Tvrda legura VK8. Materijali i klasifikacija rezača (T5K10, T15K6, VK8, itd.) VK8 dekodiranje
Karbidne legure su trenutno uobičajeni alatni materijal koji se široko koristi u industriji alata. Zbog prisustva vatrostalnih karbida u strukturi, karbidni alati imaju visoku tvrdoću HRA 80-92 (HRC 73-76), otpornost na toplotu (800-1000°C), tako da mogu raditi pri brzinama nekoliko puta većim od brzina rezanja. za brzorezne čelike. Međutim, za razliku od brzoreznih čelika, tvrde legure imaju smanjenu čvrstoću (σ = 1000-1500 MPa) i nemaju udarnu žilavost. Tvrde legure su niskotehnološke: zbog njihove visoke tvrdoće, nemoguće je napraviti čvrst alat od njih, osim toga, mogu se brusiti u ograničenoj mjeri - samo dijamantskim alatom, pa se tvrde legure koriste u obliku ploča, koje su ili mehanički pričvršćene na držače alata ili zalemljene na njih.
Tabela 2. Sinterirane karbidne legure koje se koriste u modernoj svjetskoj industriji
Volfram je vatrostalni sivi čvrsti metal, hemijski element broj 74 u periodnom sistemu, ima sledeća fizička svojstva: gustina - 19,3 g/cm3, tačka topljenja - 3422°C, tačka ključanja - više od 5500°C.
Među raznim proizvodima napravljenim od volframa (žica, šipke, elektrode, limovi), volfram u prahu se takođe široko koristi. Glavne marke volframovog praha su PVN (niskoaktivni volfram u prahu), PVV (visokoaktivni volfram prah), PVT (tehnički volfram u prahu), VP. Ovi proizvodi su proizvedeni u skladu sa TU 48-19-72-92 "Volfram prah. Tehnički uslovi". Prosječni promjer zrna za volfram PVN prah trebao bi biti 3,5-6 mikrona, PVV - 0,8-1,7 mikrona, PVT - 3,5-6 mikrona. U ovom slučaju, ne više od 40% volframovih zrna PVN praha može imati veličinu veću od 4 mikrona.
Obično volfram u prahu služi kao sirovina za dalju proizvodnju kompaktnog volframa. Volframov prah se koristi kao aditiv za legiranje ili glavna komponenta brzoreznih i alatnih čelika, kao i legura otpornih na habanje i toplinu (na primjer, steliti).
Rice. 3. Pogled na prah za VK8 leguru sa višestrukim uvećanjem
Rice. 4. Dio od VK8
Volfram karbid je spoj vatrostalnog metala volframa (W) sa ugljikom (C). Ukupno ima dva karbida - WC i W2C. Glavne prednosti volfram karbida su visoka tvrdoća i vatrostalnost. WC karbid zadržava povećanu tvrdoću čak i pri visokim temperaturama. Volfram karbid je osnova tvrdih legura tipa VK (volfram-kobalt).
Volfram karbidi su osnova za proizvodnju raznih tvrdih legura. Među najčešćim tvrdim legurama vrijedi istaknuti legure marke VK, odnosno VK8. U pravilu se tvrde legure proizvode metalurškim metodama praha od mješavine vatrostalnog metalnog karbida sa vezivnim metalnim prahom. Na primjer, hemijsko ili mehaničko miješanje volfram karbida sa kobaltnim prahom proizvodi VC smjesu. Nakon toga, smjesa se presuje i sinteruje kako bi se dobila tvrda legura.
Volfram-kobalt legure sastoje se od volfram karbida (karbid je hemijsko jedinjenje metala sa ugljenikom, koji ima veoma veliku tvrdoću) i kobalta koji služi kao vezivo. Legura je označena sa dva slova - VK i brojem koji označava procenat kobalta. Dakle, VK8 znači leguru volfram-kobalta koja sadrži 8% kobalta i 92% volfram karbida. Što je više kobalta u leguri, to je ona mekša i jača. Legure grupe volfram-kobalt namijenjene su uglavnom za obradu lijevanog željeza, obojenih metala i njihovih legura i nemetalnih materijala.
Tabela 3. Svojstva legura volfram karbida „Virial“ u poređenju sa standardnom karbidnom legurom VK8
Iz mješavine VK8 ili VK6 dobivaju se istoimene tvrde legure koje sadrže 8%, odnosno 6% kobalta.
Hemijski sastav mešavine volfram-kobalta VK8 (maseni udio, %): kobalt - 7,5-8,1, kiseonik, ne više od - 0,5, ukupni ugljenik - 5,30-5,65, slobodni ugljenik, ne više od - 0,1, gvožđe - 0,3.
Maseni udio glavnih komponenti plastificirane smjese (PEG plastifikator): kobalt - 7,3-7,9, kisik, ne više - 1,5, ukupni ugljik - 6,5-7,0, slobodni ugljik - 0,1, željezo, ne više od 0,3.
