Файл: Джаджиев, В. К. Прогрессивные инструментальные материалы.pdf

верстий в труднообрабатываемых материалах можно рекомендовать особомелкозернистые твердые сплавы с высоким содержанием кобальта (ВКЮОМ и BKI5OM) как наиболее прочные и износостойкие при прерывистом резании.

КРУПНОЗЕРНИСТЫЕ И 0С0Б0КРУПН0-ЗЕРНИСТЫЕ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

Стальной инструмент, применяемый при высадке крупногабаритных метизов, в большинстве случаев име­ ет низкую стойкость и практически сводит на нет по­ ложительный эффект высокопроизводительных автома­ тов из-за частых простоев, связанных со сменой инстру­ мента.

Применение инструмента, армированного твердым сплавом ВК15, ВК20, ВК25, как правило, ограничива­ ется малыми размерами крепежа: для болтов — не вы­

при нормальной эксплуатации выходит из строя'по раз­ мерному износу и потере канала матрицы.

Высадка крупногабаритных болтов и гаек произво­ дится при значительных ударных нагрузках, поэтому ис­ пользование твердых сплавов стандартных марок неэф­ фективно. В процессе работы инструмент, армированный этими сплавами, выходит из строя из-за разрушения твердосплавных вставок.

Для работы в условиях высоких ударных нагрузок ВНИИТС разработал сплавы особокрупнозернистой структуры ВКЮК, ВК15К и ВК20К. Физико-механи­ ческие свойства сплавов приведены в табл. 5.

Преобладающий размер зерен карбидной фазы у сплавов серии „K“ значительно больше, чем у стан-

27

Т а б л]и ц а 5

дартных сплавов; их прочностные характеристики

(Зиз, Ссж) также больше.

Основным преимуществом особокрупнозернистых сплавов по сравнению со среднезернистыми является то, что они имеют значительно большую величину макси­ мальной деформации до разрушения.

Это преимущество и определяет их повышенную стой­ кость при высоких ударных нагрузках.

Особокрупнозернистые сплавы ВК.ЮК, ВКД5К, ВК.20К обладают повышенной способностью к деформа­ ции, что обеспечивает их высокую сопротивляемость разрушения при ударе.

Сплавы предназначены для работы в условиях боль­ ших ударных нагрузок, например, высадка крупных ме­ тизов, шариков большого диаметра н других деталей диаметром более 14 мм.

Способность твердого тела сопротивляться разруше­ нию от удара характеризуется работой деформации до начала разрушения, которая численно равна работе, требуемой для разрушения тела.

28

Из нескольких твердых тел наибольшей способно­ стью сопротивляться разрушению от удара, при наличии пластической деформации, будет обладать тело, имею­ щее меньшую прочность, но подвергающееся до разру­ шения значительной пластической деформации. Ука­ занное обстоятельство и объясняет высокую сопротив­ ляемость разрушению при ударе особокрупнозернистого сплава ВК20К, имеющего меньшую прочность по срав­ нению со стандартным сплавом ВК20, но значительно превосходящего его величиной пластической деформа­ ции.

Благодаря значительной пластичности сплавов ВК.20 и ВК20К, представляется возможным их обработка ре­ жущим инструментом из ВКЗМ и ВК6ОМ. В зависимо­ сти от необходимой формы рабочего капала применяют либо развертки, либо резцы.

Для обработки твердого сплава инструмент затачи­ вается с передним углом 3—5° и задним 6°, а по калиб­

чить его стойкость, снизить количество переналадок, а следовательно, повысить производительность труда за счет сокращения простоев оборудования.

Стойкость твердосплавного инструмента при высад­ ке крупногабаритных метизов из ВК20К возрастает по сравнению со стальным инструментом в 15—25 раз, а по сравнению со сплавом ВК20 — в 2—3 раза.

59

Сплав ВК.20К успешно работает при холодной вы­

садке крупногабаритных метизов М16 и М.18 и гаек с шестигранником более 19 мм, показывая увеличение стойкости на болтах в 15—25 раз, на гайках — в 10 раз по сравнению со стальным инструментом и в 2—3 раза по сравнению с инструментом, армированным сплавом ВК20.

Внедрение твердосплавного высадочного инструмен­ та, армированного вставками из сплава ВК20К, позво­ ляет получить значительный экономический эффект. Так, например, инструмент, оснащенный этим сплавом для высадки крупных метизов и других деталей, внед­ ренный на ряде заводов нашей страны, дал экономиче­ ский эффект от внедрения одной матрицы порядка 60—70 рублей.

Всесоюзным научно-исследовательским институтом твердых сплавов также разработаны крупнозернистые вольфрамо-кобальтовые твердые сплавы BKJ0KC и ВК20КС, которые обладают высокой прочностью в соче­ тании с высокой износостойкостью и эффективны в работе с невысокими и средними ударными нагрузка­ ми.

