Twardy stop. Znaczki, cechy, zastosowanie. Narzędzie z węglików spiekanych

Stałe metale i stopy są materiałami odpornymi na zużycie, mogącymi utrzymać ich właściwości w podwyższonych temperaturach (900-1100 stopni). Są znane człowiekowi od ponad stu lat.

Ogólna charakterystyka

Twarde stopy są wytwarzane głównie na bazie chromu, tantalu, tytanu, wolframu z dodatkiem różnych ilości niklu lub kobaltu. Podczas produkcji stosuje się trwałe węgliki, które nie ulegają rozkładowi i rozpuszczaniu w wysokich temperaturach. Twardego metalu można odlewać lub spiekać. Węgliki są kruche. W związku z tym, w celu wytworzenia stałego materiału, ich ziarna są związane odpowiednimi metalami. Te ostatnie to żelazo, kobalt, nikiel.

Odlany związek

Uzyskane w ten sposób narzędzie z węglika odznacza się wysoką odpornością na ścieranie przez materiał obrabianego przedmiotu i opadające wióry. Nie tracą swoich właściwości przy temperaturze nagrzewania od 750 do 1100 stopni. Ustalono, że produkty wytworzone przez topienie lub odlewanie z dodatkiem kilograma wolframu mogą być przetwarzane pięć razy więcej materiału niż z przedmiotów z stal szybkotnąca o tej samej zawartości W. Jedną z wad takich związków jest ich kruchość. Wraz ze spadkiem proporcji kobaltu wzrasta. Prędkość frezów z węglików jest 3-4 razy większa niż w przypadku stali.

Materiały spiekane

Obejmują one metalopodobny związek związany ze stopem lub metalem. Jako podstawę stosuje się zwykle węglik (w tym kompleks) tytanu lub wolframu, a także tantal, węglan tytanu. Mniej powszechne w produkcji borków. Matryca do przechowywania ziaren materiału aktów - stop lub metal. Z reguły jest to kobalt. Jest to element neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla. Kobalt nie tworzy własnych węglików i nie niszczy innych. Rzadziej wiązanie wykorzystuje nikiel i jego związek z molibdenem.

Charakterystyka porównawcza

Materiały spiekane otrzymuje się metodą proszkową. Przetwarzanie twardych stopów tego typu odbywa się tylko przez szlifowanie lub metodami fizykochemicznymi (laser, wytrawianie w kwasach, ultradźwięki i inne). Produkty odlewnicze są hartowane, wyżarzane, starzone i tak dalej. Są one przeznaczone do napawania na narzędziu. Materiały proszkowe są mocowane za pomocą lutowania lub mechanicznie.

Klasyfikacja

Zależy od zawartości węglików kobaltu, tantalu, wolframu i tytanu. W związku z tym rozważane materiały są podzielone na trzy grupy. Podczas oznaczania marek związków używane są litery:

1. Węglik wolframu - "B".
2. Kobalt - "K".
3. Węglik tytanu - pierwszy "T".
4. Węglik tantalu - drugi "T".

Liczby po literach wskazują przybliżony procent składników. Resztę w związku (do 100%) stanowi węglik wolframu. Litery wskazane na końcu wskazują ziarno struktury: "B" - duży, "M" - mały, "OM" - szczególnie mały. Przemysł wytwarza stopy twarde o klasach VK (wolfram), TTK (titanotantal-wolfram) i TC (tytan-wolfram).

Cechy wyróżniające

Główne własności twardych stopów są w ich wysokiej wytrzymałości, odporności na zużycie. Jednocześnie przedmiotowe materiały wyróżniają się niższą lepkością i przewodnością cieplną w porównaniu ze stalą. Należy to wziąć pod uwagę podczas korzystania z produktów. Wybierając twardy stop, musisz przestrzegać kilku zaleceń:

1. W porównaniu do produktów z tytanu-wolframu, produkty wolframu mają niższą temperaturę zgrzewania ze stalą. W związku z tym są one wykorzystywane do pracy z żelazem, metalami nieżelaznymi i materiałami niemetalicznymi.
2. W przypadku stali wskazane jest stosowanie związków z grupy TK.
3. Węglik klasy TTK ma wysoką lepkość i dokładność. Służy do pracy ze stalowymi odkuwkami, odlewami w niesprzyjających warunkach.
4. Wykańczanie i drobne skrawanie z niewielkim przekrojem wiórów zapewniają frezy węglikowe o drobnoziarnistej strukturze i niższej zawartości kobaltu.
5. W niekorzystnych warunkach i przy pracach szorstkich z materiałami o obciążeniu udarowym zaleca się stosowanie związków o wysokiej zawartości kobaltu. Powinny one jednak mieć strukturę gruboziarnistą.
6. Wykańczanie i obróbka zgrubna w procesie ciągłego cięcia są wykonywane głównie przez związki o średnim udziale kobaltu.

Materiały proszkowe

Są one reprezentowane przez dwie grupy: zawierającą i nie zawierającą wolframu. W pierwszym przypadku twardy stop jest reprezentowany jako mieszanka technicznego sproszkowanego W i żelazo-wolframu ze składnikami nawęglającymi. Został wykonany w ZSRR. Ten twardy stop nazywa się "vocar". Proces tworzenia materiału jest następujący:

1. Wysokiej jakości żelazo-wolfram i sproszkowane techniczne W są zmieszane z mielonym koksem, sadzą i innymi podobnymi składnikami.
2. Uzyskaną masę zagniata się na syropie cukrowym lub żywicy w gęstej paście.
3. Brykiety wyciskane są z mieszaniny lekko spalonej. Konieczne jest usunięcie lotnych związków.
4. Po wypaleniu brykiety są mielone i przesiewane.

