Kõvapaagutatud sulamid. Tööriistakarbiidi sulamid Materjal VK8

Standardklassi kõvasulamid on valmistatud volframi, titaani ja tantaalkarbiidide baasil. Sideainena kasutatakse koobaltit.

Sõltuvalt karbiidi faasi ja sideaine koostisest sisaldab kõvasulamite tähistus tähti, mis iseloomustavad karbiidi moodustavaid elemente:

  • B - volfram
  • T - titaan
  • TT - (teine ​​"T") tantaal
  • K - koobalt

Elementide massiosad on väljendatud protsentides, nende summa on 100%. Näiteks klass VK8 (ühekarbiidisulam) sisaldab 8% koobaltit ja 92% volframkarbiide; klass T5K10 (kahe karbiidi sulam) sisaldab 5% titaankarbiide, 10% koobaltit ja 85% volframkarbiide; klass TT8K6 (kolme karbiidi sulam) sisaldab 6% koobaltit, 8% titaani ja tantaalkarbiide, 86% volframkarbiide.

Kõvasulamite omadused ja kasutusalad

Sulami klass Paindetugevus, MPa, mitte vähem Tihedus g/cm3 HRA*, mitte vähem Kasutusala

Volframisulamite rühm
VK3 1176 15,0-15,3 89,5 Hallmalmi, värviliste metallide ja sulamite ning mittemetalliliste materjalide viimistlemine ja lõplik töötlemine (treimine, keermestamine, aukude mõõtmetega töötlemine jne)
VK3-M 1176 15,0-15,3 91,0 Kõvade, legeeritud ja pleegitatud malmi, tsementeeritud karastatud teraste viimistlemine (treimine, puurimine, keermestamine, hõõritsemine)
VK4 1519 14,9-15,2 89,5 Ebaühtlase lõikeosaga töötlemine (treimine, freesimine, puurimine, puurimine, süvistamine) malmi, värviliste metallide ja sulamite, titaani ja selle sulamite töötlemisel.
VK6 1519 14,6-15,0 88,5 Hallmalmi, värviliste metallide ja nende sulamite töötlemine ja poolviimistlus (treimine, lõikuritega keermestamine, freesimine, puurimine ja puurimine, aukude süvistamine).
VK6-M 1421 14,8-15,1 90,0 Kuumakindlate teraste ja sulamite, korrosioonikindlate austeniitsete teraste, kõvamalmi, karastatud malmi, kõvapronksi, kergmetallisulamite poolviimistlustöötlemine, karastatud teraste töötlemine, samuti õhukeste lõikeosadega toores süsiniku legeerterased väga madalad lõikekiirused
VK6-OM 1274 14,7-15,0 90,5 Kõvade, legeeritud ja pleegitatud malmi, karastatud teraste, kõrgtugevate ja kuumakindlate teraste, titaanil, volframil ja molübdeenil põhinevate teraste ja sulamite viimistlemine ja poolviimistlus (treimine, puurimine, keermestamine, kraapimine)
VK8 1666 14,4-14,8 87,5 Hallmalmi, värviliste metallide ja nende sulamite, korrosioonikindlate, ülitugevate ja kuumakindlate teraste ja sulamite, titaanisulamite ebaühtlase lõikeosa ja katkendliku lõikamisega töötlemine (treimine, hööveldamine, freesimine, puurimine, süvistamine)
VK10-OM 1470 14,3-14,6 88,5 Kõvade, legeeritud ja pleegitatud malmi, korrosioonikindlate, ülitugevate ja kuumakindlate teraste ja sulamite, eriti titaanil, volframil ja molübdeenil põhinevate sulamite töötlemine ja poolviimistlemine. Monoliitsete tööriistade valmistamine.
VK10-M 1617 14,3-14,6 88,0 Terase, malmi, teatud klassi raskesti töödeldavate materjalide ja mittemetallide töötlemine tahkekarbiidist väikesemõõtmeliste tööriistadega (puurimine, süvendamine, hõõritsemine, freesimine ja hammasrataste töötlemine)
VK10-HOM, VK15-HOM 1500, 1650 14,3-14,6, 13,8 89,0 87,5 Kuumakindlate teraste ja sulamite poolviimistlus ja viimistlemine, peamiselt treimise teel.

