บ้าน นักแปล วัสดุแข็งพิเศษของแบรนด์ โลหะผสมแข็งและซูเปอร์ฮาร์ด

วัสดุแข็งพิเศษของแบรนด์ โลหะผสมแข็งและซูเปอร์ฮาร์ด

วัสดุที่มีความแข็งยิ่งยวด (STM) ได้แก่ เพชร (ธรรมชาติและสังเคราะห์) และวัสดุคอมโพสิตที่มีคิวบิกโบรอนไนไตรด์

เพชร- หนึ่งในการปรับเปลี่ยนคาร์บอน เนื่องจากโครงสร้างลูกบาศก์ของคริสตัลขัดแตะ เพชรจึงเป็นแร่ที่แข็งที่สุดที่รู้จักในธรรมชาติ ความแข็งของมันสูงกว่าโลหะผสมแข็งถึง 5 เท่า แต่มีความแข็งแรงต่ำและผลึกเดี่ยวของเพชรธรรมชาติจะแตกเป็นชิ้นเล็ก ๆ เมื่อถึงภาระวิกฤติ ดังนั้น เพชรธรรมชาติจึงถูกนำมาใช้เฉพาะในการตกแต่งขั้นสุดท้ายเท่านั้น ซึ่งมีคุณลักษณะเฉพาะคือมีโหลดที่ใช้พลังงานต่ำ

ความต้านทานความร้อนของเพชรอยู่ที่ 700...800 °C (ที่มากกว่านั้น อุณหภูมิสูงเพชรไหม้) เพชรธรรมชาติมีค่าการนำความร้อนสูงและมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำที่สุด

เพชรธรรมชาติถูกกำหนดโดยตัวอักษร ก , สังเคราะห์ - เครื่องปรับอากาศ . เพชรธรรมชาติคือผลึกเดี่ยวและชิ้นส่วนของพวกมัน หรือผลึกและมวลรวมที่รวมตัวกัน เพชรสังเคราะห์ได้มาในรูปของผงเนื้อละเอียด และใช้ในการผลิตล้อขัด แป้งเปียก และผงขนาดเล็ก กลุ่มที่แยกจากกันประกอบด้วยเพชรโพลีคริสตัลไลน์ (PDA) ของแบรนด์ ASB (Ballas) และ ASPK (Carbonado) เนื่องจากโครงสร้างโพลีคริสตัลไลน์ PCD ทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีกว่าเพชรผลึกเดี่ยวมาก และถึงแม้จะมีความแข็งต่ำกว่าเพชรธรรมชาติ แต่ก็ยังมีความต้านทานแรงดึงและแรงเฉือนตามขวางสูงกว่า ความต้านทานแรงกระแทกของเพชรโพลีคริสตัลขึ้นอยู่กับขนาดของเม็ดเพชรและลดลงตามการเพิ่มขึ้นของเม็ดเพชร

เพชรมีความสัมพันธ์ทางเคมีกับวัสดุที่มีนิกเกิลและเหล็ก ดังนั้นเมื่อตัดเหล็กที่มีธาตุเหล็ก พื้นผิวสัมผัสเครื่องมือเพชรเกิดการยึดเกาะอย่างเข้มข้นของวัสดุที่กำลังดำเนินการ คาร์บอนที่ประกอบเป็นเพชรจะทำปฏิกิริยาอย่างแข็งขันกับวัสดุเหล่านี้เมื่อถูกความร้อน สิ่งนี้ทำให้เกิดการสึกหรออย่างรุนแรงของเครื่องมือเพชรและขอบเขตการใช้งานจำกัด ดังนั้น เพชรธรรมชาติจึงถูกนำมาใช้เป็นหลักในการกลึงละเอียดของโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและโลหะผสมที่ไม่มีคาร์บอนและเหล็ก การใช้เครื่องมือเพชรอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดคือการเก็บผิวละเอียดและการเก็บผิวละเอียดเมื่อแปรรูปชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและโลหะผสม รวมถึงจากวัสดุคอมโพสิตโพลีเมอร์ต่างๆ เครื่องมือนี้สามารถใช้ในการกลึงพื้นผิวที่ไม่ต่อเนื่องและการกัดได้ แต่ความทนทานจะสั้นกว่าการตัดเฉือนโดยไม่มีแรงกระแทก

วัสดุแปรรูป	V, ม./นาที	วินาที มม./รอบ	เสื้อ มม
โลหะผสมอลูมิเนียมหล่อ	600…690	0,01…0,04	0,01…0,20
โลหะผสมอลูมิเนียมแมกนีเซียม	390…500	0,01…0,05	0,01…0,20
อลูมิเนียมอัลลอยด์ทนความร้อน	250…400	0,02…0,04	0,05…0,10
ดูราลูมิน	500…690	0,02…0,04	0,03…0,15
ดีบุกบรอนซ์	250…400	0,04…0,07	0,08…0,20
ตะกั่วสีบรอนซ์	600…690	0,025...0,05	0,02…0,05
ทองเหลือง		0,02…0,06	0,03…0,06
โลหะผสมไทเทเนียม	90…200	0,02…0,05	0,03…0,06
พลาสติก	90…200	0,02…0,05	0,05…0,15
ไฟเบอร์กลาส	600…690	0,02…0,05	0,03…0,05

ในหลายกรณี ความต้านทานการสึกหรอของหัวกัดที่ทำจากเพชรสังเคราะห์ที่สังเกตได้ในทางปฏิบัตินั้นดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับหัวกัดที่ทำจากเพชรธรรมชาติ อธิบายได้จากความแตกต่างในโครงสร้างของพวกมัน ในเพชรธรรมชาติ รอยแตกจะปรากฏขึ้นบนคมตัด พัฒนาและอาจถึงขนาดที่สำคัญได้ ใน PCD (เพชรสังเคราะห์) รอยแตกที่เกิดขึ้นจะหยุดลงโดยขอบเขตของคริสตัล ซึ่งจะกำหนดความต้านทานการสึกหรอที่สูงขึ้น 1.5...2.5 เท่า

การใช้งานที่เป็นไปได้อีกประการหนึ่งสำหรับ PCD คือการแปรรูปวัสดุที่ตัดยากและทำให้เครื่องมือสึกหรออย่างรวดเร็ว เช่น แผ่นพาร์ติเคิล บอร์ดที่มีความหนาแน่นปานกลางที่มีปริมาณกาวสูง เคลือบด้วยเมลามีนเรซิน กระดาษลามิเนตสำหรับตกแต่ง เช่น ตลอดจนวัสดุอื่นๆที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เครื่องมือที่มี PCD มีความทนทานเมื่อแปรรูปวัสดุดังกล่าวซึ่งสูงกว่าความทนทานของเครื่องมือคาร์ไบด์ถึง 200..300 เท่า

เครื่องมือ PCD ในรูปแบบของเม็ดมีดรูปทรงหลายเหลี่ยมแบบถอดเปลี่ยนได้ถูกนำมาใช้ในการแปรรูปวัสดุโพลีเมอร์อย่างประสบความสำเร็จ วัสดุคอมโพสิต. การใช้งานทำให้สามารถเพิ่มความทนทานได้ 15...20 เท่า เมื่อเทียบกับเครื่องมือที่ทำจากโลหะผสมแข็ง

ลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์(เคเอ็นบี, บีเอ็น ) ไม่พบในธรรมชาติ แต่ได้มาจาก "กราไฟท์สีขาว" เทียมที่ ความดันสูง x และอุณหภูมิเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา ในกรณีนี้ โครงตาข่ายหกเหลี่ยมของกราไฟท์จะกลายเป็นโครงตาข่ายลูกบาศก์ คล้ายกับโครงตาข่ายของเพชร อะตอมโบรอนแต่ละอะตอมเชื่อมต่อกับอะตอมไนโตรเจนสี่อะตอม ในแง่ของความแข็ง CBN ค่อนข้างด้อยกว่าเพชร แต่มีความต้านทานความร้อนได้สูงกว่า โดยสูงถึง 1300...1500 °C และแทบไม่เฉื่อยกับคาร์บอนและเหล็ก เช่นเดียวกับเพชร CBN เพิ่มความเปราะและความแข็งแรงในการดัดงอต่ำ

CBN มีหลายยี่ห้อ ซึ่งจัดกลุ่มอยู่ภายใต้กลุ่ม “คอมโพสิต” CBN หลากหลายพันธุ์มีความแตกต่างกันในด้านขนาด โครงสร้างและคุณสมบัติของเมล็ดพืช เปอร์เซ็นต์องค์ประกอบของสารยึดเกาะ ตลอดจนเทคโนโลยีการเผาผนึก

คอมโพสิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ: คอมโพสิต 01 (elbor-R), คอมโพสิต 05, คอมโพสิต 10 (hexanite-R) และคอมโพสิต 10D (แผ่นสองชั้นที่มีชั้นการทำงานของ hexanite R) ในจำนวนนี้ที่แข็งแกร่งที่สุดคือคอมโพสิต 10 ( ซิและ = 1,000...1500 MPa) ดังนั้นจึงใช้สำหรับโหลดกันกระแทก คอมโพสิตอื่นๆ ใช้สำหรับการตกแต่งเหล็กชุบแข็ง เหล็กหล่อที่มีความแข็งแรงสูง และโลหะผสมที่ตัดยากบางชนิดโดยไม่รับแรงกระแทก ในหลายกรณี การกลึงด้วยวัสดุคอมโพสิตมีประสิทธิภาพมากกว่ากระบวนการเจียร เนื่องจาก CBN มีค่าการนำความร้อนสูง จึงไม่ทำให้เกิดการไหม้เมื่อทำงานที่ความเร็วตัดสูงและในขณะเดียวกันก็ให้ความหยาบผิวต่ำ

คอมโพสิตถูกนำมาใช้ในรูปแบบของแผ่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส สามเหลี่ยม และทรงกลมขนาดเล็ก ยึดเข้ากับตัวเครื่องมือโดยการบัดกรีหรือโดยเครื่องจักร เมื่อเร็วๆ นี้ แผ่นโลหะผสมแข็งที่มีชั้นของเพชรคอมโพสิตหรือโพลีคริสตัลไลน์ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน แผ่นหลายชั้นดังกล่าวมีความแข็งแรงทนต่อการสึกหรอและสะดวกกว่าในการยึด ช่วยให้คุณสามารถลบค่าเผื่อความลึกมากได้

สำรองหลักสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผลสำหรับเครื่องมือตาม บีเอ็น คือความเร็วตัด (ตารางที่ 11) ซึ่งสามารถเกินความเร็วตัดของเครื่องมือคาร์ไบด์ได้ 5 เท่าขึ้นไป

ตารางที่ 11. ความเร็วตัดที่อนุญาตโดยวัสดุเครื่องมือต่างๆ

จากตารางก็ชัดเจนว่า ประสิทธิภาพสูงสุดการประยุกต์ใช้เครื่องมือตาม บีเอ็น เกิดขึ้นเมื่อแปรรูปเหล็กหล่อ เหล็กกล้า และโลหะผสมที่มีความแข็งสูง

หนึ่งในความเป็นไปได้ในการเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องมือตาม บีเอ็น คือการใช้น้ำมันตัดกลึง (สารหล่อเย็น) ซึ่งสำหรับเครื่องมือที่ทำจาก บีเอ็น จะมีประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งานโดยการฉีดพ่นด้วยความเร็วตัดสูงถึง 90...100 ม./นาที

พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพอีกประการหนึ่งสำหรับการใช้เครื่องมือที่ติดตั้งคอมโพสิตโพลีคริสตัลไลน์คือการแปรรูปพื้นผิวซึ่งใช้ในการเสริมความแข็งแกร่งให้กับชิ้นส่วนของการผลิตโลหะวิทยา วัสดุเชื่อมที่มีความแข็งสูงมาก (สูงถึง HRC 60..62) ผลิตโดยอาร์คไฟฟ้าหรือพื้นผิวพลาสมาด้วยลวดหรือเทปฟลักซ์คอร์

พื้นที่การใช้งานสำหรับความเร็วตัดและการป้อนของวัสดุเครื่องมือที่พิจารณาทุกกลุ่มจะแสดงไว้ในรูปที่ 1 โดยประมาณ 38.

รูปที่.38. ขอบเขตการใช้งานวัสดุเครื่องมือต่างๆ ตามความเร็วตัด วี และการยอมจำนน ส .

1 – เหล็กกล้าความเร็วสูง 2 – โลหะผสมแข็ง 3 – โลหะผสมแข็งพร้อมสารเคลือบ; 4 – เซรามิกไนไตรด์; 5 – เซรามิกออกไซด์คาร์ไบด์ (สีดำ) เซรามิก 6 ออกไซด์ 7 – ลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์

วัสดุสังเคราะห์ที่มีความแข็งยิ่งยวด (SHM) ที่ใช้สำหรับเครื่องมือใบมีดเป็นการปรับเปลี่ยนคาร์บอนและโบรอนไนไตรด์อย่างหนาแน่น

การปรับเปลี่ยนเพชรและความหนาแน่นของโบรอนไนไตรด์ซึ่งมีการกระจายตัวของอะตอมแบบจัตุรมุขในโครงตาข่ายเป็นโครงสร้างที่แข็งที่สุด

เพชรสังเคราะห์และลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์ได้มาจากการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาและการสังเคราะห์แบบไร้ตัวเร่งปฏิกิริยาของการปรับเปลี่ยนโบรอนไนไตรด์หนาแน่นภายใต้การบีบอัดแบบคงที่

การใช้เพชรและโบรอนไนไตรด์สำหรับการผลิตเครื่องมือใบมีดเกิดขึ้นได้หลังจากที่ได้มาในรูปแบบของผลึกโพลีคริสตัลไลน์ขนาดใหญ่

ในปัจจุบัน มี STM หลายประเภทโดยอาศัยการดัดแปลงโบรอนไนไตรด์อย่างหนาแน่น ต่างกันในด้านเทคโนโลยีการผลิต โครงสร้าง และคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลขั้นพื้นฐาน

เทคโนโลยีสำหรับการผลิตนั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการทางกายภาพและเคมีสามกระบวนการ:

1) การเปลี่ยนเฟสของโบรอนไนไตรด์คล้ายกราไฟท์เป็นลูกบาศก์:

บีเอ็น จีพี ® บีเอ็น คัพ

2) การเปลี่ยนเฟสของ wurtzite โบรอนไนไตรด์เป็นลูกบาศก์:

บีเอ็นวีทีซี ® บีเอ็น คัพ

3) การเผาอนุภาค BN Cub

ทางกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์และ คุณสมบัติทางเคมี(ความเสถียรทางเคมีสูง ความแข็ง ความต้านทานการสึกหรอ) ของวัสดุเหล่านี้อธิบายได้โดยธรรมชาติของพันธะโควาเลนต์ล้วนๆ ของพันธะของอะตอมในโบรอนไนไตรด์ รวมกับการระบุตำแหน่งของเวเลนซ์อิเล็กตรอนในอะตอมในระดับสูง

ความต้านทานความร้อนของวัสดุเครื่องมือถือเป็นคุณลักษณะที่สำคัญ ค่าต่างๆ ของเสถียรภาพทางความร้อนของ BN (600–1450°C) ที่ให้ไว้ในเอกสารอธิบายทั้งจากความซับซ้อนของกระบวนการเคมีฟิสิกส์ที่เกิดขึ้นเมื่อให้ความร้อน BN และบางส่วนจากความไม่แน่นอนของคำว่า "ความร้อน ความมั่นคง” ที่เกี่ยวข้องกับ STM

เมื่อพิจารณาเสถียรภาพทางความร้อนของ STM แบบโพลีคริสตัลไลน์โดยอาศัยเพชรและการปรับเปลี่ยนความหนาแน่นของโบรอนไนไตรด์ (มักประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ และปริมาณของสารยึดเกาะในสารเหล่านี้สามารถสูงถึง 40%) ควรคำนึงว่าเสถียรภาพทางความร้อนสามารถกำหนดได้ทั้งสองอย่าง เสถียรภาพทางความร้อนของ BN และเพชร และโดยการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของสารยึดเกาะระหว่างการให้ความร้อนและสิ่งสกปรก

ในทางกลับกัน ความเสถียรทางความร้อนของเพชรและ BN ในอากาศถูกกำหนดโดยทั้งความเสถียรทางความร้อนของเฟสแรงดันสูงและความต้านทานต่อสารเคมีภายใต้สภาวะที่กำหนด โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับกระบวนการออกซิเดชั่น ด้วยเหตุนี้ ความเสถียรทางความร้อนจึงสัมพันธ์กับการเกิดสองกระบวนการพร้อมกัน ได้แก่ ปฏิกิริยาออกซิเดชันของเพชรและการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของโบรอนไนไตรด์โดยออกซิเจนในบรรยากาศ และการเปลี่ยนเฟสแบบย้อนกลับ (กราฟิติเซชัน) เนื่องจากกระบวนการทั้งสองอยู่ในสถานะไม่มีสมดุลทางอุณหพลศาสตร์