Gotowy materiał ma wygląd kruchych czarnych ziaren. Ich rozmiar to 1-3 mm. Charakterystyczną cechą takich materiałów jest ich duża gęstość objętościowa.

Stalin

Ten twardy stop nie zawiera wolframu, co powoduje jego niski koszt. Został również wynaleziony w latach sowieckich i jest szeroko stosowany w przemyśle. Jak pokazała praktyka, pomimo tego, że ten twardy stop nie zawiera wolframu, ma on wysokie właściwości mechaniczne, w większości przypadków spełniające wymagania techniczne. Stalinit ma znaczną przewagę nad materiałami wolframowymi. Przede wszystkim jest to niski (1300-1350 stopni) punkt topnienia. Materiały wolframowe mogą ulec zmianie, zaczynając od 2700 stopni. Temperatura topnienia 1300-1350 stopni znacznie ułatwia osadzanie, poprawia jej działanie. Jako podstawę stalinitu stosuje się mieszaninę tanich sproszkowanych żelazostopów, żelazomanganu i ferrochromu. Wytwarzanie tego materiału jest podobne do procesu wytwarzania związków wolframu. W Stalinicie jest 16-20% chromu, 13-17% manganu.

Aplikacja

We współczesnym przemyśle stopy twarde są szeroko rozpowszechnione. W tym przypadku materiały są stale ulepszane. Rozwój tego sektora produkcyjnego odbywa się w dwóch kierunkach. Przede wszystkim poprawia się skład stopów, poprawia się ich technologia wytwarzania. Ponadto wprowadzane są innowacyjne sposoby stosowania związków do produktów. Narzędzia z węglików spiekanych przyczyniają się do znacznego wzrostu wydajności. Zapewnia to wysoka odporność na zużycie i odporność na ciepło produktów. Takie właściwości umożliwiają pracę przy prędkościach 3-5 razy wyższych niż w przypadku stali. Takie zalety, na przykład, mają współczesne zadziory. Materiały z węglików spiekanych wytwarzane przy użyciu zaawansowanych technologii (metod elektrochemicznych i elektrofizycznych), w tym stosowanie kęsów diamentowych, są dziś jednymi z najbardziej popularnych w branży.

Rozwój

Obecnie prowadzone są różne badania w przemyśle krajowym, w tym dogłębna analiza możliwości poprawy właściwości twardych stopów. Dotyczą one głównie składu granulometrycznego i chemicznego materiałów.

Jako dość udany przykład w ostatnich kilku latach można przytoczyć związki z grupy TSN. Stopy takie są specjalnie zaprojektowane dla jednostek ciernych pracujących w agresywnym środowisku kwaśnym. Grupa ta nadal rozwija nowe związki w grupie VN zaproponowanej przez ogólnorosyjskie NIITS.

Podczas przeprowadzania badań stwierdzono, że przy zmniejszeniu wielkości ziarna w fazie węglika znacznie zwiększają się właściwości takie jak wytrzymałość i twardość stopów. Zastosowanie technologii regulacji i odtworzenia plazmy w zakresie rozkładu wielkości cząstek pozwala obecnie na wytwarzanie materiałów, których wartość frakcji jest mniejsza niż mikron. Stopów marka TSN dziś szeroko stosowane w produkcji jednostek ropy i gazu oraz pomp chemicznych.

Rosyjski przemysł

Jednym z wiodących przedsiębiorstw zajmujących się produkcją i rozwojem naukowym jest zakład produkcji twardych stopów Kirowogradu. KZTS posiada bogate doświadczenie w zakresie wdrażania innowacyjnych technologii w produkcji. To pozwala mu zająć pierwszą pozycję na rynku przemysłowym Rosji. Firma specjalizuje się w produkcji narzędzi i wyrobów z węglików spiekanych, proszków metali. Problem skorygowano od stycznia 1942 r. Pod koniec lat 90. firma została zmodernizowana. W ciągu ostatnich kilku lat zakład twardych stopów Kirowogradu kierował swoją działalność do produkcji ulepszonych, wielopłaszczyznowych, wymiennych płyt z odpornymi na ścieranie wielowarstwowymi powłokami. Firma opracowuje również nowe związki wolne od wolframu.

Wniosek

Pozytywne doświadczenia wielu przedsiębiorstw przemysłowych sugerują, że w niedalekiej przyszłości stopy bez wolframu staną się nie tylko jeszcze bardziej popularne, ale także będą w stanie zastąpić inne materiały wykorzystywane do produkcji wyrobów do cięcia i cięcia, części maszyn, pracujących w trudnych warunkach, narzędzi i akcesoriów. Dzisiaj stworzono już całą grupę związków opartych na węglikoazotku i węgliku tytanu. Są one stosowane w wielu obszarach produkcyjnych. Twarde stopy TV4, LTSK20, KTN16, TH50, TH20 są w szczególności szeroko rozpowszechnione. Nowe osiągnięcia obejmują materiały z tantalu TaC, niobu NbC, hafnu HfC i tytanowych grup TiC. Produkcja narzędzi wykorzystujących te stopy pozwala na zastąpienie wolframu względnie tanimi dodatkami, rozszerzając w ten sposób zakres wykorzystywanych surowców. To z kolei zapewnia uwalnianie produktów o określonych właściwościach, wyższych parametrach wydajności.