Мінералакераміка

Вышэй праводзіўся параўнальны аналіз інструментальных матэрыялаў на аснове металаў, а самым цвёрдым матэрыялам на Зямлі з’яўляецца алмаз, арабы называюць яго «фарый» — найцвярдзейшы, належыць да неметалаў. У 40-х гг.мінулага стагоддзя на гэту акалічнасць у інструментальнай вытворчасці звярнулі ўвагу.

У выніку навуковых распрацовак быў атрыманы штучны матэрыял на аснове крышталічнага аксіду алюмінію (Al₂O₃) з дабаўкай у якасці звязкі шкла. Электракарунд выкарысталі ў выглядзе парашку памерамі каля 1 мкм з дабаўкай (0,5−1)%MgO. Пасля спякання прыt = 1500−2200⁰Сутвараюццаманалітныя пласцінкі белага колеру. Матэрыял атрымаў абазначэнне ЦМ-332. Яго асноўныя ўласцівасці: цвёрдасцьHRA = 90−94, цеплаўстойлівасць — 1200⁰С, высокая крохкасць, паказчыкі на згіб ЦМ-332 у 10 разоў меншыя, чым у хуткарэзнай сталі, і ў 3−4 разы горшыя, чым у цвёрдых сплаваў, пласцінкі не паяюцца, іх замацоўваюць на корпусе інструменту механічнай фіксацыяй, інструмент з гэтага матэрыялу заточваецца толькі алмазным шліфаваннем.

Такім інструментам рэкамендуюць апрацоўваць адбеленыя чыгуны на хуткасцях 180 м/хвiл і загартаваныя сталі цвёрдасцюHRC = 50−63 на хуткасцях да 300 м/хвiл пры невялікіх нагрузках на рэжучы край без удараў і вібрацыі. Шырокага выкарыстання ЦМ-332 на сённяшні час не знайшоў.

З мэтай павелічэння механічных паказчыкаў мінералакерамікі ў яе склад сталі ўводзіць W,Ti,Mo,Ta,Crабо іх карбіды з наступным спяканнем прыt = 1870⁰С у асяроддзі вадароду.

Пласцінкі маюць бліскучую паверхню амаль чорнага колеру. Яны атрымалі назву «керметы». Іх маркіруюць В3 (60% Al₂O₃ + + 40% MeC), ВОК60 і г. д.

У параўнанні з ЦМ-332 керметы маюць прыблізна ў два разы вышэйшыя паказчыкі на згіб (σ_i = 600−700 МПа), практычна аднолька-выя цвёрдасць і цеплаўстойлівасць, малую адгезію да апрацоўваемага матэрыялу. Яны не паяюцца, інструмент з керметаў заточваецца на алмазных кругах, іх рэкамендуюць выкарыстоўваць на чыставых аперацыях пры безударнай апрацоўцы.

Звышцвёрдыя інструментальныя матэрыялы

Характэрнай асаблівасцю матэрыялаў гэтай группы з’яўляецца высокая цвёрдасць, блізкая да цвёрдасці алмазу. Пры вырабе лязовага алмазнага інструменту патрэбна ўлічваць яго значную анізатропнасць, высокую крохкасць, нізкія паказчыкі на згіб (σ_i = 300 МПа), сцісканне (σ_сц = 2000 МПа). Алмаз мае высокую цеплаправоднасць, што спрыяе добраму адводу цяпла з зоны рэзання, і малыя цеплавыя дэфармацыі, што, у сваю чаргу, забяспечвае высокую дакладнасць апрацоўкі.Трываласцьлязовага алмазнага інструменту складае да 2000 гадз пры апрацоўцы каляровых сплаваў, пластмас. Да недахопаў алмазу як інструментальнага матэрыялу патрэбна аднесці яго нізкую цепла-ўстойлівасць. Пры награваннiзвыш 800⁰С на паветры алмаз згарае. Алмазны інструмент нельга выкарыстоўваць для апрацоўкі жалеза і жалезавугляродзістых сплаваў з-за яго здольнасці растварацца ў іх.

Прыродныя алмазы — дэфiцытны матэрыял, маюць высокі кошт, таму сёння для патрэб тэхнікі распрацаваны тэхналогіі вырабу штучных алмазаў. Сыравінай для атрымання алмазуслужыцьграфіт з дабаўкай каталізатара або без яго. У аснове тэхналогіі атрымання сінтэтычных алмазаў ляжыць выкарыстанне высокай тэмпературы (каля 2500⁰С) і высокага ціску (да 1000 ГПа). Прадукт атрымліваюць у выглядзе парашку параметрамі да 1−2 мм.

З дапамогай гэтай тэхналогіі сталі вырабляць звышцвёрдыя матэрыялы на аснове кубічнага нітрыду бору (КНБ). Хімічны склад КНБ наступны: 56% В + 44% N. На аснове гэтага злучэння выпускаюць многа марак інструментальных матэрыялаў: эльбор, баразон, кубаніт, белбор, гексаніт і інш. Іх вырабляюць у выглядзе цыліндраў дыяметрам 4−8 мм, таўшчынёй да 6 мм.

Эфектыўнасць працэсу механічнай апрацоўкі залежыць ад магчымых параметраў рэжымаў рэзання пры апрацоўцы загатовак з высокай цвёрдасцю пры выкананнiчыставых даводачных, фiнiшных аперацый інструментам са звышцвёрдых матэрыялаў узамен абразiўнай апрацоўкiалмазнымiабо эльборавымiкругамiметалiчныхiнеметалiчных матэрыялаў. Для такарнай апрацоўкі рэжымы рэзання прыведзены ў табл. 10.

Табліца 10 Прыкладныя рэжымы рэзання разцамі з эльбору‑Р пры тачэнні і расточванні розных матэрыялаў

Апрацоўваемы матэрыял	Від апрацоўкі	Хуткасць рэзання, м/хвiл	Падача, мм/аб	Глыбіня, мм
Сталі iнструменталь-ныя, легіраваныя з HRC = 40−60	Чыставая тонкая	60−120 80−180	0,05−0,08 0,005−0,02	0,3−0,6 0,03−0,05
Сталі хуткарэзныя, высокалегіраваныя з HRC = 58−70	Чыставая тонкая	60−120 80−150	0,04−0,07 0,005−0,02	0,1−0,4 0,05−0,1
Чыгуны адбеленыя, загартаваныя з НВ = 4000−6000	Чыставая	100−200	0,02−0,07	0,2−0,6
Цвёрдыя сплавы для штампаў, прэс-форм	Тонкая	8−12	0,005−0,02	0,05−0,1

Інструмент са звышцвёрдых матэрыялаў (кампазіт 01) забяспечвае высокую хуткасць рэзання — у сярэднім каля 100 м/хвiл, глыбіню — дзесятыя долі міліметра, падачу — сотыя долі міліметра, што ўяўляе практычную каштоўнасць пры выкананні чыставых аперацый. З’явілася магчымасць апрацоўваць лязовым інструментам загартоўкі з цвёрдых сплаваў на мяккіх рэжымах.

Параўнальныя ўласцівасці звышцвёрдых матэрыялаў нату-ральнага iштучнага паходжання на аснове кубiчнага нiтрыду бору прыведзены ў табл. 11.

Табліца 11