Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Materiale superdure (STM) - acestea includ diamante (naturale și sintetice) și materiale compozite pe bază de nitrură de bor cubică.

Diamant- una dintre modificările carbonului. Datorită structurii cubice a rețelei cristaline, diamantul este cel mai dur mineral cunoscut în natură. Duritatea sa este de 5 ori mai mare decât cea a unui aliaj dur, dar rezistența este scăzută și cristalele simple de diamant natural se sparg în fragmente mici atunci când sunt atinse sarcini critice. Prin urmare, diamantele naturale sunt folosite numai în operațiunile de finisare, care se caracterizează prin sarcini de putere redusă.

Rezistența la căldură a diamantelor este de 700...800 °C (diamantul arde la temperaturi mai ridicate). Diamantele naturale au o conductivitate termică ridicată și cel mai scăzut coeficient de frecare.

Diamantul natural este desemnat prin literă O , sintetice - AC . Diamantele naturale sunt cristale individuale individuale și fragmentele lor, sau cristale și agregate intercrustate. Diamantele sintetice sunt obținute sub formă de pulberi cu granulație fină și sunt folosite pentru a face roți abrazive, paste și micropulberi. Un grup separat este format din diamante policristaline (PDA) ale mărcilor ASB (Ballas) și ASPK (Carbonado). Datorită structurii sale policristaline, PCD rezistă mult mai bine la încărcările de impact decât monocristalele de diamant și, în ciuda durității sale mai mici în comparație cu diamantul natural, are rezistențe mai mari la tracțiune și la forfecare transversală. Rezistența la impact a policristalelor de diamant depinde de mărimea granulelor de diamant și scade odată cu creșterea lor.

Diamantul are o afinitate chimică cu materialele care conțin nichel și fier, prin urmare, la tăierea oțelurilor pe bază de fier, are loc o aderență intensă a materialului prelucrat pe suprafețele de contact ale sculei diamantate. Carbonul care alcătuiește diamantul reacționează activ cu aceste materiale atunci când este încălzit. Acest lucru duce la uzura intensă a sculei diamantate și limitează domeniul de aplicare al acesteia, prin urmare diamantele naturale sunt utilizate în principal pentru strunjirea fină a metalelor neferoase și a aliajelor care nu conțin carbon și fier. Cele mai multe aplicare eficientă Sculele diamantate se obțin în timpul operațiunilor de finisare și finisare la prelucrarea pieselor din metale neferoase și aliajele acestora, precum și din diverse materiale compozite polimerice. Scula poate fi folosită pentru strunjirea suprafețelor discontinue și pentru frezare, dar durabilitatea sa va fi mai scurtă decât la prelucrarea fără impact.

În multe cazuri, rezistența mai mare la uzură a frezelor din diamante sintetice, observată în practică, în comparație cu frezele din diamante naturale, se explică prin diferența dintre structurile acestora. La diamantul natural, crăpăturile apar pe muchia de tăiere, se dezvoltă și pot atinge dimensiuni semnificative. În PCD (diamantul sintetic), fisurile rezultate sunt oprite de limitele cristalelor, ceea ce determină rezistența la uzură a acestora mai mare, de 1,5...2,5 ori.

Un alt domeniu promițător de aplicare pentru PCD este prelucrarea materialelor care sunt greu de tăiat și provoacă uzura rapidă a sculelor, cum ar fi plăcile de PAL, plăcile densitate medie cu un continut ridicat de adeziv, cu acoperiri pe baza de rasina melamina, laminat decorativ, precum si alte materiale cu efect abraziv. Sculele cu PCD au o durabilitate la prelucrarea unor astfel de materiale care este de 200..300 de ori mai mare decât durabilitatea sculelor din carbură.

Uneltele PCD sub formă de inserții poliedrice înlocuibile au fost utilizate cu succes în prelucrarea materialelor compozite polimerice. Utilizarea lor face posibilă creșterea durabilității de 15...20 de ori în comparație cu sculele din aliaj dur.

Nitrură de bor cubică(KNB, BN ) nu apare în natură este obținut artificial din „grafit alb” la presiuni și temperaturi ridicate în prezența catalizatorilor. În acest caz, rețeaua hexagonală de grafit se transformă într-o rețea cubică, similară rețelei de diamant. Fiecare atom de bor este conectat la patru atomi de azot. Din punct de vedere al durității, CBN este oarecum inferior diamantului, dar are o rezistență mai mare la căldură, ajungând la 1300...1500 °C, și este practic inert față de carbon și fier. Ca și diamantul, CBN are fragilitate crescută și rezistență scăzută la îndoire.

Există mai multe mărci de CBN, grupate în grupul „compozite”. Soiurile de CBN diferă între ele în mărime, structură și proprietăți ale boabelor, compoziția procentuală a liantului, precum și tehnologia de sinterizare.

Cele mai utilizate compozite sunt: ​​compozitul 01 (elbor-R), compozitul 05, compozitul 10 (hexanit-R) și compozitul 10D (plăci cu două straturi cu un strat de lucru de hexanit R). Dintre acestea, cel mai puternic este compozitul 10 ( σ și = 1000...1500 MPa), prin urmare este utilizat pentru sarcini de șoc. Alte compozite sunt utilizate pentru finisarea fără impact a oțelurilor întărite, a fontelor de înaltă rezistență și a unor aliaje greu de tăiat. În multe cazuri, strunjirea cu compozite mai eficient decât procesulșlefuire, deoarece, datorită conductivității sale termice ridicate, CBN nu provoacă arsuri atunci când se lucrează la viteze mari de tăiere și, în același timp, oferă o rugozitate scăzută a suprafeței.