ตามเทคโนโลยีการผลิต STM ที่ใช้เพชร แบ่งได้เป็น 2 กลุ่ม คือ

1) เพชรโพลีคริสตัลที่ได้มาจากการเปลี่ยนเฟสของกราไฟท์เป็นเพชร

2) เพชรโพลีคริสตัลที่ได้จากการเผาเมล็ดเพชร

ขนาดเกรนที่พบมากที่สุดคือประมาณ 2.2 ไมครอน และในทางปฏิบัติไม่มีธัญพืชที่มีขนาดเกิน 6 ไมครอน

ความแข็งแรงของเซรามิกขึ้นอยู่กับขนาดเกรนโดยเฉลี่ย และตัวอย่างเช่น สำหรับเซรามิกออกไซด์ จะลดลงจาก 3.80–4.20 GPa เป็น 2.55–3.00 GPa โดยการเพิ่มขนาดเกรนตามลำดับ จาก 2–3 เป็น 5.8–6.5 µm

เซรามิกออกไซด์-คาร์ไบด์มีการกระจายขนาดเกรนที่ละเอียดยิ่งขึ้น และโดยทั่วไปขนาดเกรนเฉลี่ยของ Al 2 O 3 จะน้อยกว่า 2 μm และขนาดเกรนของไททาเนียมคาร์ไบด์คือ 1–3 μm

ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของเซรามิกคือความเปราะบาง - ความไวต่อโหลดทางกลและแรงกระแทกจากความร้อน ความเปราะบางของเซรามิกประเมินโดยค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการแตกร้าว - เคกับ.

ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการแตกร้าว เค C หรือปัจจัยความเข้มวิกฤตที่ปลายรอยแตกร้าว เป็นคุณลักษณะหนึ่งของความต้านทานการแตกหักของวัสดุ

โมดูลัสความแข็ง ความแข็งแรง และความยืดหยุ่นสูง ความซับซ้อนของการประมวลผลทางกล และตัวอย่าง STM ขนาดเล็ก จำกัดการประยุกต์ใช้วิธีการที่ใช้มากที่สุดในปัจจุบันในการหาค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการแตกร้าว

เพื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการแตกร้าว – เคด้วย STM พวกเขาใช้วิธีการบีบอัดจานกลมด้วยรอยแตกร้าว และวิธีการระบุความเหนียวของการแตกหักของเซรามิกโดยการใช้หัวกด

เพื่อขจัดความเปราะบางของเซรามิก จึงได้มีการพัฒนาองค์ประกอบต่างๆ ของเซรามิกออกไซด์-คาร์ไบด์

การรวมเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ ZrO 2 แบบโมโนคลินิกในเซรามิกที่มีอะลูมิเนียมออกไซด์ช่วยปรับปรุงโครงสร้างและเพิ่มความแข็งแรงอย่างมีนัยสำคัญ

เครื่องมือที่ติดตั้งเพชรโพลีคริสตัลไลน์ (PCD) ได้รับการออกแบบมาเพื่อการเก็บผิวละเอียดโลหะและโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก และวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ แทนเครื่องมือคาร์ไบด์

คอมโพสิต 01 และคอมโพสิต 02 - โพลีคริสตัลจากคิวบิกโบรอนไนไตรด์ (CBN) ที่มีปริมาณสิ่งเจือปนน้อยที่สุด - ใช้สำหรับการกลึงละเอียดและการเก็บผิวละเอียด โดยส่วนใหญ่ไม่มีการกระแทก และการกัดปาดหน้าเหล็กชุบแข็งและเหล็กหล่อที่มีความแข็งใดๆ ก็ตาม โลหะผสมแข็ง (Co > 15%) ด้วยความลึกของการตัด 0.05–0.50 มม. (ความลึกของการตัดสูงสุดที่อนุญาต 1.0 มม.)

คอมโพสิต 05 - โพลีคริสตัลไลน์เผาจากเมล็ด CBN พร้อมสารยึดเกาะ - ใช้สำหรับการกลึงเบื้องต้นและขั้นสุดท้ายโดยไม่มีผลกระทบจากเหล็กชุบแข็ง (HRC< 60) и чугунов любой твердости с глубиной резания 0,05–3,00 мм, а также для торцового фрезерования заготовок из чугуна любой твердости, в т. ч. по корке, с глубиной резания 0,05–6,00 мм.

แผ่นคอมโพสิต 10 และเพลตสองชั้นจากคอมโพสิต 10D (คอมโพสิต 10 บนซับสเตรตอัลลอยด์แข็ง) - โพลีคริสตัลที่มีโบรอนไนไตรด์คล้ายเวิร์ทไซต์ (WNB) - ใช้สำหรับการกลึงเบื้องต้นและกลึงขั้นสุดท้ายโดยมีหรือไม่มีการกระแทกและการกัดปาดหน้าเหล็กและเหล็กหล่อ เตารีดที่มีความแข็งใดๆ ก็ตาม โลหะผสมแข็ง (Co > 15%) ที่มีความลึกของการตัด 0.05–3.00 มม. การกลึงเป็นระยะๆ (การมีรู ร่อง และมีสิ่งแปลกปลอมอยู่บนพื้นผิวที่กลึง)

ดังนั้น เครื่องมือ STM ที่ใช้โบรอนไนไตรด์และเพชรจึงมีขอบเขตการใช้งานเป็นของตัวเองและในทางปฏิบัติแล้วแทบไม่สามารถแข่งขันกันเองได้

การสึกหรอของหัวกัดที่ทำจากวัสดุผสม 01, 02 และ 10 เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน โดยส่วนใหญ่จะเกิดปรากฏการณ์การยึดเกาะระหว่างการกลึงต่อเนื่อง

เมื่ออุณหภูมิสัมผัสเพิ่มขึ้นในบริเวณการตัดที่สูงกว่า 1000°C บทบาทของปัจจัยทางความร้อนและเคมีจะเพิ่มขึ้น - ปัจจัยต่อไปนี้จะเข้มข้นขึ้น:

– การแพร่กระจาย;

– การสลายตัวทางเคมีของโบรอนไนไตรด์

– การเปลี่ยนเฟสα;

– การสึกหรอทางกลและการเสียดสี

ดังนั้น เมื่อกลึงเหล็กกล้าด้วยความเร็ว 160–190 ม./นาที การสึกหรอจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และที่ v > 220 ม./นาที จะกลายเป็นหายนะ เกือบจะโดยไม่คำนึงถึงความแข็งของเหล็ก

ในระหว่างการกลึงเป็นระยะๆ (ที่มีการกระแทก) การสึกหรอทางกลไกจากการเสียดสีจะเกิดขึ้นมากกว่าด้วยการบิ่นและการฉีกขาดของอนุภาคแต่ละชิ้น (เมล็ดพืช) ของวัสดุเครื่องมือ บทบาทของการกระแทกทางกลจะเพิ่มขึ้นตามความแข็งที่เพิ่มขึ้นของเมทริกซ์ของวัสดุแปรรูปและปริมาณของคาร์ไบด์ ไนไตรด์ ฯลฯ

อิทธิพลที่ใหญ่ที่สุดต่อการสึกหรอและความทนทานของหัวกัดในระหว่างการกลึงเหล็กอย่างต่อเนื่องคือความเร็วตัด เมื่อกลึงด้วยแรงกระแทก - ความเร็วและอัตราป้อน เมื่อกลึงเหล็กหล่อ - ป้อน และความสามารถในการแปรรูปของเหล็กหล่ออบอ่อนได้ต่ำกว่าสีเทาและ เหล็กหล่อมีความแข็งแรงสูง

สั่งงาน

1. ศึกษาเกรดและองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กและโลหะผสม การจำแนกประเภทของเหล็กตามวิธีและวัตถุประสงค์การผลิต ขึ้นอยู่กับปริมาณโครเมียม นิกเกิล และทองแดง ข้อกำหนดสำหรับโครงสร้างมหภาคและโครงสร้างจุลภาค การสร้างมาตรฐานความสามารถในการชุบแข็ง ใส่ใจกับขั้นตอนการเลือกตัวอย่างเพื่อตรวจสอบความแข็ง โครงสร้างจุลภาค ความลึกของชั้นสลายคาร์บอน คุณภาพพื้นผิว และการแตกหัก

2. ตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคของตัวอย่างเหล็ก U10 ประเมินโครงสร้างจุลภาคของเหล็กอบร้อนด้วยกล้องจุลทรรศน์ MI-1 จับโครงสร้างจุลภาคในคอมพิวเตอร์แล้วพิมพ์ออกมา

เมื่อเขียนรายงานคุณต้องระบุคำอธิบายโดยย่อ รากฐานทางทฤษฎีโครงสร้าง คุณสมบัติของวัสดุสำหรับเครื่องมือตัดที่ทำจากเหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอน เหล็กความเร็วสูง โลหะผสมแข็งยิ่งยวด และวัสดุเซรามิก จัดเตรียมภาพถ่ายโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก U10 ที่ได้รับระหว่างการตรวจสอบภายใต้กล้องจุลทรรศน์ MI-1 ระบุโหมดการบำบัดความร้อนและส่วนประกอบโครงสร้างในคำบรรยาย ผลการวัดพารามิเตอร์หลักของการรวมเหล็กหลายอย่างที่อยู่ระหว่างการพิจารณาจะรวมอยู่ในตาราง 3.19.

