• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Надтверді інструментальні матеріали

Мінералокерамічні тверді сплави

Застосування мінералокерамічних інструментальних сплавів в значній міри вирішує проблему економії дефіцитного вольфраму. Зараз в розвинених країнах до 18 % різальних інструментів оснащуються пластинками з мінералокераміки. Різальна кераміка виготовляється на основі оксидів (головним чином Al₂O₃), нітридів (переважно Si₃N₄), або змішаною. З метою підвищення міцності до складу кераміки вводять оксиди цирконію та гафнію (ZrO₂, HfО₂), карбід титану (ТіС), нітрид титану (ТіN) та інші тугоплавкі сполуки. Відповідно до складу кераміка поділяється на оксидну, оксидно-карбідну та нітридну.

Корунд, або оксидну кераміку (Al₂O₃), отримують із глинозему в електропечах при температурі 1720…1750 ^○С, тому його прийнято називати електрокорундом. Електрокорунд, має теплостійкість до 1200 ^○С і твердість до 90…94 HRA, але дуже крихкий. Для зміцнення оксидної кераміки вводиться оксид цирконію (ZrO₂). Сплави на основі Al₂O₃ використовуються у вигляді пластин переважно білого кольорудля оснащення токарних різців, фрез, зенкерів, розверток тощо, які застосовують для чистової і напівчистової обробки вуглецевих та легованих сталей, в т. ч. важкооброблюваних. Сплавами на основі Al₂O₃ + ZrO₂ можна виконувати чорнову та чистову обробку різних сталей, чавунів та високоміцних сплавів. У вигляді окремих зерен електрокорунд використовується для виготовлення абразивних інструментів.

З метою підвищення міцності до складу оксидної кераміки вводять карбіди титану, кремнію, хрому тощо. Міцність такої оксидно – карбідної кераміки (ВОК-60, ВОК-63) зростає у 1,5…2 рази.

До складу нітридної (безоксидної) кераміки вводять карбід та нітрид титану, нітрид бору. Таку кераміку можна застосовувати для чистової обробки гартованих легованих сталей та для швидкісної обробки сталей.

Разом з тим пластини з мінералокераміки мають дещо меншу міцність на згин та меншу ударну в’язкість у порівнянні з пластинами із твердих сплавів. З метою усунення цього недоліку застосовують багатошарову кераміку. Наприклад, для виготовлення робочого шару пластин з кераміки ВОК-95С та ВОК-95М використовують ВОК-63, ВОК-71, а перший або проміжний шар виготовляють з твердого сплаву.

Самим твердим інструментальним матеріалом є алмаз. В інструментальному виробництві він використовується для оснащення лезових та абразивних інструментів. При виготовленні лезових інструментів необхідно враховувати анізотропність алмазу, тобто різну величину міцності і твердості в різних напрямках кристалу. Крім високої твердості алмаз має високу зносостійкість, добру теплопровідність і малий коефіцієнт тертя.

Тонке точіння алмазними різцями може забезпечити шорсткість поверхні до Ra = 0,025 мкм. Разом з цим він дуже крихкий і дорогий. Інструменти, оснащені алмазом, найбільш доцільно застосовувати для тонкого точіння і розточування кольорових сплавів та пластмас.

Для виготовлення інструментів частіше використовуються штучні алмази, які мають значно меншу вартість. Синтетичні алмази АСБ – баллас (АСБ-5, АСБ-6) рекомендуються для обробки кольорових сплавів з підвищеним вмістом кремнію, склопластиків, пластмас. Так при обробці склопластиків зносостійкість балласу в 70…80 разів вища зносостійкості твердих сплавів ВК2, ВК3М. Балласи використовують для оснащення різців, свердл, фрез та для виготовлення абразивних інструментів. Синтетичні алмази АСПК – карбонадо (АСПК-1, АСПК-2, АСПК-3) рекомендуються для обробки особливоміцних сплавів. Монокристалеві алмази САМ високоефективні при обробці напівпровідникових матеріалів, радіотехнічної кераміки, кольорових сплавів з високим вмістом кремнію.

Кубічний нітрид бору (КНБ) по твердості близький до синтетичних алмазів і має теплостійкість в два рази вищу ніж в алмазів (до 1600 ^○С). На основі КНБ створені композиційні інструментальні матеріали (композити). Так композит 01 (ельбор-Р), композит 02 (бельбор), композит 10 (гексаніт-Р) мають масову частку КНБ не менше 95 %. Композит 05 має 40…50 % КНБ та 50–60 % Al₂O₃, ZrO₂ та інші. Композити використовується для виготовлення абразивних інструментів, які призначені для обробки високоміцних і жаростійких сталей та сплавів, доводки твердосплавних інструментів після заточування і для оснащення лезових інструментів.

