flarione.ru → Bagātības reitingi

Superhard instrumentu materiāli. Supercieti materiāli Cietie un supercietie sakausējumi

Būtiska rezerve griešanas produktivitātes paaugstināšanai ir instrumentu izmantošana, kas aprīkoti ar STM plāksnēm, kuru pamatā ir polikristāliskie dimanti, kubiskais un sešstūrainais bora nitrīds.

STM parasti sauc par materiāliem ar Vickers cietību 20°C temperatūrā virs 35 hPa. STM (dažu veidu) submikrosmalkais graudu izmērs ļauj nodrošināt instrumentu asināšanas laikā 0,3-3 mikronu malu noapaļošanas rādiusu, kā arī īpaši augstās “karstās cietības” dēļ (mērīts uz paraugiem, kas uzkarsēti līdz atbilstošai temperatūrai). temperatūra vakuumā) un nodilumizturība, no STM izgatavotos instrumentus var izmantot ar lielu un īpaši lielu griešanas ātrumu. Piemēram, instruments, kas izgatavots no STM, griežot ar ātrumu 900-1200 m/min, ļauj iegūt apstrādātās virsmas raupjuma parametrus Ra<0,8-0,1 мкм. Это значительно меньшая шероховатость, чем шероховатость, полученная при шлифовании, и соизмерима с шероховатостью после притирки, суперфиниширования или алмазного выглаживания.

Šobrīd liels skaits STM zīmolu tiek ražoti, pamatojoties uz blīvām bora un dimanta nitrīda modifikācijām (2.5. tabula).

2.5. tabula

Īpaši cieto materiālu fizikālo un mehānisko īpašību raksturojums uz bora nitrīda un dimanta bāzes (20°C)

STM	r, g/cm 3	d komprese, hPa	d un hPa	HV, hPa	E, hPa	UZ 1С, mPa/m 2
Composite 01* (Elbor-RM)	3,4	2,7	-			4,2
Composite 02* (belbor)	6,5	-	-	-	-	-
Composite 05*	4,3	2,2	0,47	18,8		6,7
Composite 09* (PTNB)	-	3,4-4,9	1,0	-	-	-
Kompozīts 10* (heksanīts)	3,4	2,6	1,0-1,2		-	3,8
Borazon*	3,48	-	-		-	-
Amborīts*	-	-	0,57	40,5		-
ASB**	3,5-3,9	0,21-0,4	0,5-1,0	50-114	-	-
ASPC**	3,5-4,0	-	0,5-1,0	92-150	-	-
SVBN**	3,34-3,46	8-10	-	70-100	-	-

Tabulas beigas. 2.5

Karbonīts**	3,2-3,4	4,42-5,88	-	39-44	-	-
Compax**	-	-	-		-	-
Megadiamond**	3,1-3,48	-	-	-	-	-

* CTM uz bora nitrīda bāzes

**STM pamatā ir dimants

Kubiskā bora nitrīda (CBN) īpašības ir saistītas ar atomu saišu tīri kovalento raksturu ar augstu valences elektronu lokalizāciju atomos. CBN raksturo augsta ķīmiskā izturība, cietība un termiskā stabilitāte 1450°C temperatūrā. Tas ļauj izmantot īpaši lielus griešanas ātrumus (līdz 1200 m/min) CBN instrumentiem. Tomēr salīdzinoši zemā izturība ( s un »0,47-0,7 hPa) un paaugstinātais CBN trauslums ļauj instrumentu izmantot tikai tādu sagatavju apdarei, kas izgatavotas no trausliem, cietiem materiāliem ar ierobežotu griežamā materiāla šķērsgriezumu un paaugstinātu tehnoloģiskās sistēmas stingrību. CBN instrumentu izmantošana augstas stiprības čuguna, rūdīta tērauda (HRCe > 40) un dažu sakausējumu apstrādei ļauj 10-20 reizes pārsniegt šo materiālu griešanas ātrumu ar karbīda instrumentiem.

Asmeņu instrumenti, kas aprīkoti ar dabīgiem monokristāliem un sintētiskiem dimantu polikristāliem, kā arī kubiskā bora nitrīdu, nodrošina kvalitatīvu detaļu apstrādi no krāsainajiem metāliem un sakausējumiem, rūdīta tērauda un čuguna, nemetāliskiem materiāliem, karbīda un minerāliem. keramika sērijveida, masveida un automatizētā ražošanā. Šim instrumentam ir augsta izturība un tas ļauj ražot augstas precizitātes izstrādājumus bez atkārtotas regulēšanas ilgu laiku, kas nosaka tā izmantošanas efektivitāti automātiskajās līnijās un CNC iekārtās. Dažos gadījumos šāda instrumenta izmantošana ļauj slīpēšanas darbības aizstāt ar asmeņu apstrādi.

Dabiskie dimanti (A), ko izmanto griezējinstrumentu ražošanā, pieder pie slīpēto dimantu grupas, t.i. dimanti, kuriem tiek piešķirta nepieciešamā ģeometriskā forma un izmērs. Dimants un grafīts ķīmiskajā sastāvā ir tīrs ogleklis un ir tikai tā dažādas modifikācijas, kas atšķiras ar atomu izvietojumu strukturālajā režģī. Grafītam ir sešstūra (sešstūra) struktūras režģis ar attālumu starp slāņiem 3,35 A. Oglekļa atomi atrodas slānī gar regulāru sešstūru virsotnēm. Attālums starp atomiem slānī ir 1,42 A; sešstūru centri paliek tukši. Slāņu savstarpējā orientācija ir tāda, ka viena slāņa sešstūra trīs virsotnes atrodas virs nākamā slāņa sešstūru centriem. Šādas grafīta struktūras rezultātā saites starp oglekļa atomiem slānī ir ļoti spēcīgas, savukārt starp slāņiem, pateicoties lielajam attālumam starp tiem, tās ir ļoti vājas, kas noved pie vieglas grafīta atslāņošanās šajā virzienā.

Dimantam ir kubiskais kristāliskais režģis, kas satur 18 oglekļa atomus, no kuriem 8 atrodas kuba virsotnēs, 6 kuba skaldņu centros un 4 centrā no 8 kubiem, kas izveidoti, sadalot kubisko vienību. šūna pa trim savstarpēji perpendikulārām plaknēm. Dimanta režģa konstante ir 3,57 A, un īsākais attālums starp atomiem ir 1,54 A. Katrs oglekļa atoms dimanta režģī dala elektronus ar četriem ekvivalentiem atomiem. Oglekļa atomiem dimantā ir ārkārtīgi spēcīgas kovalentās saites, kas ir atbildīgas par tā īpaši augsto cietību un citām īpašībām.

Dimants ir anizotrops pēc cietības, kas ir saistīts ar nevienlīdzīgo attālumu starp atomiem dažādos virzienos un nevienlīdzīgo atomu skaitu dažādās plaknēs. Vienkristāla dimanta instrumentu ražošanā tiek ņemta vērā dimanta anizotropijas īpašība cietībā.

Parasti dimanta kristālos izšķir “cietos” un “mīkstos” virzienus. Mīkstajos virzienos dimants tiek apstrādāts vieglāk, bet nolietojas vairāk nekā cietajos virzienos. Izgatavojot instrumentus, dimants jāapstrādā “mīkstajā” virzienā, un darbības laikā kristālam jābūt orientētam tā, lai nodilums notiktu “cietajā” virzienā. Kristālu virzienus nosaka to ārējā forma un īpašās instalācijās, izmantojot rentgenstarus vai skaņas vibrācijas. Laboratorijas pārbaudēs ir konstatēts, ka instrumenta galvenās griešanas malas orientācijas precizitāte attiecībā pret kristalogrāfiskajām asīm ievērojami ietekmē dimanta instrumenta izturību nekā citi griešanas procesa parametri, tostarp griešanas režīma elementi. Viena kristāla dimanta slīpēšanas veiktspēja “cietajā” un “mīkstajā” virzienā var atšķirties gandrīz 100 reizes.