ตารางที่ 3.19

คำถามควบคุม

1. การจำแนกประเภทของวัสดุสำหรับเครื่องมือตัด

2. โครงสร้างและคุณสมบัติของเหล็กกล้าคาร์บอนเครื่องมือ

3. โครงสร้างและคุณสมบัติของเหล็กแม่พิมพ์

4. โครงสร้างและคุณสมบัติของเหล็กความเร็วสูง

5. โครงสร้างและคุณสมบัติของโลหะผสมเครื่องมือแบบแข็งและแบบแข็งพิเศษ

6. โครงสร้างและคุณสมบัติของวัสดุเครื่องมือเซรามิก

7. โครงสร้างของเหล็กกล้าคาร์บอนเครื่องมือ

8. คุณสมบัติพื้นฐานที่วัสดุสำหรับเครื่องมือตัดควรมี

9. ความต้านทานการสึกหรอและทนความร้อนของเครื่องมือตัด

10. อะไรเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิความร้อนของคมตัดของเครื่องมือ?

11. องค์ประกอบและรูปแบบทางเคมี การรักษาความร้อนเหล็กกล้าเครื่องมือที่ใช้กันมากที่สุด

12. ความสามารถในการชุบแข็งของเหล็กกล้าคาร์บอน คะแนนความสามารถในการชุบแข็ง การกระจายความแข็ง

13. อิทธิพลของปริมาณคาร์บอนที่มีต่อคุณสมบัติของเหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอน

14. อุณหภูมิการอบคืนตัวของเครื่องมือถูกกำหนดอย่างไร?

15. ความแข็งร้อนและความต้านทานสีแดงของเหล็กความเร็วสูง

16. ความแข็งแบบพลิกกลับได้และกลับไม่ได้ของเหล็กความเร็วสูง

17. โครงสร้างความต้านทานสีแดงของเหล็กความเร็วสูงถูกสร้างขึ้นอย่างไร?

18. ความคงทนของสีแดงมีลักษณะอย่างไร

19. โหมดการรักษาความร้อนสำหรับเครื่องมือเหล็กความเร็วสูง, การรักษาความเย็น, การอบคืนตัวหลายครั้ง

20. เหล็กสำหรับปั๊มร้อน ทนความร้อน ทนความร้อน ความเหนียว

21. อุณหภูมิการทำงานของเครื่องมือตัดที่ทำจากโลหะผสมแข็ง

22. ความแข็งของโลหะผสมแข็งของโลหะ-เซรามิก มีการพิจารณาอย่างไร?

23.เหล็กที่ใช้ทำเครื่องมือใบมีด

24. อะไรอธิบายคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ (ทนต่อสารเคมีสูง ความแข็ง ทนต่อการสึกหรอ) ของวัสดุสังเคราะห์ที่มีความแข็งยิ่งยวด

25. ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของเซรามิก

26. มีการประเมินความเปราะบางของเซรามิกอย่างไร?

งานห้องปฏิบัติการ № 4

การวิจัยการพึ่งพา

องค์ประกอบ – โครงสร้าง – คุณสมบัติ สำหรับเหล็กหล่อ

เป้าหมายของงาน:การศึกษาโครงสร้าง องค์ประกอบ และสมบัติของเหล็กหมูและเหล็กหล่อที่ใช้ในการผลิตเครื่องจักร การจำแนกประเภทและการใช้งาน

วัสดุและอุปกรณ์:การรวบรวมส่วนที่ไม่ได้แกะสลักของเหล็กหล่อ คอมเพล็กซ์ทางโลหะวิทยารวมถึงกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง MI-1 กล้องดิจิตอล Nikon Colorpix-4300 พร้อมอะแดปเตอร์ถ่ายภาพ สารกัด (สารละลาย 4% ของ HNO 3 ในแอลกอฮอล์)

ส่วนทางทฤษฎี

เหล็กหล่อเรียกว่าโลหะผสมเหล็กคาร์บอนที่มีคาร์บอนมากกว่า 2.14% และสิ่งสกปรกถาวร - ซิลิคอน, แมงกานีส, ซัลเฟอร์และฟอสฟอรัส

เหล็กหล่อมีต่ำกว่า คุณสมบัติทางกลกว่าเหล็กเนื่องจากปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นในพวกมันจะนำไปสู่การก่อตัวของยูเทคติกที่แข็งและเปราะหรือทำให้เกิดคาร์บอนอิสระในรูปแบบของการรวมกราไฟท์ของการกำหนดค่าต่าง ๆ ซึ่งเป็นการละเมิดความต่อเนื่องของโครงสร้างโลหะ ดังนั้นจึงใช้เหล็กหล่อสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ไม่ได้รับแรงดึงและแรงกระแทกอย่างมีนัยสำคัญ เหล็กหล่อถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมเครื่องกลเป็นวัสดุหล่อ อย่างไรก็ตาม การมีกราไฟท์ยังทำให้เหล็กหล่อมีข้อดีมากกว่าเหล็กกล้าหลายประการ:

– ง่ายต่อการแปรรูปโดยการตัด (เกิดเศษที่เปราะ)

– มีคุณสมบัติต้านการเสียดสีได้ดีกว่า (กราไฟท์ช่วยหล่อลื่นพื้นผิวเสียดสีเพิ่มเติม)

– มีความต้านทานการสึกหรอสูงกว่า (ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ)

– เหล็กหล่อไม่ไวต่อตัวรวมความเครียดภายนอก (ร่อง รู ตำหนิที่พื้นผิว)

เหล็กหล่อมีความลื่นไหลสูง เติมแม่พิมพ์ได้ดี และมีการหดตัวต่ำ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ว่าทำไมจึงใช้เหล็กหล่อในการหล่อ ชิ้นส่วนที่ทำจากการหล่อเหล็กหล่อมีราคาถูกกว่าชิ้นส่วนที่ทำจากการตัดจากเหล็กแผ่นรีดร้อนหรือจากการตีขึ้นรูปและการปั๊มขึ้นรูปมาก

องค์ประกอบทางเคมีและโดยเฉพาะอย่างยิ่งปริมาณคาร์บอนไม่สามารถระบุคุณลักษณะของเหล็กหล่อได้อย่างน่าเชื่อถือเพียงพอ โครงสร้างของเหล็กหล่อและคุณสมบัติพื้นฐานของเหล็กหล่อนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับกระบวนการถลุง สภาพความเย็นของเหล็กหล่อด้วย การหล่อและการบำบัดความร้อน

คาร์บอนในโครงสร้างของเหล็กหล่อสามารถสังเกตได้ในรูปของกราไฟท์และซีเมนต์

เหล็กหล่อแบ่งออกเป็นสองกลุ่มขึ้นอยู่กับสถานะของคาร์บอน:

1) เหล็กหล่อซึ่งคาร์บอนทั้งหมดอยู่ในสถานะผูกมัดในรูปของซีเมนไทต์หรือคาร์ไบด์อื่น ๆ

2) เหล็กหล่อซึ่งคาร์บอนทั้งหมดหรือบางส่วนอยู่ในสถานะอิสระในรูปของกราไฟท์

กลุ่มแรกประกอบด้วยเหล็กหล่อสีขาว และกลุ่มที่สองประกอบด้วยเหล็กหล่อสีเทา เหล็กหล่ออบเหนียวได้และมีความแข็งแรงสูง

ตามวัตถุประสงค์เหล็กหล่อแบ่งออกเป็น:

1) สำหรับการแปลง;

