[go: up one dir, main page]

RU2800345C1 - Mixed cutting ceramics and method for manufacturing cutting plates from mixed cutting ceramics - Google Patents

Mixed cutting ceramics and method for manufacturing cutting plates from mixed cutting ceramics Download PDF

Info

Publication number
RU2800345C1
RU2800345C1 RU2023112616A RU2023112616A RU2800345C1 RU 2800345 C1 RU2800345 C1 RU 2800345C1 RU 2023112616 A RU2023112616 A RU 2023112616A RU 2023112616 A RU2023112616 A RU 2023112616A RU 2800345 C1 RU2800345 C1 RU 2800345C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
carbide
cutting
plates
subjected
Prior art date
Application number
RU2023112616A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктория Эдуардовна Бурлакова
Владимир Николаевич Пучкин
Илья Андреевич Туркин
Владимир Гаврилович Корниенко
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2800345C1 publication Critical patent/RU2800345C1/en

Links

Abstract

FIELD: powder metallurgy.
SUBSTANCE: cutting tools for processing hard-to-cut steels and alloys, as well as high-strength and grey cast iron on machine tools. Mixed cutting ceramics contains, wt.%: aluminium oxide - 27-30, silicon oxide SiO2 - 27-31, tantalum carbide TaC - 9-10, titanium carbide TiC - 23-24, tungsten carbide WC - 9-10. A mixture of silicon oxide and aluminium oxide is calcined at a temperature of 1750-1760°C, subjected to fine vibrogrinding on a vibratory unit for 3.5-4.5 hours and dried. After drying, titanium carbide, tantalum carbide, tungsten carbide are introduced and mixed until they are uniformly distributed over the volume and an aqueous suspension is formed, into which deoxidizing catalyst additives are introduced in the form of magnesium oxide MgO, calcium oxide CaO, sodium oxide Na2O, and subjected to spray drying to obtain a mixture. The resulting mixture is pressed to form a cutting plate, sintered at 3870-3950°C and subjected to short-term annealing with an exposure of 10.0-15.0 minutes at a temperature of 1650-1680°C. After annealing, machining is carried out to obtain a roughness of the faces equal to 0.06-0.08 mcm.
EFFECT: increased intergranular corrosion resistance, thermal wear resistance, ductility, impact strength and workability of plates, yield strength during hot pressing and sintering of plates, strength and hardness.
2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к изготовлению сверхтвёрдых, высокопрочных, износостойких керамических пластин, для оснащения режущего инструмента для обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов, а также высокопрочных белых и серых чугунов СЧ18, СЧ20, и др., на металлообрабатывающих станках.The invention relates to the manufacture of superhard, high-strength, wear-resistant ceramic plates for equipping cutting tools for processing hard-to-cut steels and alloys, as well as high-strength white and gray cast irons SCH18, SCH20, etc., on metalworking machines.

Известны (ГОСТЫ на режущую керамику ВОК-60 ГОСТ 25003-81; ВОК-63, В-3, ВОК-73 ГОСТ19043-80).Known (GOSTs for cutting ceramics VOK-60 GOST 25003-81; VOK-63, V-3, VOK-73 GOST19043-80).

Известна (см. Пучкин В.Н., Корниенко В.Г., Кононенко Т.В. «Повышение технологических режимов на станках с ЧПУ при токарной обработке (методология). Монография Изд. ФГБОУ ВО «КубГТУ», г. Краснодар. 2014, с. 173) выпускаемая отечественная оксидно-карбидная режущая керамика марок ВОК-60, ВОК-63, В-3, ВОК-73 (смешанная, «металлическая», «черная») керамика, состоящая из оксида А1203 (до 60 %), TiC (до 20-40 %), Zr02 (до 20-40 %) и других карбидов тугоплавких металлов с некоторыми легирующими добавками. Пластины из оксидно-карбидной керамики получают горячим прессованием в графитовых пресс-формах. Known (see Puchkin V.N., Kornienko V.G., Kononenko T.V. “Increasing technological conditions on CNC machines during turning (methodology). Monograph Published by FGBOU VO “KubGTU”, Krasnodar. 2014, p. 173) produced domestic oxide-carbide cutting ceramics of the grades VOK-60, VOK-63, V-3, VOK- 73 (mixed, "metallic", "black") ceramics, consisting of Al 2 0 3 oxide (up to 60%), TiC (up to 20-40%), Zr02 (up to 20-40%) and other refractory metal carbides with some alloying additions. Oxide-carbide ceramic plates are produced by hot pressing in graphite molds.

Изготовление пластин начинают с размола компонентов смеси и приготовления шихты. Затем выполняют смешивание компонентов, мокрый размол приготовленной шихты, сушку, дозирование и горячее прессование. Закончив прессование, разбирают пресс-форму, вынимают спрессованные заготовки и передают их на механическую обработку.The production of plates begins with the grinding of the components of the mixture and the preparation of the charge. Then, mixing of the components, wet grinding of the prepared mixture, drying, dosing and hot pressing are performed. Having finished pressing, the mold is dismantled, the pressed blanks are taken out and transferred to mechanical processing.

