Superharde materialer merke. Klassifisering av kunstige superharde materialer
Analyse av funksjoner og skjæreegenskaper til PSTM. Det er vanlig å betrakte verktøymaterialer som superharde hvis de har en Vickers-hardhet ved romtemperatur på mer enn 35 GPa.
Naturlig diamant er det hardeste materialet på jorden, som lenge har vært brukt som skjæreverktøy. Den grunnleggende forskjellen mellom monokrystallinsk naturlig diamant og alle andre verktøymaterialer med polykrystallinsk struktur, sett fra verktøymakerens synspunkt, er muligheten for å oppnå en nesten perfekt skarp og rett skjærekant. Derfor, på slutten av 1900-tallet, med utviklingen av elektronikk, presisjonsteknikk og instrumentering, bruk av kuttere laget av naturlige diamanter for mikrodreiing av speilrene overflater av optiske deler, minneplater, kopitromler, etc. øker. På grunn av de høye kostnadene og sprøheten brukes imidlertid ikke naturlige diamanter i generell konstruksjon, der kravene til bearbeiding av deler ikke er så høye.
Behovet for superharde materialer førte til det faktum at i 1953 - 1957 i USA og i 1959 i USSR ble fine partikler av syntetiske diamantkubiske faser oppnådd fra de sekskantede fasene til grafitt (C) og bornitrid (BN) ved katalytisk syntese ved høye statiske trykk og bornitrid. Store polykrystaller beregnet på bladverktøy ble oppnådd under industrielle forhold på begynnelsen av 70-tallet.
Tilstandsdiagrammet for karbon og bornitrid er vist i fig. 11.9.
Teknologien for fremstilling av polykrystaller med en diameter på 4–40 mm er basert på to forskjellige prosesser: faseovergangen til et stoff fra en tilstand til en annen (selve syntesen) eller sintring av små partikler av et forhåndssyntetisert PSTM-pulver. I vårt land oppnås polykrystallinsk kubisk bornitrid (PCNB) kvaliteter kompositt 01 (el-bor RM) og kompositt 02 (belbor), samt polykrystallinsk diamant (PCD) kvaliteter ASPK (carbonado) og ACE (ballas) av de første metode. I utlandet er produsenter av PSTM for sintringsteknologi de tre største firmaene General Electric (USA), De Beers (Sør-Afrika) og Sumitomo Electric (Japan). Polykrystallinske skjæreverktøy fra disse tre leverandørene produseres av hundrevis av selskaper over hele verden.
PSTM er fundamentalt nytt, både når det gjelder produksjonsteknologi og driftsforhold, verktøymaterialer. De kan behandles
å kutte produkter ved skjærehastigheter en størrelsesorden høyere enn hastighetene som er tillatt ved bruk av karbidverktøy. I tillegg har PCD-verktøyet ti ganger høyere hastighet enn karbidverktøyet.
* Termisk støtmotstandskoeffisient R = ,
** Empirisk slitestyrkekarakteristikk I/4 E ‘H:
Polykrystallinske superharde materialer (PSTM) er systematisert i henhold til slike definerende trekk som sammensetningen av basen av polykrystaller, produksjonsmetoder og egenskaper til utgangsmaterialet. Hele utvalget av polykrystaller er delt inn i fem hovedgrupper: diamantbasert PSTM (SPA),
PSTM basert på tette modifikasjoner av bornitrid (SPNB), sammensatte superharde materialer (KSTM), tolags superharde komposittmaterialer (DSCM).
PSTM basert på diamanter. Polykrystaller basert på syntetisk diamant kan deles inn i fire varianter:
1. Polykrystaller oppnådd ved sintring av fint diamantpulver i ren form eller etter spesiell forbehandling for å aktivere sintringsprosessen. Polykrystaller fremstilt i henhold til denne ordningen er som regel et enfaseprodukt. Et eksempel er megadiamant, karbonitt.
2. Diamantpolykrystaller av typen CB. De er en heterogen kompositt bestående av diamantpartikler holdt sammen av et bindemiddel - den andre fasen, som ligger i form av tynne lag mellom diamantkrystaller.
3. Syntetiske karbonader av typen ASPK. De oppnås ved å utsette et karbonholdig stoff med en betydelig mengde katalysator for både høyt trykk og høy temperatur. Tettheten til slike polykrystaller varierer over et bredt område, og innholdet av urenheter varierer fra 2 til 20 vekt%. Derfor har ASPK-type polykrystaller lavere hardhet og styrke enn polykrystaller av de to første variantene.
4. Diamantpolykrystaller oppnådd ved å impregnere diamantpulver med et metallbindemiddel ved høye trykk og temperaturer. Nikkel, kobolt, jern, krom brukes som bindemiddel. Diamantpolykrystaller oppnådd ved denne metoden har høye mekaniske egenskaper.
Fysiske og mekaniske egenskaper til diamantbasert PSTM er presentert i tabell. 11.20.
|
Tabell 11.20 Fysiske og mekaniske egenskaper til PSTM basert på diamanter
|
Mikrohardheten til polykrystallinske diamanter er i gjennomsnitt den samme som for naturlige enkeltkrystaller, men spekteret av dens endring i syntetiske diamanter er bredere. Forholdet mellom maksimumsverdi og minimum for ulike typer polykrystaller er i området 1,2 -2,28.
Mikrohardheten ved periferien er 1,25 ganger større enn i midten av prøven i områder som grenser til katalysatoren.
Tettheten av syntetiske ballas og carbonado er høyere enn tettheten til naturlige diamant-enkelkrystaller, noe som forklares av tilstedeværelsen av en viss mengde metallinneslutninger. Med en økning i konsentrasjonen av metallfasen øker også tettheten nesten proporsjonalt.