Titaan-volframi sulamite rühm
T30K4 980 9,5-9,8 92,0 Karastamata ja karastatud süsinikteraste viimistlemine (treimine, keermestamine, hõõritsemine)
T15K6 1176 11,1-11,6 90,0 Poolviimistlustreimine (pidev lõikamine), peentreimine (katkestatud lõikamine), keermelõikamine lõikurite ja pöörlevate peadega, tahkete pindade poolviimistlus ja peenfreesimine, puurimine, peensüvendamine, hõõritamine süsinik- ja legeerteraste töötlemisel
T14K8 1274 11,2-11,6 89,5 Sama mis sulami T15K6 puhul, samuti ebaühtlase ristlõikega töötlemine ja pidev lõikamine
T5K10 1421 12,4-13,1 88,5 Ebaühtlaste sektsioonidega töötlemata treimine ja freesimine ning katkendlik lõikamine, vormitud treimine, lõikamine lõikuritega, viimistlushööveldamine ja muud süsinik- ja legeerteraste töötlemisviisid, peamiselt katete, stantside ja valanditena koorikule ja katlakivile
T5K12 1666 13,1-13,5 87,0 Raske töötlemata treimine ebaühtlase ristlõikega teraskatete, stantside ja valanditega piki maakoort koos õõnsustega liiva, räbu jms juuresolekul; igat tüüpi hööveldamine, süsiniku legeerteraste puurimine

Titaan-tantaal-volframi sulamite rühm
TTK12 1666 13,0-13,3 87,0 Sama, mis T5K12 sulami puhul, välja arvatud puurterasest. Süsinik- ja legeerteraste raske töötlemata freesimine
TT8K6 1323 12,8-13,3 90,5 Halli, tempermalmi ja pleegitatud malmi peen- ja poolviimistlustreimine, puurimine, freesimine ja puurimine. Pidev treimine väikeste lõikudega lõigatud terasvaludest, ülitugevast korrosioonikindlast terasest, sealhulgas karastatud terasest. Värviliste metallide sulamite ja teatud klasside titaanisulamite töötlemine väikeste ja keskmise lõikega lõikudega lõikamisel
TT20K9 1470 12,0-12,5 91,0 Terase, eriti sügavate soonte freesimine ja muud tüüpi töötlemine, mis seab kõrgendatud nõuded sulami termilisele ja mehaanilisele tsüklilisele koormusele
TT10K8-B 1617 13,5-13,8 89,0 Korrosioonikindlate austeniitsete teraste, madalmagnetiliste teraste, kuumakindlate teraste ja sulamite, titaanisulamite töötlemine ja poolviimistlemine

*HRA – Rockwelli kõvadus (skaala A)

Lõikehammaste klassifikatsioon ja tüübid

Vastavalt disaini parameetritele:

  • Terve (ühes tükis). Lõikuripea on valmistatud ühes vardaga (hoidikuga). Reeglina on sellised lõikurid valmistatud süsiniktööriista terasest või kiirterasest (väikelõikuritele).
  • Keevitatud või joodetud plaatidega. Lõikuripea sisaldab keevitatud või joodetud plaati, mis on valmistatud kiirterasest või kõvasulamist (T5K10, T15K6, VK8 jne). Neil on lai valik rakendusi.
  • Plaatide mehaanilise kinnitusega. Vahetükk fikseeritakse lõikepeas mehaaniliselt. See meetod on eriti kasulik mineraal-keraamilisest materjalist valmistatud plaatide puhul.

Söötmissuuna järgi:

  • Õigused. Lõikuri peamine lõikeserv, mis on suunatud töödeldava detaili pinnale, asub vasakul küljel.

Vasakule. Lõikuri peamine lõikeserv, mis on suunatud töödeldava detaili pinnale, asub paremal küljel.

Vastavalt peamise lõikeserva asukohale lõikuri võlli suhtes:

  • Otsene. Lõikeosa projektsioonitelg pealtvaates ja külgvaates on sirgjooneline.
  • Tagasi painutatud. Lõikeosa projektsiooniteljel on pealtvaates kõverjoon ja külgvaates sirgjoonega.
  • Kurviline. Lõikeosa projektsioonitelg pealtvaates on sirgjooneline, külgvaates aga kõverjoon.

