Перейти к содержанию

Виды покрытий и твердых сплавов для режущего инструмента

Содержание

Виды покрытий и твердых сплавов для режущего инструмента

Твердые сплавы классифицируют по двум основным критериям.

Способ получения

По способу получения твердые сплавы делят на два вида.

  1. Литые. Их изготавливают по технологии литья. К сплавам этой группы относятся стеллиты, сормайты, а также твердые сплавы с большим содержанием никеля. Обычно при производстве применяют прессование и термическую постобработку (закалка, старение, отжиг и пр.). В результате получаются высококачественные материалы. Литые твердые сплавы предназначены для наплавки на инструменты для металлообработки.
  2. Спеченные. Такие твердые сплавы еще называют металлокерамическими из-за того, что технологии изготовления очень похожи. Материалы производят по технологии порошковой металлургии. Ее дополняют лазерная/ультразвуковая обработка или травление в кислотах. На выходе материалы получаются максимально качественными.

Спеченные твердые сплавы закрепляют на инструментах механическим методом или по технологии пайки.

Химический состав

По химическому составу твердые сплавы делят на 4 группы.

  1. Однокарбидные (вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ВК.
  2. Двухкарбидные (титано-вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ТК.
  3. Трехкарбидные (титано-тантало-вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ТТК.
  4. Безвольфрамовые. Маркировка — ТН.

применение твердых сплавов Виды покрытий и твердых сплавов для режущего инструмента Жаропрочный металл

Классификация

  1. По составу
  • Вольфрамокобальтовые (ВК) – марки ВК3М, ВК3, ВК8, ВК6М и др. Внутри группы марки отличаются разным процентом кобальта, типом производства, величиной зерна карбида вольфрама (мелкозернистая и крупнозернистая структура). Для режущих инструментов подходят марки с процентным содержанием кобальта до 12%. При повышении процента кобальта устойчивость состава при резании понижается, но увеличивается его эксплуатационная прочность. Инструменты, изготовленные из сталей данной группы, используются для работы с чугунными, конструкционными сталями, хрупкими материалами при ударной обработке, прерывистом технологическом цикле, в процессе которого температура в зоне резки не поднимается до значительных уровней.
  • Титановольфрамокобальтовые (ТК) – марки Т14К8, Т5К10 и др. В химический состав этого типа твердых сплавов входят следующие компоненты: карбид титана, вольфрама и кобальт в виде связующего звена. Если сравнивать данные сплавы с марками ВК, можно отметить у них высокие показатели твердости и жаропрочности, устойчивости к окислению, но они менее упруги, электро- и теплопроводность материалов ниже. Предназначаются для работы с металлами, которые эксплуатируются при более интенсивных скоростях резки.
  • Титанотанталовольфрамокобальтовые (ТТК) – ТТ8К6, ТТ7К12, ТТ10К8Б и др. Добавление в структуру тантала значительно улучшает эксплуатационные возможности получаемых сплавов, повышая их устойчивость к высоким температурным воздействиям и увеличивая прочность. Они используются для резки тяжело обрабатываемых материалов, когда инструмент в процессе работы подвергается серьезной нагрузке.
  • Безвольфрамовые (БВТС) – КНТ16, ТН20 и др. Изготавливаются без использования вольфрама и кобальта, на базе титановых соединений, с добавлением никеля и молибдена в качестве связующих элементов. По твердости данные составы аналогичны маркам вольфрамовой группы, они почти не окисляются, а по упругости и прочности им уступают. Подходят для оборудования, которое работает при прерывистом резании.
  • По технологии получения
  • Литые стали – изготавливаются по классической технологии литья, с последующей механической и термической обработкой.
  • Спекаемые составы (однокарбидные, двухкарбидные, трехкарбидные) – производятся методами порошковой металлургии, с дальнейшей шлифовкой, лазерной, ультразвуковой, химической обработкой.
  • Инструментальные – используются для резания, штамповки, давления, бурения обрабатываемых материалов.
  • Конструкционные – применяются для производства деталей, к которым предъявляются высокие требования износоустойчивости, сопротивления большим нагрузкам.
  • Жаростойкие и жаропрочные – подходят для инструментария, подвергающегося в процессе эксплуатации температурным воздействиям.
  • Группа P – для материалов, образующих сливную стружку.
  • Группа K – для резки чугуна, цветных металлов, твердых материалов, образующих элементную и стружку надлома.
  • Группа M – для обработки нержавейки, жаропрочных и титановых материалов, образующих сливную и стружку надлома.