Den termiske ledningsevnen til diamantpolykrystaller overstiger den termiske ledningsevnen til kobber og sølv, og når i noen tilfeller den termiske ledningsevnen til diamantenkelkrystaller. Den termiske ledningsevnen til polykrystaller avhenger av temperaturen. Dessuten, for noen materialer, med en økning i temperaturen til 450 °C, øker den termiske ledningsevnen, når et maksimum og avtar deretter. For andre, som ASB og SKM, synker den monotont til 900°C.
PSTM basert på kubisk bornitrid. Det finnes flere varianter av PSTM basert på bornitrid.
1. Polykrystaller syntetisert fra heksagonalt bornitrid (GNB) i nærvær av et løsemiddel VMGVMsf (kompositt 01 er en typisk representant);
2. Polykrystaller oppnådd som et resultat av den direkte overgangen av den heksagonale modifikasjonen til kubisk BNrBN (kompositt 02);
3. Polykrystaller som er et resultat av transformasjonen av en wurtzite-lignende modifikasjon til kubisk BNg VMdf. Siden fullstendigheten av overgangen kontrolleres av sintringsparametere, inkluderer denne gruppen materialer med merkbart forskjellige egenskaper (kompositt 10, kompositt 09);
4. Polykrystaller oppnådd ved sintring av pulver av kubisk bornitrid (CBN) med aktiverende tilsetningsstoffer (kompositt 05-IT, cyboritt, etc.).
Hoved fysiske og mekaniske egenskaper ulike kvaliteter av PSTM basert på tette modifikasjoner av bornitrid er gitt i tabell. 11.21.
|
Tabell 11.21 De viktigste fysiske og mekaniske egenskapene til PSTM basert på tette modifikasjoner av bornitrid |
|
Slutten av bordet. 11.21
|
PSTM-er basert på tette modifikasjoner av bornitrid, litt dårligere enn diamant i hardhet, utmerker seg ved høy termisk stabilitet, motstand mot høytemperatursykling og, viktigst av alt, svakere kjemisk interaksjon med jern, som er hovedkomponenten i de fleste materialer som for tiden er utsatt for kutting.
Polykrystaller av kompositt 01-type har en finkornet struktur, hvor den dominerende fasen er fine CBN-korn, sammenvokst og sammenvokst for å danne et sterkt aggregat. Urenheter er jevnt fordelt gjennom prøvevolumet. Sammen med den viktigste kubiske modifikasjonen kan de inneholde et delvis innhold av ureagert sekskantet bornitrid.
Størrelsen på korn og inneslutninger av medfølgende faser er omtrent lik 30 μm, porøsiteten er jevn, 10%.
Kompositt superharde materialer (CSTM). Ensartet volum CSTM oppnås ved å sintre en blanding av pulvere av syntetisk diamant og kubisk eller wurtzitt bornitrid. Dette inkluderer materialer som PKNB - AS, SVAB (CIS), kompakt (Japan). Disse materialene bør betraktes som lovende.
Av materialene i denne klassen har materialene SV-1 og SV-40 høyest mikrohardhet, og SV-14 og SVAB har lavest mikrohardhet. Den ugjenvunnede mikrohardheten varierer fra 47,0 til 66,0 GPa, mens elastisitetsmodulen varierer fra 640 til 810 GPa.
Klassen komposittmaterialer inkluderer også diamantholdige materialer basert på harde legeringer. Av materialene til denne gruppen, som har vist seg i drift, bør det bemerkes "Slavutich" (fra naturlige diamanter) og tvesals (fra syntetiske diamanter).
To-lags kompositt polykrystallinske materialer (DSCM). Hovedtrekket til DSCM er at sintringen av pulver av superharde materialer utføres ved høye temperaturer og trykk på et underlag laget av harde legeringer basert på wolfram, titan, tantalkarbider, noe som resulterer i dannelsen av en 0,5–1 mm tykk PSTM lag festet til underlagsmaterialet. . Diamantlaget kan inneholde substratkomponenter.
To-lags materialer har noen fordeler fremfor bulk-uniform STM. Teknologien for å feste skjæreverktøyet i holderkroppen ved å lodde til et hardlegert underlag er forenklet. Tilstedeværelsen av et substrat som er godt bundet til STM-arbeidslaget gir materialene økt slagstyrke, og bruken av et tynt STM-lag (0,5–2 mm) gjør dem mer økonomiske, siden de uopprettelige tapene av dyre superharde materialer reduseres betydelig i løpet av sliping og sliping av verktøy.
De mest kjente innenlandske to-lags superharde komposittmaterialene fra kubisk bornitrid inkluderer kompositt 05-IT-2S, kompositt 10D, VPK, basert på diamant - DAP, diamet, AMK-25, AMK-27, BPA, ATP. I utlandet produseres to-lags polykrystallinske superharde materialer basert på diamant av De Beers (Sør-Afrika) med varemerkesynditt RKD010 og RKD 025. Sindit RKD025 anbefales hovedsakelig for grovforedling, og finkornet sinditt merke RKD010 - for sluttbehandling.
Omfang av verktøyet fra PSTM. Hovedfeltet for effektiv bruk av knivskjæreverktøy laget av PSTM er automatisert produksjon basert på CNC-maskiner, flerbruksmaskiner, automatiske linjer, spesielle høyhastighetsmaskiner.
I tabellen. 11.22 viser skjærehastighetene som anbefales for bearbeiding av ulike materialer med et verktøy fra PSTM.
Valget av en spesifikk skjærehastighet bestemmes av størrelsen på kvoten som skal fjernes, utstyrets evner, matingen, tilstedeværelsen av sjokkbelastninger under skjæreprosessen og mange andre faktorer.