Compozitele se folosesc sub formă de plăci mici de forme pătrate, triunghiulare și rotunde, fixate de corpul sculei prin lipire sau mecanic. ÎN în ultima vreme Se mai folosesc plăci din aliaj dur cu un strat de diamant compozit sau policristalin depus pe ele. Astfel de plăci multistrat au o rezistență mai mare, rezistență la uzură și sunt mai convenabile pentru fixare. Acestea vă permit să eliminați cotele de mare adâncime.

Rezerva principală pentru creșterea productivității de prelucrare pentru unelte bazate pe BN este viteza de tăiere (Tabelul 11.), care poate depăși viteza de tăiere a unei scule din carbură de 5 sau mai multe ori.

Tabelul 11. Vitezele de așchiere permise de diverse materiale de scule

Tabelul arată că cea mai mare eficiență a utilizării instrumentelor bazate pe BN apare la prelucrarea fontelor, oțelurilor și aliajelor cu dureri mari.

Una dintre posibilitățile de creștere a eficienței unui instrument bazat pe BN este utilizarea fluidelor de așchiere (lichide de răcire), care pentru unelte realizate din BN cel mai eficient este să le folosiți prin pulverizare la viteze de tăiere de până la 90...100 m/min.

Un alt domeniu eficient de utilizare a sculelor echipate cu compozite policristaline este prelucrarea suprafețelor, care este folosită pentru consolidarea părților din producția metalurgică. Materialele sudate cu duritate foarte mare (până la HRC 60..62) sunt produse prin suprafața cu arc electric sau plasmă cu fire sau benzi cu miez de flux.

Domeniile de aplicare pentru viteza de tăiere și avans ale tuturor grupelor de materiale considerate pentru scule sunt prezentate aproximativ în Fig. 38.

Fig.38. Domeniul de aplicare a diferitelor materiale de scule în funcție de viteza de tăiere V și supunerea s .

1 – oteluri rapide; 2 – aliaje dure; 3 – aliaje dure cu acoperiri; 4 – ceramică nitrură; 5 – ceramică oxid-carbură (neagră); 6 - ceramică oxidică; 7 – nitrură de bor cubică.

Diamantele se caracterizează prin duritate mare și conductivitate termică bună (A = 137,9... 146,3 W/(m K)). Rezistența la căldură a diamantelor nu este suficient de mare; Diamantele încep să grafitizeze la temperaturi de 800...900 °C. Nitrură de bor cubică CBN are o duritate mai mică în comparație cu diamantul, iar conductibilitatea termică este de aproximativ trei ori mai mică (λ = 41,86 W/(m K)). CBN are o rezistență la căldură semnificativ mai mare. Transformarea structurii nitrurii cubice de bor într-o modificare hexagonală asemănătoare grafitului începe la temperaturi de 1200...1400°C și crește brusc când este încălzită la

1600...1800°C.

Materiale compozite(policristale) sunt obținute în diverse moduri. Astfel, policristalele de diamant de tip ballas (ASB) și carbonado (ASPC) sunt obținute prin impregnarea compactelor poroase formate din pulberi de diamant cu acoperiri metalice. Folosind o tehnologie similară, materialele CBN-R sunt produse din nitrură de bor cubică. Pentru fabricarea sculelor de tăiere cu lame, cum ar fi freze, au fost dezvoltate materiale compozite precum PTNB din amestecuri de nitrură de bor cubică și wurtzită.

Diamantele sintetice sunt produse din materiale carbon-grafit în camere speciale de înaltă presiune realizate din materiale de înaltă rezistență. Temperatura ridicată se realizează prin trecerea curentului electric printr-un dispozitiv de încălzire.

Zona umbrita 1 corespunde condițiilor reale pentru transformarea grafitului în diamant în prezența aditivilor de catalizator. Dună hașurată 2 arată limita tranziției directe de fază a grafitului la diamant.

În condiții statice, folosind catalizatori, este posibil să se obțină o rețea cubică de diamant dintr-o rețea cristalină stratificată de grafit în condiții de presiuni și temperaturi ridicate (p = 5000...7000 MPa, T - nu mai mică de 1400...1500 K). Catalizatorii sunt metale care sunt în stare lichidă în timpul procesului de sinteză și sunt capabile să dizolve carbonul sub formă de particule cu o structură de grafit stratificat. Din aceste particule se formează nucleele unei noi faze de diamant.

Orez. 16. Diagrama de fază

Carbon "presiune-temperatura"

Industria produce o varietate de pulberi de diamante sintetice și naturale utilizate în diverse zone tehnologie.

Pulberile de diamant sunt clasificate în funcție de metoda de producție și de dimensiunea granulelor în următoarele grupe:

1. Pulberi de șlefuit cu diamante cu granule de la 40...50 microni până la 630...800 microni Pulberile de măcinat de diamant sintetic sunt produse în următoarele clase principale: AC2, AC4, AC6, AC 15, AC20, AC32, AC50. Cu cât este mai mare numărul după indicii AC, cu atât rezistența granulelor de diamant este mai mare.