Качество и стабильность режущих пластин в значительной степени определяются следующими факторами: содержанием карбида титана и оксида алюминия в исходной шихте, временем размола смеси, температурой и временем выдержки при горячем прессовании, давлением прессования.The quality and stability of the cutting inserts are largely determined by the following factors: the content of titanium carbide and aluminum oxide in the initial charge, the grinding time of the mixture, the temperature and holding time during hot pressing, and the pressing pressure.

Твёрдость пластин в стадии поставки, HRA 92...94.Insert hardness as delivered, HRA 92...94.

Стойкость пластин в стадии поставки при резании труднообрабатываемых и жаропрочных сталей марок 12Х18Н10Т, 14Х17Н2 и др. – 60 мин.The resistance of inserts at the stage of delivery when cutting hard-to-cut and heat-resistant steels of grades 12X18H10T, 14X17H2, etc. - 60 min.

Механические свойства пластин в стадии поставки: напряжение изгиба σи = 600 МПа; плотность 4,2 г/см3; размер зерна 2...3 мкм; твёрдость HRA 92… 94.Mechanical properties of the plates as delivered: bending stress σu = 600 MPa; density 4.2 g/cm 3 ; grain size 2...3 microns; hardness HRA 92…94.

Известен способ получения керамической пластины для режущего инструмента (см. патент RU № 2699434 С1, МПК C22C 29/12, B22F 3/16, B23B 27/14, опубл. 05.09.2019), включающий прокаливание глинозема, содержащего α-А12О3 и γ-А12О3, его виброизмельчение, обогащение, сушку с получением оксида алюминия модификации α-Al2O3, его смешивание с оксидом кремния, карбидом титана, карбидом вольфрама, оксидом хрома, никелем, молибденом, ниобием и кобальтом, пластификацию и горячее прессование с получением отпрессованной пластины, спекание, отжиг с выдержкой в течение 5-10 минут в области температурного максимума и ее механическую обработку. A known method for producing a ceramic plate for a cutting tool (see patent RU No. 2699434 C1, IPC C22C 29/12, B22F 3/16, B23B 27/14, publ. 09/05/2019), including calcination of alumina containing α-A1 2 O 3 and γ-A1 2 O 3 , its vibroism grinding, enrichment, drying to obtain aluminum oxide of the α-Al 2 O 3 modification, its mixing with silicon oxide, titanium carbide, tungsten carbide, chromium oxide, nickel, molybdenum, niobium and cobalt, plasticization and hot pressing to obtain a pressed plate, sintering, annealing with exposure for 5-10 minutes in the region of the temperature maximum and its mechanical processing.

Известен способ получения керамической пластины для режущего инструмента (см. патент RU № 2679264, МПК B23B 27/14, B22F 3/15, C22C 29/12, опубл. 06.02.2019), включающий прокаливание глинозема, его виброизмельчение, обогащение, сушку с получением оксида алюминия модификации α-Аl2O3. Полученный оксид алюминия смешивают с легирующими компонентами при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия 58-60, карбид титана 30-32, оксид хрома 5-7, никель 2-3, молибден 1-2. Далее осуществляют пластификацию и горячее прессование с получением отпрессованной пластины, спекание и отжиг с выдержкой 5-10 мин в области температурного максимума полученной пластины и ее механическую обработку. A known method for producing a ceramic insert for a cutting tool (see patent RU No. 2679264, IPC B23B 27/14, B22F 3/15, C22C 29/12, publ. 06.02.2019), including calcination of alumina, its vibrogrinding, enrichment, drying to obtain alumina modification α-Al 2 O 3 . The resulting aluminum oxide is mixed with alloying components in the following ratio, wt.%: aluminum oxide 58-60, titanium carbide 30-32, chromium oxide 5-7, nickel 2-3, molybdenum 1-2. Next, plasticization and hot pressing are carried out to obtain a pressed plate, sintering and annealing with an exposure of 5-10 minutes in the region of the temperature maximum of the obtained plate and its mechanical processing.

Известны пластины из оксидно-карбидной режущей керамики марок ВОК-60, ВОК-63, ВОК-73, ВО-3 и др., выпускаемых нашей отечественной промышленностью ВОК-60 ГОСТ 25003-81 [http://docs.cntd.ru/document/1200009570]; ВОК-71 ГОСТ19043-80 (В.П. Жедь, Г.В. Боровский, Я.А. Музыкант, Г.М. Ипполитов «Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами, и их применение: Справочник» Машиностроение, 1987 год, 320 с.).Known plates of oxide-carbide cutting ceramic grades VOK-60, VOK-63, VOK-73, VO-3, etc., produced by our domestic industry VOK-60 GOST 25003-81 [http://docs.cntd.ru/document/1200009570]; VOK-71 GOST19043-80 (V.P. Zhed, G.V. Borovsky, Ya.A. Muzykant, G.M. Ippolitov "Cutting tools equipped with superhard and ceramic materials, and their application: Handbook" Mechanical Engineering, 1987, 320 pp.).

