Высокая степень конкуренции среди предприятий, производящих авиационную и космическую технику, приводит к постоянному усовершенствованию конструкций за счет усложнения компонентов, а также благодаря внедрению новых материалов, обладающих увеличенной прочностью, термостойкостью и т.п. В последнее время в аэрокосмической промышленности все шире начали использовать новые материалы. До 2007 года нержавеющая сталь и тугоплавкие сплавы составляли 65% от используемых материалов. Сейчас их место заняли композиты. Это очень серьезные изменения. Даже чистый титан, применяемый для изготовления автомобильных шасси, сравнительно легко поддавался обработке. Теперь все чаще используют особые высокопрочные сплавы титана, производимые VSMPO-AVISMACorporation, которые крайне тяжелы в обработке.
 |
 |
Такие изменения влекут за собой абсолютно новые требования к режущему инструменту, с помощью которого должны обрабатываться новые материалы и производиться сложнейшие технологические изделия с не меньшей производительностью, чем ранее.
Компания TaeguTec имеет в своем арсенале набор великолепных инструментальных материалов, проверенных временем на самых сложных в обработке материалах. Сплавы TaeguTec показывают отличные эксплуатационные характеристики и обеспечивают хорошее качество поверхности благодаря уникальному химико-физическому составу и современным технологиям спекания и покрытия. В данной статье будут сделаны рекомендации по применению режущих пластин из керамики и со вставками из CBN для операций высокоскоростного точения труднообрабатываемых материалов.
Новый сплав ТВ610 имеет высокую коррозионную стойкость и химическую стабильность. Рекомендуется как первый выбор технологу при непрерывном получерновом точении закаленных сталей со значительной твёрдостью. Сплав ТВ650 обладает еще более высокой твёрдостью вместе с достаточной «трещиностойкостью», что позволяет применять его при высокоскоростной получистовой обработке легированной, инструментальной и закалённой сталей.
Сплав ТВ730 (ранее известный, как КВ90) отличается высокой твёрдостью и трещиностойкостью при черновом точении серых чугунов и чугунов с шаровидным графитом. А сплав КВ90А рекомендуется для обработки твердосплавных прокатных валков. Более подробно о сплавах CBN можно узнать в таблице (1).
Керамические сплавы, в свою очередь, также имеют достаточно высокую твёрдость и хорошее сопротивление к окислению в сравнении с другими инструментальными материалами. Кроме того, инструмент TaeguTec из керамики обладает улучшенной стойкостью к образованию трещин и ударопрочность при температуре свыше 1000 градусов, несмотря на то, что при комнатной температуре это абсолютно хрупкие материалы.
Механические и температурные свойства различных металлорежущих материалов показаны в таблице (2).
Алюмооксидная керамика (Al2O3) имеет великолепное сопротивление к окислению и высокую стойкость при высокоскоростном беспрерывном точении материалов на основе железа.
Нитрид кремния (Si3N4) имеет высокую стойкость к образованию трещин и хорошее сопротивление к окислению. Это лучшее решение в черновой обработке материалов на основе железа.
Следует заметить, что пластины TaeguTec из керамики за последние 10-12 лет значительно улучшили свои характеристики в сравнении с ранее применявшимися и успешно конкурируют с лучшими мировыми конкурентами. Благодаря чему такой инструмент все чаще является средством для достижения более высокой производительности по сравнению с твердосплавными пластинами при определенных условиях.
Богатый опыт специалистов компании позволяет выдавать безошибочные рекомендации по применению десятков видов керамических инструментальных материалов. Например, при беспрерывном точении чугуна и калёных материалов однозначно рекомендуется использовать керамику на основе оксида алюминия. А пластины на основе нитрида кремния лучше стоят при черновой обработке чугуна и высокоскоростной обработке жаропрочных материалов на основе Никеля. Теперь подробнее.
Керамика на основе оксида алюминия применяется для высокоскоростной обработки закалённой стали благодаря превосходному сопротивлению к окислению и температурной стабильности. TaeguTec имеет несколько видов таких керамических сплавов. Например, сплав АВ30 применяется, как правило, для производительного точения сталей, таких как углеродистые и низколегированные. Сплав АВ20 рекомендуется для точения высоколегированных материалов и сталей с высокой твёрдостью. Сплав АВ2010 рекомендуется исключительно для чистовой обработки калёных сталей. На диаграмме (рис.1) схематически показана область применения рассмотренных керамических пластин в зависимости от обрабатываемого материала и его твёрдости. Благодаря высокой твердости и стойкости к окислению, сплав AB20 идеально подходит для механической обработки сверхтвердых материалов типа CrMoNi и инструментальных сталей.