Преимущества и недостатки твердых сплавов

К преимуществам твердых сплавов относят:

  1. очень высокие твердость и износостойкость;
  2. исключительную прочность;
  3. тугоплавкость;
  4. высокие жаростойкость и жаропрочность.

Есть лишь 2 недостатка.

  1. Карбиды металлов, которые идут на производство твердых сплавов, стоят дорого.
  2. Материалы отличаются чувствительностью к ударным нагрузкам и имеют небольшую (по сравнению с быстрорежущими сталями) вязкость.

Основные марки твердых сплавов, их состав и физико-механические свойства

Расскажем в деталях о твердых сплавах вышеперечисленных групп.

Однокарбидная группа

Таблица с марками вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплаваСостав (%)Физико-механические свойства
Карбид танталаКобальтКарбид вольфрамаПредел прочности при изгибе (МПа)Твердость по Роквеллу (HRA)Плотность (10-3, кг/м3)
ВК3397117689,515–15,3
ВК3-М39711769115–15,3
ВК4496151989,514,9–15,2
ВК6694151988,514,6–15
ВК6-М69414219014,8–15,1
ВК6-ОМ2692127490,514,7–15
ВК8892166687,514,4–14,8
ВК10109017648714,2–14,6
ВК10-М109016178814,3–14,6
ВК10-ОМ21088147088,514,3–14,6

«М» в маркировках говорит о том, что сплав является мелкозернистым. Материалы с маркировкой «ОМ» обладают особой мелкозернистостью.

Это самая распространенная группа твердых сплавов. Из них изготавливают различные детали, изделия, конструкции и инструменты с высокими показателями жаростойкости. Отличный пример — борфрезы ВК8.

Двухкарбидная группа

Таблица с марками титано-вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплаваСостав (%)Физико-механические свойства
Карбид титанаКобальтКарбид вольфрамаПредел прочности при изгибе (МПа)Твердость по Роквеллу (HRA)Плотность (10-3, кг/м3)
Т30К430664980929,5–9,8
Т15К61579611769011,1–11,6
Т14К814788127489,511,2–11,6
Т5К106859142188,512,4–13,1
Т5К125831216668713,1–13,5

Титано-вольфрамо-кобальтовые твердые сплавы предназначены для изготовления инструментов, используемых для резания сталей, дающих сливную стружку. Наличие титана в составе снижает адгезию при обработке деталей и заготовок. Повышаются износостойкость и твердость, но понижается прочность.

Трехкарбидная группа

Таблица с марками титано-вольфрамо-танатало-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплаваСостав (%)Физико-механические свойства
Карбид титанаКобальтКарбид вольфрамаКарбид танталаПредел прочности при изгибе (МПа)Твердость по Роквеллу (HRA)Плотность (10-3, кг/м3)
ТТ7К1241281316668713–13,3
ТТ8К686842132390,512,8–13,3
ТТ10К8–Б3882716178913,5–13,8
ТЕ20К99,49,56714,114709112–13
Т8К77,57850,5151990,512,8–13,1

Добавление в состав карбида тантала приводит к еще большему увеличению износостойкости. Стоимость твердых сплавов этих марок находится на высоком уровне.

Безвольфрамовые твердые сплавы группа

Таблица с марками безвольфрамовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Марка твердого сплаваСостав (%)Физико-механические свойства
Карбид титанаКарбонитрит ТитанаМолибденНикельПредел прочности при изгибе (МПа)Твердость по Роквеллу (HRA)Плотность (10-3, кг/м3)
ТН20796151050905,5–6
КНТ16746,519,51200895,5–6

Безвольфрамовые твердые сплавы отличаются меньшими прочностью и теплостойкостью по сравнению с материалами всех предыдущих групп.

Области применения

Из них изготавливают оснастку к металлорежущим станкам, бурильному оборудованию.

Перечень основных направлений использования выглядит следующим образом:

  • изготавливают сверла, фрезы, резцы и другой инструмент металлорежущий инструмент;
  • отдельные детали мерительного инструмента;
  • изготовление специальных клейм, различных штампов;
  • инструментов для вырубки;
  • отдельных элементов станков для волочения и проката;
  • инструменты для горнодобывающей техники;
  • элементы износостойких подшипников;
  • напыление на стальные корпуса подшипников;
  • оборудование для рудообогатитегтных фабрик;
  • напыление на поверхности деталей из более мягких материалов. Это позволяет значительно улучшить твердость, жаропрочность, коррозийную стойкость.

Основные сферы применения твердых сплавов различных марок

Твердые сплавы различных марок находят применение в следующих сферах.