Dimantam ir augstākā cietība no visiem dabā zināmajiem minerāliem; Pēc Mosa skalas dimants ieņem visaugstāko, desmito vietu. Dimanta Vickers mikrocietība (mērīta ar dimanta piramīdu ar leņķi starp pretējām malām 136°) ir aptuveni 100 hPa. Līdzās augstajai cietībai dimantam ir augsta nodilumizturība un abrazīvā spēja.

Dimantam ir īpaši augsta siltumvadītspēja. Dimanta lineārās izplešanās koeficients ir daudzkārt mazāks nekā cieto sakausējumu lineārās izplešanās koeficients. Tāpēc instrumentiem ar dimanta kristāliem ir zemas temperatūras deformācijas. Dimanta elastības modulis pārsniedz visu dabā zināmo cieto vielu elastības moduli.

Viena no svarīgām dimanta īpašībām ir tā zemais berzes koeficients. Dimanta kā instrumenta materiāla trūkums ir tā salīdzinoši zemā karstumizturība. Gaisā dimants deg 850-1000°C temperatūrā.

Dabisko dimantu ierobežotās rezerves, kā arī to augstās izmaksas ir radījušas nepieciešamību izstrādāt mākslīgo dimantu tehnoloģijas. Mākslīgo dimantu ražošanas nosacījumi ir oglekli saturošu dimantu veidojošo materiālu (grafīts, sodrēji, kokogles) pakļaut 60 tūkstošu atmosfēru spiedienam 2000-3000°C temperatūrā, kas nodrošina oglekļa atomu kustīgumu un iespēju. grafīta struktūras pārstrukturēšana par dimanta struktūru. Sintēzi veic augstas stiprības traukos - autoklāvos ķīmisko katalizatoru klātbūtnē (dzelzs, niķelis, hroms utt.). Ražojot dimantus bez katalizatoriem, nepieciešams 215 tūkstošu atmosfēru spiediens un temperatūra virs 3770°C.

Kubiskais bora nitrīds (CBN) ir efektīvs rūdītu tēraudu un augstas stiprības čuguna apstrādei.

Privāto etiķešu iegūšanas tehniskajiem procesiem ir trīs iespējas:

Sintēze no sešstūra nitrīda, bora;

Sintēze no vurcītam līdzīga bora nitrīda;

Kubiskā bora nitrīda pulveru saķepināšana ar leģējošām piedevām.

Atbilstoši pirmajam tehnoloģiskā procesa variantam tiek ražoti Composite 01 (Elbor-R)* un Composite 02 (Belbor). Kompozīta 01 sintēze notiek ar katalizatoru, bet Composite 02 - bez katalizatora. Abos gadījumos galaprodukts ir kubiskais bora nitrīds.

Saskaņā ar otro tehniskā procesa versiju tiek iegūts Composite 10 (Hexanit-R) un Composite 09 (PTNB). Kompozītu 10 iegūst sintēzes un saķepināšanas ceļā. Izejmateriāls ir vurcītam līdzīgs bora nitrīds, gala materiāls ir vurcītam līdzīga un kubiskā bora nitrīda maisījums. Kompozīts 09 ir sintēzes rezultāts no vurcītam līdzīga un kubiskā bora nitrīda maisījuma, un gala produkts ir kubiskā bora nitrīds.

Atbilstoši trešajam tehnoloģiskā procesa variantam tiek ražots Composite 05 (saķepināšana no CBN un Al 2 O 3 pulveriem) un tā modifikācija - kompozīts 05 I.

Visu šo zīmolu polikristāli atšķiras pēc izmēra un fizikālajām un mehāniskajām īpašībām.

Kompozītmateriāliem 01 un 02 ir maksimālā mikrocietība ("75 hPa), bet zema stiprība (s un "0,4-0,5 hPa); Sagatavju diametrs un augstums šajā gadījumā ir aptuveni 4 mm, svars 0,8 karāti. Vurcīta klātbūtne sākotnējā un gala materiālos palielina iegūtā polikristāla izturību, bet samazina cietību

Kompozītmateriāla 10 mikrocietība ir 40-50 hPa, bet tā izturība ir augstāka nekā kompozītmateriāliem 01 un 02 (s un "0,7-1 hPa). Composite 10 polikristālu diametrs ir 4-6 mm, augstums 4-5 mm, svars 1,5 karāti.

Kubiskais bora nitrīds ir cietāks par visiem materiāliem, izņemot dimantu; zemāka cietība ir izskaidrojama galvenokārt ar to, ka kubiskā bora nitrīda režģa parametri ir nedaudz lielāki nekā dimanta režģa parametri. CBN karstumizturība ir augstāka nekā dimanta karstumizturība; CBN nezaudē savas griešanas īpašības līdz pat »1200°C temperatūrai. Tieši šīs unikālās īpašības, kā arī ķīmiskā inerce pret dzelzi saturošiem sakausējumiem un augsta nodilumizturība nosaka iespēju izmantot CBN rūdīta un augstas stiprības tēraudu, kā arī čuguna ar lielu griešanas ātrumu apstrādē.

Dimantiem raksturīga augsta cietība un laba siltumvadītspēja (A = 137,9... 146,3 W/(m K)). Dimantu karstumizturība nav pietiekami augsta; Dimanti sāk grafitizēties 800...900 °C temperatūrā. Kubiskais bora nitrīds CBN ir zemāka cietība salīdzinājumā ar dimantu, un siltumvadītspēja ir aptuveni trīs reizes zemāka (λ = 41,86 W/(m K)). CBN ir ievērojami augstāka siltuma pretestība. Kubiskā bora nitrīda struktūras pārvēršanās grafītam līdzīgā sešstūra modifikācijā sākas 1200...1400°C temperatūrā un strauji palielinās, kad to karsē līdz

1600...1800°C.

Kompozītmateriāli(polikristāli) tiek iegūti dažādos veidos. Tādējādi balas (ASB) un carbonado (ASPC) tipa dimanta polikristāli tiek iegūti, impregnējot porainus kompaktus, kas veidoti no dimanta pulveriem ar metāla pārklājumiem. Izmantojot līdzīgu tehnoloģiju, CBN-R materiāli tiek ražoti no kubiskā bora nitrīda. Asmeņu griešanas instrumentu, piemēram, griezēju, ražošanai no kubiskā un vurcīta bora nitrīda maisījumiem ir izstrādāti kompozītmateriāli, piemēram, PTNB.

Sintētiskie dimanti tiek ražoti no oglekļa-grafīta materiāliem īpašās augstspiediena kamerās, kas izgatavotas no augstas stiprības materiāliem. Augsta temperatūra tiek sasniegta, izlaižot elektrisko strāvu caur sildīšanas ierīci.

Aizēnota zona 1 atbilst reāliem apstākļiem grafīta pārvēršanai dimantā katalizatora piedevu klātbūtnē. Svītrota svītra 2 parāda grafīta tiešās fāzes pārejas robežu uz dimantu.

Statiskos apstākļos, izmantojot katalizatorus, ir iespējams iegūt kubiskā dimanta režģi no grafīta slāņainā kristāliskā režģa augsta spiediena un temperatūras apstākļos (p = 5000...7000 MPa, T - ne zemāka par 1400...1500). K). Katalizatori ir metāli, kas sintēzes procesā atrodas šķidrā stāvoklī un spēj izšķīdināt oglekli daļiņu veidā ar slāņainu grafīta struktūru. No šīm daļiņām veidojas jaunas dimanta fāzes kodoli.

Rīsi. 16. Fāzes diagramma

Oglekļa "spiediens-temperatūra"

Nozare ražo dažādus sintētisko un dabisko dimantu pulverus, ko izmanto dažādās tehnoloģiju jomās.

Dimanta pulveri atkarībā no ražošanas metodes un graudu lieluma tiek klasificēti šādās grupās:

1. Dimanta slīpēšanas pulveri ar graudu izmēriem no 40...50 mikroniem līdz 630...800 mikroniem Sintētiskie dimanta slīpēšanas pulveri tiek ražoti šādās galvenajās kategorijās: AC2, AC4, AC6, AC 15, AC20, AC32, AC50. Jo lielāks skaitlis aiz maiņstrāvas indeksiem, jo lielāka ir dimanta graudu izturība.

