Обработка на твърди материали. Твърда сплав. Марки, характеристики, приложение. Карбиден инструмент. Водоструйно рязане: предимства и характеристики

Избор на връзка от абразивни инструменти

Връзката определя здравината и твърдостта на инструмента, оказва голямо влияние върху режимите, производителността и качеството на обработка. Има неорганични (керамика) и органични (бакелит, вулканит) връзки.
КЕРАМИЧНА БОНДпритежава висока огнеустойчивост, водоустойчивост, химическа устойчивост, добре запазва профила на работния ръб на колелото, но е чувствителен към удари и натоварвания на огъване. Керамичните свързани инструменти се използват за всички видове шлайфане с изключение на грубо обработване (поради крехкостта на връзката): за рязане и рязане на тесни канали, плоско шлайфане на канали на пръстени на сачмени лагери. Инструментът, свързан с керамика, запазва добре профила си, има висока порьозност и отвежда топлината добре.
БАКЕЛИТОВА ВРЪЗКАима по-висока здравина и еластичност от керамиката. Абразивен инструмент върху бакелитна връзка може да бъде направен с различни форми и размери, включително много тънки - до 0,5 мм за рязане и рязане. Недостатъкът на бакелитното свързващо вещество е неговата ниска устойчивост на действието на охлаждащи течности, съдържащи алкални разтвори. Когато е на бакелит, охлаждащата течност не трябва да съдържа повече от 1,5% алкали. Бакелитната връзка има по-слаба адхезия към абразивното зърно в сравнение с керамичната връзка, поради което инструментът на тази връзка се използва широко при операции по шлифоване на повърхности, където е необходимо самозаточване на колелото. Бакелитният инструмент се използва за груби груби работи, извършвани ръчно и на окачени стени: плоско шлайфане с края на колелото, режещи и режещи канали, инструменти за заточване, при обработка на тънки продукти, където изгарянията са опасни. Бакелитовата връзка има полиращ ефект.

Избор на степента на абразивен материал

Абразивни материали(фр. abrasif – смилане, от лат. abradere – изстъргвам) са материали с висока твърдост и се използват за повърхностна обработка на различни материали. се използват в процесите на шлайфане, заточване, полиране, рязане на материали и намират широко приложение в заготовката и довършителната обработка на различни метални и неметални материали. Естествени абразиви - кремък, шмиргел, пемза, корунд, гранат, диамант и други. Изкуствени: стопен алуминий, силициев карбид, боразон, елбор, синтетичен диамант и др.

ЕЛЕКТРОКОРУНД НОРМАЛЕН

Има отлична топлоустойчивост, висока адхезия към свързващото вещество, механична якост на зърната и значителен вискозитет, което е важно при извършване на операции с променливи натоварвания.Обработка на материали с висока якост на опън. Това е груба обработка на стоманени отливки, тел, валцувани продукти, високоякостни и избелени чугуни, ковък чугун, полудовършителна обработка на различни машинни части от въглеродни и легирани стомани в незакалена; и закален, манганов бронз, никел и алуминиеви сплави. 25А

ЕЛЕКТРОКОРУНД БЯЛ

По отношение на физичния и химичен състав, той е по-равномерен, има по-висока твърдост, остри ръбове, добро самозаточване, по-добре елиминира грапавостта на обработваната повърхност в сравнение с нормалния електрокорунд. Обработка на закалени части, изработени от въглерод, високоскоростна и неръждаема стомана, хромирани и азотирани повърхности. Обработка на тънки детайли и инструменти, заточване, плоско, вътрешно, профилно и довършително шлайфане. 38А

ЕЛЕКТРОКОРУНД ЦИРКОНИЙ

Фин кристален, плътен и издръжлив материал. Издръжливостта на инструмента за груби операции е 10-40 пъти по-голяма от тази на подобен инструмент, изработен от нормален електрокорунд.Грубо шлайфане на стоманени заготовки при висока скорост, подаване и сила на затягане. Мощно грубо шлайфане на стоманени заготовки. 54С