Наиболее близким техническим решением является оксидно-карбидная режущая керамика ВОК-60 состоящая из оксида алюминия А12O3 (до 60 %), TiC (до 20%), ZrO2 (до 20%) с некоторыми легирующими добавками МgO и ZrO2. Исходным материалом для производства оксидной и оксидно-карбидной керамики в РФ является технический глинозем представляющий собой смесь двух модификаций: γ – А12O3 с плотностью 3,65 г/см3 и α – А1203 с плотностью 3,96 г/см3 (см. В.П. Жедь, Г.В. Боровский, Я.А. Музыкант, Г. М. Ипполитов «Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами, и их применение: Справочник» Машиностроение, 1987 год, с. 15 – 22).The closest technical solution is oxide-carbide cutting ceramics VOK-60, consisting of aluminum oxide A1 2 O 3 (up to 60%), TiC (up to 20%), ZrO 2 (up to 20%) with some MgO and ZrO 2 alloying additives. The starting material for the production of oxide and oxide-carbide ceramics in the Russian Federation is technical alumina, which is a mixture of two modifications: γ - A1 2 O 3 with a density of 3.65 g / cm 3 and α - A1 2 0 3 with a density of 3.96 g / cm 3 (see V.P. Zhed, G.V. Borovsky, Ya.A. Muzykant, G.M. Ippolitov “Rezh Power tools equipped with superhard and ceramic materials and their application: Handbook "Mashinostroenie, 1987, pp. 15 - 22).

Недостатком оксидно-карбидной режущей керамики на основе оксида алюминия является: хрупкость, низкая износостойкость и корозионностойкость, температуростойкость, и низкая стойкость пластин особенно при обработке труднообрабатываемых сталей, сплавов и материалов. The disadvantage of oxide-carbide cutting ceramics based on aluminum oxide is brittleness, low wear and corrosion resistance, temperature resistance, and low resistance of inserts, especially when machining hard-to-cut steels, alloys and materials.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления режущей керамики (см. там же) где пластины из оксидно-карбидной смешанной керамики получают горячим прессованием в графитовых пресс-формах. Пластины применяют для обработки ковких, отбеленных чугунов, термоулучшенных, цементуемых и закаленных на твердость HRC 30...65 сталей (см. табл. 1.4).The closest technical solution is a method of manufacturing cutting ceramics (see ibid.), where plates of oxide-carbide mixed ceramics are obtained by hot pressing in graphite molds. The plates are used for processing malleable, chilled cast irons, heat-treated, case-hardened and hardened to HRC 30 ... 65 steels (see Table 1.4).

Основными недостатками способа являются: The main disadvantages of the method are:

1. Данный процесс более трудоемок, чем процесс получения оксидной керамики. 1. This process is more laborious than the process of obtaining oxide ceramics.

2. Пластины применяют для обработки ковких, отбеленных чугунов, термоулучшенных, цементуемых и закаленных на твердость HRC 30…65 сталей.2. The inserts are used for processing malleable, chilled cast irons, heat-treated, case-hardened and hardened to HRC 30…65 steels.

3. Твёрдость пластин получаемых данным способом – 94HRA, у предлагаемой нами РК 99 HRA.3. The hardness of the plates obtained by this method is 94HRA, the hardness of the RK we offer is 99 HRA.

4 Стойкость РК ВОК-60 Т = 25...30 мин, при обработке труднообрабатываемых сталей марки 12Х18Н9Т, у предлагаемой нами РК стойкость Т = 180…185 мин.4 The durability of RC VOK-60 T = 25...30 min, when processing hard-to-cut steels of grade 12X18N9T, the resistance of the RC we offer is T = 180…185 min.

5. Напряжение у РК ВОК-60 σ в = 600 МПа, у предлагаемой нами РК σ в = 990 МПа5. The stress of the RC VOK-60 σ in = 600 MPa, in the RC we offer σ in = 990 MPa

Техническим результатом предлагаемого решения является:The technical result of the proposed solution is:

– повышение межкристаллитной коррозионностойкости, температурной износостойкости, пластичности, ударной вязкости и работоспособности пластин из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики ОК60ТТВРК40;– increase in intergranular corrosion resistance, thermal wear resistance, plasticity, impact strength and performance of plates made of oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics OK60TTVRK40;

– повышения предела текучести во время горячего прессования и спекания пластин;– increasing the yield strength during hot pressing and sintering of plates;

− увеличения прочности и твердости пластин. − increasing the strength and hardness of the plates.

Сущность изобретения заключается в том, что смешанная режущая керамика, содержащая оксид алюминия, оксид кремния, дополнительно содержит карбид титана, карбид тантала, карбид вольфрама при следующем соотношении компонентов, мас.%:The essence of the invention lies in the fact that the mixed cutting ceramic containing aluminum oxide, silicon oxide, additionally contains titanium carbide, tantalum carbide, tungsten carbide in the following ratio, wt.%:

оксид алюминия Аl2O3 aluminum oxide Al 2 O 3 27 - 3027 - 30 оксид кремния SiО2 silicon oxide SiO 2 27 - 3127 - 31 карбид тантала TaCtantalum carbide TaC 9 - 109 - 10 карбид титана TiCtitanium carbide TiC 23 - 2423 - 24 карбид вольфрамаWC tungsten carbide WC 9 - 109 - 10