Područja upotrebe. Proizvodi od tvrdih legura volframa koriste se kao parovi trenja za klizne ležajeve i mehaničke zaptivke, delove zapornih ventila, kalupa, kalupa itd. Legura VK8 se koristi za grubo rendisanje sa neravnomernim rezom i naizmenično sečenje, rendisanje, grubo glodanje, bušenje, grubo bušenje, grubo upuštanje sivog liva, obojenih metala i njihovih legura i nemetalnih materijala. Tvrde legure VK grupe aktivno se koriste u proizvodnji alata za bušenje i rezanje. Tu je VK8 rezač, VK8 bušilica; VK8 glodalo i drugi rezni alati izrađeni od VK tvrde legure. VK8 karbidni umeci su takođe našli primenu u industriji.
Legure titan-volfram-kobalt sastoje se od volframa i titanovih karbida cementiranih kobaltom. Razredi legura su označeni slovima T (titanijum) i K (kobalt). Brojevi iza slova označavaju postotak titanijum karbida i kobalta, respektivno. Ostatak sastava je volfram karbid. S povećanjem sadržaja titanovog karbida u leguri, njegova čvrstoća se smanjuje, a s povećanjem količine kobalta povećava.
T15K6 je dvokarbidna čvrsta legura grupe titan-volfram, u suštini kompozitni materijal. Maseni udio glavnih komponenti u mješavini prahova,%: volfram karbid - 79, titanijum karbid - 15, tantal karbid - odsutan, kobalt - 6. Ova legura je najpogodnija za obradu čelika, ali bez prekida rezanja, tj. rezači, za Rendisanje nije prikladan. Kobalt, koji je odgovoran za snagu, nije dovoljan.
Čvrstoća na savijanje, N/mm2 (kgf/mm2), ne manje od 1176*(120). Tvrdoća, HRA, ne manje od 90,0. Gustina, x103 kg/m2 (g/cm2) = 11,1-11,6.
Aplikacija. Titanijum volfram tvrda legura T15K6 je namenjena za obradu viskoznih materijala: čelika, mesinga. Legura se koristi za sečenje materijala - polugrubo struganje tokom kontinuiranog rezanja, završno struganje tokom povremenog rezanja, rezanje navoja pomoću alata za struganje i rotirajućim glavama, poluzavršno i završno glodanje čvrstih površina, bušenje i bušenje prethodno obrađenih rupa, dorada upuštanje, razvrtanje i druge slične vrste obrade ugljičnih i legiranih čelika.
Spisak korišćene literature:
1. Borisov Yu.S., Kulik A.Ya., Mnukhin A.S. Plinsko termičko raspršivanje kompozitnih prahova. - L.: Mašinstvo, 1985. - 197 str.
2. Kazakov V.G. Tanki magnetni filmovi // Soros obrazovni časopis, 1997, br. 1, str. 107-114.
3. Kindrachuk M.V., Labunet V.F., Pashechko M.I., Korbut E.V. Tribologija: asistent/MON. – Kijev: NAU-druk, 2009. – 392 str. (Ukr). ISBN 978-966-598-609-6.
4. Građevinski materijali. Ed. B.N. Arzamasova. Moskva, izdavačka kuća "Mašinstvo", 1990.
5. Nauka o materijalima. A.E. Leikin, B.I. Rodin, Moskva, 1971, ur. "Graduate School".
6. Myshkin N.K., Petrokovets M.I. Trenje, podmazivanje, habanje. Fizičke osnove i tehničke primjene tribologije. - M.: FIZMATLIT, 2007. -368 str. ISBN 978-5-9221-0824-9.
7. Proizvodnja i livenje legura obojenih metala. Yudkin V.S. - M., 1967.
8. Rječnik-priručnik o trenju, habanju i podmazivanju dijelova mašina / V.D. Zozulya, E.L. Shvedkov, D.Ya. Rovinsky, E.D. Brown - Kijev: Naukova Dumka, 1990. - 264 str.
9. Termodinamika legura. Wagner K. - Moskva, 1997.
10. Tehnologija i svojstva sinterovanih tvrdih legura i proizvoda od njih - Panov V.S., Chuvilin A.M. - MISIO, 2001.
11. Tehnologija konstrukcijskih materijala. Ed. A.M. Dalsky. - Moskva. Ed. "Mašinstvo", 1985.
12. Tehnologija metala i dizajn materijala. V.M. Nikiforov. - Moskva, 1968, Izdavačka kuća. "Graduate School".
13. Tehnologija metala i dizajn materijala. V.M. Nikiforov. - Moskva, 1968, Izdavačka kuća. "Diplomska škola".
Tvrde legure volframa su dvofazni sinterovani metal-keramički materijali na bazi volfram karbida na vezivama Co i Ni, proizvedeni metodom metalurgije praha. U ovom slučaju, sadržaj metalnog veziva varira u prilično uskim granicama od 3 do 15%.Takve tvrde legure karakteriziraju visoke vrijednosti fizičkih i mehaničkih parametara, kao što su toplinska provodljivost, tvrdoća, modul elastičnosti, čvrstoća na udar, otpornost na vibracije itd.Tvrde legure su znatno jače i manje krhke od tradicionalne konstrukcijske keramike ili kermeta, što ih čini sposobnim za rad sa znatno većim opterećenjima, a također im osigurava bolju obradivost i radnu stabilnost. Tvrde legure su inferiorne u odnosu na strukturnu keramiku, posebno keramiku od silicijum karbida, u pogledu otpornosti na habanje, što je posledica manje tvrdoće; kao i hemijsku otpornost.Tvrde legure koje proizvodi Virial LLC, VK8 i SVN8, u skladu su sa zahtjevima tehničkih specifikacija TU 1965-018-2304285-2009 i TU 1967-019-2304285-2009.