2. Dimanta slīpēšanas pulveri ar graudu virsmas pārklājumiem.

Dimanta graudu pārklājumu izmantošana palielina instrumentu izturību un samazina dimanta patēriņu. Standartā tiek izmantoti šādi graudu pārklājumu veidi:

K tipa pārklājums ar metāla karbīda plēvi;

KM pārklājuma veids ar silīciju saturošu sakausējumu plēvēm;

NT tipa pārklājums, kas ir karbīds-metāls;

A tipa pārklājums, kurā vairāku dimanta graudu agregātu komplektam ir karbīda-metāla plēve;

Pārklājuma tips AN ir pārklājuma A modifikācija, ko raksturo papildu pildvielas (bora karbīda, titāna karbīda, elektrokorunda u.c.) ievadīšana dimanta graudu pildos.

3. Dimanta mikropulveri ar graudu izmēriem no< 1,0 мкм до 40.. .60 мкм.

Tie ir pieejami divās šķirnēs:

650.. AM marku dimanta mikropulveri no dabīgajiem dimantiem un ASM markas no sintētiskajiem dimantiem;

651.. AN marku dimanta mikropulveri no dabīgiem dimantiem un ASN markas no sintētiskajiem dimantiem. Tiem ir augstāka abrazīvā spēja (25...30%), salīdzinot ar AM un ASM mikropulveriem.

AM un ASM mikropulveri tiek izmantoti izstrādājumu, kas izgatavoti no rūdīta tērauda, stikla, keramikas uc apdares darbiem. No cietākiem materiāliem (korunds, keramika, dabīgie dimantiem un citiem grūti griežami materiāli), AN un ASN mikropulveru izstrādājumu apstrādei. ir ieteicamas.

Mikropulverus izmanto abrazīvu instrumentu ražošanai, kā arī lietošanai brīvā, nefiksētā stāvoklī pastās un suspensijās.

Nozare ražo mikropulverus ar graudu izmēriem 60/40, 40/28, 28/20, 20/14, 14/10, 10/7 utt. līdz 1/0 mikroniem. Zīmolu apzīmējumos skaitītājs parāda galvenās pulvera frakcijas maksimālo lielumu, bet saucējs - minimālo lielumu mikrometros.

1.2. Drošības jautājumi:

Kāda ir polimēru makromolekulu struktūra?
Kā cietēšanas procesā mainās oligomēru (sveķu) struktūra?
Kādas starpmolekulāras mijiedarbības notiek starp makromolekulām?
Kāda supramolekulārā struktūra ir gumijām ļoti elastīgā fiziskajā stāvoklī?
Ko nozīmē gumijas makromolekulu cis konfigurācija?
Kāda ir grafīta materiālu struktūra?
Kāda struktūra ir silikāta stikliem?
Kuri rūpnieciskie stikla oksīdi veido stiklu?
Kādi fizikālie stāvokļi ir neorganiskajam stiklam dažādās temperatūrās?
Kādā agregātstāvoklī tiek veidoti silikāta stikla izstrādājumi?
Kāda struktūra ir stikla-kristāliskiem materiāliem?
Kādi katalizatori tiek izmantoti stikla kristālisko materiālu ražošanā?
Kādam nolūkam stikla kristālisko materiālu ražošanā izmanto stikla divpakāpju termisko apstrādi?
Kādus ķīmiskos savienojumus izmanto kā abrazīvus?
Kādas ir prasības abrazīviem materiāliem?
No kādām divām sastāvdaļām sastāv abrazīvie instrumenti?
Ko nozīmē abrazīvā instrumenta struktūra?
Kādi materiāli pieder supercieto materiālu klasei?
Kādos supercieto materiālu veidos iedala?
Kādas īpašības piemīt dimantiem un kubiskā bora nitrīdam?
Kas ir kompozītmateriāli?

2 Praktiskā nodarbība Nr.2 “Slīpēšanas parametru noteikšana nemetāliskiem materiāliem” (ME-3 Nemetālisku materiālu slīpēšanas apstrāde)

Praktiskās nodarbības uzdevumi

Praktiskās nodarbības laikā students prezentē patstāvīgā un pētnieciskā darba ietvaros sagatavotu prezentāciju (vēstījumu). Prezentācijā jāiekļauj: šāda veida apstrādes tehnoloģiskās iespējas, ierobežojumi, aprīkojums, armatūra un griezējinstrumenti, COTS izvēles kritēriji, iespējamie automatizācijas veidi.

Īsa informācija no teorijas

Vispārīgs slīpēšanas jēdziens

Primitīvos gadījumos izmantojiet cietas granulētas smiltis vai cietāku smirģeli, uzlejiet to uz cietas virsmas un berzējiet pret to apstrādājamo priekšmetu. Leņķiskie graudi, ripojoties starp abām virsmām, rada lielu skaitu triecienu, no kuriem pakāpeniski tiek iznīcinātas šo virsmu izvirzītās vietas, bet paši slīpēšanas graudi tiek noapaļoti un sadalīti gabalos. Ja viena no virsmām ir mīksta, graudi tiek iespiesti tajā, paliek nekustīgi un uz otras virsmas rada virkni paralēlu skrāpējumu; pirmajā gadījumā tiek iegūta matēta virsma, kas pārklāta ar viendabīgām bedrītēm, bet otrajā tiek iegūts tā sauktais “trieciens”, kas piešķir virsmai spīdumu, kas pārvēršas pulēšanā, kad gājiens ir tik mazs, ka kļūst acij neredzams. Tātad, slīpējot divas vara plāksnes vienu pret otru ar smilšpapīru, abas izrādīsies matētas, un viena un tā pati smirģelis, pielīmēts pie papīra virsmas, piešķirs spīdumu, beržot pret misiņa virsmu.

Trausls, ciets stikls nolietojas vairāk nekā mīksta un elastīga metāla plāksne, un dimanta pulveris var nodilt no paša dimanta virsmas, bet kvarca gabaliņus var apstrādāt uz smilšakmens asināmā. Smirģeļa graudu radītās bedres ir mazākas, jo smalkāki ir paši graudi; Līdz ar to slīpējot iespējams iegūt visprecīzāk apstrādātas virsmas, kā tas tiek darīts, slīpējot optiskos stiklus.

Slīpēšanas veidi

Plakanā slīpēšana - plakņu apstrāde un plakano virsmu savienošana;

Lentes slīpēšana - plakņu apstrāde un plakano virsmu savienošana ar “bezgalīgām” (slēgtām gredzenā) lentēm;

Cilindriskā slīpēšana - vārpstu un urbumu cilindrisko un konisko virsmu apstrāde.

Cilindriskā slīpēšana ir sadalīta iekšējā (urbšanas) un ārējā. Iekšējais savukārt ir sadalīts parastajā un planetārajā (parastais - detaļas cauruma diametra attiecība pret sagataves diametru D = 0,9d, planetārais - D = (0,1...0,3)d);

Bezcentra slīpēšana - apstrāde ārējo virsmu (vārpstas, gultņu skrējieni utt.) lielapjoma ražošanā;

Vītņu slīpēšana;

Zobratu slīpēšana, slīpēšana.

Instrumentu materiāli ir materiāli, kuru galvenais mērķis ir aprīkot instrumentu darba daļu. Tie ietver instrumentu oglekļa, leģēto un ātrgaitas tēraudu, cieto sakausējumu, minerālu keramiku un īpaši cietos materiālus.

Instrumentu materiālu pamatīpašības

Instrumentālais materiāls

Karstumizturība 0 C

Liekšanas spēks, MPa

Mikrocietība, НV

Siltumvadītspējas koeficients, W/(mCHK)

Oglekļa tērauds

Leģētais tērauds

Ātrgaitas tērauds

Karbīds

Minerālkeramika

Kubiskais nitrīds

8.1. Instrumentu tēraudi.

Pēc ķīmiskā sastāva un leģēšanas pakāpes instrumentu tēraudus iedala oglekļa instrumentu tēraudos, leģētajos instrumentu tēraudos un ātrgriešanas tēraudos. Šo tēraudu fizikālās un mehāniskās īpašības normālā temperatūrā ir diezgan līdzīgas.