Способ изготовления режущей пластины из смешанной режущей керамики характеризующийся тем, что смесь оксида-кремния, оксида алюминия, прокаливают при температуре 1750 − 1760°С, подвергают тонкому виброизмельчению на виброустановке в течение 3,5…4,5 ч и сушат, после сушки к основному составу вводят карбид титана, карбид тантала, карбид вольфрама, и осуществляют смешивание до их равномерного распределения по объему и образования водной суспензии, в полученную водную суспензию вводят раскисляющие добавки катализаторов в виде оксида магния МgO, оксида кальция СаО, оксида натрия Nа2O, и подвергают распылительной сушке с получением смеси, после чего полученную смесь прессуют с формированием режущей пластины, подвергают спеканиюпри температуре 3870...3950°С и кратковременному отжигу с выдержкой 10,0-15,0 минут при температуре 1650-1680°С, и подвергают спеченные пластины механической обработке с получением шероховатости граней, равной 0,06-0,08 мкм.A method for manufacturing a cutting insert from mixed cutting ceramics, characterized in that a mixture of silicon oxide, aluminum oxide, is calcined at a temperature of 1750 - 1760 ° C, subjected to fine vibrogrinding in a vibrating unit for 3.5 ... before their uniform distribution over the volume and the formation of an aqueous suspension, deoxidizing additives of catalysts in the form of magnesium oxide MgO, calcium oxide CaO, sodium oxide Na2O, and they are sprayed drying with the mixture, after which the resulting mixture is pressed with the formation of a cutting plate, subjected to a temperature of 3870 ... 3950 ° C and short-term annealing with an exposure of 10.0-15.0 minutes at a temperature of 1650-1680 ° C, and special processing plates with the production of roughness are subjected to 0, equal, equal to 0, equal, equal 06-0.08 μm.

Применяемые катализаторы в процессе спекания пластин и их присутствие при этом способствует спеканию сплава данной пластины, так как карбиды титана, тантала и вольфрама тугоплавкие и при спекании при высокой температуре Т = 3800°С. Для справки карбид титана ТiС имеет температуру плавления Т = 3140°С, карбид тантала ТаС имеет температуру плавления Т = 3800°С, карбид вольфрама WC, имеет температуру плавления 2600°С. Поэтому и выбрана рациональная температура спекания Т = 3800°С, а также для измельчения зернистости структуры сплава пластин и уменьшения зерна сплава для повышения механических свойств пластин, спекание производится с присутствием катализаторов оксида кальция, оксида натрия, оксида магния. The catalysts used in the process of sintering the plates and their presence in this case contributes to the sintering of the alloy of this plate, since titanium, tantalum and tungsten carbides are refractory and when sintered at a high temperature T = 3800°C. For reference, titanium carbide TiC has a melting point T = 3140°C, tantalum carbide TaC has a melting point T = 3800°C, tungsten carbide WC has a melting point of 2600°C. Therefore, a rational sintering temperature T = 3800°C was chosen, as well as to refine the grain size of the alloy structure of the plates and reduce the grain of the alloy to improve the mechanical properties of the plates, sintering is carried out with the presence of calcium oxide, sodium oxide, magnesium oxide catalysts.

Способ изготовления оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики ОК60ТТВРК40 содержащей оксид-кремния, оксид алюминия, оксид-кремния, прокаливают при температуре 1750 − 1760°С, подвергают тонкому виброизмельчению на виброустановке в течение 3,5…4,5 ч и сушат, после сушки к основному составу добавляют, карбиды титана, тантала, вольфрама, и осуществляют смешивание до равномерного распределения добавок по объему и образования суспензии, которую после введения в нее раскисляющих добавок катализаторов оксида магния МgO, оксида кальция СаО, оксида натрия Nа2O, для улучшения спекаемости сплава при прессовании подвергают распылительной сушке, затем из полученной смеси прессуют режущие пластины, проводят спекание при температуре 3870...3950°С и кратковременный отжиг с выдержкой 10,0-15,0 минут при температуре 1650-1680°С, и подвергают спеченные пластины механической обработке с получением шероховатости граней, равной 0,06-0,08 мкм.A method of manufacturing oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics OK60TTVRK40 containing silicon oxide, aluminum oxide, silicon oxide, calcined at a temperature of 1750 - 1760 ° C, subjected to fine vibrogrinding in a vibrating unit for 3.5 ... 4.5 hours and dried, after drying, titanium carbides are added to the main composition , tantalum, tungsten, and mixing is carried out until the additives are evenly distributed by volume and a suspension is formed, which, after the introduction of deoxidizing additives of catalysts of magnesium oxide MgO, calcium oxide CaO, sodium oxide Na2O, to improve the sinterability of the alloy during pressing, it is subjected to spray drying, then cutting plates are pressed from the mixture obtained, sintering is carried out at a temperature of 3870 ... µm.