2. Pulberi de șlefuit cu diamante cu acoperiri de suprafață de cereale.

Utilizarea acoperirilor cu granulație de diamant crește durabilitatea sculelor și reduce consumul de diamant. Folosit ca standard următoarele tipuri acoperiri cu cereale:

Acoperire tip K cu folie de carbură metalică;

Acoperire tip KM cu folii din aliaje care conțin siliciu;

Acoperire de tip NT, care este carbură-metalic;

Acoperire de tip A, în care un set de agregate din mai multe granule de diamant are o peliculă de carbură de metal;

Tipul de acoperire AN este o modificare a acoperirii A, caracterizată prin introducerea de umplutură suplimentară (carbură de bor, carbură de titan, electrocorindon etc.) în agregatele de granule de diamant.

3. Micropulberi de diamant cu granule de la< 1,0 мкм до 40.. .60 мкм.

Sunt disponibile în două soiuri:

650.. Micropulberi de diamante din clase AM din diamante naturale și clase ASM din diamante sintetice;

651.. Micropulberi de diamante de calitate AN din diamante naturale și clase ASN din diamante sintetice. Au o capacitate abrazivă mai mare (25...30%) comparativ cu micropulberile AM ​​și ASM.

Micropulberile AM ​​și ASM sunt folosite pentru finisarea produselor din oțel călit, sticlă, ceramică etc. Pentru prelucrarea produselor din mai multe materiale dure(corindon, ceramică, diamante naturale și alte materiale greu de prelucrat) sunt recomandate micropulberile AN și ASN.

Micropulberile sunt folosite pentru fabricarea sculelor abrazive, precum și pentru utilizarea în stare liberă, nefixată în paste și suspensii.

Industria produce micropulberi cu granulații 60/40, 40/28, 28/20, 20/14, 14/10, 10/7, etc până la 1/0 microni. În desemnarea mărcilor, numărătorul arată valoarea maximă, iar numitorul dimensiunea minimă a fracției principale de pulbere în micrometri.

1.2 Întrebări de securitate:

1. Care este structura macromoleculelor pe care le au polimerii?
2. Cum se schimbă structura oligomerilor (rășinilor) în timpul procesului de întărire?
3. Ce interacțiuni intermoleculare au loc între macromolecule?
4. Ce structură supramoleculară au cauciucurile într-o stare fizică foarte elastică?
5. Ce se înțelege prin configurația cis a macromoleculelor de cauciuc?
6. Ce structură au materialele de grafit?
7. Ce structură au paharele de silicat?
8. Ce oxizi de sticlă industriali formează sticlă?
9. Ce stări fizice are sticla anorganică la diferite temperaturi?
10. În ce stare fizică sunt turnate produsele din sticlă silicată?
11. Ce structură au materialele sticle-cristaline?
12. Ce catalizatori sunt utilizați la producerea materialelor sticle-cristaline?
13. În ce scop este utilizat tratamentul termic în două etape al sticlei la fabricarea materialelor sticle-cristaline?
14. Ce compuși chimici sunt utilizați ca abrazivi?
15. Care sunt cerințele pentru materialele abrazive?
16. Din ce două componente sunt compuse sculele abrazive?
17. Ce se înțelege prin structura unei scule abrazive?
18. Ce materiale aparțin clasei materialelor superdure?
19. În ce tipuri de materiale superdure sunt împărțite?
20. Ce proprietăți au diamantele și nitrura cubică de bor?
21. Ce sunt materialele compozite?

2 Lecția practică nr. 2 „Determinarea parametrilor de șlefuire a materialelor nemetalice” (ME-3 Prelucrarea de șlefuire a materialelor nemetalice)

Teme pentru lecția practică

Pe lectie practica elevul prezintă o prezentare (mesaj) pregătită ca parte a unui independent și munca de cercetare. Prezentarea trebuie să conțină: capacități tehnologice ale acestui tip de prelucrare, limitări, echipamente, dispozitive de fixare și unelte de tăiere, criterii de selectare a COTS, moduri posibile automatizare.

Scurte informații din teorie

Concept general de măcinare

În cazurile primitive, utilizați nisip granular tare sau smirghel mai dur, turnați-l pe o suprafață tare și frecați obiectul prelucrat pe acesta. Granulele unghiulare, rostogolindu-se între ambele suprafețe, produc un număr mare de impacturi, din care locurile proeminente ale acestor suprafețe sunt distruse treptat, iar granulele de măcinare în sine sunt rotunjite și dezintegrate în bucăți. Dacă una dintre suprafețe este moale, boabele sunt presate în ea, rămân nemișcate și produc o serie de zgârieturi paralele pe a doua suprafață; în primul caz se obține o suprafață mată, acoperită cu gropi uniforme, iar în al doilea se obține o așa-numită „trăsă”, dând suprafeței o strălucire care se transformă în lustruire, când cursa este atât de mică încât devine invizibil pentru ochi. Deci, atunci când șlefuiți două plăci de cupru una față de cealaltă cu șmirghel, ambele vor deveni mat, iar același șmirghel, fiind lipit de suprafața hârtiei, va conferi strălucire atunci când este frecat de suprafața de alamă.

Sticla fragilă și tare se uzează mai mult decât o placă de metal moale și elastică, iar pulberea de diamant poate uza suprafața diamantului în sine, iar bucățile de cuarț pot fi prelucrate pe un ascuțitor de gresie. Sâmburele produse de boabele de smirghel sunt mai mici, cu atât boabele în sine sunt mai fine; Prin urmare, prin șlefuire este posibilă obținerea celor mai precise suprafețe prelucrate, așa cum se face la șlefuirea sticlelor optice.

