Металлокерамические твердые сплавы. Металлокерамические твердые сплавы и их применение

Отечественная промышленность выпускает три группы металлокерамических сплавов : вольфрамовые, титано-вольфрамовые и титано-тантало-вольфрамовые (ГОСТ 3882—67).

Сплавы первой группы состоят из карбидов вольфрама и металлического кобальта и обозначаются буквами ВК и цифрой, показывающей процентное содержание кобальта.

Сплавы второй группы состоят из карбидов вольфрама, карбидов титана и металлического кобальта. Эти сплавы обозначают буквами ТК и цифрами. Цифра после буквы Т указывает на процентное содержание карбидов титана, а цифра после буквы К — на процентное содержание кобальта.

Сплавы третьей группы состоят из карбидов вольфрама, титана и тантала и металлического кобальта. Эти сплавы обозначают буквами ТТК и цифрами. Цифра, стоящая после букв ТТ, указывает на процентное содержание карбидов титана и карбидов тантала, а цифра после буквы К— на процентное содержание кобальта.

Химический состав и физико-механические свойства металлокерамических твердых сплавов для режущих инструментов приведены в табл. 8, назначение марок твердых сплавов для режущих инструментов — в табл. 9.

Таблица 8

Химический состав и физико-механические свойства металлокерамических твердых сплавов для режущих инструментов (по ГОСТу 3882—67)

По ГОСТу 2209—66 изготовляют 38 различных форм пластинок из любых марок твердого сплава, содержащих 351 форморазмер, причем 62 форморазмера изготовляют правыми и левыми. Формы и размеры твердосплавных пластинок для режущих инструментов установлены ГОСТом и не зависят от марки сплава. Каждой пластинке присвоен номер в виде четырехзначного числа, первые две цифры которого означают номер формы, а последние две — номер пластинки данной формы по размерам. навок (рис. 1, б).

Таблица 9

Марки твердого сплава, применяемые в зависимости от характера обработки и обрабатываемого материала

Продолжение табл. 9

Продолжение табл. 9

Пластинки формы II целесообразно использовать в крупносерийном и массовом производстве при работе на полуавтоматах, автоматах и агрегатных станках. Для обеспечения отвода сливной стружки и получения положительных значений переднего угла необходимо на переднюю поверхность плоских пластинок наносить мелкоразмерные лунки доводочным диском.

Многогранные пластинки после спекания получают правильную геометрическую форму и шероховатость рабочих поверхностей В пределах 6—7-го классов. Поэтому можно ограничиться только Доводкой опорных плоскостей и фасок по периметру со стороны передней поверхности пластинки.

Для оснащения резьбовых резцов разработаны два типоразмера ромбических пластинок, у которых большая диагональ ромба равна 14 и 16 мм.

Ромбические пластинки изготовляются из твердого сплава марок Т15К6, Т14К8 и ВК8. Размеры и значение многогранных пластинок формы II приведены в табл. 11.

Кроме многогранных пластинок Всесоюзным научно-исследовательским инструментальным институтом (ВНИИ) разработаны конструкции мелкоразмерного цельнотвердосплавного режущего инструмента. Их следует применять при обработке нержавеющих и жаропрочных сталей, титановых сплавов и других труднообрабатываемых материалов.

Правые пластинки, а также двусторонние (не подразделяющиеся на правые и левые) обозначаются нечетными номерами, левые — четными. Пластинки толщиной менее 2,5 мм изготовляют без фасок и задних углов.

Формы и назначение пластинок из твердого сплава приведены в табл. 10.

Пластинки в состоянии поставки должны иметь чистые поверхности при осмотре невооруженным глазом; не должно быть вздутий, слоистости и трещин. Не допускаются в изломе пластинки раковины, расслоение и посторонние включения.

По нормалям машиностроения МН 3907—62, МН 3908—62, МН 3909—62 и_МН 3910—62 Московский Комбинат твердых сплавов изготовляет многогранные пластинки (рис. 1), которые успешно применяются для оснащения проходных, расточных и резьбовых резцов, торцовых фрез.