Instrumentu leģētajos tēraudos leģējošo elementu masas saturs nav pietiekams, lai visu oglekli saistītu karbīdos, tāpēc šīs grupas tēraudu siltumnoturība ir tikai par 50-100 0 C augstāka nekā instrumentu oglekļa tēraudu siltumnoturība. Ātrgaitas tēraudos tie cenšas saistīt visu oglekli leģējošo elementu karbīdos, vienlaikus novēršot dzelzs karbīdu veidošanās iespēju. Pateicoties tam, ātrgaitas tēraudu mīkstināšana notiek augstākā temperatūrā.

Instrumentu oglekļa (GOST 1435-74) un leģētie (GOST 5950-73) tēraudi. Instrumentu oglekļa un leģēto tēraudu galvenās fizikālās un mehāniskās īpašības ir norādītas tabulās. Instrumentu oglekļa tēraudus apzīmē ar burtu Y, kam seko skaitlis, kas raksturo oglekļa masas saturu tēraudā procenta desmitdaļās. Tādējādi tērauda kategorijā U10 oglekļa masas saturs ir viens procents. Burts A apzīmējumā atbilst augstas kvalitātes tēraudiem ar samazinātu piemaisījumu masu.

Oglekļa instrumentu tēraudu ķīmiskais sastāvs

Tērauda marka

fosfors – 0,035%, hroms – 0,2%

niķelis – 0,25%, varš – 0,25%

Fosfors – 0,03%, hroms – 0,15%

varš - 0,2%

Instrumentu leģētajos tēraudos pirmais cipars raksturo masas oglekļa saturu procenta desmitdaļās (ja skaitļa trūkst, tad oglekļa saturs tajā ir līdz vienam procentam). Burti apzīmējumā norāda atbilstošo leģējošo elementu saturu: G - mangāns, X - hroms, C - silīcijs, V - volframs, F - vanādijs, un cipari norāda elementa saturu procentos. 9ХС, ХВСГ, Х, 11Х, ХВГ pakāpes instrumentu leģētajiem tēraudiem ar dziļu rūdīšanu ir raksturīgas nelielas deformācijas termiskās apstrādes laikā.

Mazleģēto instrumentu tēraudu ķīmiskais sastāvs

Tērauda marka

e 0,4

e 0,3

e 0,35

e 0,3

Piezīmes:

Mazleģētā B1 tērauda ķīmiskais sastāvs ir iestatīts tā, lai saglabātu oglekļa tēraudu priekšrocības, uzlabojot rūdāmību un samazinot jutību pret pārkaršanu.
ХВ5 tipa tēraudiem ir paaugstināta cietība (HRC līdz 70), pateicoties augstajam oglekļa saturam un samazinātam mangāna saturam
X tipa hroma tēraudi ir tēraudi ar paaugstinātu rūdāmību
Tēraudi, kas leģēti ar mangāna tipu 9ХС, ir izturīgi pret cietības samazināšanos rūdīšanas laikā.

Šiem materiāliem ir ierobežotas pielietojuma jomas: oglekļa materiālus galvenokārt izmanto metālapstrādes instrumentu ražošanai, bet sakausējumu materiālus izmanto vītņu veidošanai, kokapstrādei un gariem instrumentiem (LTO) - atvērumiem, rīvēm utt.

8.2. Ātrgaitas tēraudi (GOST 19265-73)

Šo tēraudu galveno kategoriju ķīmiskais sastāvs un stiprības raksturlielumi ir norādīti tabulās. Ātrgaitas tēraudus apzīmē ar burtiem, kas atbilst karbīdu veidojošiem un leģējošiem elementiem: P - volframs, M - molibdēns, F - vanādijs, A - slāpeklis, K - kobalts, T - titāns, C - cirkonijs). Aiz burta seko cipars, kas norāda elementa vidējo masas saturu procentos (hroma saturs aptuveni 4 procentu apmērā zīmola apzīmējumā nav norādīts).

Skaitlis tērauda apzīmējuma sākumā norāda oglekļa saturu procenta desmitdaļās (piemēram, tērauds 11R3AM3F2 satur apmēram 1,1% C; 3% W; 3% Mo un 2% V). Ātrgaitas tēraudu griešanas īpašības nosaka galveno karbīdu veidojošo elementu tilpums: volframa, molibdēna, vanādija un leģējošie elementi - kobalts, slāpeklis. Vanādijs, ņemot vērā tā zemo masas saturu (līdz 3%), parasti netiek ņemts vērā, un tēraudu griešanas īpašības parasti nosaka volframa ekvivalents, kas vienāds ar (W + 2Mo)%. Ātrgaitas tēraudu cenrāžos izšķir trīs tēraudu grupas: 1.grupas tēraudi ar volframa ekvivalentu līdz 16% bez kobalta, 2.grupas tēraudi - līdz 18% un kobalta saturu apm. 5%, 200 vai 3. grupa - līdz 20% un kobalta saturs 5-10%. Attiecīgi atšķiras arī šo tēraudu grupu griešanas īpašības.

Ātrgaitas tēraudu ķīmiskais sastāvs

Tērauda marka

e 0,5

Lieto ātrgaitas tēraudu ķīmiskais sastāvs

Tērauda marka

Papildus standarta tēraudiem tiek izmantoti arī īpaši ātrgaitas tēraudi, kas satur, piemēram, titāna karbonitrīdus. Tomēr šo tēraudu sagatavju augstā cietība un apstrādes sarežģītība neveicina to plašu izmantošanu. Apstrādājot grūti griežamus materiālus, tiek izmantoti pulverveida ātrtēraudi R6M5-P un R6M5K5-P. Šo tēraudu augstās griešanas īpašības nosaka īpaša smalkgraudaina struktūra, kas palielina izturību, samazina griešanas malas noapaļošanas rādiusu un uzlabo apstrādājamību griežot un īpaši slīpējot. Pašlaik rūpnieciskās pārbaudes tiek veiktas bezvolframa ātrtēraudiem ar augstu dažādu leģējošu elementu, tostarp alumīnija, malibdēna, niķeļa un citu, saturu.

Viens no būtiskākajiem ātrgaitas tēraudu trūkumiem ir saistīts ar karbīda neviendabīgumu, t.i. ar nevienmērīgu karbīdu sadalījumu pa sagataves šķērsgriezumu, kas savukārt noved pie instrumenta griešanas asmens nevienmērīgas cietības un tā nodiluma. Šis trūkums nav sastopams pulverveida un martensīta (ar oglekļa saturu mazāk nekā 0,03%) ātrgaitas tēraudiem.