Tipuri de măcinare

Slefuire de suprafață - prelucrarea planelor și îmbinarea suprafețelor plane;

Slefuire cu bandă - prelucrarea avioanelor și îmbinarea suprafețelor plane cu curele „nesfârșite” (închise într-un inel);

Slefuire cilindrică - prelucrarea suprafețelor cilindrice și conice ale arborilor și găurilor.

Slefuirea cilindrică este împărțită în internă (alezată) și externă. Internul, la rândul său, este împărțit în obișnuit și planetar (de obicei - raportul dintre diametrul găurii piesei și diametrul piesei de prelucrat D = 0,9d, planetar - D = (0,1...0,3)d);

Slefuire fără centre - prelucrare în producția pe scară largă a suprafețelor exterioare (arbori, piste de rulmenți etc.);

Slefuirea filetului;

Slefuirea angrenajului, slefuirea.

Materialele cu duritate mare sunt utilizate în principal în mecanismele supuse uzurii abrazive.

Din substanțe simple Numai diamantele și borul au duritate mare.

Marea majoritate a substanțelor cu duritate mare sunt compuși chimici refractari (carburi, nitruri, boruri, siliciuri).

Datorită fragilității ridicate a compușilor solizi și a dificultății de prelucrare a acestora, fabricarea pieselor din aceștia este în majoritatea cazurilor nepractică sau neeconomică. Domeniul lor principal de aplicare sunt componentele solide ale materialelor compozite și acoperirile aplicate în diferite moduri.

Materiale superdure

Acestea includ modificări cubice de carbon (diamant) și nitrură de bor.

Diamantele sintetice sub formă de pulberi sunt folosite pentru prepararea sculelor abrazive și a crustelor abrazive, sub formă de formațiuni policristaline dense (Ballas, Carbonado) pentru producerea de scule abrazive, tăietori, matrițe.

Prin sinterizarea unui amestec de micropulberi de diamante sintetice și naturale se obțin formațiuni dense de diamant policristalin - SV și Dismit.

Diamantele de calitate SV sunt folosite pentru burghie și burghie, precum și pentru tăierea materialelor nemetalice.

Dismite este utilizat pentru fabricarea sculelor de foraj minier, unelte de tăiere (freze, burghie și altele) utilizate pentru prelucrarea metalelor și aliajelor neferoase, materiale plastice, fibră de sticlă.

Nitrură de bor cubică

Obținut numai sintetic din modificarea hexagonală. Este folosit în principal pentru fabricarea de scule abrazive. Este inferioară ca duritate diamantului, dar semnificativ superior acestuia ca rezistență la căldură.

În SUA, nitrura de bor cubică este produsă sub denumirea de Borazon, în CSI - Elbor și Cubonite. Notele lor sunt LO și, respectiv, KO, cu rezistență normală și LR și KR cu rezistență crescută.

Soiuri de material policristalin pe bază de Elbor și Cubonite - Elbor-R, Hexanit - R, ISMIT, PNTB, COMPOSITE și altele... sunt produse sub formă de plăci diverse forme. Se folosesc la fabricarea sculelor de tăiere a metalelor folosite la prelucrarea oțelurilor călite greu de tăiat, fontelor și aliajelor cu duritate HRC>40. Durabilitatea unei astfel de scule este de 10...20 de ori mai mare decât cea a unei scule din carbură, iar productivitatea crește de 2...4 ori.

Aliajele de carbură și ceramica de tăiere sunt produse prin metode de metalurgie a pulberilor. Metalurgia pulberilor este un domeniu de tehnologie care acoperă un set de metode de producere a pulberilor metalice din compuși de tip metal, semifabricate și produse realizate din acestea, precum și din amestecurile acestora cu pulberi nemetalice fără a topi componenta principală. Materiile prime pentru aliaje dure și metalo-ceramice - pulberi - se obțin prin metode chimice sau mecanice. Fasonarea semifabricatelor (produselor) se realizează în stare rece sau la încălzire. Formarea la rece are loc în timpul presării axiale pe mecanice și prese hidraulice sau prin aplicarea presiunii lichidului pe o înveliș elastic în care sunt plasate pulberile (metoda hidrostatică). Prin presare la cald în matrițe sub ciocan (presare dinamică) sau prin metoda gaz-statică în recipiente speciale datorită presiunii (15-400 mii Pa) a gazelor fierbinți, produsele sunt produse din materiale slab sinterizate - compuși refractari, care sunt folosit pentru fabricarea aliajelor dure și metalo-ceramice. Compoziția unor astfel de compuși refractari sinterizați (pseudoaliaje) include componente nemetalice - grafit, alumină, carburi, care le conferă proprietăți speciale.

Aliajele dure sinterizate și cermeturile de tăiere (metale + componente nemetalice) au devenit larg răspândite în producția de scule. După conținutul componentelor principale pulberile din amestec, aliajele dure sinterizate sunt împărțite în trei grupe: wolfram, titan-tungsten și titan-tantal-tungsten, după domeniul de aplicare– pentru aliaje pentru prelucrarea materialelor prin tăiere, dotarea uneltelor miniere, pentru suprafațare rapidă a pieselor de uzură ale mașinilor, instrumentelor și instalațiilor.

Proprietățile fizice și mecanice ale aliajelor dure: rezistență la rupere la încovoiere – 1176–2156 MPa (120–220 KGS/mm2), densitate – 9,5-15,3 g/cm3, duritate – 79–92 HRA.