СИЛИЦИЕВ КАРБИД ЧЕРЕН

Притежава висока твърдост, абразия и чупливост. Зърната са под формата на тънки пластини, което увеличава крехкостта им при работа Обработка на твърди материали с ниска якост на опън (чугун, бронз и месинг, твърди сплави, скъпоценни камъни, стъкло, мрамор, графит, порцелан, твърд каучук , кости и др.) и др.), както и много вискозни материали (топлоустойчиви стомани, сплави, мед, алуминий, каучук). 63С

СИЛИКОВ КАРБИД ЗЕЛЕН

Отличава се от черния силициев карбид с повишена твърдост, абразивна способност и крехкост. За обработка на части от чугун, цветни метали, гранит, мрамор, твърди сплави, обработка на титан, титаново-танталови твърди сплави, хониране, довършителни работи за изработени части от сив чугун, азотиран и сачмен лагер стават. 95А

ЕЛЕКТРОКОРУНД ХРОМТИТАНОВ

Има по-висока механична якост и абразивна способност в сравнение с нормалния стопен алуминиев оксид

Грубо шлайфане с високо отстраняване на метала

Избор на зърното на инструмента

Довършително шлайфане, довършителна обработка на твърди сплави, довършителна обработка на режещи инструменти, стоманени заготовки, заточване на тънки остриета, предварително хонинговане.

Използват се грубозърнести инструменти:
- за груба обработка и предварителни операции с голяма дълбочина на рязане, когато се отстраняват големи припуски;
- при работа на машини с висока мощност и твърдост;
- при обработка на материали, които причиняват запълване на порите на колелото и осоляване на повърхността му, например при обработка на месинг, мед и алуминий;
- с голяма площ на контакт между колелото и детайла, например, при използване на високи колела, с плоско шлайфане с крайната страна на колелото, с вътрешно шлайфане.
Използват се средни и финозърнести инструменти:
- за получаване на грапавост на повърхността 0,320-0,080 микрона;
- при обработка на закалени стомани и твърди сплави;
- за окончателно шлайфане, заточване и довършителна обработка на инструменти;
- с високи изисквания за точността на обработвания профил на детайла.
С намаляване на размера на абразивните зърна, тяхната режеща способност се увеличава поради увеличаване на броя на зърната на единица работна повърхност, намаляване на радиуса на закръгляване на зърната и по-малко износване на отделните зърна. Намаляването на размера на зърното води до значително намаляване на порите на колелото, което налага намаляване на дълбочината на смилане и количеството припуск, отстранен по време на операцията. Колкото по-фини са абразивните зърна в инструмента, толкова по-малко материал се отстранява от детайла за единица време. Въпреки това, фино-зърнестите инструменти са по-малко самозаточващи се от инструментите с по-едро зърно, което води до затъпяване и осоляване по-бързо. Рационалното съчетаване на режима на обработка, обработката на инструмента и размера на зърната позволява да се получи висока точност и отлично качество на повърхностната обработка.

Избор на твърдост на инструмента

О, П, КПрофилно шлифоване, механична обработка на прекъснати повърхности, хонинг и шлифоване на резба на детайли с груби стъпки. Средно аритметичноМ-НПовърхностно шлайфане със сегменти и пръстеновидни дискове, хониране и шлифоване на резба с бакелитни дискове. Средно мекаК-ЛФино и комбинирано кръгло, външно безцентрово и вътрешно шлайфане на стомана, повърхностно шлайфане, шлифоване на резба, заточване на режещи инструменти. МекаH-FЗаточване и довършване на режещи инструменти, оборудвани с твърда сплав, шлайфане на трудни за машинна обработка специални сплави, полиране.

Твърдостта на инструмента до голяма степен определя производителността на труда при обработката и качеството на обработвания.
Абразивните зърна, тъй като стават матови, трябва да се подновяват чрез натрошаване и нарязване на частици. Ако колелото е твърде твърдо, свързващото вещество продължава да задържа матовите зърна, които са загубили способността си за рязане. В същото време се изразходва много енергия за работа, продуктите се нагряват, възможно е изкривяването им, на повърхността се появяват следи от рязане, драскотини, изгаряния и други дефекти. Ако колелото е твърде меко, зърната, които не са загубили своята режеща способност, се рушат, колелото губи правилната си форма, износването му се увеличава, в резултат на което е трудно да се получат части с необходимия размер и форма. В процеса на обработка се появяват вибрации, необходимо е по-често обличане на колелото. По този начин трябва да се подходи отговорно към избора на твърдостта на абразивния инструмент и да се вземат предвид характеристиките на обработваните детайли.