Многогранные пластинки выпускают двух форм: I — со стружко- ломными канавками (рис. 1, а) и II — плоские, без стружколомных ка-

Рис. 1. Многогранные пластинки

В настоящее время Московский комбинат твердых сплавов выпускает цельнотвердосплавные фрезы — угловые, торцовые, дисковые и прорезные диаметром от 20 до 60 мм; фрезы шпоночные и концевые диаметром от 4 до 16 мм и длиной от 25 до 90 мм; машинные развертки с винтовым и прямым зубом диаметром от 6 до 12 мм через каждые 0,2 мм, ручные

Таблица 10

Назначение пластинок из твердых сплавов (по ГОСТу 2209—66)

Продолжение табл. 10

Продолжение табл. 10

Продолжение табл. 10

Таблица 11

Многогранные пластинки твердого сплава

метчики диаметром от 2,45 до 10,5 мм; спиральные сверла диаметром от 1,8 до 5,2 мм через каждые 0,05 мм; конические и цилиндрические бор- фрезы диаметром от 8 до 32 мм и другие инструменты.

Заготовки цельнотвердосплавных инструментов изготовляют методом прямого прессования с образованием полного профиля инструментов и минимальными припусками (0,1—0,3 мм) иа обработку.

Металлокерамические твердые сплавы представляют сoбoй композиции, состоящие из особо твердых тугоплавких соединений в сочетании с вязким связующим металлом.

Наибольшее практическое применение для производства металлокерамических твердых сплавов имеют карбиды WC, TiC и ТаС. Связующим металлом в спечённых твердых сплавах является кобальт, а иногда никель и железо.

В зависимости от состава карбидной фазы твердые сплавы разделяют на три основные группы:

· однокарбид-пые сплавы WC - Со (типа ВК),

· дзухкарбидные сплавы WC-Ti С-Со (типа ТК),

· трехкарбидные сплавы WC-TiC-ТаС-Со (типаТТК).

Сплавы первой группы различаются по содержанию кобальта (2...30%) и по зернистости карбидной фазы. С увеличением содержания кобальта растет вязкость сплава, но снижается твердость и износостойкость. Укрупнение зерен карбида вольфрама повышает вязкость сплава, но снижает твердость.

Однокарбидные сплавы применяют для изготовления режущих инструментов, предназначенных для обработки хрупких материалов: чугуна, цветных металлов и сплавов, неметаллических материалов (резины, фибры, пластмасс), а также нержавеющих и жаропрочных сталей, титана и его сплавов. Сплавы с низким содержание кобальта ВК2, ВКЗ, ВКЗМ, ВК4 применяют для чисто вой и получистовой обработки, а сплавы В Кб, ВК6М, ВК8 - Для черновой обработки. Вязкие сплавы с большим содержанием кобальта (более 20%) используют для оснащения штампового инструмента, работающего при значительных ударных нагрузках. Мелкозернистые твердые сплавы (ВКЗМ, ВК6М) применяют при обработке твердых чугуиов по литейной корке. Если в марке стоит буква В (ВК4В), это значит, что сплавы изготовлены из крупнозернистого карбида вольфрама.

Сплавы второй группы благодаря высокой твердости и износостойкости применяют преимущественно при высокоскоростной обработке сталей резанием. Свойства сплавов определяются содержанием карбида титана и кобальта. С увеличением содержания TiC повышается износостойкость сплава и уменьшается его прочность, а увеличение содержания кобальта повышает вязкость и снижает твердость.

Наивысшей для двухкарбидных сплавов износостойкостью и допустимой скоростью резания при чистовой обработке обладает сплав Т30К4. Сплавы Т15К6, Т5К.Ю предназначены для получистовой и черновой обработки углеродистых и легированных сталей (поковок, штамповок, отливок). Сплав Т5К12В применяют для тяжелой черновой обработки поковок, штамповок и отливок, а также для строгания углеродистых и легированных сталей.