Tērauda marka	Aptuvenais mērķis un tehnoloģiskās īpašības
	Var izmantot visu veidu griezējinstrumentiem, apstrādājot parastos konstrukcijas materiālus. Tas ir ļoti tehnoloģiski attīstīts.
	Apmēram tādiem pašiem mērķiem kā P18 tērauds. Sliktāk pulēt.
	Vienkāršas formas instrumentiem, kuriem nav nepieciešamas lielas slīpēšanas darbības; izmanto kopīgu konstrukciju materiālu apstrādei; ir palielināta plastiskums un to var izmantot instrumentu ražošanai, izmantojot plastiskās deformācijas metodes; samazināta slīpējamība.
	Visa veida griezējinstrumentiem. Var izmantot instrumentiem, kas strādā ar triecienslodzēm; šaurāks dzēšanas temperatūras diapazons nekā P18 tēraudam, palielināta tendence uz dekarburizāciju.
	Apdares un pusapdares instrumenti / formas griezēji, rīvgriezēji, atvērumi utt. / Apstrādājot konstrukciju tēraudus.
	Tas pats, kas R6M5 tērauds, bet salīdzinājumā ar R6M tēraudu tam ir nedaudz lielāka cietība un mazāka izturība.
	Izmanto vienkāršu formu instrumentu ražošanai, kuriem nav nepieciešamas lielas slīpēšanas darbības, ieteicams apstrādāt materiālus ar paaugstinātām abrazīvām īpašībām / stikla šķiedras, plastmasas, cietās gumijas utt. / apdares instrumentiem, kas strādā ar vidēju griešanas ātrumu un mazām griešanas sekcijām; samazināta slīpējamība.
	Apdares un pusapdares instrumentiem, kas darbojas ar vidēju griešanas ātrumu; materiāliem ar paaugstinātām abrazīvām īpašībām; ieteicams tēraudu R6F5 un R14F4 vietā kā tēraudu ar labāku slīpējamību un aptuveni vienādām griešanas īpašībām.
R9M4K8, R6M5K5	Augstas stiprības nerūsējošā, karstumizturīgā tērauda un sakausējumu apstrādei paaugstinātas griešanas malas sildīšanas apstākļos; slīpējamība ir nedaudz samazināta.
R10K5F5, R12K5F5	Augstas stiprības un cieto tēraudu un sakausējumu apstrādei; materiāli ar paaugstinātām abrazīvām īpašībām; slīpējamība ir zema.
	Paaugstinātas cietības tēraudu un sakausējumu apstrādei; bezvibrācijas apdare un pusapstrāde; samazināta slīpējamība.
	Vienkāršas formas instrumentiem, apstrādājot oglekļa un leģētus tēraudus, kuru stiprība nepārsniedz 800 MPa.
R6M5K5-MP, R9M4K8-MP (pulveris)	Tiem pašiem mērķiem kā tērauds R6M5K5 un R9M4K8; ir labāka slīpējamība, mazāk deformējas termiskās apstrādes laikā, tiem ir lielāka izturība un tiem ir stabilākas veiktspējas īpašības.

8.3. Cietie sakausējumi (GOST 3882-74)

Cietie sakausējumi saistvielā satur ugunsizturīgo metālu karbīdu, nitrīdu un karbonitrīdu graudu maisījumu. Standarta kategorijas cietie sakausējumi ir izgatavoti, pamatojoties uz volframa, titāna un tantala karbīdiem. Kobaltu izmanto kā saistvielu. Dažu griezējinstrumentu karbīda sakausējumu kategoriju sastāvs un galvenās īpašības ir norādītas tabulā.

Viena, divu un trīs karbīdu cieto sakausējumu fizikāli mehāniskās īpašības

Volframu nesaturošu cieto sakausējumu sastāvs, fizikālās un mehāniskās īpašības

Atkarībā no karbīda fāzes un saistvielas sastāva cieto sakausējumu apzīmējums ietver burtus, kas raksturo karbīdu veidojošos elementus (B - volframs, T - titāns, otrais burts T - tantals) un saistvielu (burts K - kobalts) . Karbīdu veidojošo elementu masas daļu viena karbīda sakausējumos, kas satur tikai volframa karbīdu, nosaka starpība starp 100% un saistvielas masas daļu (skaitlis aiz burta K), piemēram, VK4 sakausējums satur 4%. kobalts un 96% WC. Divu karbīdu WC+TiC sakausējumos skaitlis aiz karbīdu veidojošā elementa burta nosaka šī elementa karbīdu masas daļu, nākamais cipars ir saistvielas masas daļa, pārējais ir volframa karbīda masas daļa. (piemēram, sakausējums T5K10 satur 5% TiC, 10% Co un 85% WC).

Trikarbīdu sakausējumos cipars aiz burtiem TT norāda titāna un tantala karbīdu masas daļu. Skaitlis aiz burta K ir saistvielas masas daļa, pārējais ir volframa karbīda masas daļa (piemēram, TT8K6 sakausējums satur 6% kobalta, 8% titāna un tantala karbīdu un 86% volframa karbīda).

Metālapstrādē ISO standarts nosaka trīs karbīda griezējinstrumentu pielietojamības grupas: grupa P - materiālu apstrādei, kas ražo nepārtrauktas skaidas; grupa K - lūzumu skaidas un grupa M - dažādu materiālu apstrādei (universālie cietie sakausējumi). Katrs apgabals ir sadalīts grupās un apakšgrupās.

Cietie sakausējumi galvenokārt tiek ražoti dažādu formu un ražošanas precizitātes plākšņu veidā: lodēti (līmēti) - saskaņā ar GOST 25393-82 vai maināmi daudzpusīgi - saskaņā ar GOST 19043-80 - 19057-80 un citiem standartiem.

Daudzšķautņainus ieliktņus ražo gan no standarta karbīda sakausējumiem, gan no tiem pašiem sakausējumiem ar viena slāņa vai daudzslāņu īpaši cietiem TiC, TiN, alumīnija oksīda un citu ķīmisku savienojumu pārklājumiem. Pārklātām plāksnēm ir palielināta izturība. Plākšņu, kas izgatavotas no standarta klases cietajiem sakausējumiem, kas pārklāti ar titāna nitrīdiem, apzīmējumam tiek pievienoti burti KIB (TU 2-035-806-80), bet sakausējumu apzīmējumam saskaņā ar ISO - burts C.

Plāksnes ražo arī no īpašiem sakausējumiem (piemēram, saskaņā ar TU 48-19-308-80). Šīs grupas sakausējumiem ("MS" grupa) ir augstākas griešanas īpašības. Sakausējuma apzīmējums sastāv no burtiem MC un trīsciparu (nepārklātām plāksnēm) vai četrciparu (plāksnēm, kas pārklātas ar titāna karbīdu) numura:

Apzīmējuma 1. cipars atbilst sakausējuma pielietojuma zonai saskaņā ar ISO klasifikāciju (1 - materiālu apstrāde, kas rada nepārtrauktas skaidas; 3 - materiālu apstrāde, kas rada lūzumu skaidas; 2 - apstrādes zona, kas atbilst laukumam M saskaņā ar ISO);

2. un 3. cipars raksturo piemērojamības apakšgrupu, bet 4. cipars norāda pārklājuma esamību. Piemēram, MC111 (analogs standartam T15K6), MC1460 (analogs standartam T5K10) utt.

Papildus gatavajām plāksnēm tiek ražotas arī sagataves saskaņā ar OST 48-93-81; Sagatavju apzīmējums ir tāds pats kā gatavām plāksnēm, bet ar burtu Z.

Cietie sakausējumi bez volframa tiek plaši izmantoti kā materiāli, kas nesatur deficītus elementus. Bezvolframa sakausējumi tiek piegādāti dažādu formu un izmēru gatavo plākšņu veidā, U un M precizitātes pakāpes, kā arī plākšņu sagataves. Šo sakausējumu pielietojuma jomas ir līdzīgas divu karbīdu cementētu karbīdu sakausējumu lietošanas jomām bez trieciena slodzēm.

	Piemērojams
	Pabeidziet virpošanu ar nelielu bīdes sekciju, galīgo vītni, rīvēšanas urbumus un citus līdzīgus pelēkā čuguna, krāsaino metālu un to sakausējumu un nemetālisku materiālu (gumijas, šķiedras, plastmasas, stikla, stikla šķiedras u.c.) apstrādi. . Stikla lokšņu griešana
	Cietā, leģētā un balinātā čuguna, rūdīta un rūdīta tērauda, kā arī ļoti abrazīvu nemetālisku materiālu apdare (virpošana, urbšana, vītņošana, rīvēšana).
	Rupja virpošana ar nelīdzenu griezuma daļu, raupja un apdares frēzēšana, normālu un dziļu urbumu urbšana un urbšana, raupja gremdēšana, apstrādājot čugunu, krāsainos metālus un sakausējumus, titānu un tā sakausējumus.
	Cieta, leģēta un balināta čuguna, rūdīta tērauda un dažu nerūsējošā augstas stiprības un karstumizturīgu tēraudu un sakausējumu, jo īpaši sakausējumu uz titāna, volframa un molibdēna bāzes, apdare un pusapstrāde (virpošana, urbšana, rīvēšana, vītņošana, skrāpēšana).
	Karstumizturīgo tēraudu un sakausējumu, austenīta nerūsējošo tēraudu, speciālo cieto čugunu, rūdītā čuguna, cietās bronzas, vieglo metālu sakausējumu, abrazīvo nemetālisko materiālu, plastmasas, papīra, stikla pusapstrāde. Rūdīto tēraudu, kā arī neapstrādātu oglekļa un leģēto tēraudu apstrāde ar plānām griezuma sekcijām ar ļoti zemu griešanas ātrumu.
	Pelēkā un kaļamā čuguna, kā arī balinātā čuguna apdares un pusapdares virpošana, urbšana, frēzēšana un urbšana. Nepārtraukta virpošana ar nelielām liešanas tērauda bīdes sekcijām, augstas stiprības, nerūsējošajiem tēraudiem, ieskaitot rūdītos. Krāsaino metālu sakausējumu un dažu šķiru titāna sakausējumu apstrāde, griežot ar mazām un vidēji grieztām sekcijām.
	Rupja un pusraupja virpošana, vītnes priekšgriešana ar virpošanas instrumentiem, cieto virsmu pusapdares frēzēšana, urbumu urbšana, pelēkā čuguna, krāsaino metālu un to sakausējumu un nemetālisko materiālu iegremdēšana.
	Rupja plūsma ar nevienmērīgu griezuma sekciju un periodisku griešanu, ēvelēšanu, neapstrādātu frēzēšanu, urbšanu, neapstrādātu urbšanu, pelēkā čuguna, krāsaino metālu un to sakausējumu un nemetālisku materiālu rupju iegremdēšanu. Nerūsējošo, augstas stiprības un karstumizturīgu grūti griežamu tēraudu un sakausējumu, tostarp titāna sakausējumu, apstrāde.
	Cieta, leģēta un balināta čuguna, dažu šķiru nerūsējošā, augstas stiprības un karstumizturīga tērauda un sakausējumu, īpaši sakausējumu uz titāna, volframa un molibdēna bāzes, rupjā un daļēji apstrādājamā apstrāde. Dažu veidu monolītu instrumentu ražošana.
	Tērauda, čuguna, dažu grūti griežamu materiālu un nemetālu urbšana, iegremdēšana, rīvēšana, frēzēšana un zobratu griešana ar cieto karbīdu, maza izmēra instrumentiem. Griešanas instrumenti kokapstrādei. Pabeidziet virpošanu ar nelielu griezumu (dimanta griešana); vītņu griešana un rīvēšana nerūdītiem un rūdītiem oglekļa tēraudiem.
	Daļēji raupja virpošana nepārtrauktas griešanas laikā, beigu virpošana pārtrauktas griešanas laikā, vītņošana ar virpošanas instrumentiem un rotējošām galviņām, cieto virsmu pusapdares un apdares frēzēšana, iepriekš apstrādātu caurumu urbšana un urbšana, apdares iegremdēšana, rīvēšana un citi līdzīgi veidi oglekļa un leģēto tēraudu apstrāde.
	Rupja virpošana ar nelīdzenu griezuma posmu un nepārtrauktu griešanu, pusfinas un apdares virpošana ar pārtraukumiem; cietu virsmu rupja frēzēšana; lietie un kalti urbumi, rupja gremošana un citi līdzīgi oglekļa un leģēto tēraudu apstrādes veidi.
	Rupja virpošana ar nelīdzenu griezuma posmu un periodisku griešanu, formas virpošana, griešana ar virpošanas instrumentiem; apdares ēvelēšana; Nepārtrauktu virsmu neapstrādāta frēzēšana un cita veida oglekļa un leģēto tēraudu apstrāde, galvenokārt kalumu, štancējumu un lējumu veidā uz garozas un skalas.
	Tērauda kalumu, štancējumu un lējumu smaga rupja virpošana uz korpusiem ar čaumalām smilšu, izdedžu un dažādu nemetālisku ieslēgumu klātbūtnē ar nevienmērīgu griezumu un triecienu klātbūtni. Visa veida oglekļa un leģēto tēraudu ēvelēšana.
	Tērauda kalumu, štancējumu un lējumu smaga rupja virpošana uz korpusiem ar čaumalām smilšu, izdedžu un dažādu nemetālisku ieslēgumu klātbūtnē ar vienmērīgu griezumu un triecienu klātbūtni. Visa veida oglekļa un leģēto tēraudu ēvelēšana. Smagi neapstrādāta frēzēšana un oglekļa un leģētie tēraudi.
	Dažu grūti griežamu materiālu, austenīta nerūsējošā tērauda, zema magnētiskā tērauda un karstumizturīgu tēraudu un sakausējumu, tostarp titāna, rupjā apstrāde un pusapstrāde.
	Tērauda frēzēšana, īpaši dziļo rievu frēzēšana un citi apstrādes veidi, kas izvirza paaugstinātas prasības sakausējuma izturībai pret termiski mehāniskām cikliskām slodzēm.

8.4. Minerālkeramika (GOST 26630-75) un īpaši cietie materiāli

Minerālkeramikas instrumentu materiāliem ir augsta cietība, karstumizturība un nodilumizturība. To pamatā ir alumīnija oksīds (silīcija oksīds) - oksīda keramika vai silīcija oksīda maisījums ar karbīdiem, nitrīdiem un citiem savienojumiem (kermetiem). Dažādu minerālu keramikas zīmolu galvenie raksturlielumi un pielietojuma jomas ir norādītas tabulā. Maināmo daudzšķautņu keramikas plākšņu formas un izmērus nosaka GOST 25003-81* standarts.

Papildus tradicionālajiem oksīda keramikas un metālkeramikas zīmoliem plaši tiek izmantota oksīda-nitrīda keramika (piemēram, “kortinīta” keramika (korunda vai alumīnija oksīda maisījums ar titāna nitrīdu) un silīcija nitrīda keramika “silinit-R”.

Instrumentālās keramikas fizikāli mehāniskās īpašības

Apstrādāts materiāls	Cietība	Keramikas zīmols
Pelēks čuguns		VO-13, VSh-75, TsM-332
Kaļamais čuguns		VSH-75, VO-13
Balināts čuguns		VOK-60, ONT-20, V-3
Oglekļa konstrukcijas tērauds		VO-13, VSh-75, TsM-332
Leģētais strukturālais tērauds		VO-13, VSh-75, TsM-332
Uzlabots tērauds		VSh-75, VO-13, VOK-60 Silinit-R
Korpusa rūdīts tērauds		VOK-60, ONT-20, V-3
Korpusa rūdīts tērauds		VOK-60, V-3, ONT-20
Vara sakausējumi
Niķeļa sakausējumi		Silinit-R, ONT-20

Sintētiskie supercietie materiāli tiek izgatavoti vai nu uz kubiskā bora nitrīda – CBN bāzes, vai uz dimantu bāzes.

CBN grupas materiāliem ir augsta cietība, nodilumizturība, zems berzes koeficients un inerce pret dzelzi. Galvenie raksturlielumi un efektīvās lietošanas jomas ir parādītas tabulā.

STM fizikāli mehāniskās īpašības, pamatojoties uz CBN

Nesen šajā grupā ietilpst arī materiāli, kas satur Si-Al-O-N sastāvu (preču zīme "sialon"), pamatojoties uz silīcija nitrīdu Si3N4.

Sintētiskie materiāli tiek piegādāti sagatavju vai gatavu rezerves plākšņu veidā.