Razlika između ovih tvrdih legura očituje se prvenstveno u otpornosti na koroziju, legure sa niklom su otpornije na koroziju.
Područja upotrebe
Proizvodi od tvrdih legura volframa koriste se kao parovi trenja za klizne ležajeve i mehaničke zaptivke, dijelove zapornih ventila, kalupe, kalupe itd.
Prepoznatljive karakteristike triboloških legura volfram karbida iz VIRIAL-a:
1. Visoka čvrstoća i otpornost na habanje, osigurana striktnim pridržavanjem ravnoteže ugljika legura, kao i korištenjem vakuumskog kompresijskog sinterovanja, što praktično eliminira zaostalu poroznost u materijalu. Visoka čvrstoća legura značajno smanjuje vjerovatnoću pucanja proizvoda tokom rada.
2. Nizak i stabilan koeficijent trenja koji daje mikronska veličina zrna volfram karbida smanjuje potrošnju energije opreme.
3. Visoka otpornost na koroziju legura sposobnih za rad u agresivnim fluidima, na primjer, u tečnostima formacije tokom proizvodnje nafte i gasa na temperaturama blizu ključanja.
Svojstva volframove tvrde legure “Virial” u poređenju sa standardnom tvrdom legurom VK8
| Karakteristično | Materijal | ||
| VK8 | SVN8 | VK8 (GOST3882) | |
| sastav, mas.% | WC-92, Co-8 | WC-92, Ni-8 | WC-92, Co-8 |
| gustina, g/cm³ | 14,8 | 14,7 | 14,6 |
| čvrstoća na savijanje, MPa | 2800 | 2400 | 1670 |
| Youngov modul, GPa | 590 | 590 | 600 |
| Tvrdoća po Rockwellu, HRA | 91,0 | 90,0 | 87,5 |
| udarna čvrstoća, kJ/m² | 35 | 30 | 30 |
| koeficijent toplotne provodljivosti, W/(m×K) | 50 | 50 | 50 |
| koeficijent toplinske ekspanzije, 10ˆ(- 6)/K | 5,1 | 5,1 | 5,1 |
| koeficijent trenja u vodi | 0,01 | 0,01 | - |
| ocjena otpornosti na koroziju morske vode | 4 | 3 | - |
Tvrde legure zadržavaju relativno visoku tvrdoću kada se zagreju na temperaturu od 800-900°C (vidi sliku 1, krive 2-6). Stoga su alati opremljeni karbidnim legurama otporniji na habanje u odnosu na alate izrađene od alatnih čelika i omogućavaju obradu pri velikim brzinama rezanja, odnosno uz veću produktivnost. Uz odgovarajuće geometrijske parametre alata opremljenog karbidnom legurom, brzina rezanja dostiže 500 m/min pri obradi predmeta od čelika 45 i 2700 m/min kod obrade predmeta od aluminija. Osim toga, karbidni alati se mogu koristiti za obradu radnih predmeta od kaljenog (HRC do 67) i čelika koji se teško seče. Za tako rasprostranjene alate kao što su glodala i glodala, karbidne legure su glavni materijal koji je zamijenio brzorezni čelik. Tvrde legure se sve više koriste i u proizvodnji drugih vrsta reznih alata (upuštači, razvrtači, bušilice, itd.).
Tvrde legure imaju veliku gustinu (9,5-15,1 g/cm3), tvrdoću (HRB 87-92) i otpornost na habanje na visokim temperaturama. Toplinski kapacitet tvrdih legura je 2-2,5 puta manji od toplotnog kapaciteta brzoreznog čelika R18, a toplotna provodljivost legure T15K6 je približno ista (1,13 puta veća) i značajno veća za leguru VK8 (3 puta ).
Za izradu alata koriste se sljedeće metal-keramičke tvrde legure:
- volfram (jednokarbidni), koji se sastoji od zrna karbida volframa cementiranih kobaltom (legure VK2, VKZM, VK4, V Kb, VK6M, VK8, VK8V);
- Titanovolframa (dvo-karbid), koji se sastoji od zrna čvrstog volfram karbida u karbidu titanijuma i viška zrna volfram karbida, kubalta ili samo od tvrdog rastvora volfram karbida u titanijum karbidu (legure T5KU, T14K8, T15K6 , T30, T30, T30, T30, T30, T30 K4, T5K12V);
- titan-tantal-volfram, koji se sastoji od zrna čvrstog rastvora (titanijum karbida, tantala karbida i volfram karbida) i viška zrna volfram karbida cementiranih kobaltom (TT7K12).
