Особенности инструмента из керамики

Слово «керамика» в современном мире ассоциируется с тарелками, кружками или чайниками из глины, но в инструментальном мире керамика имеет совершенно другое значение, свойства и применимость. Промышленная керамика – это искусственно синтезированный материал, в основе которого лежат алюминий, титан, кремний, цирконий и др.

Применение промышленной керамики в основном сконцентрировано там, где материал должен выдерживать высокий абразивный износ и быть прочным: машиностроение (дизельные и газотурбинные двигатели), электроника (некоторые части телевизоров, изоляторы, применяющие для сборки микросхем), а также изготовление инструмента для механической обработки деталей. Благодаря тому, что керамика выдерживает высокие температуры (порядка 1300°C), делает ее очень температуростойкой, давая возможность повышать скорость обработки без потерь в подаче или глубине резания.

Процесс производства промышленной керамики схож с производством КНБ: керамический инструмент изготавливается из порошка со связкой. Отличием является то, что при производстве керамики связкой является воск, который в последствии выжигается во время обжига заготовок. Керамическая пластина состоит из 3 основных элементов:

1.Кристаллическая, которую так же можно назвать зернами;

2. Аморфная, пространство между зернами;

3. Газовая, заполняющая оставшиеся полости и поры.

В процессе изготовления нужно добиться мелкозернистой однородной структуры и минимального содержания газовой и аморфных фаз, но в ряде случаев специально вводят частицы аморфной фазы для упрочнения материала заготовки, например для упрочнения вводят диоксид циркония для придания прочности материалу. В зависимости от требуемых характеристик производство может незначительно отличаться: увеличение температура в печи, использование дополнительное давление при спекании или добавление в керамику примесей. Например, производство оксидной керамики требует добавления силикатов, а производство нитридной керамики силикатов магния и иттрия. 

Сорта керамических пластин «Microbor» специализируются на обработке чугуна, закаленных сталей и жаропрочных сплавов.

Сорт M1005 – Оксидная керамика твердостью 2100HV, универсальный сорт для обработки чугунов и закаленных сталей. Высокая термоустойчивость

Сорт M3010 – Оксидная керамика твердостью 2150HV, базовый вариант для обработки закаленных и легированных сталей. Отличная износостойкость альтернатива КНБ.

Сорт M5010 – Оксидно-карбидная керамика твердостью 2200HV, финишная обработка закаленных сталей и чугунов. Мелкозернистая структура.

Сорт M9010 - Оксидно-карбидная керамика твердостью 2250HV, финишная обработка закаленных сталей и чугунов на высоких скоростях резания. Отличная износостойкость и термоустойчивость

Сорт M2010R – Оксидно-карбидная керамика с добавлением оксида циркония твердостью 1800HV, чистовая и получистовая обработка чугунов и закаленных сталей. Упрочненная за счет циркония, высокая химическая стойкость

Сорт M2010V – Нитридная керамика твердостью 2200HV, Чистовая обработка высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и твердых материалов. Высокая термоустойчивость, может использоваться с СОЖ

Сорт M2515S – Нитридная керамика сиалон твердостью 1600HV, черновая обработка с ударом, обработка валков. Фрезерная обработка. Спекание без давления. Высокая прочность и термоустойчивость.

Сорт M5020S – Нитридная керамика сиалон твердостью 1700HV, черновая обработка чугуна на высоких скоростях. Повышенная износостойкость на высоких скоростях резания

Сорт M6025S – Нитридная керамика сиалон твердостью 1700HV, черновая обработка на высоких скоростях с ударом. Отличная износостойкость при обработке с ударом.

Сорт M7020S – Нитридная керамика сиалон твердостью 1750HV, Обработка сплавов на основе никеля. Черновая обработка с ударом чугунов. Хорошая термоустойчивость и теплопроводимость. Отлично подходит для решения проблемы длинной стружки при обработке сплавов на основе никеля.

Сорт M9530S – Нитридная керамика сиалон твердостью 1800HV, черновая обработка с ударом. Точение труднообрабатываемых жаропрочных суперсплавов. Увеличенная твердость, отличная термостойкость и теплопроводность.

Сорт M4030G – Армированная керамика твердостью 2100HV, обработка быстрорежущих сталей, высокохромиромистых сталей на средней и низкой скорости резания. Отличная устойчивость к износу по задней поверхности и кратерообразованию на высоких скоростях резания.

Сорт M8030G – Армированная керамика твердостью 2100HV, обработка сталей на основе никеля и кобальта на высокой скорости резания. Черновая и чистовая непрерывная обработка и обработка с легким ударом. Отличная устойчивость к износу по задней поверхности и кратерообразованию на высоких скоростях резания.

Примеры применения пластин из керамики в токарных и фрезерных типах обработки:

Токарная обработка. При черновой обработке чугуна СШХНМФ-71 твердостью 64 HSD по Шору, пластиной RCGX060600P07530N-S000-M1005 была повышена стойкость относительно базового инструмента в 3 раза за счет увеличения скорости обработки. 

Инструмент	Обрабатываемый материал/твердость	Скорость резания, м/мин	Подача, мм/об	Глубина, мм	Фактическая стойкость
RCGX060600P07530N-S000-M1005	СШХНМФ-71/64HSD	340	0,5	0,7	3 прохода на кромку

При чистовой обработке без удара стали Х12МФ твердостью 62…64 HRC, инструментом TNGN160408S02020N-S000-M4030G была повышена производительность в 2 раза за счет увеличения скорости резания и частоты вращения. 

Инструмент	Обрабатываемый материал/твердость	Скорость резания, м/мин	Подача, мм/об	Глубина, мм	Фактическая стойкость
TNGN160408S02020N-S000-M4030G	Х12МФ/62…64 HRC	75	0,15	0,1-0,2	1

При черновой обработке TiC (карбид титана) твердостью 55…58 HRC пластиной RCGX120700P10030N-S000-M9010 была повышен

Инструмент	Обрабатываемый материал/твердость	Скорость резания, м/мин	Подача, мм/об	Глубина, мм	Фактическая стойкость
RCGX120700P10030N-S000-M9010	TiC/ 55…58 HRC	60	0,12	0,25	10

Фрезерная обработка. При черновой обработке чугуна ВЧ50 твердостью 153…245 HB, инструментом SNGN120412T02020N-S000-M9530S была увеличена производительность в 2 раза, а стойкость в 3 раза за счет увеличения скорости резания и частоты вращения. Данные в таблице.

Инструмент	Обрабатываемый материал/твердость	Скорость резания, м/мин	Подача, мм/об	Глубина, мм	Фактическая стойкость
SNGN120412T02020N-S000-M9530S	ВЧ50/ 153…245HB	800	0,12	3	1

При получистовой обработке спец. чугуна на основе ВЧ50 твердостью 230-260 HB пластинами SNGX120716T02020N-S000 M4020S был показан высокий результат за счет высокой износостойкости пластины. 

Инструмент	Обрабатываемый материал/твердость	Скорость резания, м/мин	Подача, мм/об	Глубина, мм	Фактическая стойкость
SNGX120716T02020N-S000 M4020S	ВЧ50(спец.сплав)/ 230-260	440	0,18	1	45