Характеристики химических компонентов: Characteristics of chemical components :

Оксид алюминия Аl2O3 до 30%, – молекулярная масса М = 101,96; Б/ц, плотность ρ = 3,96 Г/см2; температура плавления tпл =2050°С; температура фазового перемещения α→β, 573°С, стандартная молярная теплоёмкость =79,04 Дж × моль-1 × K-1, стандартная; молярная энтропия S0 = 50,92 Дж × моль-1 × K-1, стандартная молярная энтальпия образования ΔH – 113 кДж × моль-1, стандартная молярная энергия Гиббса образования ΔG = 1582 кДж × моль-1, молярная энтальпия плавления ΔH пл = 113 кДж × моль-1 не растворяется в Н2О (в воде). Aluminum oxide Al 2 O 3 up to 30%, - molecular weight M = 101.96; B / c, density ρ \u003d 3.96 G / cm 2 ; melting temperature t pl =2050°C; phase shift temperature α→β , 573°С, standard molar heat capacity \u003d 79.04 J × mol- 1 × K -1 , standard; molar entropy S 0 = 50.92 J × mol -1 × K -1 , standard molar enthalpy of formation Δ H - 113 kJ × mol -1 , standard molar Gibbs energy of formation Δ G = 1582 kJ × mol -1 , molar enthalpy of fusion Δ H melt = 113 kJ × mol -1 does not dissolve in H 2 O (in water).

Оксид кремния SiO2 ≥ 30%;– молекулярная масса М = 60,08; Б/ц, плотность ρ = 2,651 Г/см2; температура плавления tпл =1610°С; температура фазового перемещения α→β, 573°С, стандартная молярная теплоёмкость =44,43 Дж × моль-1 × K-1, стандартная; молярная энтропия S0 = 41,84 Дж × моль-1 × K-1, стандартная молярная энтальпия образования ΔH – 908,3 кДж × моль-1, стандартная молярная энергия Гиббса образования ΔG = –856,7 кДж × моль-1, молярная энтальпия плавления ΔH пл = 8,54 кДж × моль-1 не растворяется в Н2О (в воде), реаг. HF. Silicon oxide SiO 2 ≥ 30%; - molecular weight M = 60.08; B / c, density ρ \u003d 2.651 G / cm 2 ; melting temperature t pl =1610°C; phase shift temperature α→β , 573°С, standard molar heat capacity =44.43 J × mol -1 × K -1 standard; molar entropy S 0 = 41.84 J × mol -1 × K -1 , standard molar enthalpy of formation Δ H - 908.3 kJ × mol -1 , standard molar Gibbs energy of formation Δ G = -856.7 kJ × mol -1 , molar enthalpy of fusion Δ H melt = 8.54 kJ × mol -1 not solution yasya in H 2 O (in water), react. HF.

Карбид титана TiC ≥ 20%– молекулярная масса М = 59,91; цвет серый, плотность ρ = 4,92 Г/см2; температура плавления tпл ≈ 3140°С; температура кипения tкип ≈ 4300°С, стандартная молярная теплоёмкость =34,30 Дж × моль-1 × K-1, стандартная молярная энтропия S0 = 30,3 Дж × моль-1 × K-1, стандартная молярная энтальпия образования ΔH 0 = – 209 кДж × моль-1, стандартная молярная энергия Гиббса образования ΔG = – 294,4 кДж × моль-1, не растворяется в Н2О (в воде) и в кислотах HCl. H2SO4, реагирует с HNO3 + HF, расплавляется щёлочью. Titanium carbide TiC ≥ 20% - molecular weight M = 59.91; gray color, density ρ = 4.92 G/ cm2 ; melting temperature t pl ≈ 3140°С; boiling point tbp ≈ 4300°C, standard molar heat capacity \u003d 34.30 J × mol -1 × K -1 , standard molar entropy S 0 \u003d 30.3 J × mol -1 × K -1 , standard molar enthalpy of formation Δ H 0 \u003d - 209 kJ × mol -1 , standard molar Gibbs energy of formation Δ G \u003d - 294.4 kJ × mol -1 , does not dissolve in H 2 O ( in water) and in HCl acids. H 2 SO 4 , reacts with HNO 3 + HF, melts with alkali.

Карбид вольфрама WC ≥ 10%– молекулярная масса М = 195,86; цвет серо-синий, плотность ρ = 15,7 Г/см2; температура плавления tпл = 2600°С; стандартная молярная теплоёмкость = 35,10 Дж × моль-1 × K-1, стандартная молярная энтропия S0 = 35 Дж × моль-1 × K-1, стандартная молярная энтальпия образования ΔH 0 = – 41 кДж × моль-1, стандартная молярная энергия Гиббса образования ΔG = – 39,5 кДж × моль-1, не растворяется в Н2О (в воде). Tungsten carbide WC ≥ 10% - molecular weight M = 195.86; gray-blue color, density ρ = 15.7 G/cm 2 ; melting temperature t pl = 2600°C; standard molar heat capacity = 35.10 J × mol -1 × k -1 , standard molar entropy S 0 = 35 J × mol -1 × k -1 , standard molar enthalpia

Карбид тантала ТаC ≥ 10%– молекулярная масса М = 192,96; цвет золот жёлтый, плотность ρ = 14,4 Г/см2; температура плавления tпл = 3800°С; температура кипения tкип ≈ 5500°С; стандартная молярная теплоёмкость = 36,8 Дж × моль-1 × K-1, стандартная молярная энтропия S0 = 42,34 Дж × моль-1 × K-1, стандартная молярная энтальпия образования ΔH 0 – 141,8 кДж × моль-1, стандартная молярная энергия Гиббса образования ΔG = – 140,4 кДж × моль-1, не растворяется в Н2О (в воде), медл. Реаг. HF, Н2SO4, реаг. с HF + HNO3. Tantalum carbide TaC ≥ 10% - molecular weight M = 192.96; yellow color of gold, density ρ = 14.4 G/cm 2 ; melting temperature t pl = 3800°C; boiling point tbp ≈ 5500°C; standard molar heat capacity \u003d 36.8 J × mol -1 × K -1 , standard molar entropy S 0 \u003d 42.34 J × mol -1 × K -1 , standard molar enthalpy of formation Δ H 0 - 141.8 kJ × mol -1 , standard molar Gibbs energy of formation Δ G \u003d - 140.4 kJ × mol-1, does not dissolve in H 2 O (in water), slow Reag. HF, H 2 SO 4 , reactive. with HF + HNO 3 .