U oznaci legura volframove grupe, broj pokazuje sadržaj kobalta u postocima; na primjer, u leguri VK8 ima 8% kobalta i 92% volframovog karbida. U oznaci legura grupe titan-volfram, broj iza slova K označava sadržaj kobalta, a broj iza slova T označava postotak titan-karbida; na primjer, legura T15K6 sadrži 6% kobalta, 15% titanijum karbida i 79% volframovog karbida.
Tvrdoća legura određena je tvrdoćom karbida; Što više karbida ima u leguri, veća je njena tvrdoća. Ali s povećanjem tvrdoće, viskoznost karbida se smanjuje; postaje krhkiji i ne podnosi dobro opterećenja na savijanje i smicanje, posebno ako je ovo opterećenje udarne prirode.)
Volframove legure su čvršće i manje lomljive od legura titanijum-volframa. To se objašnjava činjenicom da potonji sadrže veliku količinu slobodnih titanovih karbida, koji su vrlo krhki) Stoga, prilikom obrade obradaka od lijevanog željeza, kada se ispostavi "labavi" čips loma i postoji udarno, pulsirajuće opterećenje u blizini rezne ivice, potrebno je koristiti viskoznije legure, tj. legure volframove grupe; Tvrde legure ove grupe koriste se i za obradu predmeta od obojenih i lakih metala i legura, kao i nemetalnih materijala (guma, plastika, vlakna, staklo itd.).
Prilikom obrade radnih predmeta od neočvrslih ugljičnih legiranih čelika, kada je središte pritiska strugotine dalje od rezne ivice i strugotine koje strugo abraziraju prednju površinu alata, potrebno je koristiti legure titan-volframa. grupe, koje su u poređenju sa legurama volframove grupe tvrđe i otpornije na habanje, ali manje žilave.
Upotreba alata od legura volframa pri obradi predmeta od livenog gvožđa i alata od legura titan-volfram pri obradi predmeta od neočvrslog čelika u velikoj meri je određena činjenicom da legure titan-volfram imaju veću otpornost na crvenu boju, imaju manji koeficijent. trenja i manje prianjanja (zavarljivosti) sa čeličnim strugotinama, što doprinosi manjem trošenju reznog alata.
Alati od titan-volframovih legura koriste se i za tokarenje (bez udaraca i bez kore) izradaka od čelika i legura otpornih na toplinu visokog viskoziteta i niske toplinske provodljivosti)
Pri obradi predmeta od kaljenog ugljičnog i legiranog (HRC> 55) čelika, kao i visokolegiranih nehrđajućih i toplotno otpornih čelika i legura s udarnim opterećenjima (čelno glodanje, tokarenje diskontinuiranih površina) ili kod tokarenja obratka od ovih materijala sa kore, preporučljivo je (zbog veće čvrstoće i toplotne provodljivosti) koristiti alat od legure volframa VK8.
Žilavost tvrdih legura zavisi od veličine zrna i količine kobalta; sa istom veličinom zrna, što je više kobalta u leguri, to je viskoznija. Stoga, prema svojim mehaničkim svojstvima, tvrde legure se mogu podijeliti i u dodatne grupe:
- izdržljiviji i čvršći, ali manje otporni na habanje (VK8 i VK.6);
- manje jak i viskozan, ali otporniji na habanje (VK2 i VKZM).
Na osnovu toga, alati izrađeni od legura VK8 i VK6 koriste se uglavnom za preliminarnu (grubu) obradu izradaka od livenog gvožđa, kada napust može biti neujednačen i rad se izvodi sa relativno velikim posmacima, što dovodi do povećanog opterećenja po jedinici dužine. rezna ivica alata. Alati izrađeni od legura VK2 i VKZM koriste se za završnu obradu izradaka od livenog gvožđa, odnosno pri uklanjanju tankih kontinuiranih strugotina, jer debele strugotine (pri velikim posmacima) uzrokuju brzo uništavanje ovih legura male čvrstoće.
U legurama VKZM, VK4, VK6M, VK8V ( GOST 3882-74) slova označavaju proizvodne karakteristike legure koje dovode do finozrnate strukture, a B - do grublje zrnaste strukture. Alati napravljeni od legure VK4 koriste se za završnu i grubu obradu predmeta od livenog gvožđa: trajnost legure VK4 tokom tokarenja je 2-4 puta veća od trajnosti legure VK8.
Legura VK6M, koja ima veliku gustoću, finu veličinu zrna i povećanu tvrdoću kada se zagrije na temperaturu od 400-900 ° C, pokazala je dobre rezultate pri obradi nehrđajućih čelika i pri završnoj obradi lijevanog željeza (posebno kaljenog). Koristi se za izradu složenih i preciznih alata (oblikovane glodalice, čvrste diskove finih modula).
Legura VK8V u odnosu na leguru VK8 ima manju otpornost na habanje, ali veću čvrstoću, pa se stoga preporučuje za grubo tokarenje izradaka od čelika i legura otpornih na toplotu i rendisanje čeličnih izradaka.
