Твердые сплавы

Металлокерамические сплавы в зависимости от содержания в них карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта приобретают различные физико-механические свойства. По этой причине твердые сплавы представлены в трех группах: вольфрамовой, титановольфрамовой и титанотанталовольфрамовой.

Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок различных форм и размеров, получаемых методом порошковой металлургии (прессованием и спеканием). Основой для них служат порошки твердых зерен карбидов тугоплавких металлов (вольфрама, титана, тантала), сцементированных кобальтом.

Промышленностью выпускаются три группы твердых сплавов: вольфрамовые - ВК, титановольфрамовые - ТК и титанотанталовольфрамовые - ТТК.

В обозначении марок сплавов используются буквы: В - карбид вольфрама, К - кобальт, первая буква Т - карбид титана, вторая буква Т - карбид тантала. Цифры после букв указывают примерное содержание компонентов в процентах. Остальное в сплаве (до 100%) - карбид вольфрама. Буквы в конце марки означают: В - крупнозернистую структуру, М - мелкозернистую, ОМ - особомелкозернистую.

Характерными признаками, определяющими режущие свойства твердых сплавов, являются высокая твердость, износостойкость и красностойкость до 1000°C.Вместе с тем эти сплавы обладают меньшей вязкостью и теплопроводностью по сравнению с быстрорежущей сталью, что следует учитывать при их эксплуатации.

При выборе твердых сплавов необходимо руководствоваться следующими рекомендациями.

Вольфрамовые сплавы (ВК), по сравнению с титановольфрамовыми (ТК), обладают при резании меньшей температурой свариваемости со сталью, поэтому их применяют преимущественно для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов.

Сплавы группы ТК предназначены для обработки сталей.

Титанотанталовольфрамовые сплавы, обладая повышенной точностью и вязкостью, применяются для обработки стальных поковок, отливок при неблагоприятных условиях работы.

Для тонкого и чистового точения с малым сечением стружки следует выбирать сплавы с меньшим количеством кобальта и мелкозернистой структурой.

Черновая и чистовая обработки при непрерывном резании выполняются основном сплавами со средним содержанием кобальта.

При тяжелых условиях резания и черновой обработке с ударной нагрузкой следует применять сплавы с большим содержанием кобальта и крупнозернистой структурой.

В последнее время появилась новая безвольфрамовая группа твердых сплавов, в которой карбид вольфрама заменен карбидом титана, а в качестве связки используются никель и молибден (ТН-20, ТН-30). Эти сплавы имеют несколько сниженную прочность против вольфрамовых, но обеспечивают получение положительных результатов при получистовой обработке вязких металлов, меди, никеля и др.

Основные характеристики и области применения безвольфрамовых твердых сплавов

Кубический нитрид бора (КНБ). Это относительно новый поликристаллический материал, применяемый для режущих инструментов. Твердость КБН достигает 88 000 МПа (9000 кгс/мм.кв.), приближаясь к твердости алмаза. Теплостойкость его составляет 1400-1500°C. В зависимости от исходных материалов и технологии изготовления (давление, температура, время выдержки) физико-механические параметры поликристаллов КНБ несколько различаются. Имеются следующие распространенные марки отечественного КНБ: эльбор - Р; гексанит - Р; исмит - I и II; композит 0,5; ПТНБ.

Вставные ножи фрез (торцовых насадных; дисковых двух - и трехсторонних) армируются КНБ путем пайки заготовок в вакууме и на воздухе.

Покрытие пластин твердого сплава высокоизносостойким компонентом из карбидов и нитридов титана, вольфрама, окиси алюминия и др. в 2-3 раза повышает стойкость инструментов (фрез), не снижая при этом прочность. Основано это на следующем: любой твердый сплав состоит из двух основных частей. Первая - карбиды, нитриды - сообщает материалу высокие твердость, износостойкость, но одновременно с этим и хрупкость. Вторая - связка - сообщает пластинке прочность, но снижает ее износостойкость.

Применение покрытий дает возможность в качестве основы пластин использовать сплавы с высоким содержанием связки, что обеспечивает прочность, и иметь режущий хрупкий , но твердый износостойкий поверхностный слой.

Применение покрытий дает возможность в качестве основы пластин использовать сплавы с высоким содержанием связки, что обеспечивает прочность, и иметь режущий хрупкий, но твердый износостойкий поверхностный слой.

Покрытия наносятся при формировании пластин, во время второй операции, перед спеканием, путем напрессования порошкообразной смеси из нитпилов.

Свойства и назначение твердых сплавов

Эксплуатационные свойства	Примерное назначение сплава
Сплав ВЦбМ	Благодаря мелкозернистой структуре износостойкость выше, чем у сплава ВКб; несколько меньше эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам
Сплав ВК8	Более высокие эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам, вибрации выкрашиванию, чем у сплава ВКб, при меньших износостойкости и скорости резания. Чистовое и получистовое фрезерование заготовок из цветных сплавов и неметаллических материалов. Черновое фрезерование заготовок из чугуна (НВ>240), цветных сплавов и неметаллических материалов, заготовок из углеродистых и легированных сталей до 0<685 МПа
Сплав Т 15К6	Износостойкость и допустимая скорость резания выше, чем у сплава ВК8, однако эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам несколько ему уступают. Получистовое и чистовое фрезерование заготовок из углеродистых и легированных сталей а < 850 МПа
Сплав И14К.8	Эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам, вибрации и выкрашиванию выше, чем у сплава Т15К6, при меньших износостойкости и допустимой скорости резания
Сплав Т5К.10	Эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам, вибрации и выкрашванию выше, чем у сплавов Т15К6 и Т14К8, при меньших износостойкости и скорости резания. Черновое и получистовое фрезерование заготовок из углеродистой легированных сталей Ст = g 850 МПа
Сплав Т5К12В	Эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам, вибрации и выкрашиванию значительно вше чем у сплава Т5К. 10, при меньшей износостойкости. По сравнению с фрезами из быстрорежущей стали сплав допускает скорость резания, в 2 раза большую. Черновое фрезерование стальных кованых, штампованных и отлитых заготовок по корке с неравномерно распределенным припуском при относительно малых скоростях резания
Сплав ТТ7К. 12	Имеет несколько большую эксплуатационную прочность, чем у сплав Т5К. 12В, при той же износостойкости. Черновое фрезерование стальных кованых, штампованных и литых заготовок по корке с неравномерным распределением припуска
Сплав ТТ10КSВ	Высокие эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам и вибрации при умеренной скорости резания. Тоже, что для сплава ТТ7К12Ю в условиях наиболее трудной обработки и при меньшей скорости резания