Pamatojoties uz sintētiskajiem dimantiem, šādi zīmoli ir zināmi kā ASB - sintētiskais dimants "ballas", ASPC - sintētiskais dimants "carbonado" un citi. Šo materiālu priekšrocības ir augsta ķīmiskā un korozijas izturība, minimāls asmens rādiuss un berzes koeficients ar apstrādājamo materiālu. Tomēr dimantiem ir būtiski trūkumi: zema lieces izturība (210-480 MPa); ķīmiskā iedarbība uz dažiem taukiem, kas atrodas dzesēšanas šķidrumā; šķīdināšana dzelzē 750-800 C temperatūrā, kas praktiski izslēdz iespēju tos izmantot tērauda un čuguna apstrādei. Pamatā polikristāliskos mākslīgos dimantus izmanto alumīnija, vara un uz tiem balstītu sakausējumu apstrādei.

STM mērķis, kura pamatā ir kubiskais bora nitrīds

Materiāla pakāpe	Piemērošanas joma
Composite 01 (Elbor R)	Rūdīta tērauda un jebkuras cietības čuguna, cieto sakausējumu (Co=> 15%) smalka un smalka virpošana bez trieciena un slīpfrēzēšana
Composite 03 (Ismit)	Rūdīto tēraudu un jebkuras cietības čugunu apdare un pusapstrāde
Salikts 05	Iepriekšēja un galīgā virpošana bez rūdīta tērauda triecieniem (HRC e<= 55) и серого чугуна, торцовое фрезерование чугуна
Saliktais 06	Rūdīto tēraudu apdares virpošana (HRC e<= 63)
Composite 10 (Hexanit R)	Iepriekšējā un galīgā virpošana ar triecienu un bez trieciena, jebkuras cietības tēraudu un čugunu slīpfrēzēšana, cietie sakausējumi (Co=> 15%), periodiska virpošana, nogulsnēto detaļu apstrāde.
	Jebkuras cietības čuguna raupja, daļēji raupja un apdares virpošana un frēzēšana, tēraudu un vara sakausējumu virpošana un urbšana, griešana uz liešanas apvalka
Kompozīts 10D
	Rūdīto tēraudu un jebkuras cietības čuguna iepriekšēja un galīgā virpošana, ieskaitot triecienvirpošanu, nodilumizturīga plazmas virsma, rūdīta tērauda un čuguna frēzēšana.

Viens no instrumentu griešanas īpašību uzlabošanas virzieniem, kas ļauj palielināt darba ražīgumu apstrādes laikā, ir instrumentu materiālu cietības un karstumizturības paaugstināšana. Visdaudzsološākie šajā ziņā ir dimanta un sintētiskie supercietie materiāli uz bora nitrīda bāzes.

Dimanti un dimanta instrumenti plaši izmanto dažādu materiālu detaļu apstrādē. Dimantiem ir raksturīga īpaši augsta cietība un nodilumizturība. Absolūtās cietības ziņā dimants ir 4-5 reizes cietāks par cietajiem sakausējumiem un desmitiem un simtiem reižu augstāks par citu instrumentu materiālu nodilumizturību, apstrādājot krāsaino metālu sakausējumus un plastmasu. Turklāt, pateicoties augstajai siltumvadītspējai, dimanti labāk noņem siltumu no griešanas zonas, kas palīdz nodrošināt detaļu ražošanu ar nedegošu virsmu. Tomēr dimanti ir ļoti trausli, kas ievērojami ierobežo to pielietojumu.

Galvenais griezējinstrumentu ražošanas pielietojums ir mākslīgie dimanti, kas savās īpašībās ir tuvi dabiskajiem. Pie augsta spiediena un temperatūras mākslīgajos dimantos ir iespējams iegūt tādu pašu oglekļa atomu izvietojumu kā dabiskajos. Viena mākslīgā dimanta svars parasti ir 1/8-1/10 karātu (1 karāts - 0,2 g). Mākslīgo kristālu mazā izmēra dēļ tie nav piemēroti tādu instrumentu kā urbjmašīnas, frēzes un citu ražošanai, tāpēc tos izmanto pulveru ražošanai dimanta slīpripām un slīpēšanas pastas.

Asmens dimanta instrumenti tiek ražoti, pamatojoties uz polikristāliskiem materiāliem, piemēram, “carbonado” vai “ballas”. Šiem instrumentiem ir ilgs instrumentu kalpošanas laiks un tie nodrošina augstas kvalitātes virsmas apdari. Tos izmanto titāna, alumīnija sakausējumu ar augstu silīcija saturu, stikla šķiedras un plastmasas, cieto sakausējumu un citu materiālu apstrādē.

Dimantam kā instrumenta materiālam ir būtisks trūkums - paaugstinātā temperatūrā tas nonāk ķīmiskā reakcijā ar dzelzi un zaudē savu funkcionalitāti.

Lai apstrādātu tēraudu, čugunu un citus dzelzs materiālus, supercieti materiāli, ķīmiski inerts pret to. Šādi materiāli tiek iegūti, izmantojot tehnoloģiju, kas ir tuvu dimantu ražošanas tehnoloģijai, bet kā izejmateriāls tiek izmantots bora nitrīds, nevis grafīts.

Blīvu bora nitrīda modifikāciju polikristāli ir karstumizturīgāki par visiem asmeņu instrumentiem izmantotajiem materiāliem: dimants 1,9 reizes, ātrgaitas tērauds 2,3 reizes, cietais sakausējums 1,7 reizes, minerālu keramika 1,2 reizes.

Šie materiāli ir izotropiski (vienāda stiprība dažādos virzienos), tiem ir zemāka, bet tuvu dimanta mikrocietība, paaugstināta karstumizturība, augsta siltumvadītspēja un ķīmiskā inerce attiecībā pret oglekli un dzelzi.

Dažu aplūkojamo materiālu, kurus pašlaik sauc par “kompozītmateriāliem”, īpašības ir norādītas tabulā.

STM salīdzinošie raksturlielumi, kuru pamatā ir bora nitrīds

Zīmols	Oriģinālais nosaukums	Cietība HV, GPa	Karstumizturība, o C
Kompozīts 01	Elbors-R	60...80	1100...1300
Salikts 02	Belbora	60...90	900...1000
Salikts 03	Ismit	60	1000
Salikts 05	Kompozīts	70	1000
Saliktais 09	PCNB	60...90	1500
10. kompozīts	Hexanit-R	50...60	750...850

No dažādu šķiru kompozītmateriāliem izgatavotu asmeņu instrumentu izmantošanas efektivitāte ir saistīta ar instrumentu konstrukcijas un to ražošanas tehnoloģijas uzlabošanu un to racionālās izmantošanas jomas noteikšanu:

kompozīti 01 (elbor-R) un 02 (belbor)

salikts 05

kompozīts 10 (heksanīts-R)

Tajā pašā laikā instrumentu kalpošanas laiks palielinās desmitiem reižu salīdzinājumā ar citiem instrumentu materiāliem.

Supercietie materiāli (STM) - tie ietver dimantus (dabiskos un sintētiskos) un kompozītmateriālus, kuru pamatā ir kubiskais bora nitrīds.

Dimants- viena no oglekļa modifikācijām. Kristāla režģa kubiskās struktūras dēļ dimants ir cietākais dabā zināmais minerāls. Tā cietība ir 5 reizes augstāka nekā cietajam sakausējumam, taču stiprība ir zema un dabīgie dimanta monokristāli, sasniedzot kritiskās slodzes, sadalās mazos fragmentos. Tāpēc dabīgie dimanti tiek izmantoti tikai apdares operācijās, kurām raksturīgas zemas jaudas slodzes.

Dimantu karstumizturība ir 700...800 °C (dimants deg augstākā temperatūrā). Dabiskajiem dimantiem ir augsta siltumvadītspēja un zemākais berzes koeficients.

Dabīgais dimants ir apzīmēts ar burtu A , sintētisks - AC . Dabiskie dimanti ir atsevišķi atsevišķi kristāli un to fragmenti vai savstarpēji saauguši kristāli un agregāti. Sintētiskie dimanti tiek iegūti smalkgraudainu pulveru veidā un tiek izmantoti abrazīvu riteņu, pastu un mikropulveru izgatavošanai. Atsevišķu grupu veido ASB (Ballas) un ASPK (Carbonado) zīmolu polikristāliskie dimanti (PDA). PCD, pateicoties tā polikristāliskai struktūrai, daudz labāk iztur triecienslodzi nekā dimanta monokristāli, un, neskatoties uz tā zemāko cietību salīdzinājumā ar dabisko dimantu, tam ir lielāka stiepes un šķērsvirziena bīdes izturība. Dimanta polikristālu triecienizturība ir atkarīga no dimanta graudu lieluma un samazinās līdz ar to palielināšanos.