Legure grupe titan-volfram uključuju:
a) najizdržljiviji, ali sa niskom otpornošću na habanje (T5K10);
b) manje izdržljiv, ali otporniji na habanje (T14K8, T15K6);
c) najlomljiviji, ali najotporniji na habanje (T30K4); Ova podjela unaprijed određuje obim njihove primjene. T5KYu legura se koristi za prethodnu obradu čeličnih izradaka, za povremeno sečenje, velike pomake ( debele strugotine) i neujednačen poprečni presjek strugotine; legure T14K8 i T15K6 - za poluzavršnu obradu čeličnih izradaka sa prosečnim brzinama pomaka, sa relativno ujednačenim poprečnim presekom strugotine tokom kontinuiranog rezanja; T30K4 legura - za završnu obradu čeličnih izradaka s malim posmakom i kontinuirano sečenje pri velikim brzinama.
Tvrde legure, koje imaju visoku tvrdoću, otpornost na toplinu i otpornost na habanje, imaju nisku čvrstoću (zatezna čvrstoća pri savijanju 90-155 kgf/mm 2, tj. 1,5-2 puta manja od kaljenih brzoreznih čelika) i nisku čvrstoću na udar. Stoga je potrebno kreirati dizajn reznih alata u kojima bi tvrda legura radila na kompresiju, jer je tlačna čvrstoća tvrdih legura relativno visoka (1,3-1,5 puta veća od čvrstoće kaljenog brzoreznog čelika).
Međutim, upotreba karbidnih alata posebnih dizajna uzrokuje i druge nedostatke [ složenost izrade, povećana potrošnja energije, povećane sile koje deluju na sistem mašina - učvršćenje - alat - deo (AIDS), smanjena tačnost obrade itd..] i ne dozvoljava uvijek punu upotrebu visokih kvaliteta tvrdih legura otpornih na habanje. Tvrde legure visoke čvrstoće uključuju legure titan-tantal-volfram TT7K12 i leguru titan-volfram T5K12V. Gustoća ovih legura je 12,8-13,3 g/cm 3 , tvrdoća HRB 87-88, čvrstoća na savijanje 150-165 kgf/mm 2 (najotpornija legura titana i volframa T5K10 ima čvrstoću na savijanje 130 kgf/mm 2). Hemijski sastav ovih legura dat je u tabeli. 2.
U pogledu čvrstoće i izdržljivosti, ove legure su između brzoreznog čelika i čelika legura T5K10 i dobro su se dokazali u preliminarnom (grubom) rezanju čelika velike debljine strugotine, pri radu na udaru (na primjer, pri blanjanju, glodanju), kao i pri bušenju.
Nedavno je VNIITS razvio niz legura sa vrlo sitnozrnom strukturom (većina zrna volfram karbida je manja od mikrometra): VK6-OM (σ i = 120 ÷ 130 kgf/mm 2), VKYu-OM (σ i = 140 ÷ 160 kgf/mm 2) i VK15-OM (σ i = 150 ÷ 170 kgf/mm 2). Legura VK6-OM se koristi za fino struganje i bušenje radnih predmeta od nekih toplotno otpornih i nerđajućih čelika i legura, livenog gvožđa visoke tvrdoće, a posebno je efikasna u obradi volframa i molibdena. Legura VKYu-OM namijenjena je za grubu i polugrubu obradu, a legura VK15-OM namijenjena je za posebno teške slučajeve strojne obrade nehrđajućih čelika, legura titana i nikla, a posebno legura volframa i molibdena.
Koriste se i relativno nove produktivne vrste tvrdih legura TT10K8B i TT20K9. Preporučljivo je koristiti leguru TT10K8B za grubu i poluzavršnu obradu nehrđajućih, nisko-magnetnih čelika i nekih razreda čelika i legura otpornih na toplinu. Legura TT20K9 je dizajnirana za glodanje čelika u teškim uvjetima obrade (na primjer, duboki žljebovi). Karakterizira ga povećana otpornost na termička i mehanička ciklička opterećenja.
Posljednjih godina se velika pažnja poklanja razvoju novih tvrdih legura koje ne sadrže volfram karbid (tvrda legura bez volframa), koji je zamijenjen titanovim karbidima. Nikl (molibden u malim količinama) se koristi kao vezivo. Preliminarna ispitivanja legura TNM-20, TNM-25, TNM-30 i drugih pokazala su dobre rezultate pri obradi feritnih legura, nikla, bakra, bakronikla.
Tvrde legure za opremanje alata za rezanje metala često se proizvode u obliku ploča čiji se oblik i veličina određuju odgovarajućim GOST-ovi, kao i u obliku prizmatičnih punih i šupljih stupova. Višestruki karbidni umetci se sve više koriste za glodala i čeone glodalice novih dizajna, kod kojih se ovi ulošci ne bruse (nakon upotrebe svih reznih rubova, umetak se zamjenjuje novim, a istrošeni se reciklira). U industriji se koriste trokutasti, tetraedarski, peterokutni i šesterokutni umetci.
Da bi se povećala otpornost na habanje (3-5 puta) nebrušenih karbidnih umetaka, oni su premazani tankim slojem (0,005 mm) titanijum karbida metodom gasnog taloženja. Monolitni karbidni alati izrađuju se od tvrdih legura. U industriji se uspješno koriste monolitne karbidne glodalice za urezivanje i sečenje, spiralne burgije prečnika 0,35-6 mm, glodala za žljebove, disk modularne glodalice za zupčanike m = 0,2 ÷ 0,8 mm, glodalice za kuhanje m = 0,05 ÷ 0 .9 mm , klinasti, kutni i prstni rezači, diskovi i oblikovani rezači itd.