Et bredt spekter av PSTM-verktøy er utviklet og produseres. Disse er gjennomdreining, rifling, boring, rilling, gjenging av kuttere, inkludert trinndesign for fjerning av økte kvoter fra arbeidsstykker som valsevalser, flatendefreser og skallfreser, inkludert justerbare og rekonfigurerbare, som kan utstyres med innsatser fra ulike verktøymaterialer med optimal for hver geometri, en rekke bore-loddede og prefabrikkerte kuttere, forsenker, borehoder, etc. For bearbeiding av sponplater på automatiske linjer er det laget sager utstyrt med PSTM. Verktøyene kan utstyres med loddede skjæreelementer (sylindriske og rektangulære innsatser, hardlegerte polyedriske innsatser med PSTM loddet i en av toppunktene), og utskiftbare runde og polyedriske innsatser i solid eller to-lags design.
|
Tabell 11.22 Skjærehastigheter med PSTM-verktøy
|
Merk at for slagdreiing og fresing av herdet høyhastighetsstål og stål med høyt krominnhold (X12 type), anbefales ikke et verktøy laget av PSTM.
Det viste beregningene nødvendig tilstand Effektiviteten av introduksjonen av verktøy fra PSTM på CNC-maskiner og maskineringssentre i stedet for karbidkuttere og kuttere er en økning i intensiteten av fjerning av kvoten (volum metall per tidsenhet) med 1,5-2,5 ganger. Praksisen med å introdusere høyhastighetsskjæring indikerer imidlertid muligheten for å øke produktiviteten til behandlingen med 3-6 eller flere ganger. Når man oppretter et automatisert anlegg "Red Proletarian" for etterbehandling av støpejernskroppsdeler med en overflateruhet på Ra 1,25 μm på flerbruksmaskiner av typen IR 500, ble det derfor foreslått å bruke kassettendefreser d = 125 mm av en ny design med aksial og radiell justering av posisjonen til renseradius-skjærekantene (med en nøyaktighet på ikke dårligere enn 0,005 mm) av firkantede PCBN-plater. Kuttemodus n = 3000 rpm; v = 1177 m/min; SM = 2000 mm/min; t = 0,3-0,4 mm. Ved bruk av høyhastighetsmaskiner med n = 6000 rpm, øker skjærehastigheten til 2350 m/min, mating opp til 4000 mm/min, og produktiviteten til skjæreprosessen vil være 10 ganger høyere sammenlignet med dagens nivå.
Trendene i utviklingen av bearbeidingsprosesser ved kutting lar oss hevde at høyhastighetsskjæring med utbredt bruk av nye verktøymaterialer i de kommende årene vil bli et ganske vanlig fenomen i bedrifter utstyrt med avansert automatisert utstyr.
Harde legeringer og skjærende keramikk oppnås ved bruk av pulvermetallurgiske metoder. Pulvermetallurgi er et teknologifelt som dekker et sett med metoder for å produsere metallpulver fra metalllignende forbindelser, halvfabrikata og produkter fra dem, samt fra deres blandinger med ikke-metallpulver uten å smelte hovedkomponenten. Råvarer for harde legeringer og cermets - pulver - oppnås ved kjemiske eller mekaniske metoder. Forming av emner (produkter) utføres i kald tilstand eller ved oppvarming. Kaldforming skjer ved aksial pressing på mekanisk og hydrauliske presser eller under væsketrykk på et elastisk skall som pulver plasseres i (hydrostatisk metode). Ved varmpressing i dyser under en hammer (dynamisk pressing) eller ved den gassstatiske metoden i spesielle beholdere, på grunn av trykket (15-400 tusen Pa) av varme gasser, oppnås produkter fra dårlig sintrende materialer - ildfaste forbindelser som er brukes til fremstilling av harde legeringer og cermets. Sammensetningen av slike sintrede ildfaste forbindelser (pseudo-legeringer) inkluderer ikke-metalliske komponenter - grafitt, alumina, karbider, som gir dem spesielle egenskaper.
I verktøyindustrien er hardsintrede legeringer og skjærende cermets (metaller + ikke-metallkomponenter) mye brukt. I henhold til innholdet i hovedkomponentene pulver i en blanding av hardsintrede legeringer er delt inn i tre grupper av wolfram, titan-wolfram og titan-tantal-wolfram, etter bruksområde- på legeringer for bearbeiding av materialer ved skjæring, utstyr for gruveverktøy, for overflatebehandling av hurtigslitende maskindeler, instrumenter og inventar.
Fysiske og mekaniske egenskaper til harde legeringer: ultimat styrke ved bøyning - 1176-2156 MPa (120-220 KGS / mm 2), tetthet - 9,5-15,3 g / cm 3, hardhet - 79-92 HRA.
Harde legeringer for sponfri metallbearbeiding, overflatebehandling av hurtigslitende deler av maskiner, instrumenter og inventar: VK3, VK3–M, VK4, VK10–KS, VK20–KS, VK20K. I betegnelsen på karakterer av harde legeringer betyr bokstaven "K" - kobolt, "B" - wolframkarbid, "T" - titan- og tantalkarbider; tallene tilsvarer prosentandelen av pulver av komponentene som er inkludert i legeringen. For eksempel inneholder VK3-legering 3% kobolt, resten er wolframkarbid.
Mangelen på wolfram nødvendiggjorde utviklingen av wolframfrie harde legeringer som ikke er dårligere i grunnleggende egenskaper enn sintrede legeringer basert på wolframkarbider.
Wolframfrie og kromkarbid-harde cermet-legeringer brukes i maskinteknikk for fremstilling av trekkdyser, trekkdyser, for sprøyting av forskjellige, inkludert slipemidler, materialer, friksjonsdeler som opererer ved temperaturer opp til 900 ° C, skjæreverktøy for behandling av ikke-jernholdige metaller.
2. Superharde materialer
Tre typer superharde materialer (SHM) brukes i dag i ulike bransjer, inkludert maskinbygging, for produksjon av ulike skjæreverktøy: naturlige diamanter, polykrystallinske syntetiske diamanter og kompositter basert på bornitritt (elbor).