Рис.1. Область применения керамических сплавов АВ20 и АВ30
Отличные результаты на предприятиях Украины показал керамический сплав АВ2010 с покрытием из нитрида титана. Данный сплав хорошо конкурирует с более дорогостоящими материалами из CBN в обработке закалённой стали. За счёт нанесения покрытия увеличивается стойкость пластины до 50% в сравнении с непокрытыми сплавами. Область применения можно увидеть на рисунке 2.
Рис.2. Область применения керамических сплавов при обработке закаленных материалов
Как правило, действительно лучшим решением в высокоскоростной обработке чугуна являются керамические пластины за счет высокой твёрдости и умеренной вязкости. Керамический сплав из чистого оксида алюминия AW20 (рис.4) лучше всего применять в высокоскоростной обработке чугунных деталей типа цилиндр. Обладая превосходной стойкости к окислению и температурной стабильности, этот материал значительно превосходит по этим параметрам аналогичные сплавы конкурентов. Керамика же на основе нитрида кремния (AS500 (рис.3) и AS10) имеет шикарное сопротивление к выкрашиванию и умеренную твёрдость. Поэтому данные сплавы рекомендуется использовать для черновых операций в токарной обработке всех видов чугуна. Например, для производства таких деталей, как чугунный автомобильный диск и фрезерование блока цилиндров. Сплавы же АВ30 и SC10 являются лучшим выбором для обработки серых чугунов и чугунов с шаровидным графитом.
 Рис.3. Сплав AS500 |
 Рис 4. Сплав AW20 |
 Рис.5. Область применения керамических сплавов при обработке чугуна |
 Рис.6. Область применения керамических сплавов по жаропрочным материалам |
Пластины из сплава AS500
Высокопроизводительную обработку жаропрочных сталей, а также материалов на основе никеля лучше всего осуществлять именно керамическими пластинами. Данный тип труднообрабатываемых материалов обычно применяется для производства изделий в аэрокосмической отрасли или в энергетике. Керамику на основе нитрида кремния (AS20) рекомендуют для высокоскоростной обработки точением и даже фрезерования материала Инконель 718. Данный сплав имеет высокую стойкость к выкрашиванию и умеренную температурную стабильность.
Компания TaeguTec, обновив линейку инструментов из керамики пластинами, изготовленными по технологии Wisker, предлагает для высокоскоростной обработки высокопрочных и жаропрочных материалов сплав ТС430. Обладая «подложкой» из оксида алюминия (Al2O3) и нанесенными кристаллами из карбида кремния (SiC) с повышенной стойкостью к окислению, новый сплав обеспечивает уникальные показатели стойкости и к выкрашиванию, и к стиранию.
Структура сплава ТС430
Сплав ТС430 демонстрирует лучший результат при высоких температурах, связанных с высокими скоростями резания, благодаря комбинации уникальной физической микроструктуры и химических свойств. Эта особенность сплава ТС430 позволяет обрабатывать жаропрочные материалы на основе никеля, такие как сплав Инконель, Васпаллой и Рене, сплавы на основе титана, кобальта, а также закалённые стали и чугуны на высоких скоростях резания.
Область применения описанных сплавов можно увидеть на рисунке 6.
Керамические сплавы, в случае их оправданного применения, обеспечивают крайне высокую производительность и значительно сокращают машинное время и затраты на инструмент по сравнению с твердосплавными пластинами.
Характеристики керамических пластин TaeguTec представлены в таблице 3. Из неё видно, что сплавы на основе нитрида кремния (AS10 и AS500) имеют высокую стойкость к выкрашиванию по сравнению с материалами на основе оксида алюминия, обладающими более высокой твёрдостью. Детальное сравнение сплавов на основе нитрида кремния и оксида алюминия можно посмотреть в таблице 4. Учитывая, продолговатую микроструктуру зерен можно сделать вывод, что нитрид кремния достаточно вязкий, а значит, более механически прочный, чем оксид алюминия. В то же время оксид алюминия является более твердым материалом по причине жесткой мелкозернистой структуры. Становится очевидной рекомендация сплавов AS10 (или AS500) для черновой обработки чугунов, тогда как сплавы AW20, AB20 и AB30 следует применять для беспрерывного чистового точения на высоких скоростях.
 пластины из сплава AВ20 |
 пластины из сплава AВ30 |
 пластины из сплава AW20 |
 пластины из сплава AS10 |
Без сомнения, лучшим советником в выборе режущего материала является опыт технологов любого предприятия. Стаж работы специалистов компании TaeguTec на мировом рынке не подвергается сомнению. Технологи же представительства «ТАЕГУТЕК УКРАИНА» на протяжении уже пяти лет успешно осваивают на практике методики правильного выбора режущих материалов и подбора режимов резания в Украине.