Vastavalt materjalile, millest tööosa on valmistatud:

Kõvadest sulamitest:

  • VK8 - volframi lõikurid (mõeldud malmist, värvilistest metallidest ja nende sulamitest, samuti mittemetallist materjalide töötlemiseks);
  • T15K6, T5K10, T14K8, T30K4 - titaan-volfram lõikurid (kasutatakse igat tüüpi terase töötlemiseks);

Valmistatud kiirterasest:

  • Р6М5, Р18, Р12 ja Р9 - normaalse tootlikkusega lõikurid;
Materjal Rakendus
Materjalide töötlemiseks lõikamise teel
VK8 Ebaühtlase lõikeosaga töötlemata treimine ja katkendlik lõikamine, hööveldamine, töötlemata freesimine, puurimine, töötlemata puurimine, hallmalmi, värviliste metallide ja nende sulamite ning mittemetalliliste materjalide töötlemata süvistamine. Roostevabade, ülitugevate ja kuumakindlate raskesti töödeldavate teraste ja sulamite, sealhulgas titaanisulamite töötlemine
T15K6 Poolkare treimine pideva lõikamise ajal, viimistlustreimine katkendlõikamisel, keermestamine kaubanduslike lõikurite ja pöördpeadega, tahkete pindade poolviimistlemine ja viimistlusfreesimine, eeltöödeldud aukude puurimine ja puurimine, viimistlemine süvistamine, hõõritamine ja muud sarnased süsinik- ja legeerteraste töötlemine
T5K10 Jäme treimine ebaühtlase lõikeosaga ja katkendlõikega, vormitreimine, treiriistadega lõikamine; viimistlushööveldamine; katkendlike pindade töötlemata freesimine ja muud süsinik- ja legeerteraste töötlemisviisid, peamiselt sepistamise, stantsimise ja koore- ja katlakivivalu kujul
T30K4 Lõpeta treimine väikese lõikeosaga (teemantlõiketüüp); karastamata ja karastatud süsinikteraste keerme lõikamine ja hõõritsemine
T14K8 Ebaühtlase lõikeosaga töötlemata treimine ja pidevlõikamine, poolviimistlus- ja viimistlustreimine katkendlõikega; tahkete pindade töötlemata freesimine; valu- ja sepistatud aukude puurimine, töötlemata süvistamine ja muud samalaadsed süsinik- ja legeerteraste töötlemistööd

Karbiidisulamid on praegu tööriistatööstuses laialdaselt kasutatav tööriistamaterjal. Tulekindlate karbiidide sisalduse tõttu konstruktsioonis on karbiiditööriistadel kõrge kõvadus HRA 80-92 (HRC 73-76), kuumakindlus (800-1000°C), nii et need võivad töötada lõikekiirusest mitu korda suurematel kiirustel. kiirteraste jaoks. Erinevalt kiirterastest on kõvasulamitel aga vähenenud tugevus (σ = 1000–1500 MPa) ja neil puudub löögikindlus. Kõvadsulamid on madaltehnoloogilised: nende suure kõvaduse tõttu ei saa neist kindlat vormitööriista valmistada, lisaks saab neid lihvida piiratud ulatuses - ainult teemanttööriistaga, seetõttu kasutatakse kõvasulameid. plaatide kujul, mis on kas mehaaniliselt tööriistahoidikute külge kinnitatud või nende külge joodetud.

Tabel 2. Kaasaegses globaalses tööstuses kasutatavad paagutatud karbiidisulamid

Volfram on tulekindel hall tahke metall, keemiline element number 74 perioodilisuse tabelis, millel on järgmised füüsikalised omadused: tihedus - 19,3 g/cm3, sulamistemperatuur - 3422°C, keemistemperatuur - üle 5500°C.