Naturlige og syntetiske diamanter har så unike egenskaper som den høyeste hardheten (HV 10 000 kgf / mm 2), de har veldig små: lineær ekspansjonskoeffisient og friksjonskoeffisient; høy: termisk ledningsevne, klebebestandighet og slitestyrke. Ulempene med diamanter er lav bøyestyrke, sprøhet og løselighet i jern ved relativt lave temperaturer (+750 °C), noe som hindrer bruken av dem til bearbeiding av jern-karbonstål og legeringer ved høye skjærehastigheter, samt ved avbrutt skjæring og vibrasjoner . naturlige diamanter brukes i form av krystaller festet i metallkroppen til kutteren Syntetiske diamanter av ASB (balas) og ASPK (carbonado) karakterer ligner i struktur på naturlige diamanter. De har en polykrystallinsk struktur og har høyere styrkeegenskaper.
Naturlige og syntetiske diamanter er mye brukt i behandlingen av kobber-, aluminium- og magnesiumlegeringer, edelmetaller (gull, sølv), titan og dets legeringer, ikke-metalliske materialer (plast, tekstolitt, glassfiber), samt harde legeringer og keramikk.
Syntetiske diamanter sammenlignet med naturlige, har de en rekke fordeler på grunn av deres høyere styrke og dynamiske egenskaper. De kan brukes ikke bare til dreiing, men også til fresing.
Sammensatte er et superhardt materiale basert på kubisk bornitrid, brukt til produksjon av knivskjæreverktøy. Når det gjelder hardhet, nærmer kompositten seg diamant, overgår den betydelig når det gjelder varmebestandighet og er mer inert overfor jernholdige metaller. Dette bestemmer hovedanvendelsesområde - behandlingen av herdet stål og støpejern. Industrien produserer følgende hoved STM-kvaliteter: kompositt 01 (Elbor - R), kompositt 02 (Belbor), kompositt 05 og 05I og kompositt 09 (PTNB - NK).
Kompositter 01 og 02 har høy hardhet (HV 750 kgf/mm2), men lav bøyestyrke (40–50 kg/mm2). Deres hovedanvendelsesområde er fin og støtfri dreiing av deler laget av herdet stål med en hardhet på HRC 55–70, støpejern av enhver hardhet og harde legeringer av klassene VK 15, VK 20 og VK 25 (HP ^ 88) –90), med en matehastighet på opptil 0,15 mm /omdreininger og skjæredybde på 0,05-0,5 mm. Kompositter 01 og 02 kan også brukes til fresing av herdet stål og støpejern, til tross for tilstedeværelsen av støtbelastninger, noe som forklares med mer gunstig fresdynamikk. Kompositt 05 inntar en midtposisjon i hardhet mellom kompositt 01 og kompositt 10, og styrken er omtrent den samme som kompositt 01. Kompositt 09 og 10 har omtrent samme bøyestyrke (70-100 kgf / mm 2).
3. Materialer til slipeverktøy
Slipemidler delt inn i naturlig og kunstig. Førstnevnte inkluderer kvarts, smergel, korund og diamant, mens sistnevnte inkluderer elektrokorund, silisiumkarbid, borkarbid, kubisk bornitrid og syntetiske diamanter.
Kvarts(P) er et materiale som hovedsakelig består av krystallinsk silika (98,5 ... 99,5 % SiO2). Den brukes til fremstilling av slipende skinn på papir- og stoffbasis i form av slipekorn i fri tilstand.
Emery(H) - finkrystallinsk aluminiumoksid (25 ... 60% A l2 O 3) av mørkegrå og svarte farger med en blanding av jernoksid og silikater. Designet for produksjon av smergelduk og stenger.
Korund(E og ESB) er et mineral som hovedsakelig består av krystallinsk alumina (80,95 % A l2 O 3) og en liten mengde andre mineraler, inkludert de som er kjemisk assosiert med A l2 O 3 . Korundkorn er harde og, når de brytes, danner de et konkoidalt brudd med skarpe kanter. Naturlig korund har begrenset bruk og brukes hovedsakelig i form av pulver og pastaer til etterbehandling (polering).
Diamant(A) er et mineral som er rent karbon. Den har den høyeste hardheten av alle stoffer som er kjent i naturen. Enkantede skjæreverktøy og diamantmetallblyanter for sliping av slipeskiver er laget av krystaller og deres fragmenter.
Det er fire typer elektrokorund:
1) normal elektrokorund 1A, smeltet fra bauxitter, dens varianter - 12A, 13A, 14A, 15A, 16A;
2) hvit, smeltet fra alumina, dens varianter - 22A, 23A, 24A, 25A;
3) legert elektrokorund smeltet fra alumina med forskjellige tilsetningsstoffer: krom 3A med varianter 32A, 33A, 34A og titan 3A med variant 37A;
4) A4 monokorund, smeltet fra bauxitt med jernsulfid og et reduksjonsmiddel, etterfulgt av isolering av korund enkeltkrystaller.
Elektrokorund består av aluminiumoksid Al 2 O 3 og en viss mengde urenheter.
Silisiumkarbid– kjemisk forbindelse av silisium med karbon (SiC). Den har større hardhet og sprøhet. enn elektrokorund. Avhengig av prosentandelen av silisiumkarbid, kommer dette materialet i grønne (6C) og svarte (5C) farger. Den første inneholder minst 97 % silisium. Den andre typen (svart) produseres av følgende varianter: 52C, 53C, 54C og 55C. Ulike slipeverktøy (for eksempel slipeskiver) er laget av grønne silisiumkarbidkorn for bearbeiding av harde legeringer og ikke-metalliske materialer, og verktøy (slipeskiver) er laget av svarte silisiumkarbidkorn for bearbeiding av produkter laget av støpejern, ikke- jernholdige metaller og for sliping av skjæreverktøy (kuttere), bor, etc.).
Kubisk bornitrid(CBN) - en forbindelse av bor, silisium og karbon. CBN har en hardhet og slipeevne som ligner på diamant.