Kako povećati brzinu rezanja čelika? Inženjeri i profesori širom svijeta radili su i rade na rješavanju ovog problema još od industrijske revolucije. Visoki nivoi tvrdoće, otpornosti na toplinu, otpornosti na habanje - ovo je nepotpuna lista zadataka s kojima se naučnici suočavaju. Tako su u Njemačkoj sredinom 30-ih godina aktivno provedena istraživanja kako bi se pronašao materijal koji zadovoljava sve gore navedene zahtjeve. Tada se pojavio prvi analog VK8 tvrde legure. Uzorci ovog materijala su po brzini rezanja nadmašili sve vrste čelika koje su tada postojale. Šta je bio razlog za ovaj uspjeh? Kakav je hemijski sastav? Kako na kraju izgleda dešifriranje VK8? Hajde da pričamo o svemu ovome redom.
Hemijski sastav i način pripreme
Prema GOST 3882-74, tvrda legura VK8 je mješavina zrna volframovog karbida i kobalta, koja djeluje kao povezujuća karika. Kobalt (GOST 123-2008) je metal sličan željezu, ali ima tamniju nijansu. Njegova glavna svrha u VK8 je dati duktilnost i čvrstoću leguri. Volfram karbid (GOST 28377-89) je spoj ugljenika sa vatrostalnim metalom volframom. Tvrdoća - preko 80 Rockwell jedinica.
VK8 je proizvod metalurgije praha, jer navedena svojstva sastavnih elemenata ne dozvoljavaju mehaničku obradu kovanjem. Proizvodnja finih frakcija karbida i kobalta vrši se redukcijom iz oksida i uključuje sljedeće operacije:
- Drobljenje mješavine strukturnih komponenti.
- Prosijavanje kroz sito sa veličinom oka 1-2 mikrona.
- Mešanje frakcija u proporcijama prema potrebnom hemijskom sastavu tvrde legure VK8.
- Prethodno oblikovanje presovanjem pomoću organskog ljepila.
- Tretman pritiskom preko 30 MPa i temperaturom od 1400 ºS.
Kao rezultat ovih procesa, rastopljeni kobalt vlaži i, tokom naknadne kristalizacije, drži kristale karbida zajedno. Kao rezultat, formira se čvrsta veza otporna na habanje.
Fizička svojstva
VK8, za razliku od brzoreznih čelika, ima veću tvrdoću, koja odgovara 87,5 HRC jedinica. Na primjer, čelik P12 ima samo 60-70 HRC.
Otpornost legure na toplinu, odnosno temperatura na kojoj će materijal raditi bez gubitka krutosti, je 800-1000 ºS. Zahvaljujući tome i visokoj vrijednosti toplotne provodljivosti (50,2 W/m C), VK8 rezač može raditi pri brzinama rezanja do 200 m/min, ovisno o vrsti materijala koji se obrađuje. Dok pod istim uslovima, čelik P12 omogućava postizanje vrednosti od samo 50 m/min.
Zatezna čvrstoća 1660 N/mm2, gustina 14,5 g/cm3, čvrstoća na udar 35 kJ/m2 - ova mehanička svojstva omogućavaju upotrebu legure u uslovima dinamičkih i vibracionih opterećenja.
Fizička svojstva nisu određena samo njegovim hemijskim sastavom, već i veličinom zrna volfram karbida. Što je zrno veće, to je očitanje čvrstoće veće i vrijednost otpornosti na habanje niža. I obrnuto, ako legura ima fino zrnatu strukturu.
Interpretacija čelika VK8
Oznaka se zasniva na prisustvu karbidne faze i veziva u obliku kobalta u sastavu. Općenito, to je slično šifriranju legiranih čelika. Slovo "B" označava volfram, "K" kobalt. Broj na kraju određuje postotak posljednjeg elementa. Dakle, VK8 se sastoji od 92% volfram karbonata i 8% kobalta.
Da bi označili veličinu zrna, na kraju mogu staviti slovo "M", što znači sitnozrnato, ili "B" - krupno zrno. Odsustvo slova ukazuje na prisustvo zrna srednje veličine u sastavu.
Područje primjene VK8
VK8 se široko koristi u raznim vrstama proizvodnje, od medicine do nakita. Alati za rezanje napravljeni od ovog karbida su vrlo otporni na abraziju materijalom radnog komada. Ne mijenjaju svoju fizičku strukturu i održavaju karakteristike performansi do temperature od 1100 ºS, za razliku od alatnih i brzoreznih čelika. Zbog toga je VK8 dobio najveću primjenu u sljedećim proizvodnim operacijama:
- Mehanička obrada dijelova. Izrada alata za struganje, glodala, bušilica, upuštača. Tehnološke operacije koje izvodi ovaj alat pogodne su za grube i završne radove. VK8 se dokazao u obradi materijala sa visokim koeficijentom viskoznosti: bronza, mesing, liveno gvožđe, čelici otporni na toplotu, čelici otporni na koroziju, legure titana. Treba napomenuti da je, kako bi se osigurala bolja brzina rezanja i smanjilo habanje radnog alata, potrebno uzeti u obzir veličinu zrna legure. Krupnozrna legura VK8 koristi se u uvjetima grubog, grubog tokarenja čelika otpornih na toplinu i značajnog pomaka rezača. Fino zrnasta struktura materijala koristi se za završnu obradu čelika (bez termičke obrade), livenog gvožđa, fluoroplasta, aluminijuma i bronzanih delova.
