Tvrdé slitiny. Známky, charakteristika, aplikace. Karbidový nástroj

Pevné kovy a slitiny jsou materiály odolné proti opotřebení, které jsou schopny zachovat své vlastnosti při zvýšených teplotách (900-1100 stupňů). Jsou známy člověku už více než sto let.

Obecné charakteristiky

Tvrdé slitiny se vyrábějí hlavně na bázi chrómu, tantalu, titanu, volfrámu s přidáním různých množství niklu nebo kobaltu. Během výroby se používají odolné karbidy, které nejsou vystaveny rozkladu a rozpouštění při vysokých teplotách. Tvrdý kov může být litý nebo sintrovaný. Karbidy jsou křehké. V tomto ohledu jsou pro tvorbu pevného materiálu jejich zrnky vázány vhodnými kovy. Jsou to železo, kobalt, nikl.

Cast compound

Takto získaný karbidový nástroj se vyznačuje vysokou odolností proti oděru materiálem obrobku a sestupnými třískami. Neztrácejí své vlastnosti při teplotě topení 750 až 1100 stupňů. Bylo zjištěno, že výrobky vyrobené tavením nebo litím s přidáním kilogramu wolframu mohou být zpracovány pětkrát více materiálu než s výrobky z vysokorychlostní oceli se stejným obsahem W. Jednou z nevýhod těchto sloučenin je jejich křehkost. Při poklesu podílu kobaltu se zvyšuje. Rychlost karbidových řezaček je 3-4krát vyšší než u oceli.

Sintrované materiály

Zahrnují kovovou sloučeninu spojenou slitinou nebo kovem. Jako základ se zpravidla používá karbid (včetně komplexu) titanu nebo wolframu, stejně jako tantal, karbid titanu. Méně se běžně používá při výrobě boridů. Matrice pro držení zrna materiálových úkonů svazku - slitiny nebo kovu. Obvykle je to kobalt. Toto je uhlíkově neutrální prvek. Kobalt netvoří své vlastní karbidy a nezničí ostatní. Méně obyčejně používá vazba nikl a jeho sloučeninu s molybdenem.

Srovnávací charakteristika

Sintrované materiály se získají práškovou metodou. Zpracování tvrdých slitin tohoto typu se provádí pouze broušením nebo fyzikálně chemickými metodami (laser, leptání kyselinami, ultrazvuk a další). Výrobky z litiny jsou tvrzené, žíhané, stárnuté a tak dále. Jsou určeny pro povrchové úpravy na nástroji. Práškové materiály jsou připojeny spájkováním nebo mechanicky.

Klasifikace

Záleží na obsahu karbidů kobaltu, tantalu, wolframu a titanu. V tomto ohledu jsou zvažované materiály rozděleny do tří skupin. Při označování značek sloučenin se používají písmena:

1. Karbid wolframu - "B".
2. Kobalt - "K".
3. Karbid titanu - první "T".
4. Karbid tantalu - druhý "T".

Čísla za písmeny udávají přibližné procento komponent. Zbytek ve sloučenině (až do 100%) je karbid wolframu. Písmena uvedená na konci označují strukturu struktury: "B" - velká, "M" - malá, "OM" - obzvláště malá. Průmysl vyrábí tvrdé slitiny typu VK (wolfram), TTK (titanotantalum-wolfram) a TC (titan-wolfram).

Charakteristické vlastnosti

Hlavní vlastnosti tvrdých slitin se vyznačují vysokou pevností, odolností proti opotřebení. Současně se tyto materiály vyznačují nižší viskozitou a tepelnou vodivostí ve srovnání s ocelí. To je třeba vzít v úvahu při použití výrobků. Při výběru tvrdé slitiny musíte dodržovat několik doporučení:

1. Ve srovnání s výrobky z titanu a wolframu mají výrobky s volfrámem nižší ocelovou svařitelnost. V tomto ohledu jsou používány pro práci se železem, neželeznými kovy a nekovovými materiály.
2. U oceli se doporučuje používat sloučeniny skupiny TK.
3. Karbidový typ TTK má vysokou viskozitu a přesnost. Používá se k práci s ocelovými výkovky, odlitky v nepříznivých podmínkách.
4. Dokončení a jemné soustružení s malým průřezem třísek poskytuje karbidové ořechy s jemnozrnnou strukturou a nižším obsahem kobaltu.
5. Při nepříznivých podmínkách a drsné práci s materiály s nárazovým zatížením se doporučuje používat sloučeniny s vysokým obsahem kobaltu. Měly by však mít hrubou strukturu.
6. Povrchová úprava a hrubování v procesu kontinuálního řezání se provádí hlavně pomocí sloučenin s průměrným podílem kobaltu.

Práškové materiály

Jsou představovány dvěma skupinami: obsahují a neobsahují wolfram. V prvním případě je tvrdá slitina reprezentována jako směs technického práškového W a ferro-wolframu s karburujícími složkami. Byl vyroben v SSSR. Tato tvrdá slitina se nazývá "vocar". Proces výroby materiálu je následující:

1. Vysoce kvalitní železo-wolfram a technický práškový W se mísí se zemním koksem, sazemi a dalšími podobnými složkami.
2. Výsledná hmota se hněte na cukrovém sirupu nebo pryskyřici v husté pastě.
3. Brikety se ze směsi stlačují, které jsou lehce spálené. Je nutné odstranit těkavé sloučeniny.
4. Po vypálení jsou brikety mleté ​​a prosévány.