Syntetisk diamant (AS) har samme struktur som naturlig. De fysiske og mekaniske egenskapene til syntetiske diamanter av god kvalitet ligner på naturlige diamanter. Syntetiske diamanter produseres i fem kvaliteter ASO, ACP, ASK, DIA, ACC.
Den mest effektive bruken av diamantverktøy oppnås i etterbehandlings- og etterbehandlingsoperasjoner ved bearbeiding av deler laget av ikke-jernholdige metaller og deres legeringer, samt ikke-metalliske og komposittmaterialer. Diamant, som et verktøymateriale, har to betydelige ulemper - relativt lav varmebestandighet og diffusjonsoppløsning i jern ved høye temperaturer, noe som praktisk talt utelukker bruken av diamantverktøy i behandlingen av stål og legeringer som er i stand til å danne karbider. Samtidig, på grunn av den svært høye termiske ledningsevnen, blir skjærekanten på bladet intensivt avkjølt, slik at diamantverktøyet er egnet for høye skjærehastigheter.
Typene STM-er basert på diamanter som eksisterer i verdenspraksis er presentert i fig. 6.23.
Ris. 6.23 Superharde diamantbladmaterialer
Enkrystall-diamantbladverktøy brukes til behandling av radioteknisk keramikk, halvledermaterialer, høypresisjonsbehandling av ikke-jernholdige legeringer. Enkrystall-diamantverktøy er preget av rekordstor slitestyrke og en minimal radius av skjærekantavrunding, noe som sikrer høy kvalitet på den maskinerte overflaten. Det bør tas i betraktning at kostnaden for et enkrystall-diamantbladverktøy er flere ganger høyere enn prisen for et diamantverktøy laget av polykrystaller. Fordelene med verktøy polykrystallinske diamanter (PCD, i utlandet PCD), sammenlignet med enkrystalldiamanter, er forbundet med en vilkårlig orientering av krystaller i arbeidslaget til skjæreinnsatser, noe som sikrer høy jevnhet i hardhet og slitestyrke i alle retninger kl. høy styrke indikatorer. Fra polykrystallinske diamanter oppnådd på grunnlag av en faseovergang, har ASPK-kvaliteter, som er oppnådd fra grafitt under syntese i nærvær av metallløsningsmidler, blitt utbredt for bladverktøy. ASPK-kvaliteter produseres i form av sylindre med en diameter på 2, 3 og 4 mm, opptil 4 mm lange.
Av alle typer PCD er de vanligste diamantverktøy oppnådd ved sintring av diamantpulver (størrelse 1...30 µm) i nærvær av en koboltkatalysator. Et eksempel er den finkornede CMX850 eller det universelle merket CTM302 fra ElementSix, innsatser i forskjellige former fra VNIIALMAZ, OAO MPO VAI. To-lags innsatser med diamantlag på et karbidsubstrat, også kalt ATP - diamant-karbidskjær, har betydelige fordeler med tanke på styrken til innsatsene og bekvemmeligheten av å feste dem ved lodding i verktøykroppen. I utlandet produseres for eksempel slike plater av forskjellige standardstørrelser under merkenavnet Compax av Diamond Innovations. Element Six produserer Sindite-skjær med en diamantlagtykkelse på 0,3 til 2,5 mm og en rekke diamantkornstørrelser. En to-lags SVBN av innenlandsk produksjon er loddet på toppen av en karbidplate av standardstørrelser. Klassen komposittmaterialer inkluderer diamantholdige materialer basert på harde legeringer, samt sammensetninger basert på polykrystallinske diamanter og sekskantet bornitrid. Av komposittene diamant - hard legering, som har vist seg i drift, bør det bemerkes "Slavutich" (fra naturlige diamanter) og "Tvesal" (fra syntetiske diamanter).
Diamantpolykrystaller oppnådd ved kjemisk dampavsetning (CVD-diamant) representerer en fundamentalt ny type STM basert på diamanter. Sammenlignet med andre typer polykrystallinske diamanter er de preget av høy renhet, hardhet og termisk ledningsevne, men lavere styrke. De er tykke filmer, og faktisk - plater med en tykkelse på 0,3 ... 2,0 mm (den mest typiske tykkelsen er 0,5 mm), som etter vekst eksfolierer fra underlaget, kuttes med laser og loddes til karbidinnsatser. Ved bearbeiding av svært slitende og harde materialer har de en verktøylevetid som er flere ganger høyere enn andre PCD-er. I følge ElementSix, som produserer slike PCD-er under det generelle navnet CVDite, anbefales de for kontinuerlig dreiing av keramikk, harde legeringer, metallmatrisesammensetninger. Ikke brukt til stålbearbeiding. De siste årene har det dukket opp publikasjoner om den industrielle veksten av enkrystalldiamanter ved bruk av CVD-teknologi. En-krystall diamantverktøy av denne typen bør derfor forventes å dukke opp på markedet i nær fremtid.
CVD-teknologi produserer ikke bare diamantbladverktøyene beskrevet ovenfor, men også diamantbelegg på karbid og noen keramiske verktøymaterialer. Siden prosesstemperaturen er 600...1000 0 C, kan slike belegg ikke påføres stålverktøy. Tykkelsen på beleggene på verktøyet, inkludert kompleks profil (bor, kuttere, SMP), er 1...40 mikron. Områdene for rasjonell bruk av diamantbelegg ligner på CVD-diamantverktøyet.
