Кубический нитрид бора

Практически любая продукция, которую мы используем в повседневной жизни, автомобили на которых мы ездим, самолеты на которых летаем, поезда, даже простые сковородки. Все они состоят из металлических деталей, которые могут быть обработаны пластинами с использованием кубического нитрида бора (кнб). Природного аналога не существует.

Кубический нитрид бора был открыт Робертом Венторфом в 1950-х гг и назван боразон (от сокращения слов «бор»+ «азот»), позже в СССР его синтезировали в Институте физики высоких давлений Академии наук СССР академиком Верещагиным Л.Ф., где ему было далр ему название «ленинградский боразон», или «Эльбор». При синтезировании бора и азота создается кубический кристалл, заметно окисляющийся только при 1000-1200°С, в отличие от 600-700°С для алмаза, что делает его особенно эффективным для высокоскоростной обработки твердых материалов. 

Компания ООО «Микробор» производит как сам инструментальный материал, так и непосредственно готовые многогранные пластины, в которых используется кубический нитрид бора. КНБ позволяет обрабатывать труднообрабатываемые материалы, которые раньше не поддавались точению или фрезеровке. Это абразивные материалы, закаленные стали твердостью до 63HRC, легированные чугуны. Ранее такие материалы приходилось шлифовать и тратить на обработку длительное время. Теперь можно высокоэффективно работать на токарных и фрезерных станках при использовании инструмента из кубического нитрида бора.

Производство инструмента из кубического нитрида бора включает в себя несколько этапов:

1. Прессование. Внутри пресса под действием сверхвысокого давления и высоких температур из порошка КНБ и добавок происходит синтез композитного инструментального материала на основе КНБ.
2. Резка. На лазерном или электроэрозионном станке производится резка композита на уголки или цельные пластины
3. Напайка (ситуативно). Если пластина не монолитная, то на данном этапе уголки припаивают к твердосплавному телу при помощи термовакуумной обработки.
4. Шлифовка. На этом этапе придаются формы и размеры согласно международным стандартам производства пластин.
5. Периферийная шлифовка. На заключающем этапе периферийной шлифовки задают окончательно ее форму, а также фаски и режущие кромки.
6. ОТК. Отдельным пунктом выделен технический контроль, входной контроль. На входном контроле сырье проходит ряд химических исследований на соответствие требованиям. Выходной контроль: 100% продукции проходит выходной технический контроль, отсутствие сколов и на соответствие стандартов по размерным характеристикам, по характеристикам режущей кромки.

Главное преимущество производства Microbor является то, что под каждую задачу отдельного производства мы можем выйти за рамки стандартных позиций и изготовить пластину из КНБ для выполнения задач заказчика, необходимой формы и размера, различными фасками и радиусами. Изготовление пластин нестандартных геометрий в некоторых случаях позволяет существенно улучшить показатели металлообработки на предприятии.

Содержание КНБ в сортах Microbor колеблется от 43 до 82%, а показатель микротвердости - от 25 до 36 Гпа в зависимости от характеристик сорта и решаемых инструментом задач обработки. Для каждого сорта, представленного в каталоге, был проведен НИОКР, подобрана специальная формула смешения. Ниже – подробнее о каждом из сортов.

Сорт MBR7010M – для высокоскоростной обработки чугунов. Универсальный сорт может применяться для получистовой и черновой обработки твердых материалов, закаленных сталей. Подходит как для прерывистой обработки при тяжелых условиях с большой глубиной резания, так и для непрерывного получистового точения.

Сорт MBR6030 – для обработки закаленных сталей HRC 55-63 в условиях непрерывной и прерывистой получистовой и чистовой обработки с ударом на средних скоростях резания. Возможно обрабатывать как с охлаждением, так и без.

Сорт MBR4525 – для высокоскоростной обработки закаленных сталей HRC 58-63 в условиях непрерывной и прерывистой получистовой и финишной обработки. Возможно обрабатывать как с охлаждением, так и без.

Сорт MBR5025М – для обработки закаленных сталей HRC 48-60 на средних и низких скоростях резания в условиях непрерывной чистовой обработки. Возможно обрабатывать как с охлаждением, так и без.

Сорт MBR5020 – для обработки закаленных сталей HRC 58-65 В условиях непрерывной и легкой прерывистой чистовой и финишной обработки. Возможно обрабатывать как с охлаждением, так и без.

На рисунке показана зависимость скорости резания и вида обработки сортов Microbor.

Скачать PDF

 Примеры применения КНБ: Токарная обработка. При черновой обработке чугуна 20Х2НЧА HRC58-63, круглыми пластинами RNMN120400T3025N-S000 MBR7010М(монолитная пластина) была повышена производительность на 40% при стабильном мягком резании и прогнозируемым износом пластин, за счет увеличения скорости резания и глубины резания на детали диаметром 1183мм и длиной 89мм. Все характеристики обработки в таблице.

 При получистовом точении подшипниковой стали ШХ15 пластинами CCMW09T304S01020N-B028-MBR6030C увеличилась производительность в 4 раза без потери чистоты поверхности. Все характеристики обработки в таблице.

 При черновой обработке серого чугуна (СЧ25) гильзы длиной 271мм, и диаметром 155 мм, пластинами SNMN120412T03025-S000-MBR9030, при стабильном мягком резании без сколов и выкрашивании повышена производительность на 20%, за счет увеличения скорости резания в 2 раза. Режимы характеристики обработки в таблице.

Фрезерная обработка. При черновая, чистовой и получистовой обработке пластинами RNMN190700S05025-S000 MBR7010M на труднообрабатываемой стали 110Г13Л, диаметром 1500-1670мм, известная как сталь Гадфильда, показывает высокую стойкость 240 минут, производительность добивается за счет использования, монолитных или фулфейс пластин, так как данные типы пластин лучше держат ударные нагрузки и постоянное прерывистое резание.

При черновой обработке пластиной SNMN120416T05025N-S00-MBR7010M стали 110Т13А плиты размером 1195х584, добились времени обработки 4 часа, вместо 12 часовой смены, за счет увеличения скорости резания и минутной подачи.

Таким образом, пластины из КНБ — это перспективное направление для отраслей связанных с сложно обрабатываемыми материалами и чугунами. Инструмент показывает высокую стойкость и скорость, в сочетании с высокой подачей увеличивают объемы производств — это несомненный плюс.