Hotový materiál tak vypadá jako křehké černé zrno. Jejich velikost je 1-3 mm. Charakteristickým rysem těchto materiálů je jejich velká objemová hustota.

Stalin

Tato tvrdá slitina neobsahuje wolfram, což způsobuje nízké náklady. To bylo také vynalezeno v sovětských letech a je široce používán v průmyslu. Jak ukázala praxe, přestože tato tvrdá slitina neobsahuje wolfram, má vysoké mechanické vlastnosti, ve většině případů splňuje technické požadavky. Stalinit má významné výhody oproti wolframovým materiálům. Především je nízká (1300-1350 stupňů) bod tání. Materiály wolframu se mohou měnit pouze od 2700 stupňů. Teplota tání 1300-1350 stupňů velmi usnadňuje ukládání, zlepšuje jeho výkonnost. Směs levných práškových feroslitin, feromanganu a ferochromu se používá jako základ stalinitu. Výroba tohoto materiálu je podobná procesu výroby sloučenin volfrámu. Ve Stalinitu je 16-20% chromu, 13-17% manganu.

Aplikace

V moderním průmyslu jsou tvrdé slitiny rozšířené. V tomto případě se materiály neustále zlepšují. Vývoj tohoto výrobního sektoru probíhá ve dvou směrech. Nejdříve se zlepší složení slitin, jejich výrobní technologie se zlepšuje. Kromě toho se zavádějí inovativní způsoby aplikace sloučenin na výrobky. Karbidové nástroje přispívají k výraznému zvýšení produktivity. To je zajištěno vysokou odolností proti opotřebení a tepelnou odolností výrobků. Takové vlastnosti umožňují práci při rychlostech, které jsou 3-5krát vyšší než u oceli. Takové výhody mají například moderní ostruhy. Karbidové materiály vyráběné s použitím pokročilých technologií (elektrochemické a elektrofyzikální metody), včetně použití diamantových předlitků, jsou dnes jedním z nejoblíbenějších průmyslových odvětví.

Vývoj

V současné době se v domácím průmyslu provádějí různé studie, včetně hloubkové analýzy možnosti rozšíření vlastností tvrdých slitin. Jedná se především o granulometrické a chemické složení materiálů.

Jako poměrně úspěšný příklad v posledních několika letech lze uvést sloučeniny skupiny TSN. Tyto slitiny jsou speciálně navrženy pro třecí jednotky pracující v agresivním kyselém prostředí. Tato skupina pokračuje ve vývoji nových sloučenin ve skupině VN navržených všichni-ruskými NIITS.

Při provádění výzkumu bylo zjištěno, že s poklesem zrnitosti karbidové fáze se výrazně zvyšují vlastnosti jako pevnost a tvrdost slitin. Použití technologií pro regulaci a obnovu plazmatu distribuce velikosti částic dnes umožňuje výrobu materiálů, jejichž hodnota frakcí je menší než jeden mikron. Slitiny značky TSN se dnes běžně používají při výrobě jednotek ropných, plynových a chemických čerpadel.

Ruský průmysl

Jedním z předních podniků zabývajících se výrobním a vědeckým vývojem je závod Kirovograd na výrobu tvrdých slitin. KZTS má rozsáhlé vlastní zkušenosti s implementací inovativních technologií ve výrobě. To mu umožňuje obsadit první místo na průmyslovém trhu v Rusku. Společnost se specializuje na výrobu nástrojů a výrobků ze slinutého karbidu, kovových prášků. Emisní číslo upravené od ledna 1942. Na konci 90. let byla společnost modernizována. V uplynulých letech se výrobní závod Kirovograd z tvrdých slitin zaměřuje na výrobu vylepšených vícestranných výměnných desek s vrstvami odolnými vícevrstvými povlaky. Společnost také vyvíjí nové sloučeniny bez volfrámu.

Závěr

Pozitivní zkušenost mnoha průmyslových podniků naznačuje, že v blízké budoucnosti se slitiny bez volfrámů stane ještě populárnějším, ale budou schopny nahradit i jiné materiály používané k výrobě lisovacích a řezných produktů, strojních dílů, pracujících v drsných podmínkách, nástrojů a příslušenství. Dnes byla vytvořena celá skupina sloučenin na bázi karbonitridu a karbidu titanu. Používají se v mnoha výrobních oblastech. Zejména jsou zde tvrdá slitiny TV4, LTSK20, KTN16, TH50, TH20 rozšířené. Novým vývojem jsou materiály z tantalu TaC, niobu NbC, hafnium HfC a titanové skupiny TiC. Výroba nástrojů využívajících tyto slitiny umožňuje nahrazení volfrámu poměrně levnými přísadami, čímž se rozšiřuje rozsah použitých surovin. To zajišťuje uvolňování produktů se specifickými vlastnostmi, vyššími charakteristikami výkonu.