Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Характеристика инструментов из WC-TiC-TaC-Co сплавов

03.11.2018

Твердые сплавы для обработки стали имеют два основных преимущества. Твердость и предел прочности на сжатие при высокой температуре выше у трехкарбидных сплавов, чем в WC—Co сплавах. При обработке стали они гораздо более стойки к износу, обусловленному диффузией, вызывающей быстрое образование лунки износа и быстрый износ задней поверхности инструментов из WC — Co сплавов. Твердые сплавы для обработки стали могут применяться при скоростях резания, иногда втрое превышающих скорости резания, допускаемые инструментами из вольфрамовых сплавов («прямыми марками»). Это видно из сравнения карты обрабатываемости на рис. 6.48 для инструмента, содержащего 1.5% TiC, с картой обрабатываемости на рис. 6.36 для инструмента из WC—Co сплава, используемого при обработке той же стали. Быстрое образование лунки износа происходит при скорости 90 м/мин и подаче 0,25 мм/об для инструмента, из WC—Co сплава и при скорости 270 м/мин для инструмента с 15% TiC. Чем выше содержание кубических карбидов в структуре, тем выше допустимая скорость резания при обработке стали, однако даже 5% TiC оказывают очень большое влияние. При обработке стали в диапазоне более высоких скоростей резания уменьшается не только образование лунки износа, но также уменьшается износ задней поверхности. Скорость съема металла при обработке стали этими твердыми сплавами ограничивается не способностью инструмента сопротивляться образованию лунки износа, а его способностью выдерживать деформации или слишком быстрый износ на задней поверхности. Выбор марки твердого сплава для конкретного применения зависит от обеспечения правильного соотношения в инструментальном материале ударной вязкости, износостойкости на задней поверхности и сопротивления деформированию.
Характеристика инструментов из WC-TiC-TaC-Co сплавов

Механизм действия кубических карбидов, приводящий к уменьшению скорости износа, может быть обнаружен при металлографическом исследовании. На рис. 6.49,а показана лунка износа на передней поверхности инструмента из WC—Co сплава после обработки среднеуглеродистой стали со скоростью резания 61 м/мин и подачей 0,5 мм/об в течение 30 с, а на рис. 6.49,б передняя поверхность инструмента с 15% TiC после обработки при тех же режимах резания в течение 2,5 мин. Микроскопическое исследование изношенной поверхности показало, что кубические зерна «смешанных кристаллов» изнашиваются медленнее, чем зерна WC, и выступают над поверхностью на расстоянии 4 мкм. На рис. 6.50 представлено изображение, полученное с помощью растрового электронного микроскопа такой изношенной поверхности после удаления налипшей стали в кислоте. На рис. 6.51 представлено изображение изношенной поверхности лунки, полученное с помощью оптического микроскопа. Поверхность изношенных зерен WC свидетельствует скорее о химическом воздействии (диффузии), чем о механическом абразивном изнашивании. Зерна «смешанных кристаллов» также изнашивались вследствие диффузии, однако с гораздо меньшей скоростью при той же температуре. При непрерывном резании зерна смешанных кристаллов могут отрываться и целиком уноситься контактной поверхностью стружки. Поэтому образование лунки износа наблюдается на инструментах из твердого сплава для обработки стали с высокой скоростью резания, однако скорость износа гораздо меньше, чем у инструментов из WC—Co сплава.

Появление твердых сплавов для обработки стали завершило революцию в практике металлообработки, начатую WC—Co сплавами. Их значение определяется очень большим удельным весом механической обработки стали в общем объеме обработки металлов резанием. Основное развитие твердых сплавов для обработки стали завершилось в конце 1930-х годов, и они сыграли большую роль в промышленном производстве. Производительность металлорежущих станков повысилась в несколько раз, и потребовалась полная революция в конструкции металлорежущих станков, аналогичная той, которая последовала за введением быстрорежущей стали сорока годами раньше. Разработка твердых сплавов для обработки стали была продолжена, и теперь имеются пластинки из твердого сплава очень высокого качества и равномерной структуры, обеспечивающие стабильные характеристики. Были введены незначительные изменения состава и структуры твердых сплавов для улучшения характеристик при конкретном применениях как, например, при фрезеровании, и, однако, до совсем недавнего времени ни один из основных новых путей развития не имел успеха.

Разработка твердых сплавов для обработки стали явилась результатам поисковых экспериментов и практической проверки. Изучение их характеристик, исходя из более глубокого, понимания процессов износа при резании, последовало гораздо позднее и продолжается до сих пор.

Подробности механизма диффузионного износа все еще являются предметом, исследования, однако знание основных особенностей этого вида износа позволит выбрать правильное решение тем, кто занимается разработкой и применением инструментов. Значительное улучшение характеристик инструментов достигается применением кубических карбидов, что объясняется низкой скоростью их диффузии (растворения) в перемещающейся по поверхности инструмента горячей стали. Это улучшение наблюдается при обработке стали с высокими скоростями съема металла. Если температура на поверхности раздела инструмент — заготовка слишком низкая или обработке подлежат материалы, отличные от стали или железа, преимущества, получаемые вследствие применения твердых сплавов для обработки стали, пропадают, и работа инструмента часто может быть улучшена за счет применения WC—Co сплава. При обработке стали со скоростями и подачами, лежащими в зоне наростообразования или ниже, характерным видом износа является адгезионный износ, и твердые сплавы, применяемые в этом случае, изнашиваются быстрее, чем WC—Co сплавы. При адгезионном износе кубические карбиды быстрее разрушаются, чем карбиды вольфрама. По этой причине WC—Co сплавы обычно применяются тогда, когда невозможно обработать сталь с высокой скоростью резания, например, на многошпиндельных автоматах, работающих с прутками малого диаметра.

Титан является металлом с высокой температурой плавления, и на поверхности раздела инструмент — заготовка при резании генерируются высокие температуры, однако диффузия WC происходит медленнее, чем TiC. Различие не столь велико, как при образом эффекте при обработке стали, однако в результате этого твердые сплавы для обработки стали менее стойки диффузионному износу при обработке титана и его сплавов, и для этой цели всегда применяются WC—С сплавы.

Кубические карбиды также не имеют преимущества в износостойкости на тех участках инструмента, на которых возникает скольжение на поверхности раздела. Сравнение характеристик вольфрамовых сплавов с добавлением кубических карбидов и без них наглядно показывает зависимость скорости износа от вида или механизма износа. Таким образом, износостойкость не является специфическим свойством инструментального материала, которое может быть определено простым лабораторным испытанием, и не связана с одним только простым свойством, как, например, твердость. Правильное определение доминирующего механизма износа для конкретной операции часто может служить отправной точкой в выборе оптимального инструментального материала.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: