Резание металлов твердосплавными пластинами составляет около 70% всей механической обработки. Это и неудивительно. Их использование позволяет увеличить скорость резания в 3-6 раз по сравнению с традиционными быстрорезами. Эффективность станочного оборудования при этом повышается в 2-3,5 раза. В настоящее время существуют различные виды твердосплавных пластин, каждая из которых имеет свои особенности. О том, что это за особенности и как учесть их при выборе пластины и пойдет речь ниже.
Большинство режущего инструмента состоит из двух частей: державка и режущая кромка. Державкой резец крепится к станку, а кромкой непосредственно снимает стружку с заготовки. Именно, в качестве материала для режущей кромки и используются твёрдосплавные пластины.
Существует множество факторов, которые влияют на эффективность процесса резания. Это и материал заготовки, и серийность производства и тип охлаждения и т.д. В зависимости от этого существуют много разновидностей инструмента. Если упрощенно, то их классифицируют по виду сплава, из которого пластина изготовлена, и по способу крепления к державке. Рассмотрим теперь каждую категорию более подробно.
В большинстве случаев их изготавливают из:
1. Твердосплавные пластины на основе вольфрама и кобальта рекомендуется применять для резания материалов, дающих стружку надлома. К данной категории относятся медные и алюминиевые сплавы, чугуны и пластмассы. Эта разновидности отличается повышенной износостойкостью и применяются при чистовом фрезеровании с максимально возможной скоростью резания, но глубина резания и подача при этом имеют достаточно низкое значение.
Все виды вольфрамокобальтовых пластин обладают высокими прочностными свойствами. Предел прочности на изгиб колеблется в пределах 1175-1470 МПа. Твердость достигает до 75 единиц по шкале Роквелла.
Повышение количества кобальта в составе пластин положительно влияет на их механические характеристики. В частности, происходит увеличение прочности на изгиб, пластичности и вязкости.
2. Пластина из титановольфрамокобольтового сплава предназначается для обработки резанием металлов, дающих сливную стружку. По сравнению с вышеуказанными пластинами, она имеет пониженную тепло- и электропроводность, но при этом опережает их по устойчивости к окислению, твердости и жаростойкости.
Также данные твердосплавные изделия отличаются повышенным значением температуры сцепления со сталями, что повышает их износостойкость к скользящей стружке. Все это позволяет добиваться более высоких скоростей резания.
Указанные твердосплавные пластины регламентируются по механическим свойствам ГОСТом 3882-74. Согласно ему, пластина способна выдерживать изгибающую нагрузку до 1666 МПа. Твёрдость ее составляет не менее 87 единиц HRA.
При увеличении процентного соотношения титана жесткость пластин падает, но повышается износостойкость. Повышение кобальта в составе способствует увеличению прочности и вязкости, но отрицательно влияет на износостойкость.
3. Пластинам на основе кобальта, тантала, титана и вольфрама свойственно повышенное значение твердости, которое равно 95 единиц HRA. Твердосплавные пластины, легированные танталом, выделяются улучшенными усталостными характеристиками при знакопеременных нагрузках, жаропрочностью и сопротивляемостью к окислению.
Данные твердосплавные пластины не теряют своих механических свойств до 900 ºС и обладают низким коэффициентом ползучести, что делает возможным их применение в самых тяжелых эксплуатационных условиях. Под этим подразумевается наличие большого диаметра среза, значительные температурные и силовые нагрузки.
4. Твердосплавная карбидотитановая пластина имеет самое низкое значение окисляемости и термостойкости, чем все вышеперечисленные твердосплавные пластины. Карбиды титана выполняют роль заменителя дефицитного вольфрама. По этой причине применение данного сплава целесообразно при несильной нагрузке на пластину. Его используют при получистовом фрезеровании серого и высокопрочного чугуна.
Данные твердосплавные пластины также имеют более низкие механические характеристики. Их предел прочности на изгиб равен 900 МПа. Твердость не больше 70 единиц HRC.
Более 60% всех пластин устанавливается в инструмент методом пайки. Связано это, в первую очередь, с простотой технологии крепления.
На качество пайки влияет множество факторов, среди которых выделяется тип флюса и припоя, а также материал державки. Помимо этого, сила сцепления пластины к корпусу инструмента зависит от частоты поверхности, температуры нагрева и вида охлаждения. По причине разного значения термического коэффициента линейного расширения пластины и державки, в силу различия материалов, при пайке образуются остаточные напряжения. При дальнейшей эксплуатации резца они могут послужить причиной появления трещин на поверхности пластин. Твёрдосплавные пластины паяют с использованием припоев на основе меди. Только при производстве особо сложного инструмента применяют серебряные припои.
Флюсами при пайке смачивают поверхности спекаемых материалов. Это делается для предотвращения протекания окислительных процессов, что способствует более жёсткому сцеплению пластины к державке.
В качестве материала для корпуса инструмента используют различные виды конструкционных и легированных сталей. Наиболее распространёнными являются марки стали 30ХГСА, 45.
В случаях наличия сильной циклической нагрузки крепление пайкой заменяют креплением диффузионной сваркой в вакууме. Сваривание происходит в результате проникновения атомов контактирующих поверхностей друг в друга. Процесс это идет в условиях повышенной температуры и давления. Данная технология позволяет увеличить силу сцепления пластины к державке в 2-3 раза.
Разработка новых видов клеев также позволило применять метод склеивания при крепеже твёрдосплавных пластин. Главным преимуществом данного способа является отсутствие образования внутренних напряжений, что положительно сказывается на долговечности резца. Прочностные характеристики клея повышают легированием его состава разнообразными наполнителями, в частности асбестом.
Соединение клеем хорошо проявило себя при работе со незначительным выделение тепла и силой резания. Это – чистовая и получистовая обработка чугунов и цветных сплавов.
Все больше и больше в производстве начинают изготавливать твёрдосплавные съемные пластины, которые крепятся к инструменту с помощью резьбы и имеют возможность поворачиваться вокруг оси. Предварительно, им предают специальную форму в виде многогранников (треугольник, ромб, прямоугольник), каждая из сторон которых является режущей кромкой. Все это позволяет сократить время или вовсе избежать повторного затачивания.
Этот метод становится год от года все более востребованным, т.к. как он имеет ряд существенных преимуществ:
Целесообразность использования того или иного типа твердосплавных пластин определяется следующими факторами:
В целом при резке чугуна, цветных сплавов и пластмассы рекомендуется использовать пластины на вольфрамокобальтовой основе. Данные сплавы обладают более высоким сопротивлением к пульсирующим нагрузкам, что характерно при таком типе работ.
В случае же наличия скорости резания свыше 200 м\с и нагрузки на резец более 800 кгс резания применяют твердосплавные пластины, дополнительно легированные танталом и титаном.
Оцените статью:
Бериллиевая бронза
Характеристики и особенности сплава, область применения..
Лом нихрома
Цена за 1 кг на сегодня, виды нихромового лома...
Неодим металл
Свойства и применение...