Композити є якісно новим інструментальним матеріалом. Чим вище твердість оброблюваного матеріалу, тим більш ефективне застосування різців і фрез, оснащених композитами. Враховуючі те, що лезові інструменти з композитів можуть працювати з глибиною різання до 5 мм, певний припуск можна зрізувати після термічної обробки. Це важливо для деталей, схильних до деформацій під час термообробки.

Інструменти, оснащені композитом, можуть працювати з високими швидкостями різання, що дає можливість значно підвищити продуктивність праці. При цьому різці з композитів забезпечують шорсткість обробленої поверхні R_a < 0,63…1,25 мкм і 7…8 квалітети точності.

Шляхом спікання КНБ, AlВ₂, Al₂N, Al₂O₃ з жароміцними сплавами отримують композиційний матеріал киборит, який забезпечує точіння чавунів, гартованих і високолегованих сталей без подальшого шліфування.

Тема 2.8 Сплави кольорових металів.

Сплави міді. Склад, структура, властивості, маркування та використання латуней і бронз

Латуняминазивають сплави міді з цинком. Вони бувають простими (якщо містять лише мідь і цинк) і багатокомпонентними (коли містять крім міді а цинку інші хімічні елементи). Технічне застосування мають латуні з вмістом цинку до 45%.

У марках однофазних латуней записують літеру "Л" і число, що показує середній вміст міді у відсотках. У марках легованих латуней крім числа, що показує вміст міді, записують літери та числа, які вказують на наявність певного елемента і його вміст у відсотках. Алюміній у латунях позначають літерою "А", нікель — Н, олово — О, свинець — С, фосфор — Ф, залізо — Ж, кремній — К, марганець — Мц, берилій — Б, цинк — Ц. У деформівних латунях записують спочатку всі літери, а потім числами через дефіс — вміст легуючих елементів, наприклад, ЛАН59-3-2 міс­тить 59% Сu, 3%А1 і 2%Nі. У марках ливарних латуней вміст міді не пишуть, а після літери "Л" записують літери та числа — відсотки наявних елементів, наприклад, ЛЦ40МцЗА містить 40% Zn, 3% Мn, 1% А1 і 56% Сu.

Бронзаминазивають сплави міді з усіма елементами, крім цинку, який може бути наявним у невеликих кількостях як ле­гуючий елемент. Назву бронза отримує за основним, крім міді, компонентом (олов'яниста, алюмінієва, кремниста, свинцева, берилієва тощо).

Найпоширенішою і давно відомою є олов'яниста бронза. Сто­літтями застосовували машинну або гарматну бронзу з вмістом олова 9...12%, художню — 3...8% Sn, монетну — 4...5% Sn, а та­кож бронзу для дзвонів з 20...25% Sn. Практичне застосування мають бронзи з вміс­том олова до 10%. З метою здешевлення і для поліпшення технологічних властивостей олов'янисті бронзи легують цинком, свинцем, нікелем і фосфором.

Деформівні однофазні бронзимаркують літерами "Бр" (брон­за), літерами "О, Ц, С, Ф, Н" і числами через дефіс, що показують вміст відповідно олова, цинку, свинцю, фосфору та нікелю у відсотках, наприклад, БрОЦС 4-4-2,5 містить 4% Sn , 4% Zn s 2,5% Рb. Ці бронзи мають високі електропровід­ність, корозійну стійкість та антифрикційні властивості, а також пружні властивості і опір втомі. Тому з них виготовляють круглі та плоскі пружини в точній механіці (годинники), елект­ротехніці, хімічному машино­будуванні та інших галузях.

У марках ливарних бронз вміст кожного легуючого елемента пишуть одразу після літери, наприклад, БрОЗЦ7С5Н1 містить 2,5...4,0% Sn, 6,0...9,5% Zn, З...6% Рb і 0.5...2,0% Ni. Ливарні бронзи мають високі антифрикційні влас­тивості (БрОЗЦІ2С5, БрО4-Ц4С17, БрО10Ц2). Висока корозійна стійкість бронз в атмосферних умовах, у мор­ській та прісній воді дає змо­гу використовувати їх для пароводяної арматури, що працює під тиском. Сучасні технології литва да­ють змогу арматурі витриму­вати тиск до 30 МПа.

Замінником дорогих олов'янистих бронз є алюмінієві. Вони мають дещо вищі механічні властивості, високу рідкоплинність, дещо більшу усадку, доб­ру герметичність і малу схильність до дендритної ліквації. Однофазні бронзи (БрА5, БрА7) мають високу пластичність і одночасно високу міцність (σ_в = 400...450 МПа, δ = 60%). З них виготовляють електричні контакти та хімічно стійкі деталі. Двофазні алюмінієві бронзи частіше ливарні, мають високу міцність (σ_в = 600 МПа) і твер­дість (> 100 НВ). Їх можна термічно зміцнювати.

