ВОПРОС 63. Безвольфрамовые твердые сплавы, их марки, физико-химические свойства и область применения.

 

В связи с высокой дефицитностью основных компонентных составляющих твердого сплава, и прежде всего W и Со, в странах СНГ развернуты широкие изыскания по разработке экономнолегированных безвольфрамовых твердых сплавов. [2]

Перспективным направлением разработки безвольфрамовых твердых сплавов (БВТС) оказалось создание сплавов на основе карбонитрида и кар­бида титана с никель-молибденовой связкой.

Сплавы отличаются высокой твердостью, окалиностойкостью, имеют низ­кий коэффициент трения по стали и пониженную склонность к адгезионному взаимодействию с обрабатываемым материалом, что уменьшает износ инст­румента по передней поверхности при обработке стали и позволяет получить при обработке сталей низкую шероховатость обработанной поверхности и высокую размерную точность. В то же время безвольфрамовые сплавы имеют более низкий модуль упругости, а, следовательно, и сопротивление упругим пластическим деформациям, чем вольфрамосодержащие, меньшую тепло­проводность и ударную вязкость, поэтому они хуже сопротивляются ударным и тепловым нагрузкам, также отличаются пониженной жаропрочностью, т.е. интенсивно разупрочняются при более низких температурах, чем сплавы типа ТК.

Указанные свойства определили и области рационального применения сплавов при обработке материалов резанием: главным образом чистовая и получистовая обработка при точении и фрезеровании углеродистых и легиро­ванных сталей с высокой скоростью резания и относительно небольшим сече­нием среза взамен титановольфрамовых сплавов.

Эффективно применение безвольфрамовых сплавов в виде сменных многогранных пластин, так как при напайке и заточке из-за низкой теплопроводности возможно появление внутренних напряжений и, как следствие, трещин на пластинах, а также снижение их эксплуатационной стойкости.

Промышленность страны выпускает две стандартные марки безвольфрамовых сплавов в соответствии с ГОСТ 26530-85 (табл. 1).

 

 

Таблица 1 «Состав и основные свойства промышленных марок БВТС»

С учетом относительно низких значений теплостойкости и пластической прочности БВТС проведены исследовательские работы по совершенствованию их свойств за счет упрочнения связки или карбонитридной фазы. Результатом таких разработок стало появление новых марок БВТС с улучшенными свойст­вами по хрупкой и пластической прочности.

Примером совершенствования БВТС могут служить сплавы ЛЦК20, карбо-нитридная фаза которых легирована цирконием, сплавы ТВ4, ЦТУ и НТНЗО, связки которых имеют заметно более высокую прочность и теплостойкость за счет легирования соответственно карбидом вольфрама, вольфрамом и карби­дами титана и ниобия. Новая группа сплавов этого типа имеет повышенную эксплуатационную надежность и расширенную область применения. В частно­сти, сплавы ТВ4, НТНЗО рекомендуют для черновой обработки стали при фрезеровании и точении (области применения Р20-Р30).

Состав и некоторые свойства БВТС повышенной прочности показаны в таблице 2.

Таблица 2 «Состав и свойства БВТС повышенной прочности»

 

Эффективность применения БВТС зависит от правильности подготовки инструмента, выбора режимов резания и условий обработки, включая обраба­тываемый материал. Например, стандартный БВТС марок ТН-20, КНТ-16 не рекомендуется при обработке труднообрабатываемых материалов, твердых чугунов и закаленных сталей.

Опыт внедрения существующих безвольфрамовых сплавов и прогнози­руемое расширение их применения в связи с появлением новых более со­вершенных марок показывает, что при выпуске требуемой номенклатуры изде­лий и обеспечении стабильного уровня качественных показателей, около 25-30% объема выпуска вольфрамосодержащих сплавов для обработки стали может быть заменено на безвольфрамовые.

БВТС с их более высокой, чем у вольфрамосодержащих твердых сплавов, теплостойкостью, меньшей склонностью к адгезии с обработанным материалом вполне отвечает современной тенденции обработ­ки заготовок за одну установку, когда припуск на обработку минимален, а реза­ние ведется на высоких скоростях резания при необходимости обеспечения низкой шероховатости обработанной поверхности и высокой размерной точности. Таким образом, инструмент, оснащенный пластинами из БВТС, ста­новится особенно эффективным при обработке заготовок с большой площадью обрабатываемой поверхности, к которым предъявляются высокие требования по точности размеров и геометрической формы, шероховатости.

Применяются в машиностроении безвольфрамовые твёрдые сплавы при изготовлении режущего инструмента, пресс-форм и вытяжных матриц, измерительных калибров. [Yashericyn_Teoriya_rezaniya_43]

Безвольфрамовые твёрдые сплавы эффективно применяются при получистовой и чистовой обработке низколегированных, конструкционных, высокохромистых и хромоникелевых сталей с HRCэ 31,5, а также при обработке цветных металлов, взамен стандартных твёрдых сплавов Т15К6 и Т30К4.

 

Практическая часть

Задача 140. На токарно- винторезном станке 16К20 обтачивают заготовку диаметром D до диаметра d. Длина обрабатываемой поверхности l, длина заготовки L. Шероховатость обработанной поверхности Ra. Сечение державки резца В´Н=16´25 мм.

Дано:

№ варианта	Материал заготовки	Заготовка	Способ крепления заготовки	Обработка и параметр шероховатости, мкм	Система СПИЗ	D	d	l	L
						мм
	Серый чугун, 200 НВ	Отливка без корки	В патроне	Точение напроход, черновое, Rа=12,5	Средняя		102h10

Необходимо:

- привести схему обработки с указанием движений резания;

- выбрать режущий инструмент;

- назначить режимы резания табличным методом;

- определить основное время.

Решение:

Согласно условию задачи точение детали производиться в патроне, строим эскиз обработки.

Рисунок 3 – Эскиз обработки