Сплавы третьей группы применяют для черновой и чистовой обработки труднообрабатываемых материалов, в том числе жаропрочных сплавов и сталей. Добавка карбида тантала или ниобия оказывает положительное влияние на прочность и режущие свойства сплавов. К этой группе относятся следующие марки: ТТ7К.12, ТТ7К15, ТТ8К6, ТТ20К9 и др.

В связи с дефицитностью твердых сплавов на основе вольфрама применяют сплавы на основе карбидов ванадия, молибдена, хрома. Например, твердый сплав на основе карбида хрома имеет более высокую жаростойкость, чем сплавы ВК и ТК, и обладает хорошей износостойкостью. В последнее время начинают применять безвольфрамовые твердые сплавы группы TiC-Ni-Mo (монитикар), по своим свойствам превосходящие тита-новольфрамовые сплавы. Сплавы группы монитикар предназначены для обработки в условиях безударных нагрузок углеродистых сталей и сплавов. Выпускаются следующие марки сплавов: A3, Б2, БЗ, Б4, Б5, ВЗ, ГЗ и ДЗ (44,3% TiC, 37,4% Ni, 18,3% Mo), имеющие низкий коэффициент трения и высокую износостойкость.

Твердые сплавы получают прессованием порошков карбидов и кобальта в изделия необходимой формы и последующим спеканием при 1250...1450 СС в атмосфере водорода или в вакууме. Твердые сплавы чаще изготовляют в виде стандартных пластин различной формы для оснащения ими резцов, фрез, сверл и других режущих инструментов, а также различных матриц для прессования полуфабрикатов и волочения проволоки. Пластины в режущем инструменте крепят либо медным припоем, либо механическим способом.

Минералокерамические твердые сплавы изготовляют из дешевого и недефицитного материала - окиси алюминия. Минералокерамические твердые сплавы термокорунд и микролит (ЦМ-332) выпускают в виде пластинок. Минералокерамика обладает большой твердостью и красностойкостью, что позволяет использовать ее при высоких скоростях резания для чистовой и получистовой обработки чугуна, стали и других материалов. Однако минералокаремика имеет высокую хрупкость и низкие показатели механической прочности, что ограничивает область ее применения.

29.Твердые и сверхтвердые сплавы

Твердые сплавы и режущая керамика

Твердые сплавы и режущую керамику получают с помощью методов порошковой металлургии. Порошковая металлургия – область техники, охватывающая совокупность методов изготовления металлических порошков из металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них, а также из их смесей с неметаллическими порошками без расплавления основного компонента. Исходные материалы для твердых сплавов и металлокерамики – порошки – получают химическими или механическими способами. Формообразование заготовок (изделий) осуществляют в холодном состоянии либо при нагревании. Холодное формообразование происходит при осевом прессовании на механических и гидравлических прессах или при давлении жидкости на эластичную оболочку, в которую помещают порошки (гидростатический метод). Горячим прессованием в штампах под молотом (динамическое прессование) или газостатическим методом в специальных контейнерах за счет давления (15-400 тыс. Па) горячих газов получают изделия из плохо спекающихся материалов – тугоплавких соединений, которые применяются для изготовления твердых сплавов и металлокерамики. В состав таких спеченных тугоплавких соединений (псевдосплавов) включаются неметаллические компоненты – графит, глинозем, карбиды, придающие им особые свойства.

В инструментальном производстве получили широкое распространение твердые спеченные сплавы и режущая металлокерамика (металлы + неметаллические компоненты) По содержанию основных компонентов порошков в смеси твердые спеченные сплавы подразделяются на три группы вольфрамовые, титановольфрамовые и титанотанталоволь-фрамовые, по области применения – на сплавы для обработки материалов резанием, оснащения горного инструмента, для наплавки быстро изнашивающихся деталей машин, приборов и приспособлений.

Физико-механические свойства твердых сплавов: предел прочности при изгибе – 1176–2156 МПа (120–220 КГС/мм 2), плотность – 9,5-15,3 г/см 3 , твердость – 79–92 HRA.