  1. Изготовление инструментов для металлообработки. Твердые сплавы используют при производстве фрез, сверл, коронок, резцов, дисков, зенкеров и зенковок, протяжек, разверток, метчиков, плашек и пр. (Вот здесь можно добавить много ссылок на соответствующие разделы каталога)

Виды покрытий и твердых сплавов для режущего инструмента

Фотография №2: твердосплавные фрезы по металлу.

Материал ВК8 Челябинск

Без стали не обходится ни одно производство, будь то тяжелое машиностроение или изготовление бытовых электроприборов. Существует множество марок этого продукта, а также большое количество форм отпуска. Наша компания реализует материал ВК8 большими партиями и с минимальной наценкой. Для уточнения свойств и характеристик конкретной марки можно обратиться к менеджерам компании.

Как и вся продукция, материал ВК8 закупается у ведущих производителей. Поэтому мы готовы со всей ответственностью давать гарантию на качество. Минимальное количество посредников определяет и низкую стоимость. Вкупе с быстрой доставкой, это дает возможность нашим бизнес-партнеры вести стабильное и взаимовыгодное сотрудничество.

Помимо отпуска, в форме той или иной детали (заготовки), наша компания реализует обработку металлов. Все мероприятия проходят четкий контроль на соответствие ГОСТа и правилам. Специалисты нашего предприятия осуществляют такие работы как оцинкование, создание деталей по чертежам заказчика, производство отливок, изготовление различных профилей и многое другое.

Имея в арсенале новейшее оборудование и огромный, опыт мы можем предложить проверку изделия по ряду параметров, таким как прочностные характеристики, химический состав, чистота сплава и так далее.

Каждому покупателю предложен огромный ассортимент продукции различного формата, а также актуальных услуг и работ. Чтобы быстрее разобраться и выбрать товар соответствующий потребностям, нужно связаться с менеджером компании и получить развернутую информацию по всем интересующим вопросам.

Выбор марки твердого сплава

Международная организация по стандартизации делит твердые сплавы в зависимости от назначения при металлообработке на категории. Основных — три.

  1. P. Инструменты из твердых сплавов с такой международной маркировкой подходят для обработки заготовок и изделий из следующих материалов.
  2. Рессорно-пружинные, нелегированные, легированные и подшипниковые конструкционные стали.
  3. Коррозионно-теплостойкие стали ферритного и мартенситного классов.
  4. Низколегированные и углеродистые стали для отливок.
  5. Быстрорежущие, углеродистые и штамповые инструментальные стали.

цинковых и алюминиевых антифрикционных сплавов

Сферы применения инструментов из сплавов остальных групп таковы:

  1. S — обработка жаропрочных сплавов и материалов на титановой основе;
  2. H — обработка заготовок и изделий из закаленной стали;
  3. N — обработка цветных металлов.

При выборе инструмента по марке твердого сплава специалисты обращают внимание на 5 моментов.

  1. Эксплуатационные и физико-механические свойства твердого сплава.
  2. Особенности материала, из которого изготовлена заготовка.
  3. Состояние станка, его динамические и кинематические характеристики.
  4. Вид операции и важные технические условия.
  5. Требования к точности обработки и чистоте металлических поверхностей.

Характерные особенности и маркировка

Соединения, полученные относительно новым технологическим способом, не меняют своих характеристик даже при очень высоких температурах – выше 1000 градусов. Также они не деформируются при значительных механических нагрузках. Это обеспечивается тем, что они создаются из тугоплавких металлов с добавлением менее прочного кобальта, который придает составу прочность на изгиб, чтобы изделие не обладало хрупкостью титана и не ломалось.

твердые сплавы

Первая особенность, на которую мы обращаем внимание, – изготовление прессованием. Смешиваются порошковые карбиды вольфрама, титана и тантала с мелкими частицами кобальта. Добавляются легирующие элементы, к примеру, хром. Затем под воздействием большого давления и сверхвысоких температур производится термическое спекание.

Маркировка твердых сплавов производится на основании государственных стандартов. Она включает цифровой и буквенный набор.

Примеры марок стали

Представим наиболее популярные соединения. Они используются на производствах разного типа. Пропорции компонентов отвечают за характеристики.

Содержание вольфрама – доминирующее, поэтому его литера стоит впереди. Кобальта только 2% – об этом нам говорит цифра. Если не считать легирующие добавки и примеси, которых от силы наберется сотая часть процента, то остальные 98% принадлежат W.

Это аналог – вольфрамокобальтовый набор с большим содержанием последнего – не 2, а 6% кобальта. Но здесь есть конкретизация по применению – из такого материала следует изготавливать инструменты для обработки тугоплавких сталей.