В зависимост от изискванията за крайния продукт топлинна обработкапроизведени по различни методи.

Процеси на сушенеизползва се при производството на крайни междинни продукти под формата на гранули, брикети, както и за дехидратация на разтвори, утайки и суспензии; чрез последващо сушене, изпичане или синтероване на гранулирания или формован материал се получава крайният продукт. В тези случаи закономерностите на топло- и масопреноса са същите като при основните технологични процеси на сушене в химическата промишленост и при производството на строителни материали.

V процес на синтерованеот агломерати и преформи, праховите частици се комбинират в монолитно поликристално твърдо вещество със свойства, близки до тези на компактния материал. Процесът на топлинна обработка се състои от два етапа.

Първият етап - отстраняване на технологичното свързващо вещество - протича при температурите на изпарение и топене на свързващото вещество и завършва при температурата на началото на синтероването на праховите частици. Вторият етап - синтероване - започва при температура, съответстваща на взаимното синтероване на частиците една към друга и продължава до температурата на получаване на монолитно тяло, което е приблизително 0,8 от температурата на топене на керамичния материал. Режимът на изпичане се избира въз основа на химическия и гранулометричен състав на отпадъчната смес, метода на формоване или пресоване, както и размера и вида на продукта.

По време на синтероването първоначалният заряд (формиран или пресован) е термодинамично нестабилна дисперсна система с голям запас от свободна енергия.

Процесът на синтероване може условно да бъде разделен на три етапа.

На първия етап движещата сила е излишъкът от свободната повърхностна енергия на фините частици, който има тенденция да компресира детайла поради възникващото налягане и да намали свободната му повърхност. Частиците се плъзгат по границите на зърното, което води до уплътняване и свиване на детайла.

Във втория етап частиците се изпичат в контактните точки, създадени на първия етап. По време на изпичане контактите между частиците се разширяват, а формата и размерът на порите непрекъснато се променят. Кинетиката на този процес се определя от скоростта на вискозния поток на средата, в която са разположени порите. На този етап вискозният поток на средата се определя от механизма на повърхностна дифузия на атоми върху повърхностите на синтероващите частици до областта на контактния провлак.

На третия етап в синтерованото тяло остават само затворени изолирани пори, а по-нататъшното уплътняване е възможно само чрез намаляване на техния брой и обем (лечебен процес). Крайният етап на синтероване е най-дългият.

Процес на пиролизанамира приложение при преработката на дървесни отпадъци, пластмаси, каучукови изделия, твърди отпадъци и утайки от нефтопреработка и представлява процес на разлагане на дървесни отпадъци, други растителни суровини, когато се нагряват до температура 450-1050°C без достъп до въздух. Така се получават газообразни и течни продукти, както и твърди въглища.

роден остатък ( дървени въглищав дървообработването, сажди при изхвърляне на гуми).

В зависимост от температурата на нагряване, инсталациите за пиролиза се разделят на нискотемпературни (450-500 ° C), характеризиращи се с минимална газова мощност, максимално количество смоли, масла и твърди остатъци; средна температура (до 800 ° C) с повишен добив на пиролизен газ и намален добив на смоли и масла; високотемпературни (над 800°C) с максимална газова мощност и минимално - смолисти продукти.

Високата температура засилва изхвърлянето на отпадъци. Скоростта на реакцията нараства експоненциално с повишаване на температурата, а топлинните загуби се увеличават линейно. В този случай се получава по-пълен добив на летливи продукти и обемът на получения твърд остатък се намалява. По време на пиролиза температурният диапазон от 1050-1400 ° C е нежелателен, тъй като води до образуване на шлаки, особено в MSW.

Процесът на пиролиза се извършва в периодични или непрекъснати пещи с различни конструкции (камерни, тунелни, шахтни, с движещи се слоеве) с външно и вътрешно нагряване. В началния етап с повишаване на температурата възникват ендотермични процеси. При нагряване на дървесина или други растителни отпадъци до 150°C влагата се отстранява и при температури 170-270°C се образуват CO и CO2 газове и малки количества метилов алкохол и оцетна киселина. Екзотермичните трансформации започват при 270-280 ° C. Добивът на некондензиращи газове, като CO и C0 2, намалява и в същото време добивът на други газообразни и парни вещества (CH 4, C 2 H 4, H 2), както и метилов алкохол и оцетна киселина , се увеличава. Скоростта на процеса се влияе от размера на парчетата рециклируеми отпадъци, тяхното съдържание на влага и температура.