Чисті алюмінієві бронзи мають також чимало недоліків: ве­лику усадку, схильність до газонасичення і окиснення під час плавлення, крупно кристалічну структуру, погано піддаються паянню. Для усунення цих недоліків алюмінієві бронзи легу­ють залізом, нікелем і марганцем.

Залізо модифікує алюмінієві бронзи, підвищує їх міцність, твер­дість і антифрикційні властивості, зменшує схильність до крихкості. Термічна обробка легованих залізом бронз, напри­клад БрАЖ9-4 (нормалізація або гартування і відпускання), дає змогу підвищити твердість до 175... 180 НВ. З них вигото­вляють корозієстійкі гвинти, вали тощо. Нікельполіпшує тех­нологічні та механічні властивості алюмінієво-залізистих бронз при звичайних і підвищених температурах. З алюмінієво-залізисто-нікелевих бронз виготовляють деталі, які працюють у важких умовах стирання при високих температурах (400...500°С): сідла клапа­нів, напрямні втулки випускних клапанів, деталі насосів і тур­бін, шестерні та інші деталі. Високі механічні властивості харак­терні для алюмінієво-залізистих бронз, легованих дешевшим марганцем (БрАЖМц10-3-1,5). З них виготовляють жаростійкі деталі.

Кремнистібронзи характеризуються високими механічни­ми, пружними та антифрикційними властивостями. Вони добре зварюються і паяються, за­довільно обробляються різанням і мають низькі порівняно з іншими бронзами та латунями ливарні властивості. Для підви­щення ливарних властивостей їх легують цинком, марганцем і нікелем. Свинецьполіпшує анти­фрикційні властивості та оброблюваність різанням. Кремнисті бронзи використовують замість дорожчих олов'янистих для ви­готовлення антифрикційних деталей

Берилієвібронзи мають дуже високі межі пружності і міцнос­ті, твердість і корозійну стійкість разом з підвищеною стійкістю до втоми, повзучості та спрацювання. Ці бронзи жароміцні до 310...340°С, мають високу тепло- і електропровідність, добре зварюються точко­вим і шовним зварюванням, практично не зварюються плав­ленням. З берилієвих бронз (БрБ2) виготовляють дуже відпові­дальні пружини (карбюраторів, бензонасосів), пружні контак­ти, мембрани, деталі, що працюють на стирання (кулачки, шес­терні, черв'ячні колеса), підшипники ковзання для високих те­мператур, швидкостей і тисків. Берилієва бронза є іскробезпечним матеріалом (не створює іскор при ударі по каменю чи металу). Тому з неї виготовляють електричні контакти та удар­ний інструмент для роботи у вибухонебезпечних умовах (ін­струменти гірників). Основним недоліком берилієвих бронз є їх висока вартість. Тому 0,1...0,3% Ве замінюють Мn, Nі, Ті, Со (БрБНТ1,7; БрБНТ1,9) без зниження механічних властивостей.

Свинцеві бронзипоєднують в собі високі антифрикційні властивості з високою теплопровідністю, ударною в'язкістю і втомною міцністю. Тому з них виготовляють високонавантажені підшипники ковзання для високих швидкостей (авіаційні та дизельні двигуни, потужні турбіни). Такі бронзи містять до 25...30% Рb. Для підвищення міцності та твер­дості ці бронзи легують розчинними у міді оловом, нікелем, марганцем (Бр СН60-2,5).

Сплави міді з нікелем називають мельхіорами (20...30% Ni, решта мідь), куніалями (5...15% Ni, 1,2...3,0% Аl), нейзільберами (13,5...16,5% Ni, 18...22% Zn або 1,6...2,0% Рb). Усі вони корозіє­стійкі в атмосфері, морській та прісній воді, багатьох органіч­них рідинах, розчинах солей тощо, а також немагнітні.

Сплави алюмінію. Склад, структура, властивості,

маркування та застосування силумінів, дуралюмінів,

Читайте також:

1. Апаратура, обладнання та матеріали
2. Апаратура, обладнання та матеріали
3. Біокомпозити та композиційні матеріали на основі відходів переробки деревини
4. Бюджет прямих витрат на матеріали
5. Бюлетені та інші інформаційні матеріали, електронні видання
6. В'яжучі матеріали
7. В'яжучі матеріали та будівельні розчини
8. Витратні матеріали для ремонту обмоток електричних машин
9. Вогнетривкі матеріали
10. Гумові матеріали
11. Гумові матеріали
12. Деревинні матеріали

Переглядів: 1535