Т5К10

Когда есть три элемента составляющих, вместо двух, то самый распространенный, которого основная масса, может не писаться. Он априори основа сплава – это вольфрам. А то, что стоит с цифрами рядом, это второстепенные компоненты – 5% титана и 10% кобальта.

Т14К8

Аналогичное содержание, но другие процентные коэффициенты. Увеличение титанового включения придает прочности, но и хрупкости.

ТТ7К12

Аналог, но с добавлением тантала. Состав: W – 71%; Ti – 17%; Co – 12%; Та – меньше 1%, как примесь.

Кроме классических веществ, добавляют также молибден, никель. Полученные материалы приобретают свойства указанных элементов. Это дорогостоящие металлы, применяемые для особых деталей самолетостроения и машиностроения.

Расшифровка букв в марках твердых спеченных сплавов

Кроме указания на то, какой ингредиент входит в соединение и в каком процентном соотношении, есть еще буквенное указание на применение. Такую классификацию провела международная организация, наименование – ИСО. Это позволило унифицировать маркировку отечественных и зарубежных аналогов. Литера ставится обычно в конце аббревиатуры.

Заточенным предметом из состава данной марки можно обрабатывать закаленную сталь. Она тверже и прочнее обычных металлов.

Подходит для чугуна. Большое количество углерода в сочетании с железом делает его менее пластичным, поэтому резка другим инструментом может привести к сколам и трещинам.

Обычно обрабатывается нержавейка. В ней предельное содержание легирующих добавок, в том числе – хрома.

Применяется при металлообработке цветных соединений.

Для пластичных материалов с повышенной вязкостью. Когда их режешь, стружка получается сливная. Они «сливается» вниз от резца, что негативно сказывается на результате.

Идеально подходит для таких веществ, которые имеют повышенную жаропрочность. Здесь актуально то, что твердосплавные инструменты еще менее подвержены влиянию высоких температур.

Твердые сплавы — марки, свойства, применение, компоненты

Виды покрытий и твердых сплавов для режущего инструмента

Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлические материалы, способные сохранять эти свойства при 900—1150 °C. В основном изготовляются из высокотвердых и тугоплавких материалов на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, хрома, связанных кобальтовой металлической связкой, при различном содержании кобальта или никеля.

Характеристика

Помимо прочности и износостойкости к полезным свойствам данных материалов можно отнести тугоплавкость. При нагреве до 900 — 1150°C твердый сплав сохраняет все свои качества.

Существует специальная маркировка, которая указывает свойства и характеристики сплава. В основе принципа маркирования – буквы, указывающие на наличие того или иного металла и цифры, показывающие его количество в %. Необходимо точно понимать их значение, так как от данных показателей зависит пригодность материала для проведения необходимых работ.

Как получают твердые сплавы

Соединения металлов представляют собой смесь порошков, которые прессуются и запекаются. В её состав входят карбиды и кобальт. Смешивают порошки в формах для запекания, прессуют под давлением от 200 кгс/см2. После обработки давлением формы разогреваются до температуры в 1500 градусов. Готовые соединения используют при получении труднообрабатываемых материалов.

Свойства твердых сплавов

Чтобы понять, какой металл или смесь самый прочный в мире, необходимо знать их свойства. Основные характеристики помогут разбираться в тех или иных видах материалов и грамотно использовать их при производстве. Свойства твердых сплавов:

  1. Высокая механическая и термоударная прочность.
  2. Износоустойчивость.
  3. Красностойкость. Этот показатель проявляется при температурах от 900 и до 1000 градусов.

Такие свойства твердых сплавов, как ударопрочность, пластичность, прочность при сжатии или изгибе и твердость напрямую зависят от количества кобальта, содержащегося в соединениях. Также важен размер зерна карбида вольфрама.

Характеристики твердых сплавов

Чтобы определить самый твердый сплав, необходимо разбираться в характеристиках. К ним относится химический состав соединения металлов, его механические и физические свойства, процесс получения готовых сплавов.

Механические и физические характеристики:

  1. Жаропрочность.
  2. Плотность (14,9г/см3–15,2г/см3).
  3. Твердость (89,5HRA-91 HRA).
  4. Теплопроводность — 51 Вт.
  5. Допустимая прочность — 2150 Мпа.

Также к этим характеристикам можно отнести устойчивость соединений к воздействию коррозийных процессов. Самый твердый сплав обладает завышенным физико-механическими характеристиками.

