Керамические вставки — отличные инструменты для получения зеркальной поверхности при токарной обработке. Прежде всего определим, что такое цементированные карбиды (керамико-металлические композиты).

Буквально этот термин обозначает сочетание металлических и керамических материалов. По определению ASTM, это гетерогенный композитный материал, состоящий из металла или сплава и одной или нескольких керамических фаз, причём керамическая фаза составляет примерно от 15% до 85% общего объёма.

Их получают путём смешивания порошков металлических карбидов (например, WC, TiC и др.) с связующими веществами (например, Co, Ni и др.), после чего осуществляют прессование и спекание.

I. Характеристики керметов

1. Высокая твердость: Цементированные карбиды на основе титанового карбонитрида (TiCN) обладают большей твердостью, чем цементированные карбиды на основе карбида вольфрама (WC). Поэтому они, как правило, подходят для обработки таких материалов, как чугун, ковкий чугун, высокопрочный чугун, углеродистая сталь, легированная сталь и титановые сплавы.

2. Отличная износостойкость и устойчивость к образованию кратерного износа: При высокоскоростной резке стали они демонстрируют крайне низкие показатели износа.

3. Высокая термостойкость: Режущие инструменты из этих материалов могут работать при температурах от 1100°C до 1300°C. Они обеспечивают скорости резания, сопоставимые или превышающие значения для карбидов на основе WC, достигая 200–400 м/мин.

4. Высокая стойкость к окислению: Оксид титана (TiO2), образующийся при окислении TiC, выступает в роли смазочного материала; таким образом, уровень окисления цементированных карбидов на основе Ti(C,N) примерно на 10% ниже, чем у карбидов на основе WC.

5. Хорошая химическая стабильность: Во время резания инструменты из цементированных карбидов на основе TiCN образуют на границе инструмент–деталь тонкие плёнки Mo2O3, никелевого молибдата и TiO2. Даже при температурах 700–900°C адгезия минимальна, а образование нароста (BUE) маловероятно. Это способствует улучшению качества поверхности детали и позволяет добиться зеркальной отделки.

Эта особенность делает их весьма подходящими для сухой резки, что помогает снизить производственные затраты.

2. Выбор подходящих вставок из кермета

Типичные керметные материалы

При разработке технологического процесса важно правильно выбрать между цементированными карбидными вставками и вставками из цементированного карбида.

В отличие от покрытых цементированных карбидов, цементированный карбид не подходит для черновой обработки. При образовании крупных стружек возникают значительные колебания усилия среза и сопротивления резанию; такие постоянные ударные нагрузки могут привести к нарушению размеров детали и, в конечном итоге, к поломке инструмента.

Кроме того, при обработке с большими глубинами резания воздействие крупных стружечных витков на боковую поверхность инструмента усиливает износ выемки, что приводит к повреждению керметного инструмента. Особенно сильно выраженный износ выемки наблюдается при обработке труднообрабатываемых материалов (например, жаропрочных сплавов на основе никеля, железа и кобальта).

Следовательно, керметные инструменты обычно непригодны для обработки труднообрабатываемых материалов. По этой причине покрытые твердосплавные инструменты представляют собой более предпочтительный вариант по сравнению с керметными как для черновой обработки, так и для обработки труднообрабатываемых материалов.

На приведённом выше графике сравниваются срок службы инструмента и объём удалённого материала для твёрдого сплава, покрытого твёрдого сплава и кермета при точении углеродистой стали. Очевидно, что высокоскоростная резка обеспечивает более высокую экономическую эффективность благодаря большему объёму удалённого материала. Как и инструменты с CVD‑покрытием из твёрдого сплава, керметные инструменты являются весьма экономичным вариантом для высокоскоростной резки.

Примеры марок инструментов

К распространённым примерам относятся TP1020 и TP1030 компании Seco; CT5015 и GC1525 компании Sandvik Coromant; KT5020 компании Kennametal; а также IC20N и IC520N компании Iscar.

Можете ли вы вспомнить, к каким брендам относятся следующие марки — NX2525, NX3035, NS730, GT720, TN60, CT3000, CN1000, TT9080, TC430 и PV3010 — и использовали ли вы когда‑либо эти марки?