Твердые сплавы для бесстружковой обработки металлов, наплавки быстро изнашивающихся деталей машин, приборов и приспособлений: ВК3, ВК3–М, ВК4, ВК10–КС, ВК20–КС, ВК20К. В обозначении марок твердых сплавов буква «К» означает – кобальт, «В» – карбид вольфрама, «Т» – карбиды титана и тантала; цифры соответствуют процентному содержанию порошков компонентов, входящих в сплав. Например, сплав ВК3 содержит 3 % кобальта, остальное – карбид вольфрама.

Дефицит вольфрама обусловил необходимость разработки безвольфрамовых твердых сплавов, не уступающих по основным свойствам спеченным сплавам на основе карбидов вольфрама.

Безвольфрамовые и карбидохромовые твердые металлокера-мические сплавы применяются в машиностроении для изготовления волок, вытяжных матриц, для распыления различных, в том числе абразивных, материалов, деталей трения, работающих при температурах до 900 °C, режущего инструмента для обработки цветных металлов.

Сверхтвердые материалы

Для изготовления различного режущего инструмента в настоящее время в различных отраслях промышленности, в том числе в машиностроительной, применяются три вида сверхтвердых материалов (СТМ): природные алмазы, поликристаллические синтетические алмазы и композиты на основе нитрита бора (эльбора).

Природные и синтетические алмазы обладают такими уникальными свойствами, как самая высокая твердость (HV 10 000 кгс/мм 2), у них весьма малые: коэффициент линейного расширения и коэффициент трения; высокие: теплопроводность, адгезионная стойкость и износостойкость. Недостатками алмазов являются невысокая прочность на изгиб, хрупкость и растворимость в железе при относительно низких температурах (+750 °C), что препятствует использованию их для обработки железоуглеродистых сталей и сплавов на высоких скоростях резания, а также при прерывистом резании и вибрациях.Природные алмазы используются в виде кристаллов, закрепляемых в металлическом корпусе резца Синтетические алмазы марок АСБ (балас) и АСПК (карбонадо) сходны по своей структуре с природными алмазами Они имеют поликристаллическое строение и обладают более высокими прочностными характеристиками.

Природные и синтетические алмазы применяются широко при обработке медных, алюминиевых и магниевых сплавов, благородных металлов (золота, серебра), титана и его сплавов, неметаллических материалов (пластмасс, текстолита, стеклотекстолита), а также твердых сплавов и керамики.

Синтетические алмазы по сравнению с природными имеют ряд преимуществ, обусловленных их более высокими прочностными и динамическими характеристиками. Их можно использовать не только для точения, но также и для фрезерования.

Композит представляет собой сверхтвердый материал на основе кубического нитрида бора, применяемый для изготовления лезвийного режущего инструмента. По твердости композит приближается к алмазу, значительно превосходит его по теплостойкости, более инертен к черным металлам Это определяет главную область его применения – обработка закаленных сталей и чугунов. Промышленность выпускает следующие основные марки СТМ: композит 01 (эльбор – Р), композит 02 (белбор), композит 05 и 05И и композит 09 (ПТНБ – НК).

Композиты 01 и 02 обладают высокой твердостью (HV 750 кгс/мм 2), но небольшой прочностью на изгиб (40–50 кг/мм 2). Основная область их применения – тонкое и чистовое безударное точение деталей из закаленных сталей твердостью HRC 55–70, чугунов любой твердости и твердых сплавов марок ВК 15, ВК 20 и ВК 25 (HP^ 88–90), с подачей до 0,15 мм/об и глубиной резания 0,05-0,5 мм. Композиты 01 и 02 могут быть использованы также для фрезерования закаленных сталей и чугунов, несмотря на наличие ударных нагрузок, что объясняется более благоприятной динамикой фрезерной обработки. Композит 05 по твердости занимает среднее положение между композитом 01 и композитом 10, а его прочность примерно такая же, как и композита 01. Композиты 09 и 10 имеют примерно одинаковую прочность на изгиб (70-100 кгс/мм 2).

