4.7.Мінералокераміка.

ЦМ-332 - найбільш поширена марка мінералокераміки на основі А1₂0₃ з добавкою (0,5÷1,0%) MgО. Окис магнію перешкоджає росту кристалів під час спікання і є гарним зв'язуючим засобом.

Минералокерамика має високу твердість, її червоностійкість досягає 1200° С. Вона дешевша за тверді сплави, в її складі відсутні дефіцитні й дорогі кобальт, вольфрам і ін.

Однак вона відрізняється низькою міцністю при вигині (350—400 мн/м²) і великою крихкістю, що приведе до частих викрашувань і поломок платівок при роботі.

Істотним недоліком мінералокераміки є її низький опір циклічній зміні температури. Внаслідок цього навіть при невеликому числі перерв у роботі на контактних поверхнях інструмента з'являються мікротріщини, які приводять до його руйнування. Ця обставина обмежує їх практичне застосування.

Мінералокерамічні матеріали виготовляються у формі платівок і до корпусів інструментів приєднуються механічним способом, приклеюванням або припаюванням.

Минералокерамика успішно може застосовуватися для чистового обточування чавуну, сталей, неметалічних матеріалів і кольорових металів з великими швидкостями й обмеженим числом перерв у роботі.

Фізико-механічні властивості минералокерамики марки ЦМ-332:

Межа міцності при вигині σ_виг 245 ÷ 390 Н/мм²

Щільність. 3,93 10³ кг/м³

Твердість HRA 92÷93

Теплопровідність 18 вт/м∙град.

4.8.Надтверді матеріали (Алмаз, Ельбор).

Алмаз - модифікація вуглецю кристалічної будови, є самий твердий із всіх відомих у природі мінералів. Його мікротвердість у 5÷6 разів вище мікротвердості металокераміки, а коефіцієнт теплопровідності у 2 й більше разів вище, ніж у сплаві ВК8 і тепло від зони різання видаляється порівняно швидко. Однак міцність алмаза невелика й він легко розколюється по площинах спайності, а в звичайних умовах при t ≈ 800° С, починає перетворюватися у графіт. Тому алмаз використається для обробки при відносно малих навантаженнях.

Разом з тим алмаз має найбільш високу абразивну здатність у порівнянні з іншими абразивними матеріалами. Так, при заточенні й доведенні твердого сплаву витрата алмаза в 100-400 разів менше, ніж при обробці карбідом кремнію.

Зернистість алмазних шліфувальних порошків, контрольована ситовим методом, коливається від 630 до 40 мкм, а зернистість мікропорошків, обумовлена під мікроскопом, коливається від 60 до 0 мкм.

Алмази застосовуються для виготовлення шліфувальних кругів та паст, що використовують при обробці деталей машин, заточуванню й доведенню різального інструменту. Різці із кристалами природного алмаза величиною 3-4 мм для чистової обробки кольорових металів і сплавів, і неметалічних матеріалів з високою швидкістю різання.

Шліфувальні порошки із природних алмазів випускаються однієї марки - А.

Потреби в алмазному інструменті не можуть бути задоволені лише за рахунок природних алмазів. У наш час освоєно виробництво синтетичних алмазів із графіту при високому тискові і високій температурі.

Синтетичні алмази можуть бути різних марок, які відрізняються між собою по міцності, крихкості, питомій поверхні й формі зерен.

У порядку зростання міцності, зниження крихкості й питомої поверхні марки шліфувальних порошків із синтетичних алмазів розташовуються так: АСО, АСР, АСВ, АСК, АСС.

Зернистість алмазних шліфувальних порошків, контрольована ситовим методом, коливається від 630 до 40 мкм, а зернистість мікропорошків, обумовлена під мікроскопом, коливається від 60 до 0 мкм.

Зернистість порошків позначається дробом, чисельник якої відповідає найбільшому, а знаменник - найменшому розміру зерен. Вона визначається розмірами сторін осередків двох контрольних сит, через одне з яких зерна повинні проходити, на іншому - затримуватися. Тому фактично в позначенні зернистості порошку чисельник і знаменник указують на розміри осередків сит.

Промисловість освоїла виробництво великих алмазних монокристалів і полікристалів: балласів АСБ розміром 5÷7 мм, і карбонадо АСПК до 5 мм, що дозволяє використати їх для виготовлення різців, фрез і інших лезових інструментів.

Окрім виробництва синтетичних алмазів ведуться дослідження з розробки інших штучних надтвердих матеріалів. Одним з таких матеріалів є кубічний нітрид бору (КНБ) —. ельбор або боразон, що має кристалічні ґратки, аналогічну ґраткам алмаза, і складається із двох елементів — бору й азоту. Синтезується боразон у вигляді кристалів розміром до 600 мкм. Він не має природного двійника.

Боразон має твердість, близьку до твердості алмаза, таку ж міцність і але має більшу теплостійкість і не втрачає ріжучих властивостей при нагріванні до 1500 - 1600° С. Він рекомендується для виготовлення абразивних інструментів, призначених для шліфування важкооброблюваних сталей, особливо швидкорізальних сталей нормальної й підвищеної продуктивності.

Для оцінки розглянутих інструментальних матеріалів у табл. 4.3 наведені їх порівняльні фізико-механічні властивості.

Таблиця 4.3

Фізико-механічні властивості інструментальних матеріалів

Інструментальні матеріали		Твердість, HRA	Межа міцності, H/мм2		Теплопро-відність, вт/м град	Червоно­стійкість, °С
			на вигин	на стиск
Вуглецева сталь В12А		82,0	2250	—	—	250
Швидкорізальна сталь Р18		83,0	3630	3730	21	600
Твердий сплав	ВК8	87,5	1373	3230	59	800
	Т15К6	90,0	1079	4070	27	950
	ТТ7К12	87,0	1520	—	54	—
Минералокерамика ЦМ-332		92,5	320	4900	18	1200
Алмаз		—	290	3900	150	1000

Тема лекції 5. Фізичні основи процесу різання металів. (3)