Режущий инструмент - Филиппов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
В последние годы благодаря своей высокой твердости, приближающейся к твердости алмаза, теплостойкости, превосходящей теплостойкость алмаза, химической инертности к железу и углеродистым сплавам широкое распространение получили синтетические режущие сверхтвердые материалы на основе кубического нитрида бора. На основе плотных модификаций кубического нитрида бора создан и применяется в качестве инструментальных ряд материалов, носящих торговое название композиты. Не вдаваясь в рассуждения о правильности такого названия для всех сверхтвердых режущих материалов на основе кубического нитрида бора, отметим, что все композиты разделяются на две группы: материалы с массовой долей кубического нитрида бора от 95% и выше и материалы с массовой долей кубического нитрида бора 75% с различными добавками (например, Al2O3). К первой группе относятся эльбор P (композит 01), гексанит (композит 10), белбор (композит 02), исмит, птнб. Они синтезируются в виде цилиндрических столбиков диаметром 4—6 мм, высотой 3—6 мм, которые затем применяются в виде механически закрепляемых вставок, либо впаиваются (запрессовываются, зачеканиваются или закрепляются каким-либо другим способом) в державки, которыми и оснащаются режущие инструменты. Материалы этой группы отличаются технологией изготовления и исходным сырьем. Разница в технологии получения основана на существовании нескольких разновидностей нитрида бора и на различных технологиях синтеза кубического нитрида бора — в присутствии катализаторов (синтез эльбора P) или без катализаторов (белбор).
Как известно, нитрид бора имеет три разновидности: гексагональный, кубический и вюрцитный. Наиболее распространенной
93
разновидностью является гексагональный нитрид бора — кристаллическое вещество, напоминающее графит и не обладающее режущими свойствами; вюрцитный нитрит бора — порошкообразное светлое неустойчивое вещество, также не обладающее режущими свойствами; кубический нитрид бора — твердое износостойкое кристаллическое вещество, обладающее режущими свойствами. Кубический нитрид бора (его плотные модификации) получают из гексагонального непосредственно (эльбор, белбор), либо в две стадии. В последнем случае из гексагонального получают вюрцитный нитрид бора, а затем из вюрцитного образуют кубический нитрид бора (по такой технологии изготовляются гексанит, исмит, птнб и др.).
Различие в технологии получения накладывает отпечаток на состав и свойства композитов этой группы. Эльбор и белбор содержат от 98% и выше (белбор) кубического нитрида бора, из-за чего они обладают повышенной твердостью и хрупкостью, гексанит и исмит содержат от 95% кубического и 5% вюрцитного нитрида бора. Из-за наличия вюрцита эти композиты облгдают меньшей твердостью, чем эльбор и белбор, но большей прочнолъю и вязкостью.
Ко второй группе материалов, имеющих название композиты,, относится действительно композиционный материал композит 05, с массовой долей кубического нитрида бора 75% и Al2O3 25%. Получают его в виде таблеток диаметром до 8 мм, высотой около 6 мм, после шлифовки механически закрепляют в корпусах режущих инструментов или припаивают в вакууме через твердосплавную подкладку к стальному стержню, из которого методами вы-шлифовки изготовляют различные концевые инструменты.
Кроме сверхтвердых материалов на основе нитрида бора, алмазов, керамики, в последние годы разработан и испытан ряд новых сверхтвердых материалов, показавших достаточно высокие эксплуатационные свойства. В числе этих материалов силинит P — новый инструментальный материал на основе нитрида кремния. Отличается отсутствием склонности к адгезии по отношению к большинству сталей, сплавов на основе меди, алюминия. Основные физико-механические свойства силинита Р: асж == 2500 МПа, (ти = 500-1-700 МПа, HRA 94—96. Получают силинит P методом горячего спекания в графитовых пресс-формах в виде пластин различной формы и габаритных размеров, заготовок фасонного режущего инструмента. Заготовки из силинита P могут закрепляться на корпусе инструмента механическим способом, напайкой или наклейкой. Перед напайкой заготовки должны быть ме-таллизованы. Высокие режущие свойства нового материала и отсутствие в его составе дефицитных элементов будут, по-видимому, способствовать его широкому распространению в ближайшие годы.
К новым сверхтвердым материалам следует также отнести и материалы на основе диборита титана, искусственных монокри-
94
сталлов сапфира, рубина и т. д., проходящие в настоящее время лабораторные испытания.
В зарубежной металлообработке также во все больших масштабах находят применение сверхтвердые синтетические и природные материалы. Среди них, в основном, две группы материалов: материалы на основе алмазов и материалы на основе нитрида бора. Последние под торговым названием боразона появились в последние годы в продаже. К режущим материалам на основе алмазов следует отнести двухслойные пластинки под названием мегадиамант фирмы «Дженерал электрик» (США), трех-, четырехгранной или круглой форм с подложкой из твердого сплава и соединенным с ней в процессе синтеза тонким (около 0,7 мм) слоем поликристаллов алмаза, предназначенных для напайки на режущие инструменты; пластинки фирмы «Дебир» (Англия) также круглой и квадратной форм из твердого сплава (диаметр до 9,52 мм) с тонким (0,5 мм) слоем нового материала под названием синдайт, состоящего из поликристаллов алмаза со связкой в виде кобальта или никеля.
