Развитие производств, связанных с промышленной обработкой различных материалов, требует создания все более качественных режущих инструментов.
Наибольшее применение для их изготовления сегодня находят твердые сплавы, отличающиеся особым химическим составом, уникальными физико-механическими характеристиками и необычной микроструктурой.
В составе таких материалов имеется твердая основа (тугоплавкие карбиды тантала, вольфрама, а также карбид или карбонитрид титана) и пластичная металлосвязка (добавка никеля, кобальта, молибдена, железа).
Такое сочетание придает сплавам повышенную твердость, механическую прочность и устойчивость к ударным нагрузкам. Твердосплавные композиционные материалы прекрасно подходят для высокоскоростной металлообработки, поскольку обладают повышенной термостойкостью.
Они активно используются для изготовления сверл, концевых фрез, разверток, борфрез и другого осевого инструментария.
Твердосплавные инструменты подразделяются на следующие виды:
1) монолитные (концевые сверла, фрезы);
2) напайные (резцы, борфрезы);
3) сборные (составной конструкции).
При создании подобных приспособлений операции производятся такие операции, как:
- вырезание твердосплавных заготовок;
- пайка или сборка режущих элементов и держателей;
- завершающая обработка.
Получение заготовок
При изготовлении заготовок на инструментальных заводах используется метод порошковой металлургии. Подготавливается твердосплавная смесь порошкообразных карбидов с металлами. При этом производится «мокрый размол» компонентов с помощью шаровых мельниц или аттриторов. К смеси добавляются органические пластификаторы, готовится пресс-порошок или пресс-масса.
Заготовки создаются методом холодного прессования порошка в специальных формах. Для изготовления стержней из пресс-массы, пластифицированной парафином, используется экструдер. Форма изделий корректируется при механической обработке.
Сформированные заготовки подвергают термическому воздействию (спеканию в защитной среде с температурой 1350-1550˚). При этом легкоплавкая металлическая «связка» заполняет пустоты между зернами карбидов, образуется изделие беспористой структуры.
Пайка и сборка инструментов
В инструментарии сборного или напайного типа твердые сплавы используются лишь для изготовления режущих элементов. Крепления для резцов (державки) формируются из стали. В сборных инструментах элементы скрепляются механически, в напайных – сплавляются.
В державке сборных приспособлений подготавливается гнездо для точной посадки закрепляемого режущего элемента. Контактные поверхности тщательно очищаются. Для достижения необходимой прочности режущие пластины зажимаются с определенным усилием.
При создании напайных приспособлений заготовки предварительно нагревают в печах с инертной средой, производят индукционный нагрев токами высокой частоты или используют электронагревательные установки высокого сопротивления. Для пайки используются припои, выбираемые с учетом особенностей инструментария, характеристик скрепляемых твердосплавных материалов и сталей, а также типа паяльного приспособления. Особенно часто используются серебряные и медные припои.
В процессе пайки в твердосплавной заготовке возникает значительное термическое напряжение, поскольку подобные композиционные материалы обладают более низким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. Последующее охлаждение изделий приводит к появлению в твердых сплавах значительных растягивающих напряжений, что может стать причиной деформации заготовок. Поэтому при проведении работ принимаются специальные меры защиты твердосплавных элементов от возникновения трещин.
Если вам необходимо изготовление твердосплавного инструмента, обращайтесь в компанию "Изготовим Инструмент". Мы производим изделия по индивидуальным размерам и в необходимом объеме.