Випробовування композитів кнб, одержаних за різними технологіями, при гладкому точінні сталі хвг hrCэ 58-62

Тип АВД	Діаметр зразка	% добавок в шихті	Параметри спікання	Нк, ГПа	Тс, хв	Примітки
Тороїд-20	7	2	7,7 ГПа; 2300 К	42	140
Тороїд-20	7	4	7,7 ГПа; 2300 К	40	165	З ультрадисперс-ними добавками
Тороїд-20	7	10	7,7 ГПа; 2300 К (з просо-ченням)	35	220
Тороїд-20	12,7	2	7,0 ГПа; 2200 К	36	90
Тороїд-20	12,7	10	7,0 ГПа; 2200 К (з просо-ченням)	34	300
Ковадло з лун-кою-55	9,52, квадрат	10	4,2 ГПа; 1800 К (з просо-ченням)	28	190	Вирізано з пластини діамет-ром 25мм

Рис. 7.26 Зносостійкість інструменту в залежності від складу і умов одержання ріжучих вставок. 1 – BN_сф+10%Al, (без просочення); 2 – BN_сф+2%Al, (без просочення); 3 – BN_сф+10%Al, ( з просоченням) Умови спікання: р=7,7 ГПа, Т=2300 К; Умови різання: сталь ХВГ HRCэ 60, V=75 м/хв; s=0,1 мм/об, t=0,25 мм.

Рис. 7.27 Залежність зносостійкості від твердості полікристалу КНБ при точінні сталі ХВГ, HRCэ 58-62 Склад полікристалу 96%КНБ, 4% AlN, AlB2. Умови різання: сталь ХВГ, V=100 м/хв; s=0,1 мм/об, t=0,25 мм

Рис. 7.28 Зносостійкість інструменту в залежності від твердості ріжучих вставок. Твердість полікристалів КНБ, Hк: 1 –24 ГПа, 2 – 28 ГПа, 3 – 32 ГПа, 4 – 36 ГПа. Склад полікристалу 96%КНБ, 4% AlN, AlB2. Умови різання: сталь ХВГ, V=50 м/хв; s=0,11 мм/об, t=0,3 мм

Рис. 7.29 Залежність зносу різця з КНБ від твердості полікристалу КНБ при точінні сплаву ВК-20

Тc₁ = 37 - 120 (7.8)

Тc₂ = 13,6 - 43 (7.9)

З коефіцієнтів цих рівнянь видно, що другий сплав обробляється важче.

Залежності зносостійкості від твердості (рис. 7.31) більш точно описуються многочленами другого ступеню:

Тc = -3,7 + 0,5Н_к - 0,0076Н_к²; (7.10)

Тc = 5,0 - 0,15Н_к + 0,0053Н_к² (7.11)

Зі збільшенням твердості полікристалу КНБ його зносостійкість зростає при точінні сплаву ХН77ТЮР і змінюється по кривій з максимумом при точінні сплаву ХН57МКЮВТБРЛ.

Таким чином, для оптимізації режимів спікання полікристалів КНБ стосовно до обробки, наприклад, сплаву ХН57МКЮВТБРЛ недостатньо використовувати такі параметри як твердість і густина. В роботі [269] показано, що зносостійкість різних полікристалічних надтвердих матеріалів доцільно оцінювати за допомогою критерію, що зв'язує її з твердістю і тріщиностійкістю [270].

Залежності зносостійкості полікристалів КНБ від теплопровідності (рис. 7.32) також описуються многочленами другого ступеню:

Тc = 5,4 - 0,043 + 0,00034²; (7.12)

Тc = - 4.29 + 0,132 - 0,000486². (7.13)

При цьому значимим є те, що з ростом теплопровідності кибориту вище 180 Вт/(мК його зносостійкість в контакті зі сплавом ХН77ТЮР збільшується, а зі сплавом ХН57МКЮВТБРЛ зменшується.

