Резание - как способ обработки тугоплавких материалов

Тугоплавкий материал обычно обрабатывается резанием. Исходя из этого выделяется три категории материала:

1. вольфрам и его сплавы;
2. хром, молибден, их сплавы;
3. ниобий, тантал, ванадий.

Одним из тугоплавких материалов является вольфрам. Поэтому все сплавы, сделанные из вольфрама очень твердые, прочные и устойчивые. Показатель прочности при растяжении до 1400 МН/м2 , показатели твердости – до НВ 490.

Вольфрам довольной хрупкий, твердый, теплоустойчивый материал. Также этот материал хорошо поддается шлифовке. Но все эти свойства вольфрама снижают возможности обработки резанием.

К еще одной из отрицательных черт вольфрама можно отнести предрасположенность к появлению нестойких окисных пленок. Все эти отрицательные свойства влияют на качество изделий из данного материала – они очень скоро теряют свою остроту и могут окрашивать обрабатываемую поверхность.

Исходя из всех возможных проблем, во время резания вольфрама используют очень острый инструмент, изготовленный из твердого сплава. Обязательно должны быть большие показатели передних углов инструмента.

Во время обработки вольфрама способом резания, появляется стружка. Стружка образуется в ходе слабого разрушения. И та часть поверхности, которая подвергается обработке, отличается примечательной шершавостью. Мелко-дробленная стружка образуется при резании вольфрама на низких скоростях. При этом его плотность не должна быть меньше 85%. Как только скорость резания возрастает, поверхность становится гладкой, а стружка непрерывной. Негилированный, плотный вольфрам обрабатывается на токарных станках с помощью твердых, сплавных резцов. Для обработки чаще всего применяются режимы резания:

• черновая обработка S=0,25...0,3 мм/об, V= 46...61 м/мин;
• чистовая обработка– S=0,18...0,23 мм/об, V= 61...91 м/мин.

Насколько удачна будет обработка вольфрама, зависит от выбора вида воздействия. Ведь из-за его повышенной хрупкости часто появляются расколы и трещины на деталях. Особенно часто такое случается при фрезеровании. Все, что связано с ударными силами, негативно влияют на поверхность деталей. Необходимо обрабатывать вольфрам на маленькой глубине резания (t=1,5 мм). Если обработку проводить на большой глубине, то верх инструмента быстро изнашивается. Этот износ происходит из-за высокого радиального компонента.

Чтобы улучшить результаты обработки, рекомендуется подогреть вольфрам до 300...400°С. Такой способ повышает пластичность материала. Это позволяет избежать потрескиваний, выкрашиваний и увеличивает срок службы резцов.

Плохо поддается обработке резаньем и молибден. Хотя по сравнению с вольфрамом, он считается более гибким и пластичным. При обработке молибдена выбор охлаждающих жидкостей сводится к минимуму. Это происходи по причине его слишком высокой химической активности. Молибден отлично вступает в реакцию с осерненными маслами. Хлорированное масло с трихлорэтиленом в пропорции 1/1 дает отличные результаты при резании молибдена. Обязательно соблюдайте меры предосторожности при работе с подобной смесью. Выделяемые пары токсичны и опасны для человека. Если во время обработки использовать 10%-ный раствор эмульсола, поверхность станет менее шероховатой и твердость резцов увеличится. Если обработку проводить на небольшой скорости, то поверхность детали становится шероховатой. При использовании больших скоростей увеличивается вероятность поломки инструмента. Поэтому рекомендуется использовать оптимальную скорость обработки.

Ниобий по своим характеристикам напоминает медь. Он также пластичен и легко поддается обработке резаньем. Но прочным его назвать нельзя. При соприкосновении с рабочей поверхностью ниобий наволакивается и схватывается с ней. Такое взаимодействие с поверхностью повышает силу трения, увеличивает прочность и температуру в месте резания детали.  В связи с этим уменьшается надежность инструмента, и на поверхности детали появляются шероховатости. Для обточки ниобия следует использовать следующие резцы из сплавов:

• при черновой обработке ВК6М и Р18 с γ=25°, α=15°, φ=60°, φ1=10° и λ=0° при V=50 м/мин, S=0,2...0,3 мм/об;
• при чистовой меньше s=0,125 мм/об

Устойчивым к высоким температурам являются бориды тугоплавких металлов (ZrB2-Mo, TiB2-Mo, TiB2-Cr).  Но несмотря на их жаростойкость, они достаточно хрупкие и плохо выдерживают тепловые удары. Для успешной обработки боридов резаньем необходимо учитывать их высокую твердость повышенную хрупкость. Для успешного результата обработки лучше всего применять шлифовку. Обработка резанием с использованием абразивов также показывает неплохие результаты. Для повышения качества обработки боридов применяется ультразвук и анодно-механическая обработка. Если использовать –ультразвуковой генератор мощностью 600 Вт, то эффективность обработки боридов равна 20...30 мм3/мин. А при обработке твердым сплавом ВК8 эффективность составляет 6...8 мм3/мин.