Металлокерамические коронки представляют собой литой металлический каркас, на который впоследствии наносится, а затем и обжигается керамическая масса.

Каркас - это самая важная часть конструкции. Для каркаса используются самые разнообразные металлы и сплавы. Возможно применение сплавов как из неблагородных,так и из благородных и даже высокоблагородных металлов.

К высокоблагородным сплавам относятся: золотопалладиевые, золотопалладневосеребряные и др., которые содержат более 40% золота.

К благородным сплавам относятся сплавы с высоким содержанием палладия, палладиевосеребряные и др., где не менее 25% благородного металла.

Основные сплавы - это такие, где менее 25% благородных металлов.К ним относятся: никелехромовые, никслехромобериллиевые, кобальтохромовые и др.

От качества сплава зависит прочность конструкции, его эстетические свойства, совместимость с определенными марками фарфора, а также устойчивость к коррозии, в целях безопасности здоровью человека.

Как качество сплава может повлиять на здоровье?

Дело в том, что в результате химической реакции (каррозии) металлы, входящие в состав сплава каркаса протеза, со слюной в микродозах могут попадать в полость рта и далее, всасываясь через желудочно-кишечный тракт, поступать в печень. В случае с неудачным подбором металлов в сплаве, может происходить медленное отравление организма.

Из этого следует, что в сплаве должен быть представлен минимум неблагородных компонентов, т.к. они более восприимчивы к коррозии по сравнению с благородными металлами.

Для чего нужна совместимость сплавов с определенными марками фарфора?

Фарфор и металл, используемые для изготовления протеза, должны иметь совместимые температуры плавления и коэффициенты трения. Обычные сплавы золота имеют высокий коэффициент трения, в то время как обычный фарфор обладает гораздо более низким значением. Это может вызвать нарушение в соединении.

Современными технологиями коэффициент трения фарфора может быть как увеличен (добавлением щелочи тина карбоната лития), так и снижен (добавлением палладия или платины).

Диапазон температур плавления сплавов, используемых при изготовлении каркасов, должен быть выше, чем температура соединения наносимого фарфора. Одинаковый диапазон плавления двух материалов привел бы к разрушению или расплавлению каркаса во время обжига или глазурования фарфора.

Какие достоинства и недостатки свойственны различным сплавам?

Недостатки, наиболее часто приписываемые золотопалладиевому сплаву, — высокая стоимость и несовместимость с некоторыми типами фарфора.

Сплавы с низким содержанием золота или без него обладают такими положительными свойствами, как низкая цена, повышенная прочность и твердость, большая устойчивость к деформации во время обжига фарфора. Однако, они имеют ряд недостатков: чрезмерное образование окисной пленки. затрудненная шлифовка и полировка, низкая биологическая совместимость.

Износ поверхности конструкций с содержанием никеля и бериллия способствует увеличению количества никеля и бериллия в полости рта. Этот факт надо особенно учитывать тем людям, которые чувствительны к никелю - этот металл может вызывать дерматиты. Бериллий же, канцерогенное вещество, и может стать опасным для работников лаборатории, которые могут вдыхать его в виде пыли при несоблюдении в помещении режима проветривания.

Добавление в сплавах к благородным металлам менее дорогих металлов меди или кобальта вызывает образование темного окисла и ухудшает прочность.

Одним из наиболее общих недостатков серебросодержащих сплавов является изменение цвета фарфора-его позеленение.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что не существует какого-то одного наилучшего сплава для всех пациентов. Ведь каждый человек имеет разную чувствительность к определенным элементам. Поэтому, металлокерамические зубные протезы тщательно надо подбирать не только по внешнему виду, но и по материалу, из которого изготовлен их каркас.

В настоящее время для производства режущих инструментов широко используются твердые сплавы. Они состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала, сцементированных небольшим количеством кобальта. Карбиды вольфрама, титана и тантала обладают высокой твердостью, износостойкостью и теплостойкостью. Инструменты, оснащенные твердым сплавом, хорошо сопротивляются истиранию сходящей стружкой и материалом заготовки и не теряют своих -режущих свойств при температуре нагрева до 750--1100* С.

