Синтетические материалы

Алмазы

Минералокерамика

Применяется в виде пластин, основу которых составляет технический глинозем (Al₂O₃). Достоинства керамики: высокая твердость, теплостойкость и износоустойчивость, дешевизна. Недостаток - хрупкость.

Марки минералокерамических пластин ЦМ332, белая керамика - ВШ, черная керамика В-3 (60% Al₂O₃ + 40% карбиды тугоплавких металлов). В качестве добавок к керамике используют карбиды титана, вольфрама, молибдена. Такие материалы получили название - керметы.

Алмазные инструменты широко применяются в металлообработке: алмазные резцы для чистовой обработки цветных металлов и сплавов и неметаллических материалов, а также алмазные порошки для абразивных инструментов. Широко применяется алмаз в виде специальных карандашей для правки абразивных шлифовальных кругов.

Алмаз - самый твердый инструментальный материал (в 4-5 раз тверже твердого сплава), однако он хрупок и дорог.

Натуральные (естественные) алмазы применяются для металлообработки редко, наиболее распространены в настоящее время инструменты из синтетического алмаза, полученного из графита в условиях высоких температур и давления (до 2000°С и 30-40 тысяч атмосфер).

Вместо однокристальных алмазов обычно лезвийные инструменты оснащаются поликристаллическими алмазами - спеченный мелкий алмазный порошок в виде блока, (цилиндр диаметром 3-5 мм и длиной 5-8 мм).

Основой их служит синтетический сверхтвердый материал - эльбор, состоящий из кубического нитрида бора (43,6% бора + 56,3% азота), имеющего кубическую решетку.

Эльбор используют в виде порошка для изготовления абразивного инструмента и доводочных паст, а также в виде поликристаллических блоков (цилиндр диаметром 3-5 мм и длиной 5-8 мм) для оснащения лезвийного инструмента (резцы, фрезы и др.).

Марки поликристаллических материалов на основе эльбора:

композит 01, композит 02, композит 05, композит 09, композит 10, исмит 1, исмит 2, исмит 3.

Высокие физико-механические свойства позволяют обрабатывать эльборовыми резцами высокопрочные стали (с HRC 48... 64), металлокерамику, стеклопластик.

4.8. Перспективы совершенствования и использования инструментаных материалов

Из рассмотренных материалов наиболее распространены в металлообрабатывающей промышленности быстрорежущие стали, твердые сплавы и минералокерамика.

Удельный вес инструментов из этих материалов примерно следующий:

- быстрорежущие стали 66%;

- твердые сплавы 32%;

- минералокерамика 2%.

По объему снимаемого металла соотношение между ними выглядит так:

- твердые сплавы 68%.

- быстрорежущие стали 28%;

- минералокерамика 4%.

Основные тенденции совершенствования быстрорежущих сталей и их использования:

- переход на вольфрамомолибденовые марки;

- повышение содержания углерода;

- совершенствование теории легирования сталей;

- улучшение структуры за счет спецдобавок и порошковой металлургии;

- рациональное использование каждой марки стали для конкретных видов инструмента и условий обработки;

- повышение скорости резания для уменьшения наростообразования и большей пластичности срезаемого слоя особенно при зубофрезеровании.

Твердые сплавы - особо перспективный инструментальный материал, основные направления его совершенствования и повышения эффективности использования;

- создание новых марок твердых сплавов с более высокими прочностными и режущими свойствами за счет обработки композиции и улучшения структуре;

- разработка новых марок безвольфрамовых твердых сплавов;

- разработка специальных марок твердых сплавов для условий прерывистого резания;

- дальнейшее совершенствование методов износостойкого покрытия твердосплавных пластин.

Рациональный выбор инструментального материала при конструировании металлорежущего инструмента позволяет повысить эффективность обработки и производительность труда.