Diamantbelegg bør skilles fra diamantlignende belegg. Diamantlignende - Diamond-LikeCoating (DLC) amorfe belegg består av karbonatomer, både med diamant- og grafittlignende bindinger. Diamantlignende belegg påført ved fysisk dampavsetning (PVD) og plasmaaktivert kjemisk dampavsetning (PACVD) har en tykkelse på 1-30 µm (vanligvis ca. 5 µm) og er preget av høy hardhet og rekordlav friksjonskoeffisient. Siden prosessen med å påføre slike belegg utføres ved temperaturer som ikke overstiger 300 0 C, brukes de også til å øke holdbarheten til høyhastighetsverktøy. Den største effekten av diamantlignende belegg oppnås ved bearbeiding av kobber, aluminium, titanlegeringer, ikke-metalliske materialer og svært slitende materialer.
Superharde kompositter basert på bornitrid. STM-er basert på polykrystallinsk kubisk bornitrid (PCNB i Russland og PCBN i utlandet), litt dårligere enn diamant i hardhet, utmerker seg ved høy varmebestandighet, motstand mot høytemperatursykling og, viktigst av alt, svakere kjemisk interaksjon med jern, derfor, den høyeste effektiviteten til påføringsverktøy basert på BN finner sted ved bearbeiding av støpejern og stål, inkludert høyharde.
I utlandet, i henhold til ISO 513, er PCBN-kvaliteter delt inn i henhold til innholdet av kubisk bornitrid i materialet: med et høyt (70 ... 95%) BN-innhold (indeks "H") og en relativt liten mengde bindemiddel, og med et lavt (40 ... %) innhold av BN (indeks "L"). For lavt innhold av PCBN-kvaliteter brukes TiCN keramisk binding. Høye BN-kvaliteter anbefales for høyhastighetsmaskinering av alle typer støpejern, inkludert herdet og kjølt støpejern, og for dreiing av høytemperatur nikkellegeringer. PCBN med lavt BN-innhold er sterkere og brukes først og fremst til herdet stål, inkludert avbrutt maskinering. Sumitomo Electric tilbyr også keramisk belagte PCBN-innsatser (BNC-type) som har forbedret verktøylevetid ved høyhastighetsmaskinering av stål og gir en overflatefinish av høy kvalitet.
I tillegg til å være homogene i struktur, produseres PCBNB i form av to-lags plater med en hardlegert base (lik PCBN). Sammensatt PCBN oppnås ved å sintre en blanding av pulvere av syntetisk diamant og kubisk eller wurtzitt bornitrid. I utlandet er materialer basert på wurtzite bornitrid ikke mye brukt.
Formål med STM basert på kubisk bornitrid:
Composite 01 (Elbor R), Composite 02 (Belbor R) - fin- og findreiing uten slag og flatfresing av herdet stål og støpejern av enhver hardhet, harde legeringer med bindemiddelinnhold på over 15%.
Composite 03 (Ismit) - etterbehandling og semi-finishing av herdet stål og støpejern av enhver hardhet.
Kompositt 05, kompositt 05IT, kompositt KP3 - for- og sluttdreiing uten støt av herdet stål opp til 55HRC og grått støpejern med en hardhet på 160 ... 600HB, skjæredybde opptil 0,2 ... 2 mm, planfresing av støpegods jern.
Kompositt 06 - ferdigdreiing av herdet stål opp til 63HRC.
Kompositt 10 (Geksanit R), kompositt KP3 - foreløpig og sluttdreiing med og uten slag, planfresing av stål og støpejern av enhver hardhet, harde legeringer med bindemiddelinnhold på mer enn 15 %, avbrutt dreiing, bearbeiding av avsatte deler. Skjæredybde 0,05...0,7 mm.
Tomal 10, Composite 10D - grov, semi-grov og findreiing og fresing av støpejern av enhver hardhet, dreiing og boring av stål og kobberbaserte legeringer, skjæring på støpehuden.
Composite 11 (Kiborite) - foreløpig og endelig dreiing, inkludert med støt, av herdet stål og støpejern av enhver hardhet, slitesterk plasmaoverflate, planfresing av herdet stål og støpejern.
I utlandet produseres bladverktøy basert på PCBN av ElementSix, Diamond Innovations, Sumitomo Electric Industries, Toshiba Tungalloy, Kyocera, NTK Cutting Tools, Ceram Tec, Kennametal, Seco Tools, Mitsubishi Carbide, Sandvik Coromant, ISM (Ukraina), Widia, Ssangyong Materials Corporation, etc.
Hovedområdet for effektiv anvendelse av STM-skjæreverktøy er automatisert produksjon basert på CNC-maskiner, flerbruksmaskiner, automatiske linjer, spesielle høyhastighetsmaskiner. På grunn av STM-verktøyets økte følsomhet for vibrasjoner og støtbelastninger stilles det økte krav til verktøymaskiner når det gjelder nøyaktighet, vibrasjonsmotstand og stivhet i det teknologiske systemet. Ulike typer CBN (kompositter basert på kubisk bornitrid) brukes til bearbeiding av herdet stål og støpejern, som har høy hardhet og styrke. Kompositter viser utmerket ytelse under bearbeiding og gir god overflatekvalitet på grunn av deres kjemiske sammensetning og moderne teknologi sintring (fig. 6.24).
Figur 6.24 - Typiske bilder av mikrostrukturen til kompositten basert på CBN
Bruken av et verktøy laget av STM gjør det mulig å øke maskineringsproduktiviteten flere ganger sammenlignet med et karbidverktøy, samtidig som kvaliteten på de maskinerte overflatene forbedres og behovet for etterfølgende slipebehandling elimineres. Valget av den optimale skjærehastigheten bestemmes av størrelsen på kvoten som skal fjernes, utstyrets evner, matingen, tilstedeværelsen av sjokkbelastninger under skjæreprosessen og mange andre faktorer (fig. 6.25, 6.26).