Оксид натрия2O ≥ 3%;– молекулярная масса М = 61,98; Б/ц, плотность ρ = 2,27 Г/см2; стандартная молярная теплоёмкость = –377 Дж × моль-1 × K-1, стандартная; молярная энтропия S0 = 75,3 Дж × моль-1 × K-1, стандартная молярная энтальпия образования ΔH – 415 кДж × моль-1, стандартная молярная энергия Гиббса образования ΔG = –377 кДж × моль-1, реаг. с водой H2O. Sodium oxide Na 2 O ≥ 3%; - molecular weight M = 61.98; B / c, density ρ \u003d 2.27 G / cm 2 ; standard molar heat capacity = -377 J × mol -1 × K -1 , standard; molar entropy S 0 = 75.3 J × mol -1 × K -1 , standard molar enthalpy of formation Δ H - 415 kJ × mol -1 , standard molar Gibbs energy of formation Δ G = -377 kJ × mol -1 , reag. with water H 2 O.

Оксид магния МgO ≥ 3%;– молекулярная масса М = 40,3; Б/ц, плотность ρ = 3,58 Г/см2; температура плавления tпл =2825°С; температура кипения tкип =3600°С; стандартная молярная теплоёмкость = 37,2 Дж × моль-1 × K-1, стандартная; молярная энтропия S0 = 27,1 Дж × моль-1 × K-1, стандартная молярная энтальпия образования ΔH – 601,5 кДж × моль-1, стандартная молярная энергия Гиббса образования ΔG = –567 кДж × моль-1, реаг.в солях NH4, реаг. с кислотами. Magnesium oxide MgO ≥ 3%; - molecular weight M = 40.3; B / c, density ρ \u003d 3.58 G / cm 2 ; melting temperature t pl =2825°C; boiling point t bale =3600°C; standard molar heat capacity = 37.2 J × mol -1 × K -1 standard; molar entropy S 0 = 27.1 J × mol -1 × K -1 , standard molar enthalpy of formation Δ H - 601.5 kJ × mol -1 , standard molar Gibbs energy of formation Δ G = -567 kJ × mol -1 , reactive in NH 4 salts, reactive. with acids.

Оксида кальция СаО ≥ 1%; молекулярная масса М = 56,08; Б/ц, плотность ρ = 3,4 Г/см2; температура плавления tпл =2600°С; температура кипения tкип =2850°С; стандартная молярная теплоёмкость = 42 Дж × моль-1 × K-1, стандартная; молярная энтропия S0 = 38,1 Дж × моль-1 × K-1, стандартная молярная энтальпия образования ΔH – 635 кДж × моль-1, стандартная молярная энергия Гиббса образования ΔG = –604,2 кДж × моль-1, реаг. с кислотами. Calcium oxide CaO ≥ 1%; molecular weight M = 56.08; B / c, density ρ \u003d 3.4 G / cm 2 ; melting temperature t pl =2600°C; boiling point t bale =2850°C; standard molar heat capacity = 42 J × mol -1 × K -1 standard; molar entropy S 0 = 38.1 J × mol -1 × K -1 , standard molar enthalpy of formation Δ H - 635 kJ × mol -1 , standard molar Gibbs energy of formation Δ G = -604.2 kJ × mol -1 , reag. with acids.

Рассмотрим пример изготовления пластин.Consider an example of plate manufacturing.

Технологический процесс изготовления предлагаемого состава пластин оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40.The technological process of manufacturing the proposed composition of plates of oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics grade OK60TTVRK40.

Изготовление пластин из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40, для оснащения режущего инструмента осуществляется следующим образом:The production of plates from oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics grade OK60TTVRK40, to equip the cutting tool is carried out as follows:

Сырье для изготовления пластин из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40 подвергается испытаниям по следующей технологии, по которой определяется:Raw materials for the manufacture of plates from oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramic grade OK60TTVRK40 are tested according to the following technology, which determines:

– химическая чистота (загрязнение глинозема соединениями Na2О, СаО недопустимо);- chemical purity (contamination of alumina with Na 2 O, CaO compounds is unacceptable);

– влажность;- humidity;

– площадь поверхности зерен, которая характеризует активность материала при спекании и позволяет оценивать предполагаемую зернистость;is the surface area of the grains, which characterizes the activity of the material during sintering and makes it possible to estimate the expected graininess;

– прессуемость (определяется условиями переработки глинозема);– compressibility (determined by the conditions of alumina processing);

– контроль плотности спекания пластин;– control of plate sintering density;

– контроль зернистости пластин.– control of graininess of plates.