Aliaje dure pentru prelucrarea fără așchii a metalelor, suprafața pieselor de uzură rapidă ale mașinilor, instrumentelor și dispozitivelor: VK3, VK3-M, VK4, VK10-KS, VK20-KS, VK20K. În desemnarea claselor de aliaje dure, litera „K” înseamnă cobalt, „B” înseamnă carbură de tungsten, „T” înseamnă carbură de titan și tantal; numerele corespund procentului de componente sub formă de pulbere incluse în aliaj. De exemplu, aliajul VK3 conține 3% cobalt, restul este carbură de tungsten.

Lipsa de wolfram a necesitat dezvoltarea unor aliaje dure fără wolfram, care nu sunt inferioare ca proprietăți de bază față de aliajele sinterizate pe bază de carburi de tungsten.

Aliaje cermet dure fără tungsten și carbură de crom utilizat în inginerie mecanică pentru fabricarea matrițelor, matrițelor de trefilare, pentru pulverizarea diverselor materiale, inclusiv cele abrazive, piese de frecare care funcționează la temperaturi de până la 900 °C, scule de tăiere pentru prelucrarea metalelor neferoase.

Pentru fabricarea diverselor scule de tăiere în prezent diverse industrii Industria, inclusiv ingineria mecanică, folosește trei tipuri de materiale superdure (SHM): diamante naturale, diamante sintetice policristaline și compozite pe bază de nitrit de bor (CBN).

Diamantele naturale și sintetice au proprietăți unice precum cea mai mare duritate (HV 10.000 kgf/mm 2), au foarte scăzute: coeficient de dilatare liniar și coeficient de frecare; ridicat: conductivitate termică, rezistență la adeziv și rezistență la uzură. Dezavantajele diamantelor sunt rezistența scăzută la încovoiere, fragilitatea și solubilitatea în fier la temperaturi relativ scăzute (+750 °C), ceea ce împiedică utilizarea lor pentru prelucrarea oțelurilor și aliajelor fier-carbon la viteze mari de tăiere, precum și în timpul tăierii și vibrațiilor intermitente. . Diamante naturale sunt utilizate sub formă de cristale fixate în corpul de metal al tăietorului Diamantele sintetice ale mărcilor ASB (balas) și ASPC (carbonado) au o structură similară cu diamantele naturale.

Diamante naturale și sintetice Sunt utilizate pe scară largă în prelucrarea aliajelor de cupru, aluminiu și magneziu, metale nobile (aur, argint), titan și aliajele sale, materiale nemetalice (plastice, textolit, fibră de sticlă), precum și aliaje dure și ceramice.

Diamante sinteticeÎn comparație cu cele naturale, au o serie de avantaje datorită rezistenței mai mari și a caracteristicilor dinamice. Ele pot fi folosite nu numai pentru strunjire, ci și pentru frezare.

Compozit este un material foarte dur pe bază de nitrură de bor cubică, utilizat pentru fabricarea sculelor de tăiere cu lamă. În ceea ce privește duritatea, compozitul se apropie de diamant, îl depășește semnificativ ca rezistență la căldură și este mai inert la metalele feroase. Acest lucru determină domeniul său principal de aplicare - prelucrarea oțelurilor întărite și a fontelor. Industria produce următoarele mărci principale de STM: compozit 01 (elbor - R), compozit 02 (belbor), compozit 05 și 05I și compozit 09 (PTNB - NK).

Compozitele 01 și 02 au duritate mare (HV 750 kgf/mm2), dar rezistență scăzută la încovoiere (40–50 kg/mm2). Domeniul lor principal de aplicare este strunjirea fină și fină fără impact a pieselor din oțel călit cu o duritate HRC 55–70, fontă de orice duritate și aliaje dure de clase VK 15, VK 20 și VK 25 (HP). ^ 88–90), cu un avans de până la 0,15 mm/tur și adâncime de tăiere 0,05-0,5 mm. Compozitele 01 și 02 pot fi utilizate și pentru frezarea oțelurilor călite și a fontelor, în ciuda prezenței sarcinilor de șoc, ceea ce se explică prin dinamica mai favorabilă a frezării. În ceea ce privește duritatea, compozitul 05 ocupă o poziție intermediară între compozitul 01 și compozitul 10, iar rezistența sa este aproximativ aceeași cu cea a compozitului 01. Compozitele 09 și 10 au aproximativ aceeași rezistență la încovoiere (70-100 kgf/mm2) .

Materiale abraziveîmpărțite în naturale și artificiale. Primele includ cuarț, smirghel, corindon și diamant, iar cele din urmă includ electrocorindon, carbură de siliciu, carbură de bor, nitrură de bor cubică și diamante sintetice.

Cuarţ(P) este un material format în principal din silice cristalină (98,5...99,5% SiO2). Se folosește pentru producerea plăcuțelor de șlefuit pe baze de hârtie și țesături sub formă de granule de șlefuit în stare liberă.

Şmirghel(H) – oxid de aluminiu fin cristalin (25...60% A l2 O 3) de culori gri închis și negru cu un amestec de oxid de fier și silicați. Conceput pentru producția de pânză de smirghel și pietre de coacere.

Corindon(E și ESB) este un mineral format în principal din oxid de aluminiu cristalin (80,95% Al2O3) și o cantitate mică de alte minerale, inclusiv cele asociate chimic cu Al2O3. Boabele de corindon sunt dure și, atunci când sunt distruse, formează o fractură concoidală cu margini ascuțite. Corindonul natural are o utilizare limitată și se folosește mai ales sub formă de pulberi și paste pentru operațiuni de finisare (lustruire).