Изтичащите от пещта газове се охлаждат и отделят ценни компоненти от тях. Полученият въглен се използва в производството на активен въглен, черен прах и други процеси.

Въпросът за довършване на закалена стомана е разрешен в съвременно производствоосновно чрез абразивна обработка. Доскоро това се дължи на различното ниво на оборудване за шлайфане и обработка на остриета. Струговете не можеха да гарантират същата прецизност, която беше постигната с шлифовъчните машини. Но сега съвременните машини с ЦПУ имат достатъчна точност на движение и твърдост, така че делът на струговане и фрезоване на твърди материали непрекъснато се разширява в много индустрии. Обработването на закалени детайли се използва в автомобилната индустрия от средата на осемдесетте години на миналия век, но днес започва нова ера в този вид обработка.

Термично обработени заготовки

Много стоманени части изискват топлинна обработка или втвърдяване на корпуса, за да придобият допълнителна устойчивост на износване и способност да издържат на значителни натоварвания. За съжаление, високата твърдост се отразява негативно на обработваемостта на такива части. Части на зъбни колела и различни валове и оси - типичните закалени части се струговат, матриците и матриците се закаляват фрезовани. Термично обработените части - търкалящи се елементи, като правило, изискват довършителни и довършителни работи, които премахват грешките във формата и осигуряват необходимата точност и качество на повърхността. Що се отнася до части от матрици и форми, сега има тенденция да се обработват в втвърдено състояние още на етапа на груба обработка. Това води до значително намаляване на времето за производство на печата.

Боравене с твърди материали

Обработката на части след топлинна обработка е въпрос, който изисква гъвкав подход. Гамата от решения зависи от вида на инструменталния материал, избран за обработка. За инструмент способността да се обработват твърди материали означава висока устойчивост на топлина, висока химическа инертност и устойчивост на абразия. Такива изисквания към материала на инструмента се определят от самия процес на обработка. При рязане на твърди материали режещият ръб е високо налягане, което е придружено от отделяне на голямо количество топлина. По-високите температури подпомагат процеса, като омекотяват стружки, като по този начин намаляват силите на рязане, но влияят негативно на инструмента. Следователно не всички инструменти за инструменти са подходящи за обработка на термично обработени части.

Карбидните марки се използват за обработка на материали с твърдост до 40HRc. За това препоръчваме финозърнести карбидни сплави с остър режещ ръб, които са силно устойчиви на абразивно износване и имат висока устойчивост на термична и пластична деформация. Тези свойства се намират в непокритите циментирани карбиди като H13A от Sandvik Coromant. Но също така е възможно успешно да се използват класове с устойчиви на износване покрития за довършителни работи и приложения P05 и K05, като GC4015, GC3005.

Най-неудобният детайл за рязане е детайл с твърдост 40…50HRc. Когато се работи в този диапазон, твърдите сплави вече не са доволни от своята топлоустойчивост. В същото време CBN и керамиката се износват бързо. Поради недостатъчната твърдост на обработвания материал, върху предната повърхност на инструмента се образува натрупване, което води до откъсване на режещия ръб при откъсване. Следователно проблемът с избора на инструментален материал за работа в този диапазон на твърдост се решава въз основа на икономически съображения. В зависимост от серийното производство трябва или да се примири с ниска производителност и точност на размерите при работа с твърда сплав, или да се работи по-ефективно с керамика и CBN, но с риск от счупване на плочата.