Недостатком твердых сплавов, по сравнению с быстрорежущей сталью, является их повышенная хрупкость, которая возрастает с уменьшением содержания кобальта в сплаве. Скорости резания инструментами, оснащенными твердыми сплавами, в 3--4 раза превосходят скорости резания инструментами из быстрорежущей стали. Твердосплавные инструменты пригодны для обработки закаленных сталей и таких неметаллических материалов, как стекло, фарфор и т. п.

Производство металлокерамических твердых сплавов относится к области порошковой металлургии. Порошки карбидов смешиваются с порошком кобальта. Из этой смеси прессуются изделия требуемой формы и затем подвергаются спеканию при температуре, близкой к температуре плавления кобальта. Таким путем изготовляются пластинки твердого сплава различных размеров и форм, которыми оснащаются резцы, фрезы, сверла, зенкеры, развертки и др.

Пластинки твердого сплава крепятся к державке или корпусу напайкой или механически при помощи винтов и прижимов. Наряду с этим в машиностроительной промышленности применяются мелкоразмерные, монолитные твердосплавные инструменты, состоящие из твердых сплавов. Они изготовляются из пластифицированных заготовок. В качестве пластификатора в порошок твердого сплава вводят парафин до 7--9%. Из пластифицированных сплавов прессуются простые по форме заготовки, которые легко обрабатываются обычным режущим инструментом. После механической обработки заготовки спекаются, а затем шлифуются и затачиваются.

Из пластифицированного сплава заготовки монолитных инструментов могут быть получены путем мундштучного прессования. В этом случае спрессованные твердосплавные брикеты помещаготся в специальный контейнер с твердосплавным профилированным мундштуком. При продавливании через отверстие мундштука изделие принимает требуемую форму и подвергается спеканию. По такой технологии изготовляются мелкие сверла, зенкеры, развертки и т. п.

Монолитный твердосплавный инструмент может также изготовляться из окончательно спеченных твердосплавных цилиндрических заготовок с последующим вышлифовыванием профиля алмазными кругами.

В зависимости от химического состава металлокерамические твердые сплавы, применяемые для производства режущего инструмента, разделяются на три основные группы.

Сплавы первой группы изготовляются на основе карбидов вольфрама и кобальта. Они носят название вольфрамо-кобальтовых. Это сплавы группы ВК. Ко второй группе относятся сплавы, получаемые на основе карбидов вольфрама и титана и связующего металла кобальта. Это двухкарбидные титановольфрамокобальтовые сплавы группы ТК

Третья группа сплавов состоит из карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. Это трехкарбидпые титанотанталовольфрамокобальтовые сплавы группы ТТК.

К однокарбидиым сплавам группы ВК относятся сплавы: ВК2, ВКЗ, ВК4, ВК6, ВК8, ВК10, ВК15. Эти сплавы состоят из зерен карбида вольфрама, сцементированных кобальтом. В марке сплавов цифра показывает процентное содержание кобальта. Например, сплав ВК8 содержит в своем составе 92% карбида вольфрама и 8% кобальта.

При выборе марки твердого сплава учитывают содержание кобальта, которое предопределяет его прочность. Из сплавов группы ВК сплавы ВК15, ВК10, ВК8 являются наиболее вязкими и прочными, хорошо противостоят ударам и вибрациям, а сплавы ВК2, ВК3 обладают наиболее высокой износостойкостью и твердостью при малой вязкости, слабо сопротивляются ударам и вибрациям. Сплав ВК8 применяется для черновой обработки при неравномерном сечении среза и прерывистом резании, а сплав ВК2 -- для чистовой отделочной обработки при непрерывном резании с равномерным сечением среза. Для получистовых работ и черновой обработки с относительно равномерным сечением срезаемого слоя применяются сплавы ВК4, ВК6. Сплавы ВК10 и ВК15 находят применение при обработке резанием специальных труднообрабатываемых сталей.