Diamant(A) este un mineral care este carbon pur. Are cea mai mare duritate dintre toate substanțele cunoscute în natură. Uneltele de tăiere cu o singură tăișă și creioanele metalice diamantate pentru îmbrăcarea discurilor de șlefuit sunt realizate din cristale și fragmentele acestora.

Există patru tipuri de electrocorindon:

1) electrocorundum normal 1A, topit din bauxită, soiurile sale - 12A, 13A, 14A, 15A, 16A;

2) alb, topit din alumină, soiurile sale - 22A, 23A, 24A, 25A;

3) electrocorindon aliat, topit din alumină cu diverși aditivi: crom 3A cu soiurile 32A, 33A, 34A și titan 3A cu soiul 37A;

4) monocorindon A4, topit din bauxită cu sulfură de fier și un agent reducător, urmat de eliberarea de monocristale de corindon.

Electrocorindul consta din oxid de aluminiu Al 2 O 3 si o anumita cantitate de impuritati.

Carbură de siliciu– un compus chimic de siliciu cu carbon (SiC). Are duritate și fragilitate mai mare. decât electrocorindonul. În funcție de procentul de carbură de siliciu, acest material vine în culorile verde (6C) și negru (5C). Primul conține cel puțin 97% siliciu. Al doilea tip (negru) este produs în următoarele soiuri: 52C, 53C, 54C și 55C. Diverse unelte abrazive (de exemplu, roți de șlefuit) pentru prelucrarea aliajelor dure și a materialelor nemetalice sunt fabricate din granule de carbură de siliciu verde, iar unelte (roți de șlefuit) pentru prelucrarea produselor din fontă, metale neferoase și pentru ascuțirea tăierilor uneltele (frezele) sunt fabricate din granule de carbură de siliciu neagră, burghie etc.).

Nitrură de bor cubică(CBN) este un compus din bor, siliciu și carbon. CBN are o duritate și o capacitate abrazivă apropiate de diamant.

Diamantul sintetic (AS) are aceeași structură ca și diamantul natural. Proprietățile fizice și mecanice ale diamantelor sintetice de calitate bună sunt similare cu cele ale diamantelor naturale. Diamantele sintetice sunt produse în cinci grade: ASO, ASR, ASC, ASV și ACC.

Pentru grupurile principale materiale superdure include diamante, nitrură de bor, oxid de aluminiu (Al 2 O 3 ) și nitrură de siliciu (Si 3 N 4 )sub formă de monocristal sau sub formă de pulbere (ceramica minerala).

Diamant- modificarea cristalină cubică a carbonului, insolubilă în acizi și alcalii. Mărimea unui diamant se măsoară în carate (un carat este egal cu 0,2 g). Există tehnici naturale (O)și sintetice policristaline (CA) diamante. Diamantele sintetice sunt produse prin transformarea carbonului într-o altă modificare datorită unui volum semnificativ de grafit în condiții de temperaturi ridicate (~2500 0 C) și presiuni (~1.000.000 MPa).

Calitatea diamantelor policristaline sintetice ASB tip balas sunt produse conform TU 2-037-19-76 (ASB-1, ASB-2, ..., ASB-5), diamante policristaline de calitate ASPC tip carbonado - conform TU 2-037-96-73 (ASPK-1, ASPK-2, ASPK-3).

Pe baza de materiale nitrură de bor cubică (KNB) sunt împărțite în două grupe : materiale care conțin peste 95% nitrură de bor cubică și materiale care conțin 75% nitrură de bor cubică cu diverși aditivi (de exemplu, Al 2 O 3). Prima grupă include elbor – R(compozit 01), Gexanite – R(compozit 10), belbor (compozit 02), ismit , PTNB . Al doilea grup include compozitul 05 Cu fracție de masă KNB 75% și Al 2 O 3 25%.

Din ceramică minerală Cele mai utilizate materiale pentru scule sunt următoarele materiale: :

Ceramica oxidică (albă), care constă din oxid de aluminiu (alumină naturală anhidră Al 2 O 3 aproximativ 99%) cu adaosuri minore de oxid de magneziu (MgO) sau alte elemente. Se emit timbre : TsM332, VSh-75 (TU 2-036-768-82 ); VO13 (TU 48-19-4204-2-79).

Oxid de aluminiu – corindon. Se folosesc corindonul tehnic (natural) și sintetic. Corindonul sintetic este utilizat pe scară largă electrocorindon (reprezentând oxidul cristalin A1 2 O 3) gradele 16A, 15A, 14A, 13A, 12A etc. Şi carborundumuri (reprezentând un compus chimic de siliciu cu carbon SiC) gradele 55С, 54С, 53С, 52С, 64С, 63С, 62С.

Oxid-carbură(negru) ceramică constă din Al 2 O 3 (60 - 80%), carburi metalice refractare (TiC) și oxizi de metal. Clasele VOK60, VOK71 și V3 sunt produse în conformitate cu GOST 25003-81.

Ceramica oxid-nitrură constă din nitruri de siliciu (Si 3 N 4) și materiale refractare, inclusiv oxid de aluminiu și alte componente. Acest grup include mărci : cortinită - ONT-20(conform TU 2-R36-087-82) si silinit –R(conform TU 06-339-78).

Proprietățile și aplicarea materialelor pentru scule

Materialele pentru scule sunt utilizate pentru fabricarea de unelte de tăiere, măsurare, ștanțare și alte unelte.

Materialele de scule trebuie să aibă :

duritate ridicată, depășind semnificativ duritatea materialului prelucrat;

rezistență mare la uzură necesară pentru a menține dimensiunea și forma muchiei de tăiere în timpul funcționării;

rezistență suficientă cu o oarecare vâscozitate pentru a preveni ruperea sculei în timpul funcționării;

rezistența la căldură atunci când prelucrarea se realizează cu viteză crescută.

Carbon Oțelurile pentru scule sunt destinate fabricării de scule așchietoare care funcționează fără încălzire semnificativă a muchiei de tăiere (până la 170 ... 200 ° C) și matrițe de deformare la rece.

Oțeluri cu conținut scăzut de carbon (U7, U7A), deoarece sunt mai plastice, sunt folosite pentru fabricarea instrumentelor de percuție : dălți, freze transversale, poansone, baros, topoare, saiare; unelte sanitare : tăietori de sârmă, cleşte, cleşte cu vârf, şurubelniţe, ciocane; pentru matrițe de forjare; sârmă de ac; unelte pentru prelucrarea lemnului : freze, freze, freze etc.

Oţel U8, U8A, U8GA, U9, U9A - plastic și utilizat pentru fabricarea uneltelor care lucrează în condiții care nu provoacă încălzirea tăișului; pentru prelucrarea lemnului: freze, freze, freze, topoare, dalte, dalte, freze longitudinale și cu discuri; pentru role rulante; pentru calibre de formă simplă și clase de precizie inferioare etc.

Oţel U10, U10A - funcționează bine fără sarcini mari de șoc și încălzire a muchiei de tăiere. Se folosesc la fabricarea ferăstraie de dulgher, ferăstrău manual, burghie elicoidal, răzuitoare, pile, robinete de mână mici, matrițe, alezoare, râpă, pile cu ace, matrițe pentru ștanțare la rece, calibre netede și capse etc.

Din oteluri U12, U12A produc scule cu rezistență crescută la uzură, funcționând la presiuni moderate și semnificative fără a încălzi muchia de tăiere : pile, cuțite de ras, lame, instrumente chirurgicale ascuțite, raclete, instrumente de gravură, calibre netede.

Aliat Oțelurile pentru scule, în comparație cu oțelurile carbon, au o duritate roșie mai mare (200...500 °C), rezistență la uzură și o călibilitate mai bună în comparație cu oțelurile carbon.

Oţel 9ХС, ХГС, ХВГ, ХВСГФ utilizate pentru fabricarea sculelor așchietoare (tarode, matrițe, alezoare, broșe, freze etc.), precum și a sculelor de ștanțare în scopuri mai critice decât cele din oțeluri carbon utilizate pentru prelucrarea materialelor moi.

Oţel 8ХФ, 9ХФ, 11ХФ, 9ХФМ, 5ХНМ iar altele sunt folosite pentru a face unelte pentru prelucrarea lemnului (8HF), cutite pentru taierea la rece a metalelor (9HF), ferăstraie pentru construcții, matrițe de tăiat și poanson pentru debavurare la rece, instrumente chirurgicale etc.

De mare viteză oțelurile au rezistență crescută la uzură și rezistență la căldură (600 ... 650 ° C), ceea ce permite utilizarea mult mai mult viteze mari tăiere decât atunci când se lucrează cu unelte din oțel carbon și aliat , rezistență ridicată la încovoiere și șlefuire bună în comparație cu aliajele de carbură sinterizată.

Oțelurile de mare viteză sunt unul dintre principalele materiale pentru fabricarea sculelor cu mai multe muchii, care sunt greu de șlefuit și ascuțit.

Oţel P18 Şi R6M5 utilizat pentru fabricarea tuturor tipurilor de scule așchietoare pentru prelucrarea oțelului de structură.

Oţel R6M5F3 Şi R12F3 – pentru unelte de finisare si semifinisare (freze, freze, alezoare, burghie, brose, freze etc.) de prelucrare a otelurilor de structura si pentru scule.

Oţel R9K5, R6M5K5, R18K5F2 – pentru scule de degroşare şi semifinisare (freze, freze, robinete, burghie etc.) destinate prelucrării oţelurilor de construcţii.

Oţel P9 Şi 11R3AM3F2 – pentru scule de formă simplă, de prelucrare a oțelurilor carbon și slab aliate.

Oţel R9M4K8 Şi R2AM9K5 – pentru toate tipurile de scule utilizate la prelucrarea oțelurilor și aliajelor de înaltă rezistență la coroziune și la căldură.

Carbură sinterizată au o serie de proprietăți valoroase : duritate ridicată, combinată cu rezistență ridicată la uzură în timpul frecării atât cu materialele metalice, cât și cu cele nemetalice; rezistență crescută la căldură (până la 800 ... 900 ° C).

Aliajele dure sunt utilizate pe scară largă în diverse industrii : unealtă de tăiere pentru prelucrarea cu lame a materialelor; burghie pentru prelucrarea rocilor dure; dinții mașinilor de tuns și combinelor din industria cărbunelui; piese de lucru ale timbrelor.

Înlocuirea sculelor din oțel de mare viteză cu scule din carbură oferă o creștere dramatică a productivității.