Виды покрытий и твердых сплавов для режущего инструмента

Марки

По государственным ГОСТам устанавливается специальная маркировка, которой отмечаются все соединения твердых металлов. Она представляет собой заглавные буквы и цифры:

  1. ВК6М — вольфрамокобальтовая смесь. Цифра 6 указывает на количество кобальта в составе. Буква «В» указывает на вольфрам, соответственно буква «К» — кобальт. Буква «М» обозначает то, в какой сфере применяется этот сплав. Из него изготавливают инструменты для обработки металлов.
  2. ВК2 — в этом случае в смеси содержится 2% кобальта и 98% вольфрама.
  3. ВК8 — в этой смеси кобальта содержится до 8%.
  4. Т14К8 — в таких соединениях содержится третий элемент — титан. Его в составе содержится 14%. Кобальта 8%. Всё остальное это вольфрам.
  5. Т5К10 — аналогична предыдущей смеси, в которой 5% титана, 10% кобальта и 85% вольфрама.
  6. ТТ7К12 — к указанным выше элементам добавляется тантал. Его процентное содержание такое же, как и у титана.

Марки сплава указываются на готовых деталях и заготовках.

Области применения

Существует множество сфер применения твердых сплавов. К ним относятся:

  1. Производство инструмента для обработки металла.
  2. Изготовление деталей для промышленного оборудования.
  3. Оснастка для работы с металлическими заготовками.

Часто твердые сплавы используются в качестве напыления на более мягкие. Сферы применения доходят вплоть до постройки крупного транспорта.

Применение и продукция из твердых сплавов

Материал широко распространен в современной промышленности. Развивается и технология производства самих сплавов, улучшается их качество, меняется состав, появляются новые маркировки. Но помимо изменения самого материала, меняются и принципы работы с ним. Появляются новые типы соединений, наносимые на изделия, благодаря чему, они приобретают новые функции и роли в промышленности.

Виды покрытий и твердых сплавов для режущего инструмента

На сегодняшний день твёрдые сплавы применяются:

  1. В производстве режущего инструмента. Изготовленные из высокопрочных материалов инструменты позволяют повысить качество производства, ускорить его и снизить затраты на брак и закупку материалов. Высокая жаростойкость и прочность позволяют работать на предельных скоростях. Поэтому сплавы гораздо более ценны в производстве инструмента, нежели простая сталь. В их производстве зачастую используют алмазные заготовки, значительно повышающую качество материала и его свойства. К примерам таких инструментов можно отнести резцы, свёрла и т.д.;
  2. В изготовлении высокопрочных деталей для механических изделий, производственных машин, автомобилей и техники, ножей и лезвий для грейдеров – в механизмах, испытывающих высокие перегрузки и усилия;
  3. В производстве оборудования, предназначенного для больших нагрузок. Например, рудодобывающее оборудование, буровые установки. Сплавы применяются в опорах промышленных весов и в прочих механизмах, рассчитанных на большие усилия и давления;
  4. При изготовлении мелких, но ключевых деталей различных механизмов. Например, из данного материала производятся подшипники, клеммы, различные защитные напыления и прочее.
  5. В производстве различных форм и матриц, при отливке стальных изделий как простых, так и имеющих сложную форму.
  6. Для механической постобработки сложных материалов (сталь, чугун, цветные металлы, жаростойкие материалы и т.д.).
  7. При штамповании различных изделий.

Перед закупкой инструмента, деталей или просто исходного материала, в составе которого есть сплавы, необходимо тщательно изучить к какому классу они относятся и какими свойствами обладают. В этом поможет понимание значений маркировок, которые указывают на состав изделия и, как следствие, на его способность выдерживать те или иные нагрузки. Каждый класс материала предназначен для применения в конкретной сфере производства и может быть абсолютно не пригоден для иной, что также следует учитывать.

Как выбрать нужную марку твердого сплава

При выборе марки сплава нужно обращать внимание на их разделение. Это могут быть титановольфрамовые и вольфрамовые смеси. Первыми обрабатывают стали, вторыми — чугун.

Также нужно учитывать физические и механические характеристики. Важную роль играет мощность оборудования, с помощью которого будет проводиться обработка.

Достоинства и недостатки

У твердых соединений металлов существуют как преимущества, так и недостатки. К сильным сторонам относятся:

  1. Высокая механическая и термоударная прочность.
  2. Однородность структуры.
  3. Заточка на инструменте сохраняется гораздо дольше.
  4. Устойчивость к высоким температурам.

К недостаткам можно отнести высокую цену на инструменты и оснастку из твердых соединений.

Продукция из твердых сплавов

В строительных магазинах и на рынках можно найти различные товары из смесей твердых металлов. Это могут быть различные инструменты, детали для машин, станков, электроинструмента, строительные пластины и другие изделия.