Режущие свойства и качество твердосплавного инструмента определяются не только химическим составом сплава, но и его структурой, т. е. величиной зерна. С увеличением размера зерен карбида вольфрама прочность сплава возрастает, а износостойкость уменьшается и наоборот.

В зависимости от размеров зерен карбидной фазы сплавы могут быть мелкозернистые, у которых не менее 50% зерен карбидных фаз имеет размер порядка 1 мкм, среднезернистые -- с величиной зерна 1--2 мкм к крупнозернистые, у которых размер зерен колеблется от 2 до 5 мкм.

Для обозначения мелкозернистой структуры в конце марки сплава ставится буква М, а для крупнозернистой структуры -- буква В.

Твердосплавные пластинки одного и того же химического состава, в зависимости от технологии их изготовления, могут иметь различную структуру. Например, вольфрамокобальтовый сплав ВК6, состоящий из 94% карбида вольфрама и 6 % кобальта, изготовляется трех модификаций: со среднезернистой структурой -- ВК6, с мелкозернистой структурой -- ВК6М и крупнозернис¬той структурой -- ВК6В.

Крупнозернистые сплавы, в частности сплав ВК8В, применяют при резании с ударами для черновой обработки жаропрочных и нержавеющих сталей с большими сечениями среза. Мелкозернистые сплавы, такие как сплав ВК6М, используют для чистовой обработки при тонких сечениях среза стальных, чугунных, пластмассовых и других деталей. Из пластифицированных заготовок мелкозернистых сплавов ВК6М, ВК10М, ВК15М получают цельные инструменты. Крупнозернистые сплавы ВК4В, ВК8В, более прочные, чем обычные сплавы, применяют при обработке труднообрабатываемых сталей и сплавов.

При обработке сталей инструментами, оснащенными вольфрамокобальтовыми сплавами, в особенности при повышенных скоростях резания, происходит быстрое образование лунки на передней поверхности, приводящее к выкрашиванию режущей кромки и сравнительно быстрому износу инструмента. Для обработки стальных заготовок применяют более износостойкие твердые сплавы группы ТК. Сплавы группы ТК (Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12Б) состоят из зерен твердого раствора карбида вольфрама в карбиде титана и избыточных зерен карбида вольфрама, сцементированных кобальтом. В марке сплава цифра после буквы К показывает процентное содержание кобальта, а после буквы Т -- процентное содержание карбидов титана. Так, сплав Т30К4 содержит 4% кобальта, 30% карбидов титана и остальное -- карбиды вольфрама. Буква В в конце марки обозначает, что сплав имеет крупнозернистую структуру. Сплавы Т5К12В и Т5К10 являются наиболее вязкими и прочными и наименее красностойкими. Поэтому сплав Т5К12В рекомендуется применять при работе с ударными нагрузками для обтачивания стальных поковок и отливок по корке, а сплав Т5К10-- для чернового точения при неравномерном сечении среза и прерывистом резании. Сплав Т30К4, содержащий большой процент карбидов титана, характеризуется высокой красностойкостью и износостойкостью, но является наименее прочным и вязким. Поэтому его применяют для чистового точения при непрерывном резании с малыми сечениями среза. Для обработки сталей наиболее применим сплав Т15К6, сочетающий достаточно высокую красностойкость и износостойкость с удовлетворительной прочностью. Сплавы группы ТТК состоят из зерен твердого раствора карбида титана, карбида тантала, карбида вольфрама и избыточных зерен карбида вольфрама, сцементированных кобальтом.

К сплавам группы ТТК относятся ТТ7К12, ТТ10К8Б. Сплав ТТ7К12 содержит 12% кобальта, 3% карбида тантала, 4% карбида титана и 81% карбида вольфрама. Введение в состав сплава карбидов тантала значительно повышает его прочность, но снижает красностойкость. Сплав ТТ7К12 рекомендуется для тяжелых условий при обточке по корке и работе с ударами, а также для обработки специальных легированных сталей. С целью экономии дефицитного вольфрама разрабатываются безвольфрамовые металлокерамические твердые сплавы на основе карбидов, а также карбидонитридов переходных металлов, в первую очередь, титана, ванадия, ниобия, тантала. Эти сплавы изготовляются на никелемолибденовой связке. Полученные твердые сплавы на основе карбидов титана с содержанием 12--19% никеле-молибденовой связки по своим характеристикам примерно равноценны стандартным сплавам группы ТК.