При по-висока твърдост от 50-70HRc изборът недвусмислено е насочен към обработка с инструмент с режеща част от керамика или кубичен борнитрид. Керамиката позволява дори периодична обработка, но осигурява малко по-висока грапавост на повърхността от CBN. CBN обработката може да постигне грапавост до 0,3Ra, докато керамиката произвежда грапавост на повърхността от 0,6Ra. Това се дължи на различни модели на износване на материала на инструмента: при нормални условия CBN има равномерно износване по ръбовата повърхност и върху керамиката се образуват микролюспи. По този начин CBN поддържа линията на режещия ръб непрекъсната, което прави възможно получаването най-добрите стойностиграпавост на третираната повърхност. Данните за рязане за обработка на втвърдени материали варират в доста широк диапазон. Зависи от материала на детайла, условията на обработка и необходимото качество на повърхността. При обработка на детайл с твърдост 60 HRc с нови марки кубичен борен нитрид CB7020 или CB7050, скоростта на рязане може да достигне 200 m / min. CB7020 се препоръчва за довършително рязане с непрекъснато рязане, а CB7050 за довършване на термично обработени материали при неблагоприятни условия, т.е. с удари. Плочите от тези класове се произвеждат с тънко покритие от титанов нитрид. Според Sandvik Coromant това прави много по-лесно да се контролира износването на вложките. Компанията произвежда и плочи от подобни марки кубичен борен нитрид CB20 и CB50, но без покритие.

Различни видове керамика обикновено се използват за обработка на закалена стомана. В момента Sandvik Coromant произвежда всички видове керамика и активно разработва нови видове. Оксидната керамика CC 620 се произвежда на базата на алуминиев оксид с малки добавки от циркониев оксид за повишаване на здравината. Има най-висока устойчивост на износване, но може да се използва само при добри условия поради ниската си якост и топлопроводимост. Смесената керамика CC650 на базата на алуминиев триоксид с добавки от силициев карбид е по-гъвкава. Има по-висока якост и добра топлопроводимост, което позволява да се използва дори при прекъсната обработка. Така наречената керамика с мустаци CC670 има най-голяма здравина. Съставът на който също включва силициев карбид, но под формата на дълги кристални влакна, които проникват в основния материал. Основната област на приложение на тази марка керамика е обработката на топлоустойчиви сплави на основата на никел, но поради високата си якост се използва и за обработка на закалена стомана при неблагоприятни условия. Данните за рязане при използване на керамични вложки, както и в случай на кубичен борен нитрид, варират в широки граници. Това до голяма степен се дължи не на разликите в свойствата на материала на инструмента, а на различни условия на обработка, когато се постига достатъчно нагряване в зоната на рязане и съответно намаляване на силите и износването. Обикновено оптималната скорост на рязане е в диапазона от 50-200 m / min. Освен това, намаляването на скоростта на рязане не води непременно до увеличаване на живота на инструмента, какъвто е случаят с карбида.

Нови възможности

Производителността при обработката на закалени материали досега се постига чрез промени в дизайна на инструментите и подобрения на оборудването. Сега новите материали на инструмента позволяват да се работи при високи скорости, а геометрията на режещата част да достига високи стойности на работни подавания. В допълнение, възможността за обработка на части в една настройка за струговане или фрезоване води до значително намаляване на непроизводствените времена.

Количеството на подаването зависи от геометрията на върха на режещия инструмент. При инструменти с радиален връх подаването се оказва твърдо свързано с изискването за осигуряване на дадено качество на повърхността. Типична стойност на подаване 0,05 ... 0,2 mm / rev. Но сега на пазара има вложки, наречени чистачки, които ви позволяват да го увеличите. При механична обработка с такива пластини стойността на подаването на практика може да се удвои, без да се засяга качеството на повърхността. Ефектът на чистачката се получава чрез модифициране на горната част на вложката и създаване на специална чистачка с голям радиус, която е продължение на основния радиус на ъгъла. Избърсващият режещ ръб осигурява минимален допълнителен ъгъл на влизане по време на работа на пластината, което позволява увеличаване на работното подаване без загуба на качеството на обработваната повърхност. Когато подаването се увеличи, пътят на рязане се намалява наполовина и следователно износването на пластината. Революционното при това решение е, че повишаването на производителността се постига едновременно с увеличаването на ресурса на инструмента.

Вложките за чистачки са пионер от Sandvik Coromant и сега стават все по-разпространени. Например, вече има две геометрии на чистачките за CBN и керамични вложки. Геометрията на WH е основната геометрия за максимална производителност. Опционалната WG геометрия осигурява ниски сили на рязане и се използва за високоскоростна обработка с високи изисквания към повърхността.