Figur 6.26 - Bruksområder for noen komposittkvaliteter
Figur 6.26 - Et eksempel på bearbeiding av herdet stål med verktøy fra STM
7 PRINSIPPER FOR KONSTRUKSJON AV TEKNOLOGISKE PROSESSER VED BEHANDLING AV MATERIALER VED KJÆRING.
Superharde materialer
Superharde materialer- en gruppe stoffer med høyest hardhet, som inkluderer materialer hvis hardhet og slitestyrke overstiger hardheten og slitestyrken til harde legeringer basert på wolfram og titankarbider med en koboltbinding av titankarbidlegeringer på en nikkel-molybdenbinding. Mye brukte superharde materialer: elektrokorund, zirkoniumoksid, silisiumkarbid, borkarbid, borazon, rheniumdiborid, diamant. Superharde materialer brukes ofte som materialer for abrasiv bearbeiding.
De siste årene har den moderne industriens nære oppmerksomhet blitt rettet mot søket etter nye typer superharde materialer og assimilering av materialer som karbonnitrid, bor-karbon-silisiumlegering, silisiumnitrid, titankarbid-skandiumkarbidlegering, legeringer av borider og karbider av titan undergruppen med karbider og borider lantanider.
Wikimedia Foundation. 2010 .
Se hva "Superhard materials" er i andre ordbøker:
Superharde keramiske materialer- - komposittkeramiske materialer oppnådd ved å introdusere forskjellige legeringsadditiver og fyllstoffer i det originale bornitridet. Strukturen til slike materialer er dannet av tett bundne små krystallitter, og derfor er de ... ...
En gruppe stoffer med høyest hardhet, som inkluderer materialer hvis hardhet og slitestyrke overstiger hardheten og slitestyrken til harde legeringer basert på wolframkarbider og titan med koboltbinding ... ... Wikipedia
Trefiberplater superharde plater SM-500- - lages ved å presse malt tremasse behandlet med polymerer, oftest fenol-formaldehyd, med tilsetning av tørkende oljer og noen andre komponenter. De produseres med en lengde på 1,2 m, en bredde på 1,0 m og en tykkelse på 5-6 mm. Gulv fra slike ...... Leksikon med begreper, definisjoner og forklaringer av byggematerialer
pulvermaterialer- konsoliderte materialer hentet fra pulver; i litteraturen, sammen med "pulvermaterialer", brukes ofte begrepet "sintrede materialer", siden En av hovedmetodene for pulverkonsolidering er sintring. Pulver … … Encyclopedic Dictionary of Metallurgy
- (fr. abrasif sliping, fra lat. abradere skrape av) dette er materialer med høy hardhet og brukes til overflatebehandling av ulike materialer. Slipende materialer brukes i prosessene med sliping, polering, ... ... Wikipedia
Wikipedia har artikler om andre personer med det etternavnet, se Novikov. Wikipedia har artikler om andre personer som heter Nikolay Novikov. Novikov Nikolai Vasilyevich ... Wikipedia
Sliping er en mekanisk eller manuell operasjon for bearbeiding av hardt materiale (metall, glass, granitt, diamant, etc.). En type slipende behandling, som igjen er en type skjæring. Mekanisk sliping er vanligvis ... ... Wikipedia
- (fra jf. århundre. lat. detonatio eksplosjon, lat. detono torden), sprer seg med supersonisk hastighet av en sone med hurtig eksotermisk. chem. rasjon etter sjokkbølgefronten. Sjokkbølgen setter i gang radioen, komprimerer og varmer opp detonasjonen i vannet ... ... Kjemisk leksikon
Uorganisk kjemi er en gren av kjemi knyttet til studiet av strukturen, reaktiviteten og egenskapene til alle kjemiske elementer og deres uorganiske forbindelser. Dette området dekker alle kjemiske forbindelser, med unntak av organiske ... ... Wikipedia
- ... Wikipedia
Bøker
- Verktøymateriale i maskinteknikk: Lærebok. Gribb fra Forsvarsdepartementet i den russiske føderasjonen, Adaskin A.M.. Læreboken presenterer materialer for produksjon av skjæring, stempling, metallarbeid og montering, hjelpe-, kontroll- og måleverktøy: verktøy, høyhastighetsskjæring og ...
Materialvitenskap: Forelesningsnotater Alekseev Viktor Sergeevich
2. Superharde materialer
2. Superharde materialer
Tre typer superharde materialer (SHM) brukes i dag i ulike bransjer, inkludert maskinbygging, for produksjon av ulike skjæreverktøy: naturlige diamanter, polykrystallinske syntetiske diamanter og kompositter basert på bornitritt (elbor).
Naturlige og syntetiske diamanter har så unike egenskaper som den høyeste hardheten (HV 10 000 kgf / mm 2), de har veldig små: lineær ekspansjonskoeffisient og friksjonskoeffisient; høy: termisk ledningsevne, klebebestandighet og slitestyrke. Ulempene med diamanter er lav bøyestyrke, sprøhet og løselighet i jern ved relativt lave temperaturer (+750 °C), noe som hindrer bruken av dem til bearbeiding av jern-karbonstål og legeringer ved høye skjærehastigheter, samt ved avbrutt skjæring og vibrasjoner . naturlige diamanter brukes i form av krystaller festet i metallkroppen til kutteren Syntetiske diamanter av ASB (balas) og ASPK (carbonado) karakterer ligner i struktur på naturlige diamanter. De har en polykrystallinsk struktur og har høyere styrkeegenskaper.
Naturlige og syntetiske diamanter er mye brukt i behandlingen av kobber-, aluminium- og magnesiumlegeringer, edelmetaller (gull, sølv), titan og dets legeringer, ikke-metalliske materialer (plast, tekstolitt, glassfiber), samt harde legeringer og keramikk.
Syntetiske diamanter sammenlignet med naturlige, har de en rekke fordeler på grunn av deres høyere styrke og dynamiske egenskaper. De kan brukes ikke bare til dreiing, men også til fresing.
