Так называют материал для инструмента и не только, позволяющий резать быстрее большинство известных веществ. Отличается твердый сплав твердостью, хотя казалось бы и сохраняет свойства даже нагретым до 1100 градусов.
За 3 минуты разберемся, как он устроен и где используется
Что такое твердый сплав?
Как всегда все запутано, и это не сплав, и не самый твердый. Твердый сплавы это девичья фамилия, в действительности это композит. Значит смесь из разных ингредиентов, в композиции показывающих свои лучшие стороны, и своими сильными сторонами покрывают слабые стороны сообщников.
Твердый сплав, композиция из соединенного с углеродом вольфрама, титана также слипшегося с углеродом и углерода бесстыдно захватившего тантал. Все это союзы с углеродом называются карбиды. Карбиды, которые перемолотили в пыль и залили кобальтом или никелем.
Указанные материалы, будучи крайне разнородными не могут соединиться в сплаве, поэтому их засовывают в формочки, прессуют что есть сил и жарят при полторытысячеградусной жаре.
Получается уникальный состав идеально подходящий чтобы на большой скорости резать металлы.
При резании металлы сопротивляются, и трением нагревают вторнувшегося, что бы в них не пытались проникнуть. Еще металлы жесткие, и потому что бы в них не проникало, должно быть чуть более жестким. Металлы царапают все что в них проникает, потому материал проникающий должен быть термо устойчивым, износоустойчивым и жестким. Все это есть у твердого сплава:
Твердость до 94HRC, чего хватит для сталей, сталей закаленных но не всех и для твердых пород, типа гранита.
Термостойкость до 1500° у передовых твердых сплавов, в основном 1100, значит даже покраснев твердый сплав не расплавится и будет резать, но недолго. Лучше охлаждать
Износоустойчивость, например твердосплавный резец может беспрерывно резать сталь 45, и только через 3600 секунд начнут появляться следы износа. Как ледокол на одном заряде расковырявший все арктические льды.
Так что восславьте ученых, которые выдали этот полностью синтетический материал, чтобы резать металл и создавать нужные людям вещи.
Твердый сплав придумали в 1930-х после быстрорежущих сталей, потому что они с 60 метров в минуту уже не удовлетворяли никого. Вот 300 от твердого сплава позволяет брать глубоко и полностью насытить голодную промышленность.
Однако сначала твердый сплав не был так хорош, первым делом пришлось отработать технологию.
Как делают твердые сплавы
Размалывают карбиды и связующие компоненты в пыль
Смешивают с связующим кобальтом или не кобальтом
Укладывают в форму и прессуют
Спекают и готово
Спекают а не плавят потому что применяемые карбиды плавятся при очень высоких температурах, и чтобы их превратить в удобную форму для резания, надо их сформировать, сразу придать форму пластины
Кобальт в качестве связки, потому что тот лучше всего смачивает карбиды, обволакивает их и создает плотную оболочку вокруг разнородных зёрен. Другие материалы, например железо не хотят плотно обволакивать.
Никель также не такой обожатель обнимашек, но его выбирают когда нужно коррозийно стойкий инструмент, например для бурения горных пород.
Итого: укладывают, зажимают, смачивают и прожаривают
При том что технология не сложна, много переменных, например:
- высокой температурой и долгой выдержкой получают высокую прочность, прожарив короче и холоднее, получается большая устойчивость к ударной нагрузке
- разное давление создает разные эффекты
- непохожие инертные газы, каждый друг друга инертнее оставляют свой след
- размер спекаемых частиц определенно играет роль, чем точнее нужен инструмент тем меньше помол. В универсальных подойдет 2 микрона, для ультра четких резцов берут 100 нанометровые карбидные частицы или меньше.
Но главное, отчего называется марка: количество карбидов, тоесть разнообразие твердых элементов в материале.
Твердые сплавы делят на:
Безвольфрамовые, в этой группе керамические пластины так называемые керметы и не только
Вольфрамосодержащие это основная и самая привычная группа. Стоит на ней и сосредоточится.
Вольфрамосодержащие твердые сплавы бывают:
Однокарбидные значит одинокий карбид вольфрама и кобальт, самое известное соединение: ВК8
Потому что он одинок и горд, однокарбидный стоит не слишком долго, зато надежно режет всякие материалы высокой вязкости, например нержавейку. Крайнее неприхотлив в обращении. Но стоит недостаточно.
Двухкарбидные сплавы, значит в них титан и вольфрам соединены с углеродом и залиты кобальтом, самые известные Т5К10,Т15К6
Потому что у них банда, стоит они больше и терпят более высокую температуру. Но при этом не такие устойчивые к перепадам температур и нагрузкам, особенно Т15К6 ломается от ударов легко и непринужденно, зато стоит при чистовой обработке и мелком съёме гораздо дольше первого участника.
Три карбида, дружная шайка вольфрамового, титанового и танталового соединения способны выдерживать самые жесткие условия и резать мощную корку с ударной нагрузкой и мелкими включениями из гаек, типичный представитель ТТ7К12.
Твердых сплавов гораздо больше чем упомянутые 4 примера, чтобы подобрать нужный, для конкретного материала, используйте справочники.
Какие еще бывают твердые сплавы
Это чисто для полноты картины:
Некоторые называют твердые сплавы не только спеченные, описанные выше но и литые. Литые не утрамбовывают и не запекают, но смешивают как и любой другой сплав. Получается состав твердостью 60 HRC и термостойкостью до 800°
Литые твердые сплавы это:
Стеллиты от латинского слова звезда, потому что они блестящие, а все от того что никель в основе, кроме всего прочего который сопротивляется коррозии. А еще хром для износостойкости, кремень для прочности и бор для жаростойкости.
Сормайты, называются так от Сормовский завод, я кстати там впервые работал. Собственно тоже самое что стеллит, но кроме всего перечисленного в стеллитах, в наличии железо и углерод. Свойства примерно такие же.
Что делают из твердых сплавов
Конечно же 80% современных резцов, фрез и для них пластинок.
Части трущихся механизмов, работающих в жестких условиях
Части мерительного инструмента и всякое другое, где требуется крайне высокая стойкость и стабильность к износу и нагреву
Литые твердые сплавы кроме инструмента осевого или пластин, используют для ремонта. Для наплавления, через это стеллиты еще называют наплавляемые сплавы. Наплавляют стеллиты и сормайты на изношенные трущиеся детали, изношенные зубья шестерен и зубья дисковых пил.
Как работают твёрдыми сплавами
Очень быстро. Практически достижимая скорость резания 4000 метров в минуту, для этого конечно нужно максимально жесткое оборудование и безупречные резцв.
В обыденно практике, на станке средней изношенности. который требует ремонта уже 15 лет, вполне возможно резать быстрее 300 метров в минуту и высокой подаче. Так что твердый сплав шикарный инструмент.
Как точат твердосплавные пластины?
Современные пластины делают сразу с режущими кромками и точить их не нужно, потому что геометрия их идеальна.
Если пластины напайные, их обычно точат в зависимости от задачи. Главное чтобы обрабатываемой поверхности касалась исключительно режущая кромка, все остальное должно быть ниже. Вот тут подробности.
Итого: твердый сплав - технологичный композит, который отлично стоит и будет стоять. Юзайте твердый сплав
Пишите про вашу работу с твёдыми сплавами, задавайте вопросы. если у вас остались неотвеченные. Подписывайтесь и ставьте сердечки, будем и дальше обсуждать всякое.
А вот еще о производительности и токарных резцах