Отбор сырья для способа получения пластин из смешанной режущей керамики нового химического состава марки ОК60ТТВРК40 производится по следующим критериям по химической чистоте глинозема состоящего из оксида алюминия Аl2O3, оксид кремния SiО2, так как могут попасть из глинозема недопустимые оксиды Na2О, СаО). Кроме того, отбор глинозема Na2О, СаО производится по влажности, которая также недопустима, так как она влияет на спекаемость пластин. Важен фактор измельчения глинозема, нитрида кремния Si3N4 и оксида кобальта СоО до 0,8...1,2 мкм. Площади поверхности зерна химических соединений с целью получения мелкозернистой структуры кристаллической решетки прессуемых пластин из режущей керамики нового состава, что также является одним из важных критериев, (т.е. зернистость РК). Зернистость влияет также на плотность пластин и является одним из важных показателей. Чем выше плотность, тем меньше зерно и лучше структура кристаллической решетки пластины, которая влияет на основные механические свойства пластин из режущей керамики при их эксплуатации (особенно при резании труднообрабатываемой стали марки 12Х18Н9Т).The selection of raw materials for the method of obtaining plates from mixed cutting ceramics of a new chemical composition of the brand OK60TTVRK40 is carried out according to the following criteria for the chemical purity of alumina consisting of aluminum oxide Al 2 O 3 , silicon oxide SiO 2 , since unacceptable oxides Na2O, CaO can get from alumina). In addition, the selection of alumina Na2O, CaO is carried out according to humidity, which is also unacceptable, since it affects the sintering of the plates. An important factor is the grinding of alumina, silicon nitride Si3N4 and cobalt oxide CoO to 0.8 ... 1.2 microns. The surface area of the grain of chemical compounds in order to obtain a fine-grained structure of the crystal lattice of pressed plates from cutting ceramics of a new composition, which is also one of the important criteria, (i.e., the graininess of the RC). Grain also affects the density of the plates and is one of the important indicators. The higher the density, the smaller the grain and the better the structure of the crystal lattice of the plate, which affects the basic mechanical properties of cutting ceramic plates during their operation (especially when cutting hard-to-cut steel grade 12Kh18N9T).

Далее осуществляют приготовление шихты.Then carry out the preparation of the charge.

При помощи дозатора и аналитических весов добавляем в основной состав, который состоит из оксида-кремния (SiО2, оксида алюминия Аl2O3, в процентном содержании небольшие количества химических соединений карбид титана ТiC, карбид тантала TaC, карбид вольфрама WС, которые способствуют образованию упрочняющих фаз, повышают твёрдость, работоспособность и износостойкость пластин при обработке труднообрабатываемых материалов и сталей марок 12Х18Н9Т, 14Х17Н2, и устойчивость против отпуска, жаропрочность и коррозионную стойкость, ударную вязкость, пластичность пластин, а также облегчающих спекание пластин и тормозящих рост зерен. При тщательном смешивании данной «массы» в смесителе эти добавки равномерно распределяются по всему объему; получается водная суспензия, которую после введения раскисляющих добавок катализаторов оксида магния МgO, оксида кальция СаО, оксида натрия Nа2O, для улучшения спекаемости сплава при прессовании подвергают распылительной сушке. Using a dispenser and an analytical balance, we add to the main composition, which consists of silicon oxide (SiO2, aluminum oxide Al2O3, as a percentage of small amounts of chemical compounds titanium carbide TiC, tantalum carbide TaC, tungsten carbide WC, which contribute to the formation of hardening phases, increase the hardness, performance and wear resistance of the inserts when machining hard-to-cut materials and steel grades 12X18H9T, 14X17H2, and resistance to tempering, heat resistance and corrosion resistance, impact strength, ductility of the plates, and also facilitate sintering plates and inhibiting the growth of grains. With thorough mixing of this "mass" in the mixer, these additives are evenly distributed throughout the volume; an aqueous suspension is obtained, which, after the introduction deoxidizing additives catalysts magnesium oxide MgO, calcium oxide CaO, sodium oxide Na2O, to improve the sinterability of the alloy during pressing, it is subjected to spray drying.

У полученной массы контролируется: химическая чистота; обрабатываемость; плотность; средний диаметр зерен, который должен соответствовать среднему арифметическому значению, не превышающему 1,0 мкм.The resulting mass is controlled: chemical purity; workability; density; the average grain diameter, which should correspond to the arithmetic mean value not exceeding 1.0 µm.

После контроля при положительных результатах можно приступать к прессованию режущих пластин и последующему горячему спеканию.After control with positive results, you can start pressing the cutting plates and subsequent hot sintering.

Основной состав, который состоит из оксида-кремния SiО2 ≥ 30%, оксида алюминия Аl2O3 ≥ 30%, прокаливается до 1720-1780°С и подвергается тонкому виброизмельчению на виброустановке в течение 3,5-4,5 ч (необходимое время для измельчения массы состава) до получения частиц размером 0,8…1,0 мкм (до 90…95 % в основной массе) при максимальном размере частиц 1,0 мкм (за данное время происходит измельчение частиц массы до размера 1,0 мкм).The main composition, which consists of silicon oxide SiO 2 ≥ 30%, aluminum oxide Al 2 O 3 ≥ 30%, is calcined to 1720-1780 ° C and subjected to fine vibrogrinding in a vibratory unit for 3.5-4.5 hours (the time required for grinding the mass of the composition) to obtain particles with a size of 0.8 ... 1.0 μm (up to 90 ... 95% in the main mass) at a maximum particle size of 1.0 μm (during this time, the particles of the mass are crushed to a size of 1.0 μm).