- Obrada bez čipova. Proizvode rolne opreme za valjanje, proboje i kalupe za štancanje obojenih metala, kalibracione cijevi i šipke.
- Gas-term prskalica Nanošenjem na površinu dijelova bilo koje vrste čelika povećava se otpornost na habanje.
- Habajući dijelovi mehanizama i mašina. Na primjer, kao materijal za klizne ležajeve. Pod uslovom da postoji fluidno trenje, radi pri brzinama vretena do 6 m/s.
Za ojačanje alata za bušenje kamena, sinterovane legure volfram-kobalta klas. VC (sto 2.25).
Prednosti tvrde legure VK:
- visoka tvrdoća (do 91 HRC)
- visoka otpornost na habanje kada se zagrije na 1000 °C
- neosjetljivost na primjetne plastične deformacije
- visoka tlačna čvrstoća
- nema elastične deformacije.
Nedostaci:
- niska čvrstoća na savijanje i zatezanje
- niska udarna čvrstoća
Sinterovana legura izrađen od praha mješavine volfram karbida presovanjem u posebnim grafitnim kalupima i sinterovanjem na temperaturi ispod tačke topljenja karbida u skladu sa zahtjevima GOST 388-74. Brojevi u razredu legure odgovaraju procentu kobalta.
Tvrdoća legure povećava s povećanjem sadržaja volfram karbida i smanjenjem veličine njegovih zrna. Čvrstoća na savijanje raste s povećanjem sadržaja kobalta i veličine zrna volframa. Kako se sadržaj kobalta povećava, tlačna čvrstoća legure raste, maksimum se postiže pri 6% Co, a zatim se postepeno smanjuje. Fino zrnate legure imaju veću tlačnu čvrstoću od krupnozrnih legura. Udarna čvrstoća legure raste sa povećanjem sadržaja kobalta i povećanjem veličine zrna.
Kada se legura zagreje Tokom rada, njegova tvrdoća, čvrstoća na savijanje i tlačna čvrstoća se smanjuju. Čvrstoća u temperaturnom opsegu 20-200°C tvrda legura savijanje se neznatno povećava, a s porastom temperature na 900-1000 ° C intenzivno opada, smanjujući se za 2-2,5 puta.
Gustoća tvrdih legura opada s povećanjem sadržaja kobalta, a gustoća sitnozrnatih legura je veća od gustoće krupnozrnih legura. Tvrda legura ima visoku toplotnu provodljivost, što pomaže u brzom uklanjanju toplote sa reznih ivica i smanjenju njihovog trošenja.
Povezivanje karbida sa čelikom, tj. rezač sa tijelom kamenorezačkog alata mora biti dovoljno čvrst, jer velika vrijednost (2-4 puta) koeficijenata toplinskog širenja legure i čelika dovodi do pojave termičkih naprezanja tokom lemljenja (zagrijavanja), koji nakon hlađenje često premašuje vlačnu čvrstoću tvrde legure.
Tabela 2.25. Karakteristike tvrdih legura
| Legure | Sadržaj glavnih komponenti, % | Fizička i mehanička svojstva | |||
| Wolfram karbid | Kobalt | Čvrstoća na savijanje, MPa, ne manje | Gustina, g/cm 3 | Tvrdoća HRC, ne manje | |
| VKZ | 97 | 3 | 1100 | 15 - 15,3 | 89,5 |
| VKZ - M | 97 | 3 | 1100 | 15 - 15,3 | 91,0 |
| VK4 | 96 | 4 | 1400 | 14,9 - 15,2 | 89,5 |
| VK4 - V | 96 | 4 | 1400 | 14,9 -15,2 | 88,0 |
| VK6 | 94 | 6 | 1500 | 14,6 - 15 | 88,5 |
| VK6 - M | 94 | 6 | 1350 | 14.8 - 15,1 | 90,0 |
| VK6 - OM* | 92 | 6 | 1200 | 14,7 - 15 | 90,5 |
| VK6 - V | 91 | 6 | 1550 | 14,6 - 15 | 87,5 |
| BK8 | 92 | 8 | 1600 | 14,4 - 14,8 | 87,5 |
| VK8 - V | 92 | 8 | 1750 | 14,4 - 14,8 | 86,5 |
| VK8 - VK | 92 | 8 | 1750 | 14,5 - 14,8 | 87,5 |
| VK10 | 90 | 10 | 1650 | 14,2 - 14,6 | 87,0 |
| VK10 - M | 90 | 10 | 1500 | 14,3 - 14,6 | 88,0 |
| BK 10 - OM* | 88 | 10 | 1400 | 14,3 - 14,6 | 88,5 |
| VK10 - KS | 90 | 10 | 1750 | 14,2 - 14,6 | 85,0 |
| BK11-B | 89 | 11 | 1800 | 14.1 - 14,4 | 86,0 |
| VK11 - VK | 89 | 11 | 1800 | 14,1 - 14,4 | 87,0 |
| VK15 | 85 | 15 | 1800 | 13,9 - 14,1 | 86,0 |
| VK20 | 80 | 20 | 1950 | 13,4 - 13.7 | 89,0 |
| VK20 - KS | 80 | 20 | 2050 | 13,4 - 13,7 | 82,0 |
| VK20 - K | 80 | 20 | 1550 | 13,4 - 13,7 | 79,0 |
| VK25 | 75 | 25 | 2000 | 12,9 - 13,2 | 82,0 |
Uzimajući u obzir glavne fizička i mehanička svojstva Srednje i krupnozrne legure sa niskim sadržajem kobalta koriste se za ojačanje alata koji rade u uslovima nenapregnutog opterećenja ili pri niskom intenzitetu ( sto 2.26). Posebno se koriste za ojačanje krunica za rotaciono i rotaciono udarno bušenje i burgije za valjanje koje rade u stijenama srednje tvrdoće.