4-4 Твердые сплавы и материалы

Твердые соединения металлов популярны в строительстве, металлургии, машиностроении и других отраслях. С их помощью можно обрабатывать твердые материалы, что было крайне проблематично до их появления. Однако за оснастку такого типа придется хорошо заплатить.

Достоинства / недостатки

    Достоинства:

Литература

Промышленность выпускает сырье для производства твердых сплавов в виде порошкообразных смесей. Широкое распространение получили смеси твердосплавные ВК6 и ВК8. В дальнейшем смеси формуются и спекаются, в результате чего получаются штабики или готовые изделия требуемой формы. Штабики служат исходным сырьем для производства полуфабрикатов, например, листов, пластин, прутков и других изделий.

Твердые сплавы: их свойства и характеристики

Различают спечённые и литые твёрдые сплавы. Главной особенностью спеченных твердых сплавов является то, что изделия из них получают методами порошковой металлургии и они поддаются только обработке шлифованием или физико-химическим методам обработки (лазер, ультразвук, травление в кислотах и др), а литые твердые сплавы предназначены для наплавки на оснащаемый инструмент и проходят не только механическую, но часто и термическую обработку (закалка, отжиг, старение и др). Порошковые твердые сплавы закрепляются на оснащаемом инструменте методами пайки или механическим закреплением. Твердые сплавы различают по металлам карбидов, в них присутствующих: вольфрамовые — ВК2, ВК3,ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титано-вольфрамовые — Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В; титано-тантало-вольфрамовые — ТТ7К12, ТТ10К8Б.Безвольфрамовые ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30

По химическому составу твердые сплавы классифицируют:

  • вольфрамокобальтовые твердые сплавы (ВК);
  • титановольфрамокобальтовые твердые сплавы (ТК);
  • титанотанталовольфрамокобальтовые твердые сплавы (ТТК).

Твердые сплавы по назначению делятся (классификация ИСО) на:

  • Р
    — для стальных отливок и материалов, при обработке которых образуется сливная стружка;
  • М
    — для обработки труднообрабатываемых материалов (обычно нержавеющая сталь);
  • К
    — для обработки чугуна;
  • N
    — для обработки алюминия, а также других цветных металлов и их сплавов;
  • S
    — для обработки жаропрочных сплавов и сплавов на основе титана;
  • H
    — для закаленной стали.

Из-за дефицита вольфрама разработана группа безвольфрамовых твердых сплавов, называемых керметами. Эти сплавы содержат в своём составе карбиды титана (TiC), карбонитриды титана (TiCN), связанные никельмолибденовой основой. Технология их изготовления аналогична вольфрамосодержащим твердым сплавам.

Эти сплавы по сравнению с вольфрамовыми твердыми сплавами имеют меньшую прочность на изгиб, ударную вязкость, чувствительны к перепаду температур из-за низкой теплопроводности, но имеют преимущества — повышенную теплостойкость (1000 °C) и низкую схватываемость с обрабатываемыми материалами, благодаря чему не склонны к наростообразованию при резании. Поэтому их рекомендуют использовать для чистового и получистового точения, фрезерования. По назначению относятся к группе Р классификации ИСО.

Свойства твёрдых сплавов

Пластинки из твердого сплава имеют HRA 86-92 обладают высокой износостойкостью и красностойкостью (800—1000 °C), что позволяет вести обработку со скоростями резания до 800 м/мин.

Спечённые твёрдые сплавы

Твердые сплавы изготавливают путем спекания смеси порошков карбидов и кобальта. Порошки предварительно изготавливают методом химического восстановления (1-10 мкм), смешивают в соответствующем соотношении и прессуют под давлением 200—300 кгс/см², а затем спекают в формах, соответствующих размерам готовых пластин, при температуре 1400—1500 °C, в защитной атмосфере. Термической обработке твердые сплавы не подвергаются, так как сразу же после изготовления обладают требуемым комплексом основных свойств.

Композиционные материалы, состоящие из металлоподобного соединения, цементированного металлом или сплавом. Их основой чаще всего являются карбиды вольфрама или титана, сложные карбиды вольфрама и титана (часто также и тантала), карбонитрид титана, реже — другие карбиды, бориды и т. п. В качестве матрицы для удержания зерен твердого материала в изделии применяют так называемую «связку» — металл или сплав. Обычно в качестве «связки» используют кобальт, так как кобальт является нейтральным элементом по отношению к углероду, он не образует карбиды и не разрушает карбиды других элементов, реже — никель, его сплав с молибденом (никель-молибденовая связка).

