Описание. Безвольфрамовые твердые сплавы (БВТС) или керметы – материалы, основу которых составляет не карбид вольфрама

Безвольфрамовые твердые сплавы (БВТС) или керметы – материалы, основу которых составляет не карбид вольфрама, а иное тугоплавкое соединение – как правило, карбид или карбонитрид титана, цементирующей фазой служат металлы – никель и/или кобальт, с упрочняющими добавками переходных металлов 4, 5, 6 групп (Мо, W, Cr, Nb и т.д.). Эти материалы сочетают в себе как керамические свойства (исключительные твёрдость и износостойкость, устойчивость к окислению, низкую адгезию к обрабатываемому материалу), так и металлические свойства (прочность, сопротивление удару). Важной отличительной особенностью БВТС или керметов является их микроструктура, а именно присутствие так называемой К-фазы, представляющей собой сложный карбид, образующий оболочечную структуру вокруг каждой частицы карбонитрида и обеспечивающий прочную связь этих твёрдых частиц с пластичной металлической связкой. Также следует отметить низкий удельный вес этих материалов в сравнении с вольфрамовыми твёрдыми сплавами.

Безвольфрамовые твердые сплавы (ТМ1, ТМЗ, ТН-20, ТНЗО, ТН40, КНТ16) по прочностным свойствам уступают сплавам группы ТК, имея более низкие ударную вязкость и теплопроводность, что делает их более чувствительными к тепловым и ударным нагрузкам. Однако эти сплавы обладают высокой окалиностойкостью, превышающей ока-линостойкость сплавов на основе карбида титана (Т15К6, К15К10) более чем в 10 раз. При обработке на высоких скоростях резания на поверхности инструмента образуется тонкая окисная пленка, выполняющая роль смазки, благодаря чему безвольфрамовые сплавы имеют низкий коэффициент трения и хорошую сопротивляемость износу, обеспечивая более качественно обработанную поверхность

По твердости БВТС находятся на уровне вольфрамосодержащих сплавов (группы ВК), по прочностным характеристикам и особенно по модулю упругости им уступают. Твердость БВТС по Виккерсу при повышенных температурах в диапазоне температур 293-1073К несколько ниже, чем твердость вольфрамосодержащего сплава Т15К6.

БВТС имеют низкую окисляемость. Наибольшая термостойкость у сплава КНТ16, у сплава ТН20 она значительно ниже. Поэтому из сплава КНТ16 целесообразно изготовлять инструмент, работающий при прерывистом резании, например фрезеровании. Средняя «ломающая подача» (при которой происходит разрушение лезвия) составляет для сплава ТН20 – 0,3 мм/зуб, а для сплава КНТ16 – 0,54 мм/зуб. При выборе режимов резания подача не должна превышать этих значений, а глубина резания – 5мм.

Наибольшей износостойкостью обладает сплав ТН20. При точении стали 45 и стали 40Х при t=1мм и S=0,2мм/об стойкость сплава ТН20 выше стойкости сплава Т15К6, во всем диапазоне скорости резания (от 200 до 600 м/мин).

Нагрев инструмента из БВТС на установках ТВЧ, обычно применяемых при пайке инструмента, ухудшает его эксплуатационные характеристики. Поэтому для резания из БВТС изготовляют в основном сменные неперетачиваемые пластины (СМП).

В связи с пониженной теплопроводностью наибольшую стойкость БВТС имеют в случае применение четырех-, пяти- и шестигранных СМП, а не трехгранных. оптимальными геометрическими параметрами пластин при этом являются передний угол 10°, задний угол 8-10°, радиус при вершине 0,8 мм.

Эффективность применения БВТС зависит от правильности подготовки инструмента, выбора режимов резания и условий обработки. Пластины должны иметь высококачественную доводку по режущим кромкам и опорной поверхности и прилегать к опоре без зазора.

Обрабатываемая заготовка не должна иметь биения, превышающего половину припуска на обработку, а также следов газовой сварки, шлаковых включений.

При точении по возможности следует применять охлаждение.

Для предотвращения катастрофических поломок инструмента рекомендуется производить принудительный поворот пластинки после обработки определенного числа заготовок. Допустимый износ резцов по задней грани 1,5-1,8 мм.

При фрезеровании БВТС можно эксплуатировать до износа 2,5-3,0 мм по задней грани.