропластикиПластмассы и резины с абразивным наполнителемОбласть использованияполикристаллическихалмазовРис.

4. Области использования СТМНаиболее эффективное применение алмазного инструмента получают на чистовыхи отделочных операциях при обработке деталей из цветных металлов и их сплавов, атакже неметаллических и композиционных материалов. Алмаз, как инструментальныйматериал имеет два существенных недостатка - относительно низкую теплостойкость идиффузионное растворение в железе при высоких температурах, что практическиисключает использование алмазного инструмента при обработке сталей и сплавов,способных образовывать карбиды. В то же время, благодаря очень высокойтеплопроводности, режущая кромка лезвия интенсивно охлаждается, поэтому алмазныйинструмент пригоден для работы с высокими скоростями резания.Типы существующих в мировой практике СТМ на основе алмазов представлены нарис. 5.http://technomag.bmstu.ru/doc/569432.html91СТМ на основе алмазаМонокристаллическиеПриродныеИскусственныеБаллас(АСБ)Поликристаллические из синтетических алмазов (PCD)ПолученныеполиморфнымпревращениемВ чистом видеКарбонадо(АСПК)Полученные по технологиихимического парофазногоосаждения (CVD-diamond)Спеченные изпорошковКомпозиционные:алмазные спёки с BNили твердымсплавомДвухслойные натвердосплавнойподложкеНа связкахРис.

5. Сверхтвердые материалы для лезвийного инструмента на основе алмазаК сожалению, в РФ осталась достаточно слабая собственная сырьевая базавысококачественного синтетического алмазного сырья для производства лезвийногоалмазного инструмента,и российским производителем алмазного инструментаприходится закупать у зарубежных фирм высокопрочные синтетические алмазныепорошки, основными поставщиками которых являются Element Six (подразделение DeBeers), Diamond Innovations (подразделение General Electric), Sumitomo Electric Industries,Toshiba Tungalloy а также многочисленные фирмы КНР и Южной Кореи.

Эти же и другиефирмы производят не только алмазное сырье, но и инструмент из СТМ.Монокристаллическиеалмазныелезвийныеинструменты,например,отечественные ОАО "МПО по ВАИ" (ранее Томилинский завод алмазного инструмента)или серии Monodie фирмыElement Six (бывшая De Beers Industrial Diamonds)изготавливают режущий инструмент для обработки радиотехнической керамики,полупроводниковыхматериалов,высокоточнойобработкицветныхсплавов.Монокристаллический алмазный инструмент характеризуется рекордными показателямипо износостойкости и минимальным радиусом округления режущей кромки, чтообеспечивает высокое качество обработанной поверхности.

Следует учитывать, чтостоимость монокристаллического алмазного лезвийного инструмента в разы превосходитстоимость алмазного инструмента из поликристаллов.Преимущества инструментальных поликристаллических алмазов (ПКА, за рубежомPCD), в сравнении с монокристаллическими, связаны с произвольной ориентациейкристаллов в рабочем слое режущих пластин, что обеспечивает высокую однородность по10.7463/0513.056943292твердости и стойкости к истиранию во всех направлениях при больших показателяхпрочности.Из поликристаллических алмазов (обозначение - ПКА в России и PCD заграницей), полученных на основе фазового перехода, распространение для лезвийногоинструмента получили марки АСПК, которые получают из графита при синтезе вприсутствии металлорастворителей.

Марки АСПК выпускаются в виде цилиндровдиаметром 2, 3 и 4 мм, длиной до 4 мм.Из всех видов PCD наибольшее распространение имеют алмазные инструментыполученные спеканием порошков алмазов (размер 1...30 мкм) в присутствии кобальтовогокатализатора. Примером могут служить мелкозернистые CMX850 или универсальнаямарка CTM302фирмы Element Six, вставки различной формы ВНИИАЛМАЗ,ОАО"МПО по ВАИ".Существенные преимущества по прочности пластин и по удобству их крепленияпайкой в корпусе инструмента имеют двухслойные пластины с алмазным слоем натвердосплавной подложке, называемые также АТП - алмазно-твердосплавные пластины.Например, за рубежом такие пластины различных типоразмеров под фирменнымназванием Compaxвыпускает Diamond Innovations. Компания Element Six выпускаетпластины Sindite с толщиной алмазного слоя от 0,3 до 2,5 мм и различной величинойалмазного зерна.

Двухслойный СВБН отечественного производства припаивают ввершине твердосплавной пластины стандартных размеровК классу композиционных относят алмазосодержащие материалы на основетвердых сплавов, а также композиции на основе поликристаллических алмазов игегсагонального нитрида бора.Из композитовалмаз - твердый сплав, хорошозарекомендовавших себя в эксплуатации, следует отметить "Славутич" (из природныхалмазов) и "Твесал" (из синтетических алмазов).Поликристаллы алмаза, полученные химическим парофазным осаждением (CVDdiamond), представляют принципиально новый тип СТМ на основе алмазов. По сранениюс поликристаллическими алмазамидругих типов, они характеризуются высокойчистотой, твердостью и теплопроводностью, но меньшей прочностью. Представляюттолстые пленки, а по сути - пластины толщиной 0,3...2,0 мм (наиболее типична толщина0,5 мм), которые после выращивания отслаиваются от подложки, разрезаются лазером иприпаиваются к твердосплавным вставкам.

При обработке высокоабразивных и твердыхматериалов имеют стойкость в несколько раз выше других PCD. По данным компанииElement Six, выпускающих такие PCD под общим названием CVDite, они рекомендуютсядля непрерывного точения керамики, твердых сплавов, металломатричных композиций.http://technomag.bmstu.ru/doc/569432.html93Для обработки сталей не используются. В последние годы появились публикации опромышленном выращивании монокристаллических алмазов по технологии CVD. Такимобразом,вближайшембудущемследуетожидатьпоявлениянарынкемонокристаллических алмазных инструментов этого типа.По технологии CVD получают не только алмазный лезвийный инструмент,описанный выше, но и алмазные покрытия на твердом сплаве и некоторых керамическихинструментальных материалах.

Поскольку температура процесса составляет 600...10000С,такие покрытия не могут быть нанесены на стальной инструмент. Толщина покрытий наинструменте, в том числе сложнопрофильном (сверла, фрезы, СМП), составляет 1...40мкм. Области рационального использования алмазных покрытий аналогичны инструментуCVD-diamond.Следует отличать алмазные покрытия от алмазоподобных.