2) วิศวกรรมเครื่องกล

ส่วนที่ดัดแปลงส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการผลิตเหล็กและเหล็กหล่ออบเหนียว ส่วนส่วนที่สร้างเครื่องจักรใช้สำหรับการผลิตการหล่อชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตรถยนต์และรถแทรกเตอร์ การสร้างเครื่องมือกล วิศวกรรมการเกษตร ฯลฯ

เหล็กหล่อขาว

ในเหล็กหล่อสีขาว คาร์บอนทั้งหมดมีสถานะเป็นพันธะเคมี (ในรูปของซีเมนไทต์) กล่าวคือ พวกมันจะตกผลึก เช่นเดียวกับ เหล็กกล้าคาร์บอนตามแผนภาพ metastable Fe – Fe 3 C พวกมันได้ชื่อมาจากสีขาวด้านเฉพาะของการแตกหัก เนื่องจากมีซีเมนไทต์อยู่ในโครงสร้าง

เหล็กหล่อสีขาวเปราะและแข็งมาก ดัดงอได้ยาก เครื่องจักรกลเครื่องมือตัด. เหล็กหล่อสีขาวบริสุทธิ์ไม่ค่อยได้ถูกนำมาใช้ในงานวิศวกรรมเครื่องกล โดยปกติแล้ว จะถูกแปรรูปเป็นเหล็กกล้าหรือใช้ในการผลิตเหล็กหล่ออบอ่อนได้

โครงสร้างของเหล็กหล่อขาวที่อุณหภูมิปกติจะขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอน และสอดคล้องกับแผนภาพสถานะสมดุลของ "เหล็ก-ซีเมนต์" โครงสร้างนี้เกิดขึ้นจากการเร่งความเย็นระหว่างการหล่อ

เหล็กหล่อสีขาวแบ่งออกเป็น: ขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอน

1) ไฮโปยูเทคติกที่มีคาร์บอนตั้งแต่ 2 ถึง 4.3% ประกอบด้วยเพอร์ไลต์ ซีเมนต์ไทต์ทุติยภูมิ และเลเดบิวไรต์

2) ยูเทคติกที่มีคาร์บอน 4.3% ประกอบด้วยเลดบูไรต์

3) ยูเทคติกที่มีคาร์บอนตั้งแต่ 4.3 ถึง 6.67% ประกอบด้วยเพอร์ไลต์ ซีเมนต์ปฐมภูมิ และเลดบูไรต์

ก บี ซี

ข้าว. 4.1. โครงสร้างจุลภาคของเหล็กหล่อขาว × 200:

ก– ไฮโปยูเทคติก (ledeburite, pearlite + ซีเมนต์รอง);

ข– ยูเทคติก (ledeburite);

วี– ไฮเปอร์ยูเทคติก (ledeburite + ซีเมนต์ปฐมภูมิ)

เพอร์ไลต์ในเหล็กหล่อสีขาวถูกสังเกตภายใต้กล้องจุลทรรศน์ในรูปแบบของเมล็ดสีเข้มและตรวจพบเลเดบูไรต์ในรูปแบบของส่วนที่แยกจากกันของโคโลนี แต่ละพื้นที่ดังกล่าวมีส่วนผสมของเม็ดมุกสีเข้มกลมเล็กหรือยาว กระจายอย่างสม่ำเสมอในฐานซีเมนต์สีขาว (รูปที่ 4.1, ก). ซีเมนต์ทุติยภูมิพบได้ในรูปของเม็ดสีอ่อน

เมื่อความเข้มข้นของคาร์บอนเพิ่มขึ้นในเหล็กหล่อไฮโปยูเทคติก สัดส่วนของเลเดบิวไรต์ในโครงสร้างจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากพื้นที่ของโครงสร้างที่ครอบครองโดยเพิร์ลไลต์และซีเมนต์รองลดลง

เหล็กหล่อยูเทคติกประกอบด้วยส่วนประกอบโครงสร้างเดียว - ledeburite ซึ่งเป็นส่วนผสมเชิงกลที่สม่ำเสมอของเพิร์ลไลต์และซีเมนไทต์ (รูปที่ 4.1, ข).

โครงสร้างของเหล็กหล่อไฮเปอร์ยูเทคติกประกอบด้วยซีเมนต์ปฐมภูมิและลีเดบูไรต์ (รูปที่ 4.1, วี). เมื่อคาร์บอนเพิ่มขึ้น ปริมาณของซีเมนต์ปฐมภูมิในโครงสร้างจะเพิ่มขึ้น

ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง.

แนวทางหนึ่งในการปรับปรุงคุณสมบัติการตัดของเครื่องมือ ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มผลิตภาพแรงงานในระหว่างการตัดเฉือนได้ คือการเพิ่มความแข็งและความต้านทานความร้อนของวัสดุเครื่องมือ สิ่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดในเรื่องนี้คือเพชรและวัสดุที่มีความแข็งยิ่งยวดสังเคราะห์ที่มีโบรอนไนไตรด์เป็นส่วนประกอบ

เพชรและเครื่องมือเพชรใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุต่างๆ เพชรมีลักษณะพิเศษคือมีความแข็งและทนทานต่อการสึกหรอสูงเป็นพิเศษ ในแง่ของความแข็งสัมบูรณ์ เพชรมีความแข็งกว่าโลหะผสมแข็งถึง 4-5 เท่า และสูงกว่าความต้านทานการสึกหรอของวัสดุเครื่องมืออื่นๆ หลายสิบเท่าหลายร้อยเท่าเมื่อแปรรูปโลหะผสมและพลาสติกที่ไม่ใช่เหล็ก นอกจากนี้ เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูง เพชรจึงขจัดความร้อนออกจากบริเวณการตัดได้ดีขึ้น ซึ่งช่วยให้มั่นใจในการผลิตชิ้นส่วนที่มีพื้นผิวที่ไม่มีการไหม้ อย่างไรก็ตาม เพชรมีความเปราะบางมาก ซึ่งจำกัดขอบเขตการใช้งานอย่างมาก

การใช้งานหลักสำหรับการผลิตเครื่องมือตัดคือ เพชรเทียมซึ่งมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับธรรมชาติ ที่ความดันและอุณหภูมิสูงในเพชรเทียม เป็นไปได้ที่จะมีการจัดเรียงอะตอมของคาร์บอนเช่นเดียวกับในเพชรธรรมชาติ น้ำหนักของเพชรเทียมหนึ่งเม็ดมักจะอยู่ที่ 1/8-1/10 กะรัต (1 กะรัต - 0.2 กรัม) เนื่องจากคริสตัลเทียมมีขนาดเล็ก จึงไม่เหมาะสำหรับการผลิตเครื่องมือ เช่น สว่าน คัตเตอร์ และอื่นๆ ดังนั้นจึงใช้ในการผลิตผงสำหรับล้อเจียรเพชรและน้ำยาขัดเงา

เครื่องมือใบมีดเพชรผลิตขึ้นจากวัสดุโพลีคริสตัลไลน์ เช่น "คาร์บอนาโด" หรือ "บัลลาส" เครื่องมือเหล่านี้มีอายุการใช้งานยาวนานและมีมิติ คุณภาพสูงพื้นผิวที่ผ่านการบำบัดแล้ว ใช้ในการแปรรูปไทเทเนียม อลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีซิลิคอนสูง ไฟเบอร์กลาสและพลาสติก โลหะผสมแข็ง และวัสดุอื่นๆ

เพชรเป็นวัสดุเครื่องมือมีข้อเสียเปรียบที่สำคัญ - เมื่อใด อุณหภูมิสูงขึ้นมันทำปฏิกิริยาเคมีกับเหล็กและไม่ได้ผล

ในการแปรรูปเหล็ก เหล็กหล่อ และวัสดุที่ทำจากเหล็กอื่นๆ วัสดุที่แข็งเป็นพิเศษเฉื่อยทางเคมีกับมัน วัสดุดังกล่าวได้มาจากเทคโนโลยีที่ใกล้เคียงกับเทคโนโลยีในการผลิตเพชร แต่โบรอนไนไตรด์กลับใช้เป็นวัสดุเริ่มต้นแทนกราไฟท์

โพลีคริสตัลของการดัดแปลงโบรอนไนไตรด์อย่างหนาแน่นนั้นเหนือกว่าในการทนความร้อนต่อวัสดุทุกชนิดที่ใช้สำหรับเครื่องมือใบมีด: เพชร 1.9 เท่า, เหล็กความเร็วสูง 2.3 เท่า, โลหะผสมแข็ง 1.7 เท่า, เซรามิกแร่ 1.2 เท่า