Sammensatte er et superhardt materiale basert på kubisk bornitrid, brukt til produksjon av knivskjæreverktøy. Når det gjelder hardhet, nærmer kompositten seg diamant, overgår den betydelig når det gjelder varmebestandighet og er mer inert overfor jernholdige metaller. Dette bestemmer hovedanvendelsesområde - behandlingen av herdet stål og støpejern. Industrien produserer følgende hoved STM-kvaliteter: kompositt 01 (Elbor - R), kompositt 02 (Belbor), kompositt 05 og 05I og kompositt 09 (PTNB - NK).
Kompositter 01 og 02 har høy hardhet (HV 750 kgf/mm2), men lav bøyestyrke (40–50 kg/mm2). Deres hovedanvendelsesområde er fin og støtfri dreiing av deler laget av herdet stål med en hardhet på HRC 55–70, støpejern av enhver hardhet og harde legeringer av klassene VK 15, VK 20 og VK 25 (HP ^ 88) –90), med en matehastighet på opptil 0,15 mm /omdreininger og skjæredybde på 0,05-0,5 mm. Kompositter 01 og 02 kan også brukes til fresing av herdet stål og støpejern, til tross for tilstedeværelsen av støtbelastninger, noe som forklares med mer gunstig fresdynamikk. Kompositt 05 inntar en midtposisjon i hardhet mellom kompositt 01 og kompositt 10, og styrken er omtrent den samme som kompositt 01. Kompositt 09 og 10 har omtrent samme bøyestyrke (70-100 kgf / mm 2).
Fra boken Metal Works forfatter Korshever Natalya GavrilovnaMaterialer For smiing i en liten smie kan du bruke et ganske stort antall forskjellige metaller og legeringer. De fleste produktene er laget av stål av ulike kvaliteter Stål Som nevnt tidligere, den såkalte
Fra boken Lag en gjør-det-selv android-robot forfatter Lovin JohnMaterialer StøpematerialerI nærvær av alle slags verktøy og inventar, en modell og en sandblanding, som kalles støping, er det mulig å lage en form. Metall helles i den. Denne prosessen er støpingen. Produksjonsprosess
Fra boken Materials Science: Lecture Notes forfatter Alekseev Viktor SergeevichPiezoelektriske materialer Det finnes et bredt utvalg av piezoelektriske sensorer. Piezoelektriske sensorer kan registrere vibrasjoner, støt og termisk stråling. Pennwall produserer et unikt produkt kalt piezoelektrisk
Fra boken Vi bygger et hus fra grunnmur til tak forfatter Khvorostukhina Svetlana AlexandrovnaFOREDRAG nr. 10. Harde og superharde legeringer 1. Harde legeringer og skjærende keramikk Harde legeringer og skjærende keramikk oppnås ved bruk av pulvermetallurgiske metoder. Pulvermetallurgi er et teknologifelt som dekker et sett med produksjonsmetoder
Fra boken Country Construction. De mest moderne bygge- og etterbehandlingsmaterialene forfatter Strashnov Viktor Grigorievich1. Ikke-metalliske materialer Tilbake i andre halvdel av det 20. århundre. i vårt land ble mye oppmerksomhet rettet mot bruken av ikke-metalliske materialer i ulike bransjer og nasjonaløkonomien som helhet. Produksjonen av de fleste
Fra boken Elektroteknikkens historie forfatter Team av forfattere4. Komposittmaterialer I ulike sektorer av landets økonomi, inkludert konstruksjon, er forskjellige komposittmaterialer basert på knust tre mye brukt: sponplater, trefiberplater, trebetong, fiberplater, plater
Fra boken om taket. Enhet og reparasjon forfatter Plotnikova Tatyana Fedorovna3. Vanntettingsmaterialer Ulike vanntettingsmaterialer er mye brukt i konstruksjon, bolig- og kommunale tjenester, som er designet for å beskytte bygningskonstruksjoner, bygninger og konstruksjoner mot skadelige effekter av vann og kjemisk aggressive væsker -
Fra forfatterens bok4. Elektriske isolasjonsmaterialer I sammenheng med den høye utbredelsen av forskjellige elektriske installasjoner i nesten alle bransjer og økonomien i landet som helhet, har elektriske isolasjonsmaterialer blitt mye brukt. Det meste viktig egenskap
Fra forfatterens bok5. Smøremidler i henhold til standard smøremidler er klassifisert etter opprinnelse, fysisk tilstand, etter tilstedeværelse av tilsetningsstoffer, etter formål, etter brukstemperatur. Smøremidler er delt inn etter opprinnelse eller råstoff
Fra forfatterens bokMaterialer Det er umulig å fastslå nøyaktig hvilke av materialene som er primære og hvilke som er sekundære. Alt er viktig her. Feil valg av fliser kan påvirke den estetiske siden, og feil valg av limsjikt (underliggende lag) - på
Fra forfatterens bok Fra forfatterens bok Fra forfatterens bok10.4.1. MYKE MAGNETISKE MATERIALER I mange år ble lavkarbon konstruksjonsstål St10 med et karboninnhold på 0,1 % brukt til massive magnetiske kretser. Kravet om å øke den magnetiske induksjonen og redusere tvangskraften førte til utviklingen
Fra forfatterens bok10.4.3. FERRIMAGNETISKE MATERIALER For tiden er det mye oppmerksomhet på ferritter. Ferritter er avledet fra magnetitt, en naturlig permanent magnet kjent gjennom menneskets historie. Naturlig mineral - jernferritt, eller
Fra forfatterens bok10.4.4. HARDE MAGNETISKE MATERIALER Fram til 1910 ble permanentmagneter laget av karbonstål, siden dette stålet har en relativt liten verdi av tvangskraften Hc og en stor verdi på induksjon Br, var forholdet mellom lengden på magnetene og tverrsnittet stort.
Fra forfatterens bokNødvendige materialer Råvarene til sementfliser er portlandsement og kvartssand. For å gi sementfliser en jevn overflate, er de vanligvis belagt med et lag akryl- eller akrylsilikatmaling. Det beskyttende malingslaget gir den høy