Srednje i visoke legure kobalta koristi se za armiranje alata koji rade pod udarnim opterećenjima, posebno za rotacione udarne burgije za bušenje pomoću hidrauličnih i pneumatskih udarnih mašina i valjak za bušenje visoko tvrdih stijena. Ove legure imaju najveću čvrstoću, ali su manje otporne na habanje.
Zatezna čvrstoćaČvrstoća rezača od tvrdih legura VK prilikom poprečnog savijanja može se značajno povećati dijamantskim brušenjem. Dijamantsko brušenje ne stvara površinske defekte i osigurava maksimalnu čvrstoću legure; također ima pozitivan učinak na svojstva umora. Tako se čvrstoća na savijanje i udarna čvrstoća brušenih uzoraka povećavaju za 20-25%. Dijamantsko brušenje cijele površine umetka od karbida povećava vijek trajanja alata i stabilnost njegovog rada tokom rada.
Za ojačanje alata za bušenje proizvode se sljedeći oblici tvrdih legura (GOST 880 - 75):
| Za opremanje bušaćih konopa za čekiće za spuštanje rupa | G13, G15 |
| Za opremanje hidrauličnih burgija | G55, G57 |
| Za ojačanje valjaka | G25, G26, G54 |
| Za pojačanje oštrica | G41 |
| Za armaturna svrdla za rotaciono i rotaciono udarno bušenje | G42, G51, G53, G62, G63 |
Navarivanje tvrdih legura dijele se na livene, zrnate i cjevasto-zrnate. Nanose se na površinu alata pomoću plinskog plamena ili električnog luka.
Relit 3 i TZ legure se koriste za ojačanje zubaca valjkastih konusa i oštrica. Zrnati volfram karbid od kojeg su ove legure sastavljene ima sledeći hemijski sastav: 95,5-96% W; 3,7-4% C; 0,06% slobodnog ugljenika i 0,02% nečistoća (Na, Ca, Si, Fe, itd.). Mikrotvrdoća bi trebala biti u rasponu od 20000-24000 MPa.
Tabela 2.26. Područja primjene tvrdih legura u bušenju (GOST 3882-74)
| Područje primjene | Legure |
| Rotaciono bušenje proizvodnih i istražnih bušotina, miniranje rupa u monolitnim i abrazivnim stenama sa f= 8 | VK6 |
| Rotaciono udarno bušenje rupa u stenama, kamenim ugljem sa f= 8 | VK6-V |
| Bušenje električnim i pneumatskim bušilicama uglja, antracita, škriljaca, kalijuma i kamene soli; bušenje stijena ručnim i jezgrom sa f= 8; bušenje valjkastim bitovima | VK4-V |
| Rotaciono bušenje bušotina i miniranje rupa u lomljenim abrazivnim stenama sa f = 8 | VK8 |
| Valjkasto konusno bušenje u tvrdim i vrlo tvrdim abrazivnim stijenama sa f= 18 | VK8-VK |
| Udarno-rotaciono i udarno-rotaciono bušenje rupa i bunara u tvrdim stenama sa f<14; шарошечное бурение скважин и шпуров в вязких, средней твердости и твердых абразивных породах с f <10 | VK11-VK |
| Udarno-rotaciono i udarno-rotaciono bušenje rupa i bunara u veoma tvrdim i abrazivnim stenama sa f <18 | BK11-B |
| Udarno-rotaciono i udarno-rotaciono bušenje rupa i bunara u izuzetno tvrdim stenama sa f <20 | VK15 |
| Isto, sa udarnim opterećenjem srednjeg intenziteta | VK20 |
| Isto za udarna opterećenja visokog intenziteta | VK20 i VK25 |
Bilješka: f-koeficijent čvrstoće stijena prema prof. Protođakonova M. M.
Također preporučujemo
Učitavanje...