Получение твердых сплавов методом порошковой металлургии

  1. Получение порошков карбидов и кобальта методом восстановления из оксидов.
  2. Измельчение порошков карбидов и кобальта (производится на шаровых мельницах в течение 2-3 суток) до 1-2 микрон.
  3. Просеивание и повторное измельчение при необходимости.
  4. Приготовление смеси (порошки смешивают в количествах, соответствующих химическому составу изготавливаемого сплава).
  5. Холодное прессование (в смесь добавляют органический клей для временного сохранения формы, например ПВС, парафины или глицерин [1]).
  6. Спекание под нагрузкой (горячее прессование) при 1400 °C (при 800—850 °C клей сгорает без остатка). При 1400 °C кобальт плавится и смачивает порошки карбидов, при последующем охлаждении кобальт кристаллизуется, соединяя между собой частицы карбидов.

Номенклатура спеченных твердых сплавов

Твердые сплавы условно можно разделить на три основные группы:

  • вольфрамосодержащие твердые сплавы
  • титановольфрамосодержащие твердые сплавы
  • титанотанталовольфрамовые твердые сплавы

Каждая из вышеперечисленных групп твердых сплавов подразделяется в свою очередь на марки, различающиеся между собой по химическому составу, физико-механическим и эксплуатационным свойствам.

Некоторые марки сплава, имея одинаковый химический состав, отличаются размером зерен карбидных составляющих, что определяет различие их физико-механических и эксплуатационных свойств, а отсюда и областей применения.

Свойства марок твердых сплавов рассчитаны таким образом, чтобы выпускаемый ассортимент мог в максимальной степени удовлетворить потребности современного производства. При выборе марки сплава следует учитывать: область применения сплава, характер требовании, предъявляемых к точности обрабатываемых поверхностей, состояние оборудования и его кинематические и динамические данные.

Обозначения марок сплавов построено по следующему принципу:

1 группа — сплавы содержащие карбид вольфрама и кобальт. Обозначаются буквами ВК, после которых цифрами указывается процентное содержание в сплаве кобальта. К этой группе относятся следующие марки:

ВКЗ, ВКЗМ, ВК6, ВК6М, ВК6ОМ, ВК6КС, ВК6В, ВК8, ВК8ВК, ВК8В, ВК10КС, ВК15, ВК20, ВК20КС, ВК10ХОМ, ВК4В.

2 группа — титановольфрамовые сплавы, имеющие в своём составе карбид титана, карбид вольфрама и кобальт. Обозначается буквами ТК, при этом цифра, стоящая после букв Т обозначает % содержание карбидов титана, а после буквы К — содержание кобальта. К этой группе относятся следующие марки: Т5К10, Т14К8, Т15К6, ТЗ0К4.

3 группа — титанотанталовольфрамовые сплавы, имеющие в своём составе карбид титана, тантала и вольфрама, а также кобальт и обозначаются буквами ТТК, при этом цифра, стоящая после ТТ % содержание карбидов титана и тантала, а после буквы К — содержание кобальта. К этой группе относятся следующие марки: ТТ7К12, ТТ20К9.

4 группа — сплавы с износостойкими покрытиями. Имеют буквенное обозначение ВП. К этой группе относятся следующие марки: ВП3115 (основа ВК6), ВП3325 (основа ВК8), ВП1255 (основа ТТ7К12).

Твердые сплавы применяемые для обработки металлов резанием: ВК6, ВКЗМ, ВК6М, ВК60М, ВК8, ВК10ХОМ, ТЗОК4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, ТТ7К12, ТТ20К9.

Твердые сплавы применяемые для бесстружковой обработки металлов и древесины, быстроизнашивающихся деталей машин, приборов и приспособлений: ВКЗ, ВКЗМ, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК15, ВК20, ВК10КС. ВК20КС.

Твердые сплавы применяемые для оснащения горного инструмента: ВК6В, ВК4В, ВК8ВК, ВК8, ВК10КС, ВК8В,ВК11ВК,ВК15.

В России и бывшем СССР для обработки металлов резанием применяются следующие спеченные твердые сплавы[2]:

Российские спечённые твёрдые сплавы:

Марка сплаваWC %TiC %TaC %Co %Прочность на изгиб (σ), МПаТвёрдость, HRAПлотность (ρ), г/см3Теплопроводность (λ), Вт/(м·°С)Модуль Юнга (Е), ГПа
ВК2982120091,515,151645
ВК3973120089,515,350,2643
ВК3-М97315509115,350,2638
ВК4964150089,514,9-15,250,3637,5
ВК4-В96415508815,250,7628
ВК6946155088,51562,8633
ВК6-М94614509015,167632
ВК6-ОМ9226130090,51569632
ВК8928170087,514,850,2598
ВК8-В92817508914,850,4598,5
ВК10901018008714,667574
ВК10-ОМ9010150088,514,670574
ВК15851519008614,174559
ВК208020200084,513,881546
ВК25752521508313,183540
ВК307030240081,512,785533
Т5К108569145088,513,120,9549
Т5К128351217008713,521549,3
Т14К878148130089,511,616,7520
Т15К67915612009011,512,6522
Т30К4663041000929,812,57422
ТТ7К1281431217008713,3
ТТ8К684826135090,513,3
ТТ10К8-Б8237816508913,8
ТТ20К9679,414,19,515009112,5
ТН-2079(Ni15%)(Mo6%)100089,55,8
ТН-3069(Ni23%)(Mo29%)110088,56
ТН-5061(Ni29%)(Mo10%)1150876,2