Grupa aliaje TK mai dure, rezistente la căldură și rezistente la uzură decât aliajele din grupa corespunzătoare conținutului de cobalt VK, dar în același timp mai fragil și mai puțin durabil. Prin urmare, nu suportă sarcini de șoc, tăiere întreruptă și prelucrare cu secțiuni variabile de forfecare.

T30K4– pentru finisarea strunjirii cu o secțiune mică tăiată;

T15K6– pentru strunjire semi-degroșată în timpul tăierii continue , strunjire de finisare cu tăiere întreruptă , semifinisat și măcinare fină , găurirea și forarea găurilor prelucrate ;

T14K8– pentru strunjire brută, frezare și frezare în timpul prelucrării continue, semifinisare și strunjire de finisare în timpul tăierii intermitente;

T5K10– pentru strunjire grosieră, frezare, rindeluire de finisare.

Grupa aliaje VK caracterizat prin cea mai mare rezistență, dar duritate scăzută.

Scopul principal al aliajelor dure de wolfram (grup VK) - prelucrarea fontei, a metalelor neferoase și a aliajelor acestora, a materialelor nemetalice, a aliajelor de titan, a unor grade de oțeluri și aliaje rezistente la coroziune, de înaltă rezistență și la căldură. Aliaje cu cantități mici de cobalt și carburi de tungsten cu granulație fină (VK3, VK6-OM) folosit pentru finisare si semifinisare materiale. Aliaje cu conținut mediu de cobalt (VK6, VK8)– pentru degroșare și semidegroșare, și cu un conținut ridicat de cobalt (VK10)– în timpul prelucrării brute a materialelor. Tip aliaj VK15 fabrica unelte de tăiere pentru prelucrarea lemnului.

Înlocuirea unor carburi de titan cu carburi de tantal în aliaje de grup TTK le mărește rezistența (tenacitatea), rezistența la crăpare în timpul schimbărilor bruște de temperatură și tăierea intermitentă. Din punct de vedere al rezistenței, acestea ocupă o poziție intermediară între aliajele grupelor TKŞi VK.

Grupa aliaje TTK sunt folosite atât la prelucrarea oțelurilor, cât și a fontelor. S-au dovedit bine la degroșare cu o secțiune mare de tăiere, atunci când se lucrează cu impact (rindeluire, frezare) și găurire.

Fara tungsten aliaje dure Ele se caracterizează prin rezistență mare la scară, rezistență la adeziv și un coeficient scăzut de frecare, dar au rezistență și conductivitate termică reduse.

Aliajele dure fără wolfram prezintă rezultate bune la finisarea și tăierea semifinisată a metalelor și oțelurilor ductile în locul aliajelor T15K6, T14K8. Aceste aliaje oferă un efect semnificativ la înlocuire oteluri pentru sculeîn matrițe, instrumente de măsurare: matrițe, matrițe de trefilare, matrițe, calibre de instrumente de măsurare etc. De asemenea, sunt utilizate eficient ca instrumente de tăiere pentru prelucrarea metalelor și aliajelor neferoase.

Duritate diamante Duritatea de 6 ori mai mare a carburii de tungsten și de 8 ori duritatea oțelului de mare viteză. Conductivitatea termică a diamantului este de câteva ori mai mare decât conductibilitatea termică a altor materiale de scule, ceea ce compensează rezistența la căldură relativ scăzută - până la 800 ° C (cu încălzire mai mare, diamantul devine grafitizat). Diamantele mari naturale și sintetice de până la 120 mm sunt folosite pentru a realiza: freze, vârfuri pentru măsurarea durității metalelor, matrițe, tăietori de sticlă, vârfuri pentru netezire etc. Sculele diamantate din diamante naturale și sintetice pot fi folosite eficient pentru strunjire. și produse de foraj din metale și aliaje neferoase, precum și din materiale nemetalice și materiale plastice. Nu sunt recomandate pentru prelucrarea oțelului din cauza interacțiunilor chimice puternice.

nitrură de bor cubică ( KNB ) are o duritate apropiată de cea a diamantului, este mai rezistent la căldură și mai inert din punct de vedere chimic în comparație cu diamantul, deși mai puțin conductiv termic și are suficientă rezistență la impact. Lipsă KNB afinitatea chimică pentru fier face posibilă utilizarea eficientă a acestuia pentru prelucrarea diferitelor oțeluri greu de tăiat, inclusiv cele celite și călite, cu viteze mari de tăiere și grosimi mici de așchii tăiate, ceea ce face posibilă înlocuirea șlefuirii cu strunjire sau frezarea.

Corindon– un mineral al doilea numai după diamant ca duritate, având un punct de topire de 1750–2050 ° C . Cele mai pure corindonuri transparente sunt pietrele prețioase - rubin roșu și safir albastru. Corindonul tehnic este folosit ca abraziv în producția de optică. Corindonurile sintetice - electrocorindonul - sunt folosite pentru șlefuirea oțelurilor și fontelor, pentru ascuțirea sculelor așchietoare din oțel pentru scule și pentru finisarea sculelor din carbură.

Ceramica oxid și oxid-carbură Are duritate și rezistență la uzură suficient de mare, dar rezistența sa este semnificativ mai mică decât cea a aliajelor dure, motiv pentru care este utilizat în primul rând pentru finisarea și semifinisarea parțială a oțelului și a fontei.

Ceramica oxid-nitrură Proiectat pentru prelucrarea oțelurilor călite, a fontelor modificate ductil și albite, a oțelurilor tratate termic.