วัสดุเหล่านี้มีลักษณะไอโซโทรปิก (มีความแข็งแรงเท่ากันในทิศทางที่ต่างกัน) มีความแข็งระดับไมโครต่ำกว่าแต่ใกล้เคียงกับความแข็งของเพชร มีความต้านทานความร้อนเพิ่มขึ้น มีการนำความร้อนสูง และความเฉื่อยทางเคมีเกี่ยวกับคาร์บอนและเหล็ก

ลักษณะของวัสดุบางชนิดที่อยู่ระหว่างการพิจารณาซึ่งปัจจุบันเรียกว่า "คอมโพสิต" แสดงไว้ในตาราง

ลักษณะเปรียบเทียบของ STM ที่ใช้โบรอนไนไตรด์

ยี่ห้อ	ชื่อเดิม	ความแข็ง HV, GPa	ทนความร้อน o C
คอมโพสิต 01	เอลบอร์-อาร์	60...80	1100...1300
คอมโพสิต 02	เบลบอร์	60...90	900...1000
คอมโพสิต 03	ไอสมิต	60	1000
คอมโพสิต 05	คอมโพสิต	70	1000
คอมโพสิต 09	พีซีเอ็นบี	60...90	1500
คอมโพสิต 10	เฮกซานิท-อาร์	50...60	750...850

ประสิทธิผลของการใช้เครื่องมือใบมีดที่ทำจากคอมโพสิตเกรดต่างๆ นั้นสัมพันธ์กับการปรับปรุงการออกแบบเครื่องมือและเทคโนโลยีการผลิต และการกำหนดขอบเขตการใช้งานอย่างสมเหตุสมผล:

คอมโพสิต 01 (elbor-R) และ 02 (เบลบอร์)

คอมโพสิต 05

คอมโพสิต 10 (เฮกซาไนต์-R)

ในขณะเดียวกัน อายุการใช้งานของเครื่องมือก็เพิ่มขึ้นหลายสิบเท่าเมื่อเทียบกับวัสดุเครื่องมืออื่นๆ

ในงานวิศวกรรมเครื่องกล แร่ธรรมชาติและแร่สังเคราะห์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องมือตัดและขัด แร่ธาตุธรรมชาติที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ เพชร ควอตซ์ และคอรันดัม แร่สังเคราะห์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ เพชร ลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์ อิเล็กโตรคอรันดัม โบรอนคาร์ไบด์ และซิลิคอนคาร์ไบด์ วัสดุสังเคราะห์มีความเหนือกว่าวัสดุจากธรรมชาติหลายประการ คุณสมบัติหลักของวัสดุแข็งยิ่งยวดสังเคราะห์ (SHM) ที่ใช้ในการตัดแสดงไว้ในตาราง 2.18

ตารางที่ 2.18

คุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุสังเคราะห์ที่มีความแข็งยิ่งยวด

ชื่อของป้ายกำกับส่วนตัว	ชื่อ	ความแข็ง, HV, GPa	ทนความร้อน,°C
บัลลาส (ASB)	เพชรสังเคราะห์
คาร์โบนาโด (ASPC)	เพชรสังเคราะห์
	เพชรสังเคราะห์
คอมโพสิต 01
คอมโพสิต 02 (05)
คอมโพสิต 03
คอมโพสิต 09
คอมโพสิต 10	Hexaiit-R
คอมโพสิต KP1 (KPZ)

เพชรธรรมชาติและเพชรสังเคราะห์และลูกบาศก์โบรอนไนไตรด์ CBN ใช้สำหรับการประมวลผลใบมีด สำหรับการเสียดสี - เพชรธรรมชาติและเพชรสังเคราะห์ คิวบิกโบรอนไนไตรด์ คอรันดัมและอิเล็กโตรคอรันดัม ซิลิคอนคาร์ไบด์ โบรอนคาร์ไบด์ อลูมิเนียมออกไซด์ โครเมียมออกไซด์ เหล็กออกไซด์ รวมถึงหินบางชนิด

เพชรเป็นหนึ่งในวัสดุธรรมชาติที่มีความแข็งเป็นพิเศษตามธรรมชาติ ชื่อ “เพชร” มาจากภาษาอาหรับ al-mas ซึ่งแปลว่า “ยากที่สุด” หรือภาษากรีก adamas ซึ่งแปลว่า “ผ่านไม่ได้ ทำลายไม่ได้ อยู่ยงคงกระพัน” ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 พบว่าเพชรทำจากคาร์บอน เพชรมักพบอยู่ในรูปของผลึกที่มีการกำหนดชัดเจนแต่ละเม็ด หรืออยู่ในรูปของกลุ่มเม็ดคริสตัลและคริสตัลที่รวมตัวกันจำนวนมาก (มวลรวม) หน่วยวัดขนาดของเพชรคือ กะรัต (จาก อาหรับกีรัต) ซึ่งก็คือ 0.2 กรัม

ควรสังเกตว่าเพชรธรรมชาติไม่ค่อยมีการใช้ในงานโลหะมากนัก ตามกฎแล้วเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้พวกเขาใช้บอร์ต (โยนลงน้ำ) - นี่คือชื่อของเพชรทั้งหมดที่ไม่ได้ใช้ทำเครื่องประดับ ผลึกเพชรน้ำหนัก 0.2-0.6 กะรัตใช้ในการทำเครื่องมือตัด (คัตเตอร์, สว่าน) ผงเพชรใช้ทำล้อเพชร คริสตัลเพชรถูกยึดเข้ากับตัวยึดโดยการบัดกรีด้วยเงินหรือการยึดด้วยกลไก

เมื่อลับคม เพชรจะถูกเอาออกจากแกนก่อนและกราวด์ในที่ยึดเทคโนโลยีบนเครื่องจักรพิเศษโดยใช้แผ่นเหล็กหล่อที่เคลือบด้วยส่วนผสมของผงเพชรและน้ำมันมะกอก

โพลีคริสตัลของเพชรสังเคราะห์ผลิตเป็นบัลลาสตามมาตรฐาน TU 2-037-19-70 (ASBZ และ ASB4 สำหรับการผลิตสารปรับเรียบและ ASPK2 สำหรับเครื่องตัด) เป็นรูปแบบโพลีคริสตัลไลน์ที่มีขนาดสูงสุด 12 มม. เป็นคริสตัลที่ยึดติดกันแน่น มีความแข็งแรงสูงและทนทานต่อการสึกหรอ

ขอบเขตการใช้งานฉลากส่วนตัว:

สำหรับเพชร (A) - การแปรรูปโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและโลหะผสมรวมถึงไม้ วัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน พลาสติก โลหะผสมแข็ง แก้ว เซรามิก
สำหรับ CBN - การแปรรูปโลหะเหล็ก ทั้งดิบและชุบแข็ง รวมถึงโลหะผสมพิเศษที่มีนิกเกิลและโคบอลต์

ปัจจุบัน อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้ A สังเคราะห์ ซึ่งได้มาจากคาร์บอน (ในรูปของกราไฟท์) ภายใต้ความดันและอุณหภูมิสูง ในขณะที่กราไฟท์ที่มีโครงหกเหลี่ยมตรงกลางหน้าจะถูกเปลี่ยนเป็นโครงตาข่ายเพชรที่อยู่ตรงกลางลูกบาศก์ อุณหภูมิและความดันที่จำเป็นสำหรับการแปลงโครงสร้างถูกกำหนดจากแผนภาพเฟสกราไฟต์-เพชร

เนื่องจากโบรอนและไนโตรเจนอยู่ที่ทั้งสองด้านของคาร์บอนในตารางธาตุ โดยผ่านปฏิกิริยาเคมีที่เหมาะสม จึงเป็นไปได้ที่จะได้สารประกอบของธาตุเหล่านี้ เช่น โบรอนไนไตรด์ ซึ่งมีรูปหกเหลี่ยมคล้ายกราไฟต์ ตาข่ายคริสตัลโดยมีจำนวนอะตอมของโบรอนและไนโตรเจนเท่ากันโดยประมาณเรียงสลับกัน เช่นเดียวกับกราไฟท์ โบรอนไนไตรด์ (HBN) หกเหลี่ยมมีโครงสร้างเป็นชั้นๆ หลวม และสามารถเปลี่ยนเป็น CBN ได้ กระบวนการนี้อธิบายไว้ในแผนภาพสถานะของ GNB - CBN ด้วยการเติมตัวเร่งปฏิกิริยาตัวทำละลายพิเศษ (โดยปกติคือไนไตรด์ของโลหะ) ความเข้มของการเปลี่ยนแปลงจะเพิ่มขึ้น และความดันและอุณหภูมิของกระบวนการจะลดลงตามลำดับเป็น 6 GPa และ 1500° C. ในระหว่างการเปลี่ยนรูป ผลึก CBN จะเพิ่มขึ้น เมื่อได้รับความร้อน ผลึก CBN แต่ละตัวจะถูกเผารวมกันในบริเวณที่สัมผัสกันและก่อตัวเป็นมวล "โพลีคริสตัลไลน์" นอกจากนี้ เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของการเผาผนึก จึงมีการเติมตัวทำละลายด้วย นอกจากนี้ มวลเผาผนึกทั้งหมดจะต้องอยู่ที่ ความดันและอุณหภูมิที่แน่นอนเพื่อป้องกันการเปลี่ยนกลับของผลึก CBN แข็งเป็นผลึกหกเหลี่ยมอ่อน