Иностранные производители твердого сплава, как правило, используют каждый свои марки сплавов и обозначения.

Разработки

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 11 мая 2011 года

В настоящее время[когда?

] в российской твердосплавной промышленности проводятся глубокие исследования, связанные с возможностью повышения эксплуатационных свойств твердых сплавов и расширением сферы применения. В первую очередь эти исследования касаются химического и гранулометрического состава RTP (ready-to-press) смесей. Одним из удачных примеров за последнее время можно привести сплавы группы ТСН (ТУ 1966—001-00196121-2006), разработанные специально для рабочих узлов трения в агрессивных кислотных средах. Данная группа является логическим продолжением в цепочке сплавов ВН на никелевой связке, разработанных Всероссийским научно-исследовательским институтом твёрдых сплавов. Опытным путём было замечено, что с уменьшением размера зёрен карбидной фазы в твердом сплаве качественно повышаются твёрдость и прочность. Технологии плазменного восстановления и регулирования гранулометрического состава в данный момент позволяют производить твердые сплавы размеры зерен (WC) в которых могут быть менее 1 микрометра. Сплавы ТСН-группы находят широкое применение в производстве узлов химических и нефтегазовых насосов российского производства.

Литые твёрдые сплавы

Литые твёрдые сплавы получают методом плавки и литья.

Ультра-мелкозернистый твердый сплав Жаропрочный металл Твердые сплавы с покрытием РVD Твердые сплавы с алмазным покрытием Твердые сплавы с покрытием DLC Покрывать можно инструмент любой геометрической сложности Сравнительная таблица покрытий режущего инструмента

Классификация

Существует специальная международная классификация, именуемая «ИСО». Она разделяет отечественные и зарубежные твердые сплавы по области применения. Маркируется буквами из латинского алфавита:

  1. К — используется для чугуна.
  2. N — обработка цветных металлов и сплавов аналогичным им.
  3. H — применяется при работе с закаленной сталью.
  4. M — для нержавеющей стали.
  5. P — для отливок со сливной стружкой.
  6. S — для работы с жаропрочными сплавами.

Помимо этой классификации, есть разделение по химическим элементам, содержащимся в составе, и количеству основных металлов.

Вольфрамосодержащие

Эти соединения используются при изготовлении режущего инструмента. Они могут маркироваться как ВК или ВКМ. Цифры будут обозначать процентное содержание тех или иных элементов.

Титановольфрамосодержащие

Из этих соединений изготавливают оснастку для обработки стали на высоких скоростях. Марка этих сплавов — ТК. Цифры указывают на содержание кобальта и титана.

Титановольфрамосодержащий сплав

Титановольфрамосодержащий сплав

Применение

Твердые сплавы в настоящее время являются распространенным инструментальным материалом, широко применяемым в инструментальной промышленности. За счет наличия в структуре тугоплавких карбидов твердосплавный инструмент обладает высокой твердостью HRA 80-92 (HRC 73-76), теплостойкостью (800—1000 °C), поэтому ими можно работать со скоростями, в несколько раз превышающими скорости резания для быстрорежущих сталей. Однако, в отличие от быстрорежущих сталей, твердые сплавы имеют пониженную прочность (σи = 1000—1500 МПа), не обладают ударной вязкостью. Твердые сплавы нетехнологичны: из-за большой твердости из них невозможно изготовить цельный фасонный инструмент, к тому же они ограниченно шлифуются — только алмазным инструментом, поэтому твердые сплавы применяют в виде пластин, которые либо механически закрепляются на державках инструмента, либо припаиваются к ним.

Твердые сплавы ввиду своей высокой твердости применяются в следующих областях:

Источник https://pressadv.ru/metally/splav-vk.html

Источник https://intehstroy-spb.ru/spravochnik/harakteristiki-i-svoystva-tverdyh-splavov.html

Источник https://math-nttt.ru/obrabotka-metalla/markirovka-tverdyh-splavov.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.