Сплавы, изготавливаемые на основе крупнозернисто­ го карбида вольфрама, характеризуются высокой стати­ ческой прочностью; имеют преимущество перед стан­ дартными марками твердых сплавов на операциях с ударной нагрузкой: высадка средних и малых шариков для подшипников, бурение пород средней крепости

И др.

Испытания, проведенные па подшипниковых и метиз­ ных заводах при высадке шариков и метизов, показали, что стойкость матриц, оснащенных этими сплавами, в 2—3 раза выше стойкости матриц, оснащенных стан­ дартными сплавами, и в 20—30 раз выше стойкости стального инструмента. При этом сплав ВК10КС приме-

30

няется при высадке шариков диаметром до 5/16",

ВК20КС — выше 5/16" (табл. 6).

В настоящее время инструмент, оснащенный сплава­ ми BKWKC и ВК20КС, для высадки шариков диамет­ ром до 1/2" внедрен на ряде подшипниковых заводов. Экономический эффект от применения одной матрицы, оснащенной сплавом ВКДОКС или ВК20КС, только от увеличения стойкости инструмента составляет 15 — 20 рублей.

Изделия из сплавов марок ВК20К, ВК20КС, ВК10КС выпускаются Опытным заводом ВНИИТСа и заводом «Победит».

31

МАЛО-ВОЛЬФРАМОВЫЕ И БЕЗВОЛЬФРАМОВЫЕ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

Прогресс современной техники, особенно энергетики, металлургии, химической и металлообрабатывающей промышленности, полупроводниковой электроники и т. д., невозможен без интенсивных поисков новых мате­ риалов и исследования их свойств.Так, например, со­ временная металлообрабатывающая промышленность широко использует прогрессивные и высокопроизводи­ тельные методы обработки металлов давлением и реза­ нием: штамповку, высадку, выдавливание, прессование, калибрование, скоростное и силовое резание и т. д.

.Экономическая эффективность этих методов в основ­ ном зависит от срока службы рабочих элементов инст­ рументов. Поэтому повышение износостойкости инстру­ ментов, удлинение срока их службы составляет важную научно-техническую задачу.

Внастоящее время для изготовления рабочих эле­ ментов всевозможных инструментов используются угле­ родистые легированные и быстрорежущие стали, а так­ же твердые сплавы. Износостойкость твердых сплавов значительно превосходит износостойкость всех извест­ ных технических сплавов и сталей, в том числе и всех инструментальных, а также хромированных и азотиро­ ванных сталей. Это позволяет успешно применять твер­ дые сплавы во многих областях техники: при резании металлов, волочении, бурении горных пород, для изго­ товления различных трущихся деталей машин. При этом следует отметить, что стойкость инструментов и дета­ лей машин в сравнении со стальными повышается в десятки и сотни раз.

Впоследние годы в зарубежной п отечественной по­ рошковой металлургии значительное внимание уделяют маловольфрамовым и безвольфрамовым металлокера­ мическим твердым сплавам, которые состоят из карбида

Я

титана и цементирующей стальной связки. Такое вни­ мание вызвано уникальными свойствами новых сплавов, так как некоторые из них можно подвергать термиче­ ской обработке (отжигу, закалке, отпуску)', в результа­ те которой они могут быть механически обработаны, приобретают высокую твердость и износостойкость пос­ ле закалки, не уступая.многим свойствам твердых спла­ вов. Эти сплавы по своим свойствам являются проме­ жуточными между сталями и твердыми сплавами.

Прочность на изгиб у них ниже, чем у твердых спла­ вов, так как карбиды титана недостаточно связаны стальной связкой в отличие от карбидов вольфрама с кобальтом в твердых сплавах. Коэффициент теплового расширения у 'безвольфрамовых сплавов почти такой же, как у сталей, поэтому в их сварных соединениях со сталью возникают значительно меньшие напряжения, чем в соединениях твердого сплава и стали.

Класс безвольфрамовых сплавов сочетает свойство обеих составляющих: тугоплавкой твердой основы и стальной связки. Присутствие карбида титана обеспе­ чивает данным сплавам твердость, износостойкость, тер­ модинамическую устойчивость. Сталь придает материа­ лу такие свойства, как способность подвергаться терми­ ческой обработке, возможность механической обработ­ ки, что важно при изготовлении изделий сложной фор­ мы и высокого класса точности.

Из числа инструментальных сталей сплавы па осно­ ве железа представляют интерес как связующие спла­ вы, потому что они обладают высокими прочностными свойствами. .Кроме того, они доступны и недороги. При сочетании карбида титана и инструментальных сталей, как связующей фазы, можно получить новый сорт ин­ струментального материала, который будет объединять желательные свойства ТіС и стали.

Исследоааниями отечественных и зарубежных уче­ ных установлено, что карбид титана является наиболее