Что такое победитовый сплав: на что способны сверла и резцы из победита

Технологическая революция первой половины XX столетия многим обязана применению инновационных режущих материалов. Используемые на тот момент сверла, резцы и фрезы из быстрорежущей стали столкнулись с пределом своих возможностей при металлообработке на скоростях 30-40 (м/мин).

В конце 20-х годов прошлого века эксперименты с высоколегированными сплавами вольфрамовой группы привели к открытию первого твердосплавного режущего материала, который получил название победит.

Машиностроительные предприятия первой половины XX столетия начали переходить на более мощное станочное оборудование, способное развивать скорость резания до недостижимых ранее пределов, 30-100 (м/мин). Столь высокие режимы металлообработки оказались по плечу лишь победитовому сплаву.

Победит – широкая группа твердосплавных режущих материалов, которые представлены однокарбидным вольфрамо-кобальтовым сплавом. Ключевой особенностью победита является возможность металлообработки материалов, которые дают стружку надлома. Это высокотвердый чугун и закаленная сталь, а также многие жаропрочные сплавы и другие труднообрабатываемые материалы (стекловолокно, фарфор и пр.).

К победиту можно отнести твердосплавные материалы следующих марок: ВК3, ВК4, ВК6, ВК6-ОМ, ВК8, ВК10 и пр.

Металлорежущий инструмент из победита особенно эффективен в тех случаях, когда обработка осуществляется в условиях ударных и вибрационных нагрузок.

Победит широко применяется при изготовлении режущей кромки:

1. Сверл
2. Резцов
3. Фрез
4. Разверток
5. Шаберов

Основу победита составляют 2 ключевых металла: вольфрам и кобальт. На кобальтовую связку приходится от 3 до 10%, зависимо от марки твердого сплава. Все остальное занимает вольфрам, который нужен для образования карбидной фазы.

С целью экономии легирующий металлов, вольфрама и кобальта, победитовыми являются лишь вставные пластины на режущей головке, тогда как остальная часть инструмента (тело, держатель, хвостовик) создается из рапида или другого вида стали.

Ниже будет рассказано про победитовые сверла, резцы и прочий инструмент.

Состав и свойства победита

Группа однокарбидных вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов, которые лежат в основе победита, маркируется аббревиатурой ВК (вольфрамо-кобальт). Эксплуатационные характеристики победита, как и всех других вольфрамо-кобальтовых твердосплавных материалов, зависят от количества и размера зерен карбида вольфрама.

На свойства твердого сплава, в частности победита, влияет и количество кобальта.

Кобальт выступает в качестве связующего материала. Данный металл не склонен к появлению карбидов, он проявляет высокую инертность по отношению к углероду и другим компонентам твердого сплава.

Содержание кобальта

С ростом содержания кобальта увеличивается прочность твердосплавного материала на излом. Но вместе с тем наблюдается снижение износостойкости. Победит с высоким содержанием кобальта, 6-10% (ВК6, ВК8, ВК10), способен стойко переносить высокие ударные нагрузки.

Победит с увеличенным содержанием кобальта применяется для черновой обработки чугуна, закаленной стали и других труднообрабатываемых материалов. Металлорежущий инструмент данного типа стойко переносит возникающие в процессе работы ударные и вибрационные нагрузки.

У такого инструмента есть лишь одно слабое место – низкая сопротивляемость износу. Износ режущей кромки возрастает прямопропорционально увеличению скорости резания.

Для получистового и чистового точения требуется применение высоких скоростей резания. Победит марок ВК6, ВК8, ВК10 не подходит для подобных задач. Исключение составляют лишь победитовые резцы из сплавов с мелкозернистой и особомелкозернистой структурой.

Для увеличения износостойкости победита в твердом сплаве уменьшается концентрация кобальта до 3-4%. Твердосплавные материалы ВК3 и ВК4 стойко переносят работу при повышенных скоростях резания, что позволяет использовать победитовый сплав для получистового и чистового точения заготовок из чугуна, закаленной и жаропрочной стали, а также других труднообрабатываемых материалов.

Что еще влияет на характеристики победитового сплава.

Размер карбидных зерен

Помимо концентрации кобальта на баланс прочности и износостойкости победитового сплава существенное влияние оказывает и размер зерен карбида вольфрама.