จากการเผาผนึก จะได้กลุ่มบริษัท CBN ซึ่งมีการเชื่อมต่อผลึกแอนไอโซทรอปิกเชิงสุ่มเข้าด้วยกัน ทำให้เกิดมวลไอโซโทรปิกที่มีปริมาตรมาก จากนั้นจะได้รับแผ่นสำหรับเครื่องมือตัด, แม่พิมพ์สำหรับการวาดลวด, เครื่องมือสำหรับการตกแต่งล้อเจียร, ชิ้นส่วนที่ทนต่อการสึกหรอ ฯลฯ จากมวลนี้

เนื่องจากเป็นวัสดุตัดเพชร เพชรจึงมีความทนทานสูงและมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำเมื่อจับคู่กับโลหะ ซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพพื้นผิวที่สูง เพชรถูกนำมาใช้ (ธรรมชาติและสังเคราะห์) สำหรับการกลึงและคว้านชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็กอย่างแม่นยำ เพชรไม่ได้ใช้สำหรับการแปรรูปโลหะที่มีคาร์บอน (เหล็กหล่อ, เหล็กกล้า) เนื่องจากความสัมพันธ์ทางเคมีของวัสดุแปรรูปและเครื่องมือ ทำให้เกิดการสึกหรออย่างเข้มข้นของหัวกัดเพชรและคาร์บูไรเซชันของชั้นผิวของชิ้นงาน

วัสดุที่ใช้โบรอนไนไตรด์เป็นหลักคือการดัดแปลงสารประกอบโบรอน-ไนโตรเจนในรูปแบบผลึกลูกบาศก์ (CBN) หรือการดัดแปลงคล้ายเวิร์ตไซต์ (WNL) โดยสังเคราะห์โดยใช้เทคโนโลยีที่คล้ายกับการผลิตเพชรสังเคราะห์ เนื่องจากความผันแปร ปัจจัยทางเทคโนโลยีบนพื้นฐานนี้จะได้รับวัสดุที่แตกต่างกันหลายชนิด - เอลโบรอน, คิวโบไนต์, เฮกซาไนต์ ฯลฯ ได้โพลีคริสตัลจากโบรอนไนไตรด์ที่มีขนาดสูงสุด 12 มม. ใช้สำหรับการแปรรูปเหล็กและโลหะผสมที่ทำจากเหล็ก

ในการผลิตในประเทศ วัสดุที่ใช้โบรอนไนไตรด์สำหรับเครื่องมือขัดจะผลิตภายใต้ชื่อแบรนด์ elbor และสำหรับเครื่องมือใบมีด - คอมโพสิต

รูปลักษณ์ภายนอกของแต่ละคนมีคุณภาพ กลุ่มใหม่การพัฒนาวัสดุเครื่องมือมีลักษณะพิเศษหลักคือความเร็วในการตัดเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันอย่างมาก และด้วยเหตุนี้จึงมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งในโครงสร้างเครื่องมือกลและเทคโนโลยีการตัดเฉือนเสมอ

ความเร็วตัด - ปัจจัยที่สำคัญที่สุดการทำให้การประมวลผลวัสดุมีความเข้มข้นมากขึ้นโดยการตัดโดยใช้เครื่องมือที่ทำจากวัสดุแข็งพิเศษสุดสังเคราะห์ในสภาวะที่ปริมาณสำรองสำหรับการเพิ่มความเร็วตัดของวัสดุเครื่องมือแบบดั้งเดิมนั้นหมดลงอย่างมาก

ในขณะเดียวกัน ตามการศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่า ความเร็วตัดยังเป็นปัจจัยที่มีประสิทธิภาพมากในการแก้ปัญหาการหักเศษ ซึ่งเป็นหนึ่งในปัญหาที่ยากที่สุดในงานโลหะ

ที่ ความเร็วสูงงานตัดจะถูกแปลงเป็นความร้อนเกือบทั้งหมดและเกิดเศษที่แบ่งส่วนซึ่งแยกจากกันด้วยสะพานแคบที่เปราะบางของโลหะที่มีรูปร่างผิดปกติอย่างมาก จริง ๆ แล้วมีการผลิตชิปบดแบบสั้น ระบบอัตโนมัติของกระบวนการแปรรูปวัสดุพร้อมการกำจัดเศษและการเพิ่มความเร็วตัดเพิ่มเติมนั้นแยกจากกันไม่ได้

ความเร็วตัดที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สิ่งอื่นๆ ทั้งหมดเท่ากัน ช่วยให้อัตราป้อนงานขนาดเล็กของเครื่องมือเพิ่มขึ้นตามไปด้วย เช่น ผลผลิตของกระบวนการ ตลอดจนแรงตัดที่ลดลง การแข็งตัวของงาน และความหยาบของพื้นผิวกลึง เช่น ความแม่นยำและคุณภาพของการประมวลผล เป็นที่ยอมรับกันว่าเมื่อความเร็วตัดเพิ่มขึ้นภายในขีดจำกัด ความน่าเชื่อถือของเครื่องมือ STM จะเพิ่มขึ้น นี่เป็นสิ่งสำคัญพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์อัตโนมัติ

ตามกฎแล้ว ส่วนหนึ่งของปริมาณสำรองที่มีอยู่สำหรับการเพิ่มความเร็วตัดเมื่อย้ายจากเครื่องมือคาร์ไบด์ไปยังเครื่องมือที่ทำจาก STM นั้นจะใช้เพื่อลดความหนาของชั้นการตัด ตัวอย่างเช่น เมื่อความเร็วการกัดเหล็กหล่อเพิ่มขึ้น 10 เท่า อัตราป้อนนาทีจะเพิ่มขึ้นไม่ได้ 10 เท่า แต่เพิ่มขึ้น 4 เท่า โดยอัตราป้อนต่อรอบจะลดลง 2.5 เท่าตามลำดับ ซึ่งช่วยลดแรงตัดและความหยาบของพื้นผิวลงได้อย่างมาก

ปัจจุบัน Polycrystals SV, SVS, dismite, SVBN และ carbonite ผลิตจากวัสดุที่ได้จากการเผาเมล็ดเพชร

โพลีคริสตัลของแบรนด์ ASB มีรูปร่างเป็นทรงกลมมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 6-6.5 มม. ซึ่งเป็นโครงสร้างแนวรัศมีที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน ผลึก Ballas ก่อตัวเป็นโครงสร้างแบบบล็อกและมีขนาดต่างกันตามภาคตัดขวางของตัวอย่าง: ตรงกลางจะเล็กกว่าที่ขอบด้านนอก ขนาดอยู่ในช่วง 10-300 ไมครอน

เพชรของแบรนด์ ASPC มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกเส้นผ่านศูนย์กลาง 2-4.5 มม. สูง 3-5 มม. โครงสร้างยังเป็นแนวรัศมี แต่มีรูปร่างที่ประณีตและสมบูรณ์แบบมากกว่า ขนาดเกรนมีขนาดเล็กลง (มากถึง 200 ไมครอน)

โครงสร้างของเพชรประเภท SV เป็นแบบโพลีคริสตัลไลน์ 2 เฟส ปริมาณสิ่งสกปรกทั้งหมดไม่เกิน 2%

เพื่อเพิ่มความแข็งแรง เพชรโพลีคริสตัลจะถูกจัดเรียงดังนี้: ASB, ASPK, SV, dismite

เครื่องมือเพชรสามารถใช้งานได้ที่ความเร็วต่ำซึ่งเหมือนกับเครื่องมือคาร์ไบด์ ซึ่งต่างจากเครื่องมือคอมโพสิต ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานได้หลายเท่า เมื่อกัดสามารถเพิ่มความเร็วได้ 1.5-2 เท่า ความลึกในการตัดของวัสดุพาร์ติเคิลบอร์ดที่ทำจากไม้จะขึ้นอยู่กับความกว้างของเครื่องตัดหรือเลื่อย