CBN и керамичните вложки за чистачки извеждат довършителни работи и довършителни работи на втвърдени материали до нови нива на производителност.

Основните предимства на струговането на закалени материали:

• висока производителност поради високи скоростирязане и намаляване на допълнителното време;
• висока гъвкавост на използване;
• процесът е по-лесен от смилането;
• няма изгаряния;
• минимално изкривяване на детайла;
• допълнително увеличение на производителността поради високи скорости на подаване при използване на вложки за чистачки;
• възможността за унифициране на оборудването за цялостна обработка на част;
• безопасен и екологичен процес на обработка.

Инструменталните материали са тези, чиято основна цел е да оборудват работната част на инструментите. Те включват въглерод за инструменти, легирани и бързорежещи стомани, твърди сплави, минерална керамика, свръхтвърди материали.

Основни свойства на инструменталните материали

Един от най-ефективните начини за рязане и работа с твърди материали е рязането с водна струя. Може да се използва за рязане на твърди материали като мрамор и гранит, метал, бетон и стъкло. Този вид рязане се използва широко в строителството при обработката на композитни и керамични материали, сандвич конструкции.

Методът на водоструйно рязане се състои от силно насочена струя вода под високо налягане, която удря материала с висока скорост. Първоначално се използва само вода и методът се нарича водоструйно рязане. Използва се за обработка на не твърде твърди материали, които изискват по-деликатно въздействие от другите видове рязане. Това бяха оптични влакна и кабели, ламинирани материали, които не понасят високи температури и възникване на опасност от пожар.

По-късно към водата се добавя абразив, което значително увеличава силата на рязане на водната струя. Като абразив се използва фино диспергиран гранатов пясък. С използването на абразивни частици стана възможно да се режат много по-твърди материали като скали и метали.

В тази връзка водоструйното рязане се използва широко в различни индустрии, в строителството и при производството на паметници. Често гранитът се използва за производството на паметници, а цените на паметниците в Москва ви позволяват да направите избор за всеки портфейл. Не всеки обаче смята, че при поръчка на паметник има значение не само цената на материала и работата, но и методът на обработка.

Водоструйното рязане може да се нарече много нежно в смисъл, че няма интензивно въздействие върху материала, което означава, че силата му не намалява. За поръчка на паметници цените се изчисляват въз основа на метода на рязане и обработка на камъка. Водоструйното рязане избягва пукнатини и стружки, а също така минимизира загубата на камък по време на обработка. Това е само едно от предимствата на водоструйното рязане.

Водоструйно рязане: предимства и характеристики

1. Няма силно нагряване на материала

Този параметър е критичен както за метал, така и за естествен и изкуствен камък и плочки. При рязане с абразивна водна струя температурата остава в диапазона от 60-90 ° C. По този начин материалът не е изложен на високи температури, както при други видове рязане, което увеличава експлоатационния му живот.

2. Универсалност на приложение

Водоструйното "острие" може да реже както твърди, така и средно твърди материали с еднакъв успех. Вярно е, че в случай на работа с последното не е необходимо да се използва абразив.

3. Отлично качество на рязане

Грапавостта на отрязания ръб при използване на водоструйно рязане е Ra 1,6. Използването на този метод ще ви помогне да получите ясен разрез без ненужен прах и загуба на материал.

4. Пожарна безопасност

Всички използвани при рязането компоненти са пожаро- и взривобезопасни, включително поради ниски температури. При рязане не се използват запалими вещества, което значително намалява риска по време на работа.

5. Без сливане на материала

Това свойство също следва от температурата на рязане. При рязане материалът не изгаря нито в съседните зони, нито директно върху среза, което е особено важно при работа с метали.

6. Многофункционална употреба

С помощта на водоструйно рязане е възможно да се режат както 200 мм стоманен лист, така и много тънки листове, подредени заедно. Това спестява време и подобрява производителността.

Недостатъците включват високата цена на консумативите (а именно пясъка) и ограничения ресурс на режещата глава и някои други компоненти на машината. Машината за водно струйно рязане се състои от помпа (няколко), в която се впръсква вода под налягане до 4000 бара, дюза, смесителна камера и втора карбидна дюза.

Как работи водоструйното рязане:

С помощта на помпа се изпомпва вода под налягане до 4000 бара;