Відвід тепла з зони різання, що спостерігається при використанні інструментальних матеріалів з високою теплопровідністю, зокрема багатьох матеріалів на основі КНБ (киборит, амборит, ельбор і ін.), вважається позитивним чинником, тому що дифузійні та адгезійні процеси взаємодії в контакті КНБ-жароміцний сплав збільшують знос КНБ.

Висока теплопровідність досліджуваних полікристалів КНБ дозволяє в широкому діапазоні швидкостей різання вибирати таку, що забезпечує нагрів тонкого поверхневого шару оброблюваного матеріалу до температури, що відповідає різкому падінню характеристик його міцності, тобто опору повзучості, втоми та ін. Тому що для різних жароміцних сплавів властиві різні граничні температури, після яких їх міцність різко падає, теплопровідність інструментального матеріалу може бути одним із критеріїв вибору оптимальних режимів різання.

З іншого боку, якщо при одержанні полікристалічного КНБ, призначеного для точіння вуглецевих і легованих сталей, а також наплавок високої і середньої твердості, головним критерієм оптимізації режимів спікання служить твердість, то для обробки жароміцних сплавів оптимізувати режими спікання доцільно з врахуванням теплопровідності.

Так при лезовій обробці сплаву ХН57МКЮВТБРЛ на приведених режимах, як бачимо (див. рис. 7.32, крива 1) небажано використання пластин КНБ з теплопровідністю вище 180 Вт/(мК), в той же час збільшення теплопровідності полікристалів КНБ до 200 Вт/(мК) дає позитивний ефект при обробці сплаву ХН77ТЮР (див. рис. 7.32, крива 1).

Отримані результати можна зіставити з результатами акустичного контролю кибориту в роботі [271], де показано, що з двох незалежних у досліджуваному діапазоні значень параметрів - густини () і швидкості поширення подовжніх пружних коливань (С_L) - кореляція зі стійкістю пластин і складових сил різання значима тільки для С_L.

Автори [271] пропонують межі параметрів С_L для розбраковування пластин по цьому критерію.

Таблиця 7.5

Хімічний склад жароміцних сплавів

Марка сплаву	Склад елементів, %
	C	Cr	Ti	Al	W	Mo	Co	Si	Nb	Fe
ХН77ТЮР	0,07	21,74	2,88	1,02	-	-	-	0,38	-	0,54
ХН57МКЮВТБРЛ	0,09	19,78	2,46	1,37	2,41	3,34	5,50	-	1,83	0,61

Рис. 7.30 Залежність зносостійкості полікристалів КНБ від густини при точінні жароміцних сплавів ХН77ТЮР (1) і ХН57МКЮВТБРЛ (2).

Рис. 7.31 Залежність зносостійкості полікристалів КНБ від їх твердості при точінні жароміцних сплавів ХН77ТЮР (1) і ХН57МКЮВТБРЛ (2).	Рис. 7.32 Залежність зносостійкості полікристалів КНБ від їх теплопровідності при точінні жароміцних сплавів ХН77ТЮР (1) і ХН57МКЮВТБРЛ (2).

Близькість фізичної природи акустичних коливань і теплопровідності в нітриді бору (перенос енергії здійснюється фононами) дозволяє припустити, що теплопровідність може бути одним з основних параметрів не тільки для оптимізації режимів спікання, але й у випадку розробки методів сортування кибориту. При цьому даний метод може виявитися більш дошкульним, чим акустичний. Отже, приведені результати досліджень дозволяють стверджувати, що експлуатаційні характеристики полікристалів КНБ такі як стійкість при різанні визначаються властивостями полікристалів, але для кожних груп оброблюваних матеріалів свої пріоритети. Так при абразивному зносі – це твердість, при точінні в умовах перемінної нагрузки – вязкість руйнування, при адгезійному, хімічному зносі – фазовий склад, фізико-хімічні умови в контакті.

При точінні загартованої сталі ХВГ – ріст твердості полікристалу приводить до значного підвищення зносостійкості інструменту, при точінні спецсплавів просте підвищення твердості не завжди веде до росту зносостійкості.