Dimantam ir ķīmiska afinitāte ar niķeli un dzelzi saturošiem materiāliem, tādēļ, griežot dzelzs bāzes tēraudus, uz dimanta instrumenta saskares virsmām notiek intensīva apstrādājamā materiāla saķere. Ogleklis, kas veido dimantu, karsējot aktīvi reaģē ar šiem materiāliem. Tas izraisa dimanta instrumenta intensīvu nodilumu un ierobežo tā pielietojuma jomu, tāpēc dabiskos dimantus galvenokārt izmanto krāsaino metālu un sakausējumu, kas nesatur oglekli un dzelzi, smalkai virpošanai. Visefektīvākā dimanta instrumentu izmantošana ir apdares un apdares darbībās, apstrādājot detaļas, kas izgatavotas no krāsainajiem metāliem un to sakausējumiem, kā arī no dažādiem polimēru kompozītmateriāliem. Instrumentu var izmantot neviendabīgu virsmu virpošanai un frēzēšanai, taču tā izturība būs mazāka nekā apstrādājot bez trieciena.

Apstrādāts materiāls	V, m/min	s, mm/apgr	t, mm
Alumīnija sakausējumi	600…690	0,01…0,04	0,01…0,20
Alumīnija-magnija sakausējumi	390…500	0,01…0,05	0,01…0,20
Alumīnija karstumizturīgi sakausējumi	250…400	0,02…0,04	0,05…0,10
Duralumīnijs	500…690	0,02…0,04	0,03…0,15
Alvas bronza	250…400	0,04…0,07	0,08…0,20
Svina bronza	600…690	0,025...0,05	0,02…0,05
Misiņš		0,02…0,06	0,03…0,06
Titāna sakausējumi	90…200	0,02…0,05	0,03…0,06
Plastmasas	90…200	0,02…0,05	0,05…0,15
Stikla šķiedra	600…690	0,02…0,05	0,03…0,05

Daudzos gadījumos praksē novērotā no sintētiskajiem dimantiem izgatavoto frēžu lielākā nodilumizturība, salīdzinot ar griezējiem, kas izgatavoti no dabīgiem dimantiem, ir izskaidrojama ar to konstrukciju atšķirībām. Dabiskajā dimantā plaisas parādās uz griešanas malas, attīstās un var sasniegt ievērojamus izmērus. PCD (sintētiskais dimants) radušās plaisas aiztur kristālu robežas, kas nosaka to augstāku, 1,5...2,5 reizes, nodilumizturību.

Vēl viena daudzsološa PCD pielietojuma joma ir grūti griežamu un ātru instrumentu nodilumu izraisošu materiālu apstrāde, piemēram, skaidu plātnes, vidēja blīvuma plāksnes ar augstu līmes saturu, pārklātas ar melamīna sveķiem, dekoratīvs lamināta papīrs, kā. kā arī citi materiāli ar abrazīvu efektu. Instrumentiem ar PCD ir izturība, apstrādājot šādus materiālus, kas ir 200..300 reizes lielāka par karbīda instrumentu izturību.

Polimēru kompozītmateriālu apstrādē veiksmīgi izmantoti PCD instrumenti maināmu daudzskaldņu ieliktņu veidā. To izmantošana ļauj palielināt izturību 15...20 reizes, salīdzinot ar instrumentiem, kas izgatavoti no cieta sakausējuma.

Kubiskais bora nitrīds(KNB, BN ) dabā nav sastopams, to iegūst mākslīgi no “baltā grafīta” augstā spiedienā un temperatūrā katalizatoru klātbūtnē. Šajā gadījumā grafīta sešstūra režģis pārvēršas kubiskā režģī, kas ir līdzīgs dimanta režģim. Katrs bora atoms ir saistīts ar četriem slāpekļa atomiem. Cietības ziņā CBN ir nedaudz zemāks par dimantu, taču tam ir augstāka karstumizturība, sasniedzot 1300...1500 °C, un tas ir praktiski inerts pret oglekli un dzelzi. Tāpat kā dimants, CBN ir palielinājis trauslumu un zemu lieces izturību.

Ir vairāki CBN zīmoli, kas sagrupēti grupā “kompozīti”. CBN šķirnes atšķiras viena no otras pēc izmēra, graudu struktūras un īpašībām, saistvielas procentuālā sastāva, kā arī saķepināšanas tehnoloģijas.

Visplašāk izmantotie kompozītmateriāli ir: kompozīts 01 (elbor-R), kompozīts 05, kompozīts 10 (heksanīts-R) un kompozīts 10D (divslāņu plāksnes ar heksanīta R darba slāni). No tiem spēcīgākais ir saliktais 10 ( σ un = 1000...1500 MPa), tāpēc to izmanto triecienslodzēm. Citus kompozītmateriālus izmanto rūdītu tēraudu, augstas stiprības čuguna un dažu grūti griežamu sakausējumu beztrieciena apdarei. Daudzos gadījumos virpošana ar kompozītmateriāliem ir efektīvāka nekā slīpēšanas process, jo augstās siltumvadītspējas dēļ CBN neizraisa apdegumus, strādājot ar lielu griešanas ātrumu, un tajā pašā laikā nodrošina zemu virsmas raupjumu.

Kompozītmateriālus izmanto nelielu kvadrātveida, trīsstūrveida un apaļu formu plākšņu veidā, kas piestiprinātas pie instrumenta korpusa ar lodēšanu vai mehāniski. Pēdējā laikā tiek izmantotas arī cieto sakausējumu plāksnes, uz kurām uzklāts kompozītmateriāla vai polikristāliskā dimanta slānis. Šādām daudzslāņu plāksnēm ir lielāka izturība, nodilumizturība un tās ir ērtākas stiprināšanai. Tie ļauj noņemt liela dziļuma kvotas.

Galvenā rezerve apstrādes produktivitātes palielināšanai instrumentiem, kuru pamatā ir BN ir griešanas ātrums (11. tabula), kas var pārsniegt karbīda instrumenta griešanas ātrumu 5 vai vairāk reizes.

11. tabula. Dažādu instrumentu materiālu pieļaujamie griešanas ātrumi

Tabulā redzams, ka vislielākā rīku izmantošanas efektivitāte, pamatojoties uz BN rodas, apstrādājot augstas cietības čugunus, tēraudus un sakausējumus.

Viena no iespējām rīka efektivitātes paaugstināšanai, pamatojoties uz BN ir griešanas šķidrumu (dzesēšanas šķidrumu) izmantošana, kas instrumentiem, kas izgatavoti no BN visefektīvāk tos izmantot, izsmidzinot ar griešanas ātrumu līdz 90...100 m/min.

Vēl viena efektīva ar polikristāliskiem kompozītmateriāliem aprīkotu instrumentu izmantošanas joma ir virsmas apstrāde, ko izmanto metalurģijas ražošanas daļu nostiprināšanai. Metinātie materiāli ar ļoti augstu cietību (līdz HRC 60..62) tiek ražoti ar elektriskā loka vai plazmas pārklājumu ar vadiem vai lentēm ar šuvju serdeni.

Visu aplūkojamo instrumentu materiālu grupu griešanas ātruma un padeves pielietojuma jomas ir aptuveni parādītas attēlā. 38.

38. att. Dažādu instrumentu materiālu pielietojums atbilstoši griešanas ātrumam V un iesniegšana s .

1 – ātrgaitas tēraudi; 2 – cietie sakausējumi; 3 – cietie sakausējumi ar pārklājumiem; 4 – nitrīdu keramika; 5 – oksīda-karbīda (melnā) keramika; 6 - oksīda keramika; 7 – kubiskais bora nitrīds.