Erinevate volframist valmistatud toodete (traat, vardad, elektroodid, lehed) hulgas kasutatakse laialdaselt ka volframipulbrit. Volframipulbri peamised kaubamärgid on PVN (madala aktiivsusega volframipulber), PVV (kõrge aktiivsusega volframipulber), PVT (tehniline volframipulber), VP. Need tooted on valmistatud vastavalt TU 48-19-72-92 "Volframipulber. Tehnilised tingimused". Volframi PVN pulbri keskmine tera läbimõõt peaks olema 3,5-6 mikronit, PVV - 0,8-1,7 mikronit, PVT - 3,5-6 mikronit. Sel juhul ei tohi rohkem kui 40% PVN pulbri volframi teradest olla suuremad kui 4 mikronit.

Tavaliselt kasutatakse volframipulbrit toorainena kompaktse volframi edasiseks tootmiseks. Volframipulbrit kasutatakse legeeriva lisandina või kiir- ja tööriistateraste põhikomponendina, samuti kulumis- ja kuumakindlate sulamite (näiteks stelliitide) puhul.

Riis. 3. Mitmekordse suurendusega VK8 sulami pulbri vaade

Riis. 4. VK8-st valmistatud osa

Volframkarbiid on tulekindla metalli volframi (W) ühend süsinikuga (C). Kokku on kaks karbiidi - WC ja W2C. Volframkarbiidide peamised eelised on kõrge kõvadus ja tulekindlus. WC karbiid säilitab suurenenud kõvaduse isegi kõrgetel temperatuuridel. Volframkarbiid on VK-tüüpi kõvasulamite (volfram-koobalt) alus.

Volframkarbiidid on erinevate kõvasulamite tootmise aluseks. Kõige tavalisemate kõvasulamite hulgas tasub esile tõsta VK kaubamärgi sulamid, nimelt VK8. Reeglina toodetakse kõvasulameid pulbermetallurgia meetodil tulekindla metallkarbiidi ja sideaine metallipulbri segust. Näiteks volframkarbiidi keemilisel või mehaanilisel segamisel koobaltipulbriga tekib VC segu. Seejärel segu pressitakse ja paagutatakse kõvasulami saamiseks.

Volfram-koobalti sulamid koosnevad volframkarbiidist (karbiid on metalli keemiline ühend süsinikuga, millel on väga kõrge kõvadus) ja koobaltist, mis toimib sideainena. Sulam on tähistatud kahe tähega - VK ja numbriga, mis näitab koobaltisisaldust protsentides. Seega tähendab VK8 volfram-koobalti sulamit, mis sisaldab 8% koobaltit ja 92% volframkarbiidi. Mida rohkem koobaltit sulamis, seda pehmem ja tugevam see on. Volfram-koobalti rühma sulamid on mõeldud peamiselt malmi, värviliste metallide ja nende sulamite ning mittemetalliliste materjalide töötlemiseks.

Tabel 3. Volframkarbiidisulamite “Virial” omadused võrreldes standardse karbiidisulamiga VK8

VK8 või VK6 segust saadakse samanimelised kõvasulamid, mis sisaldavad vastavalt 8% ja 6% koobaltit.

Volframi-koobalti segu VK8 keemiline koostis (massiosa, %): koobalt - 7,5-8,1, hapnik, mitte rohkem kui - 0,5, kogu süsinik - 5,30-5,65, vaba süsinik, mitte rohkem kui - 0,1, raud - 0,3.

Plastifitseeritud segu põhikomponentide massiosa (PEG plastifikaator): koobalt - 7,3-7,9, hapnik, mitte rohkem - 1,5, kogusüsi - 6,5-7,0, vaba süsinik - 0,1, raud, mitte rohkem kui 0,3.

Kasutusvaldkonnad. Volframkõvadest sulamitest valmistatud tooteid kasutatakse hõõrdepaaridena liuglaagrite ja mehaaniliste tihendite jaoks, sulgeventiilide osad, stantsid, vormid jne. VK8 sulamit kasutatakse ebaühtlase lõikeosaga töötlemata hööveldamiseks ja katkendlikuks lõikamiseks, hööveldamiseks, krobeliseks hallmalmi, värviliste metallide ja nende sulamite ning mittemetalliliste materjalide freesimine, puurimine, töötlemata puurimine, töötlemata süvistamine. VK grupi kõvasulameid kasutatakse aktiivselt puurimis- ja lõikeriistade valmistamisel. Olemas on VK8 lõikur, VK8 puur; VK8 frees ja muud VK kõvasulamist valmistatud lõikeriistad. VK8 karbiiddetailid on leidnud rakendust ka tööstuses.

