ТехСправочник

Меню справочника

Реклама

Реклама

Реклама

Реклама

Реклама


Сверхтвёрдые материалы и алмаз. Виды и область применения

Одним из направлений совершенствования режущих свойств инструментов, позволяющим повысить производительность труда при механической
обработке, является повышение твердости и теплостойкости инструментальных материалов. Наиболее перспективными в этом отношении являются алмаз и синтетические сверхтвердые материалы на основе нитрида бора.

Алмазы и алмазные инструменты широко используются при обработке деталей из различных материалов. Для алмазов характерны
исключительно высокая твердость и износостойкость. По абсолютной твердости алмаз в 4 — 5 раз тверже твердых сплавов и в десятки и сотни раз превышает износостойкость других инструментальных материалов при обработке цветных сплавов и пластмасс. Кроме
того, вследствие высокой теплопроводности алмазы лучше отводят теплоту из зоны резания, что способствует гарантированному получению
деталей с бесприжоговой поверхностью. Однако алмазы весьма хрупки, что сильно сужает область их применения.

Для изготовления режущих инструментов основное применение получили искусственные алмазы, которые по своим свойствам близки к
естественным. При больших давлениях и температурах в искусственных алмазах удается получить такое же расположение атомов углерода,
как и в естественных. Масса одного искусственного алмаза обычно составляет 1/8—1/10 карата (1 карат — 0,2 г). Вследствие малости размеров искусственных кристаллов они непригодны для изготовления таких инструментов, как сверла, резцы и другие, а поэтому применяются при изготовлении порошков для алмазных шлифовальных кругов и притирочных паст.

Лезвийные алмазные инструменты выпускаются на основе поликристаллических материалов типа «карбонадо» или «баллас». Эти инструменты имеют длительные размерные периоды стойкости и обеспечивают высокое качество обработанной поверхности. Применяются они при
обработке титановых, высококремнистых алюминиевых сплавов, стеклопластиков и пластмасс, твердых сплавов и других материалов.

Алмаз как инструментальный материал имеет существенный недостаток — при повышенной температуре он вступает в химическую реакцию с железом и теряет работоспособность.

Для того чтобы обрабатывать стали, чугуны и другие материалы на основе железа, были созданы сверхтвердые материалы, химически инертные к нему. Такие материалы получены по технологии, близкой к технологии получения алмазов, но в качестве исходного вещества используется не графит, а нитрид бора.

Поликристаллы плотных модификаций нитрида бора превосходят по теплостойкости все материалы, применяемые для лезвийного
инструмента: алмаз в 1,9 раза, быстрорежущую сталь в 2,3 раза, твердый сплав в 1,7 раза, минералокерамику в 1,2 раза.

Эти материалы изотропны (одинаковая прочность в различных направлениях), обладают микротвердостью меньшей, но близкой к твердости
алмаза, повышенной теплостойкостью, высокой теплопроводностью и химической инертностью по отношению к углероду и железу.

Характеристики отдельных из рассматриваемых материалов, которые в настоящее время получили название «композит», приведены в таблице.

Сравнительные характеристики СТМ на основе нитрида бора

Марка Первоначальное название Твердость HV, ГПа Теплостойкость, oС
Композит 01 Эльбор-Р 60…80 1100…1300
Композит 02 Белбор 60…90 900…1000
Композит 03 Исмит 60 1000
Композит 05 Композит 70 1000
Композит 09 ПКНБ 60…90 1500
Композит 10 Гексанит-Р 50…60 750…850

Эффективность применения лезвийных инструментов из различных марок композитов связана с совершенствованием конструкции
инструментов и технологии их изготовления и с определением рациональной области их использования:

    композиты 01(эльбор-Р) и 02 (белбор) используют для тонкого и чистового точения и фрезерования без ударов деталей из закаленных сталей твердостью 55…70 НRС, чугунов и твердых сплавов ВК15, ВК20 и ВК25 с подачами до 0,20 мм/об и глубиной резания до 0,8
    композит 05 применяют для чистового и получистового точения без ударов деталей из закаленных сталей твердостью 40…58 HRC, чугунов твердостью до 300 НВ с подачами до 0,25 мм/об и глубиной до 2,5 мм
    композит 10 (гексанит-Р) используют для тонкого, чистового и получистового точения и фрезерования с ударами деталей из закаленных сталей твердостью не выше 58 HRC, чугунов любой твердости, сплавов ВК15, ВК20, ВК25 с подачей до 0,15 мм/об и глубиной резания до 0,6 мм

При этом период стойкости инструментов возрастает в десятки раз по сравнению с другими инструментальными материалами.

Область применения СТМ до недавнего времени ограничивалась из-за сравнительно небольших размеров поликристаллов. В настоящее время
освоен выпуск двухслойных неперетачиваемых пластин, состоящих из твердого сплава (основа) и слоя из поликристаллов алмаза или нитрида бора толщиной до 0,5 мм, что повышает общую эффективность использования инструментов из сверхтвердых материалов.










Добро пожаловать на страницы нашего Технического и Технологического Справочника.
Copyright MyCorp © 2018