Одним из путей повышения эксплуатационных характеристик стандартных твердых сплавов группы ВК является нанесение покрытий из карбида титана на режущую часть. В этом случае на неперетачиваемые пластины из твердых сплавов наносится слой покрытия толщиной 0,005--0,02 мм. В результате поверхностный слой получает высокую твердость и повышенную износостойкость, что приводит к значительному росту стойкости инструмента.

Cтраница 1

Металлокерамические сплавы применяют также для изготовления буров, волочильных фильер, штампов, прессформ и других инструментов и деталей машин.  

Металлокерамические сплавы применяют также для изготовления волочильных фильер, штампов, прессформ, матриц при прессовании и других инструментов.  

Металлокерамические сплавы значительно превосходят быстрорежущие и другие инструментальные стали по твердости (HRC 70 - 80, см, рис. 147), износостойкости, а также по теплопрочности (900 - 1000 С), но уступают сталям по прочности на изгиб и являются хрупкими. Структура сплавов состоит из частиц очень твердых и тугоплавких карбидов WC, TiC, TaC, равномерно распределенных в мягкой эвтектике на основе кобальта. С увеличением содержания кобальта снижаются твердость и износостойкость, но повышается прочность сплавов.  

Металлокерамические сплавы получают методами порошковой металлургии. Карбиды и кобальт размалывают до порошкообразного состояния, составляют смесь, тщательно перемешивают, прессуют в прессфор-мах и спекают при 1400 - 1500 С. Полученные пластинки шлифуют и припаивают к державкам инструментов или крепят механическим способом.  

Металлокерамические сплавы хорошо зарекомендовали себя для деталей электротехнического назначения типа щеток электрических машин и различных контактов. Щетки электромашин должны обладать высокими электропроводимостью и износостойкостью. Медь имеет хорошую электропроводимость, но плохо сопротивляется истиранию.  

Металлокерамические сплавы выпускаются в виде пластинок различных форм и размеров.  

Металлокерамические сплавы, кроме режущих инструментов, применяют также для производства буров, волочильных фильер.  

Металлокерамические сплавы обладают высокой твердостью, теплостойкостью и износостойкостью благодаря присутствию металлов, образующих высокотвердые химические соединения с углеродом - карбиды (вольфрам, титан, тантал), а также кобальта, играющего роль связывающего элемента. По содержанию этих составляющих твердые сплавы делятся на вольфрамовые, титановоль-фрамовые и титанотанталовольфрамовые.  

Металлокерамические сплавы, получаемые методом спекания, представляют собой карбиды тугоплавких металлов (вольфрама, титана, молибдена, тантала, ниобия, ванадия и Др.  

Металлокерамические сплавы маркируются буквами ВК или ТК. Буква К и цифра показывают количество кобальта в процентах, буква В - карбид вольфрама, буква Т - карбид титана.  

Металлокерамические сплавы отличаются высокой твердостью и износоустойчивостью. Обработка инструментом с пластинками из твердых сплавов обеспечивает высокую чистоту механической обработки и большую точность размеров.  

Металлокерамические сплавы, например, занимающие область III С, будут мало изнашиваться, если деталь работает в условиях I А.  

Металлокерамические сплавы изготовляют из мелких порошков карбида вольфрама и карбида титана, смешанных с порошком кобальта, который является связующим металлом. Эти сплавы обладают более высокой твердостью, чем литые твердые сплавы.  

Металлокерамические сплавы обычно используются для оснащения режущего инструмента, так как они обладают наиболее высокой твердостью и большой стойкостью на износ даже при температуре светло-красного каления.