Titaan-volfram-koobalti sulamid koosnevad koobaltiga tsementeeritud volframist ja titaankarbiididest. Sulami klassid on tähistatud tähtedega T (titaan) ja K (koobalt). Tähtede järel olevad numbrid näitavad vastavalt titaankarbiidi ja koobalti protsenti. Ülejäänud koostis on volframkarbiid. Titaankarbiidi sisalduse suurenemisega sulamis väheneb selle tugevus ja koobalti koguse suurenemisega see suureneb.

T15K6 on kahe karbiidiga tahke sulam titaan-volfram rühmast, põhiliselt komposiitmaterjal. Põhikomponentide massiosa pulbrite segus,%: volframkarbiid - 79, titaankarbiid - 15, tantaalkarbiid - puudub, koobalt - 6. See sulam sobib kõige paremini terase töötlemiseks, kuid ilma katkestusteta lõikamiseta, st freesimiseks lõikurid, jaoks Hööveldamine ei sobi. Koobaltist, mis vastutab tugevuse eest, ei piisa.

Paindetugevus, N/mm2 (kgf/mm2), mitte vähem kui 1176*(120). Kõvadus, HRA, vähemalt 90,0. Tihedus, x103 kg/m2 (g/cm2) = 11,1-11,6.

Rakendus. Titaan-volframi kõvasulam T15K6 on ette nähtud viskoossete materjalide töötlemiseks: teras, messing. Sulamit kasutatakse materjalide lõikamiseks - poolkare treimine pidevlõikamisel, viimistlustreimine katkendlõikamisel, keermelõikamine treiriistade ja pöörlevate peadega, tahkete pindade poolviimistlus ja viimistlusfreesimine, eeltöödeldud aukude puurimine ja puurimine, viimistlus süsihappegaasi- ja legeerteraste süvistamine, hõõritamine ja muud sarnased töötlemisviisid.

Kasutatud kirjanduse loetelu:

1. Borisov Yu.S., Kulik A.Ya., Mnukhin A.S. Komposiitpulbrite gaasitermiline pihustamine. - L.: Masinaehitus, 1985. - 197 lk.

2. Kasakov V.G. Õhukesed magnetkiled // Sorose õppeajakiri, 1997, nr 1, lk. 107-114.

3. Kindrachuk M.V., Labunet V.F., Pashechko M.I., Korbut E.V. Triboloogia: assistent/MON. – Kiiev: NAU-druk, 2009. – 392 lk. (Ukr). ISBN 978-966-598-609-6.

4. Ehitusmaterjalid. Ed. B.N. Arzamasova. Moskva, kirjastus "Mehaanikaehitus", 1990.

5. Materjaliteadus. A.E. Leikin, B.I. Rodin, Moskva, 1971, toim. "Kõrgkool".

6. Mõškin N.K., Petrokovets M.I. Hõõrdumine, määrimine, kulumine. Triboloogia füüsilised alused ja tehnilised rakendused. - M.: FIZMATLIT, 2007. -368 lk. ISBN 978-5-9221-0824-9.

7. Värviliste metallide sulamite tootmine ja valamine. Yudkin V.S. - M., 1967.

8. Masinaosade hõõrdumise, kulumise ja määrimise sõnaraamat-teatmik / V.D. Zozulya, E.L. Švedkov, D.Ya. Rovinsky, E.D. Brown. - Kiiev: Naukova Dumka, 1990. - 264 lk.

9. Sulamite termodünaamika. Wagner K. - Moskva, 1997.

10. Paagutatud kõvasulamite ja nendest valmistatud toodete tehnoloogia ja omadused - Panov V.S., Chuvilin A.M. - MISIOON, 2001.

11. Konstruktsioonimaterjalide tehnoloogia. Ed. OLEN. Dalsky. - Moskva. Ed. "Mehaanikatehnika", 1985.

12. Metallide tehnoloogia ja materjalide disain. V.M. Nikiforov. - Moskva, 1968, kirjastus. "Kõrgkool".

13. Metallide tehnoloogia ja materjalide disain. V.M. Nikiforov. - Moskva, 1968, kirjastus. "Kõrgkool".

Kõvad sulamid saadud pulbermetallurgia meetoditega plaatide kujul. Selliste sulamite põhikomponendid on volframkarbiidid (WC), titaan (TiC) ja tantaal (TaC), mille väikseimaid osakesi ühendab suhteliselt pehme ja vähem tulekindel koobalt. Karbiidid annavad sulamile kõrge kõvaduse ja kuumakindluse, koobalt - paindetugevuse.