ประสิทธิภาพของการใช้ CA ในการประมวลผลวัสดุที่มีความแข็งสูงสามารถแสดงให้เห็นได้จากตัวอย่างการกลึงโลหะผสมแข็ง VK10, VK10S, VS15, VK20 ด้วยหัวกัด ASPC ผลผลิตของการประมวลผลดังกล่าวสูงกว่าผลผลิตของการเจียรถึงสิบเท่าในขณะเดียวกันก็รับประกันคุณภาพที่ระบุอย่างสม่ำเสมอ

วัสดุแปรรูป	ความเร็วในการตัด วี, ม./นาที	โอกาส, ส, มม./รอบ	ความลึกของการตัด, t, มม
อลูมิเนียมและอลูมิเนียมอัลลอยด์
อลูมิเนียมอัลลอยด์ (ซิลิคอน 10-20%)
ทองแดงและโลหะผสมทองแดง (ทองแดง ทองเหลือง babbitt ฯลฯ)
วัสดุผสมต่างๆ (พลาสติก พลาสติก ไฟเบอร์กลาส คาร์บอนไฟเบอร์ ยางแข็ง)
เซรามิกกึ่งเผาและโลหะผสมแข็ง
คาร์ไบด์เผาผนึก
วัสดุที่ทำจากไม้
หิน (หินทราย หินแกรนิต)

ความต้านทานการสึกหรอสูงจะพบเห็นได้จากเครื่องมือที่ผลิตจาก ASP และ ASB เมื่อทำการกลึงวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน โลหะผสมที่มีซิลิคอนและทองแดงสูง ไฟเบอร์กลาส เซรามิกพลาสติก วัสดุกด ฯลฯ ซึ่งสูงกว่าคาร์ไบด์ถึงสิบเท่าหรือมากกว่า

สั่งสมประสบการณ์มากมายในการกลึงและคว้านชิ้นงานที่ทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ AL-2, AL-9, AL-25, AK-6, AK-9, AK-12M2, VKZhLS-2 และโลหะผสมไทเทเนียม VT6, VT22, VT8 , VTZ พร้อมเครื่องตัด ASPC -1, ไฟเบอร์กลาส, โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก, ไม้

โพลีคริสตัล ASB โดดเด่นด้วยประสิทธิภาพสูงเมื่อกลึงโลหะผสมอลูมิเนียมซิลิคอนสูง AK-21, AL-25, โลหะผสมทองแดง L62, เมื่อแปรรูป LS59-1, บรอนซ์, พลาสติกไฟเบอร์กลาส ST, SVAM, AG ฯลฯ

วัสดุซุปเปอร์ฮาร์ด

วัสดุซุปเปอร์ฮาร์ด- กลุ่มของสารที่มีความแข็งสูงสุด ซึ่งรวมถึงวัสดุที่มีความแข็งและความต้านทานการสึกหรอเกินความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของโลหะผสมแข็งที่ใช้ทังสเตนและไทเทเนียมคาร์ไบด์ที่มีสารยึดเกาะโคบอลต์ โลหะผสมไทเทเนียมคาร์ไบด์บนสารยึดเกาะนิกเกิลโมลิบดีนัม วัสดุ superhard ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย: อิเล็กโทรคอรันดัม, เซอร์โคเนียมออกไซด์, ซิลิคอนคาร์ไบด์, โบรอนคาร์ไบด์, โบราโซน, รีเนียมไดโบไรด์, เพชร วัสดุที่มีความแข็งเป็นพิเศษมักถูกใช้เป็นวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

ใน ปีที่ผ่านมาความสนใจอย่างใกล้ชิดของอุตสาหกรรมสมัยใหม่มุ่งเน้นไปที่การค้นหาวัสดุชนิดแข็งพิเศษชนิดใหม่ และการดูดซับของวัสดุ เช่น คาร์บอนไนไตรด์ โลหะผสมโบรอน-คาร์บอน-ซิลิคอน ซิลิคอนไนไตรด์ โลหะผสมไทเทเนียมคาร์ไบด์-สแกนเดียมคาร์ไบด์ โลหะผสมของโบไรด์ และคาร์ไบด์ของ กลุ่มย่อยไทเทเนียมที่มีคาร์ไบด์และโบไรด์ของแลนทาไนด์

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010.

ดูว่า "วัสดุ Superhard" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

วัสดุเซรามิกที่มีความแข็งเป็นพิเศษ- – วัสดุเซรามิกคอมโพสิตที่ได้จากการนำสารเจือปนและตัวเติมผสมต่างๆ เข้าไปในโบรอนไนไตรด์ดั้งเดิม โครงสร้างของวัสดุดังกล่าวเกิดขึ้นจากผลึกเล็ก ๆ ที่ถูกยึดติดกันอย่างแน่นหนา จึงมี... ...

กลุ่มของสารที่มีความแข็งสูงสุด ซึ่งรวมถึงวัสดุที่มีความแข็งและความต้านทานต่อการสึกหรอเกินความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของโลหะผสมแข็งที่ใช้ทังสเตนและไทเทเนียมคาร์ไบด์พร้อมสารยึดเกาะโคบอลต์... ... Wikipedia

แผ่นใยไม้อัดซุปเปอร์ฮาร์ด SM-500- - ทำโดยการกดเยื่อไม้บด บำบัดด้วยโพลีเมอร์ ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ โดยเติมน้ำมันสำหรับทำให้แห้งและส่วนประกอบอื่น ๆ มีความยาว 1.2 ม. กว้าง 1.0 ม. และความหนา 5-6 มม. พื้นทำจาก...... สารานุกรมคำศัพท์ คำจำกัดความ และคำอธิบายวัสดุก่อสร้าง

วัสดุผง- วัสดุรวมที่ได้จากผง ในวรรณคดี คำว่า “วัสดุเผา” มักใช้ควบคู่กับ “วัสดุผง” เพราะ วิธีการหลักวิธีหนึ่งในการรวมผงคือการเผาผนึก แป้ง...... พจนานุกรมสารานุกรมโลหะวิทยา

- (การเจียรแบบฝรั่งเศส มาจากภาษาละติน abradere scrape) เป็นวัสดุที่มีความแข็งสูงและใช้สำหรับการปรับสภาพพื้นผิวของวัสดุต่างๆ วัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนใช้ในกระบวนการเจียร ขัดเงา... ... Wikipedia

Wikipedia มีบทความเกี่ยวกับบุคคลอื่นที่มีนามสกุลนี้ ดูที่ Novikov Wikipedia มีบทความเกี่ยวกับบุคคลอื่นชื่อ Novikov, Nikolai โนวิคอฟ นิโคไล วาซิลีวิช ... Wikipedia

การเจียรเป็นการดำเนินการทางกลหรือแบบแมนนวลสำหรับการแปรรูปวัสดุแข็ง (โลหะ แก้ว หินแกรนิต เพชร ฯลฯ) กระบวนการขัดประเภทหนึ่งซึ่งในทางกลับกันก็คือการตัดประเภทหนึ่ง การเจียรด้วยเครื่องกลมักจะ... ... Wikipedia

- (จากยุคกลาง, lat. การระเบิดของระเบิด, lat. detonо ฟ้าร้อง), การแพร่กระจายของโซนคายความร้อนอย่างรวดเร็วที่ความเร็วเหนือเสียง เคมี วิทยุตามหน้าคลื่นกระแทก คลื่นกระแทกเริ่มต้นวิทยุ บีบอัดและทำให้น้ำที่ระเบิดร้อนขึ้น... ... สารานุกรมเคมี

เคมีอนินทรีย์เป็นสาขาวิชาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาโครงสร้าง ปฏิกิริยา และคุณสมบัติของสารทั้งหมด องค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบอนินทรีย์ของพวกเขา พื้นที่นี้ครอบคลุมสารประกอบเคมีทั้งหมด ยกเว้นสารอินทรีย์... ... วิกิพีเดีย

- ... วิกิพีเดีย

หนังสือ

วัสดุเครื่องมือในวิศวกรรมเครื่องกล: หนังสือเรียน Grif กระทรวงกลาโหมแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย Adaskin A.M. หนังสือเรียนนำเสนอวัสดุสำหรับการผลิตเครื่องมือตัด ปั๊ม ท่อประปา อุปกรณ์เสริม อุปกรณ์ควบคุม และเครื่องมือวัด: เครื่องมือ ความเร็วสูง และ...