Мелкозернистая структура карбидной фазы обеспечивает твердый сплав улучшенной износостойкостью. Но вместе с тем победит обретает хрупкость. С ростом зерен карбида вольфрама повышается прочность на излом, но твердый сплав начинает хуже сопротивляться износу.

Твердый победитовый сплав с мелкозернистой структурой маркируется буквой М. Если структура особомелкозернистая, то в конце названия марки ставятся буквы ОМ.

1. Крупной считается структура с размером зерен около 10-15 (мкм)
2. Среднезернистая структура имеет размер вкраплений около 5-7 (мкм)
3. Мелкозернистой считается структура с размером карбидных вкраплений 1-3 (мкм)
4. Особомелкозернистая структура имеет вкрапления размером менее 1 (мкм)

Рост зерен карбида вольфрама регулируется добавлением в состав твердого сплава легирующих компонентов, таких как тантал, ванадий и хром. Введение в состав победита лигатуры существенно замедляет рост зерновой структуры, что находит отражение в эксплуатационных характеристиках победитовых сверл, резцов и фрез.

Технология производства победита

Следует отдельно отметить, что победитовый инструмент использует не цельную рабочую головку, а лишь острую кромку, которая представлена пластиной. Победитовая пластина обычно впаивается в посадочное место при помощи тугоплавкого припоя.

Составной комбинированный блок металлорежущего инструмента дает возможность не только сэкономить на расходе дефицитного высоколегированного сплава, но и увеличивает прочность инструмента на излом.

Как известно, победит является весьма твердым сплавом, 80-90 HRc, что делает инструмент хрупким. Куда выгодней использовать компактные пластинчатые вставки из победита. В этом случае само тело инструмента не будет лопаться или выкрашиваться со временем.

Производство пластин для победитовых резцов и прочего инструмента является прерогативой порошковой металлургии. Победит создается методом спекания мелкодисперсного порошка:

• Вначале составляющие сплава измельчаются и смешиваются в необходимой пропорции.
• Далее порошковая смесь спрессовывается в форме.
• Пресс-форма нагревается до высокой температуры, обычно 1400 С, когда начинается оплавление главных металлических составляющих.
• После охлаждения изделие извлекается из формы и отправляется на термообработку, представленную многоступенчатой закалкой и отпуском.
• Если необходимо, твердосплавную пластину шлифуют при помощи алмазного абразива или поверхности на основе кубического нитрида бора.

Готовую к использованию победитовую пластину фиксируют на режущей головке инструмента. Чаще всего пластина крепится при помощи пайки. Но может использоваться и завальцовка в посадочном месте.

В сложносоставных резцах и фрезах победитовые режущие кромки нередко являются съемными. Такие пластины имеют специальную систему крепления, основанную на пазах, упорах и резьбовом метизе.

Сегодня промышленность предлагает и победитовый инструмент с режущей кромкой без традиционной пластины. Режущая часть такого инструмента представлена победитовым покрытием. Это специальная поверхностная наплавка, которая призвана снизить цену инструментальной оснастки, но не в ущерб производительности, надежности и долговечности острия.

Как правило, победитовое покрытие создается методом электродуговой сварки. Вместо классического электрода используется победитовый стержень. После наплавки победитовое покрытие подвергается затачиванию, шлифованию и полировке.

Защитным покрытием оснащаются недорогие победитовые сверла, буры, шаберы и прочий инструментарий.

Инструмент с победитовым сплавом

Победитовый инструмент представлен широкой номенклатурой продукции. Если говорить за металлообработку, победит используется при изготовлении:

1. Сверл
2. Разверток
3. Фрез
4. Резцов
5. Метчиков
6. Шаберов

Помимо металлорежущей сферы победит получил достаточно большое распространение при изготовлении бурильного и пильного инструмента:

1. Коронки
2. Буры
3. Дисковые пилы
4. Шлифовальные чаши
5. и пр.

Таким инструментом проводят обработку камня, бетона и кирпичной кладки. Подобный инструмент хорошо приспособлен для работы в условиях высоких ударных нагрузок. Для этого в составе победита предусматривается увеличенная концентрация кобальта, свыше 10%.