Kõvad sulamid on kõrge kõvadusega - 72...76 HRC ja kuumakindlus kuni 850... 1000 °C. See võimaldab töötada 3–4 korda suurema lõikekiirusega kui kiirterasest valmistatud tööriistadega.

Praegu kasutatavad kõvasulamid jagunevad:

  • VK grupi volframisulamid: VK3, VK3-M, VK4, VK6, VK6-M, VK6-OM, VK8 jne. Sümbolis näitab number koobalti protsenti. Näiteks tähistus VK8 näitab, et see sisaldab 8% koobaltit ja 92% volframkarbiidi. Tähed M ja OM tähistavad peeneteralist ja eriti peeneteralist struktuuri;
  • TK grupi titaan-volframisulamid: T5K10, T15K6, T14K8, TZOK4, T60K6 jne Sümbolis näitab T-tähe järel olev number titaankarbiidide protsenti, pärast tähte K - koobalt, ülejäänud - volframkarbiidid;
  • TTK grupi titaan-tantaalvolframisulamid: TT7K12, TT8K6, TT20K9 jne. Sümbolis näitavad T-tähe järel olevad numbrid titaan- ja tantaalkarbiidide protsenti, pärast tähte K - koobalt, ülejäänud - volframkarbiidid.

Karbiidisulamid toodetakse standardsete plaatidena, mis on joodetud või mehaaniliselt kinnitatud konstruktsiooniterasest hoidikute külge.

Õige karbiidiklassi valik tagab lõikeriistade tõhusa töö. Konkreetse töötlemisjuhtumi jaoks valitakse sulam selle kuumakindluse ja tugevuse optimaalse kombinatsiooni alusel. Näiteks TK-rühma sulamitel on kõrgem kuumakindlus kui VK-sulamitel. Nendest sulamitest (TA) valmistatud tööriistu saab kasutada suurel lõikekiirusel, mistõttu kasutatakse neid laialdaselt terase töötlemisel.

Konstruktsiooniterasest valmistatud detailide töötlemisel kasutatakse VK-rühma kõvasulamitest valmistatud tööriistu AIDS-süsteemi madala jäikuse tingimustes, vahelduva lõikamise ajal, löökidega töötamisel, samuti rabedate materjalide, näiteks malmi töötlemisel, mis on tingitud selle kõvasulamite rühma suurenenud tugevusest ja madalatest temperatuuridest lõikamisel. tsooni.

Selliseid sulameid kasutatakse ka ülitugevast, kuumakindlast ja roostevabast terasest, titaanisulamitest valmistatud osade töötlemisel. Seda seletatakse asjaoluga, et titaani esinemine enamikus nendes materjalides põhjustab suurenenud haardumist TK-rühma sulamitega, mis sisaldavad ka titaani. Lisaks on TK grupi sulamid oluliselt halvema soojusjuhtivuse ja väiksema tugevusega kui VK sulamid.

TTK rühma sulamid hõivavad vahepealse positsiooni TK ja VK sulamite vahel. TTK sulamid on oma kasutusvõimaluselt universaalsed.

Nende põhiliseks kasutusvaldkonnaks on lõikamine väga suurte lõikekihi osadega, tugevate löökide ja madalate lõikekiirustega (hööveldamine ja meiseldamine).

Madala koobaltisisaldusega sulamid(T30K4, VK3, VK4) on kõrge kõvaduse, madala paindetugevuse ja madalama viskoossusega. Kasutatakse viimistlustöödeks. Vastupidi, suure koobaltisisaldusega sulamid (VK8, T14K8, T5K10) on sitkemad, suure paindetugevusega ja neid kasutatakse suure läbilõikega laastude eemaldamisel töötlemistöödel.

Kõvade sulamite jõudlus suureneb oluliselt, kui neile kantakse kulumiskindlad katted.