Полученная масса обогащается и сушится.The resulting mass is enriched and dried.

Если выйти за пределы указанных рациональных температур 1720-1780°С, будет происходить изменение кристаллической структуры пластин произойдёт рост зерен в сплаве, что приведёт при испытаниях к сколу пластин, к трещинам и к хрупкости пластин и затуплении их, при резании труднообрабатываемых материалов и сталей марок 12Х18Н9Т, 14Х17Н2, а также налипание расплавленного металла на обрабатываемую деталь, что ухудшает качество и точность обрабатываемой детали. При этом понижается стойкость режущего инструмента, оснащённого пластинами из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40. If you go beyond the specified rational temperatures of 1720-1780 ° C, there will be a change in the crystal structure of the plates, grain growth in the alloy will occur, which will lead to chipping of the plates, cracks and brittleness of the plates and their blunting during testing, when cutting hard-to-cut materials and steel grades 12X18H9T, 14X17H2, as well as sticking of molten metal to the workpiece, which degrades the quality and precision of the workpiece. This reduces the durability of the cutting tool, equipped with plates of oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramic grade OK60TTVRK40.

Затем производится пластификация и горячее прессование пластин, из полученной смеси.Then the plasticization and hot pressing of the plates is carried out, from the resulting mixture.

Спекаются отпрессованные пластины из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40, при температуре 3880-3950°С и кратковременном режиме отжига с выдержкой от 10,0-15,0 мин при температуре 1620-1680°С.Pressed plates are sintered from oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramic grade OK60TTVRK40, at a temperature of 3880-3950°C and a short-term annealing mode with an exposure of 10.0-15.0 min at a temperature of 1620-1680°C.

Вследствие того, что указанные температуры плавления и кипения высокие химических соединений (карбидов) в растворе, применены рациональные температурные режимы при прессовании и спекании пластинDue to the fact that the indicated melting and boiling points are high for chemical compounds (carbides) in solution, rational temperature conditions are used for pressing and sintering plates

Производится контроль плотности спекания пластин и контроль зернистости пластин.The sintering density of the plates and the grain size of the plates are controlled.

В заключение производится механическая обработка пластин с получением шероховатости граней Ra = 0,06-0,08 мкм.In conclusion, the plates are machined to obtain the roughness of the faces Ra = 0.06-0.08 µm.

В результате разработки и изготовления пластин повышенной прочности из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40 нового химического состава, для оснащения режущего инструмента достигается следующий результат: As a result of the development and manufacture of high-strength plates from oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics of the brand OK60TTVRK40 of a new chemical composition, the following result is achieved for equipping the cutting tool:

– повышена межкристаллитная коррозионностойкость, температурная износостойкость, пластичность, ударная вязкость и работоспособность пластин из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40 в 3,35 раза;– increased intergranular corrosion resistance, thermal wear resistance, ductility, impact strength and performance of plates made of oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics grade OK60TTVRK40 by 3.35 times;

– повышается предел текучести в 1,65 раза и увеличивает прочность и твердость пластин в 1,35 раза;– increases the yield strength by 1.65 times and increases the strength and hardness of the plates by 1.35 times;

– улучшены физико-химические свойства оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40 нового химического состава по сравнению с оксидно-карбидной РК марки ВОК-60, выпускаемой нашей отечественной промышленностью и зарубежной; – improved physical and chemical properties of oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics grade OK60TTVRK40 of a new chemical composition compared to oxide-carbide RK grade VOK-60, produced by our domestic industry and foreign;

– увеличена стойкость оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40 нового химического состава, при резании труднообрабатываемых сталей марок 12Х18Н10Т, 40Х13, 14Х17Н2 и сплавов, а также высокопрочных и серых чугунов СЧ18, СЧ20, и др, до 185 мин по сравнению с оксидно-карбидной РК марки ВОК-60, выпускаемой нашей отечественной промышленностью, которая составляет не более 25-30 мин, в зависимости от режимов резания; – increased resistance of oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics brand OK60TTVRK40 of a new chemical composition, when cutting hard-to-cut steels of grades 12X18H10T, 40X13, 14X17H2 and alloys, as well as high-strength and gray cast irons SCH18, SCH20, etc., up to 185 min compared to oxide but-carbide RK grade VOK-60, produced by our domestic industry, which is no more than 25-30 minutes, depending on the cutting conditions;

– установлены температурные режимы резания при обработке труднообрабатываемых материалов и сталей 12Х18Н10Т, 40Х13, 14Х17Н2 и сплавов, а также высокопрочных и серых чугунов СЧ18, СЧ20, др., и термодинамические закономерности режимов этого процесса; расширен интервал температур резания в зоне резания при обработки труднообрабатываемых сталей «заготовка-инструмент» до 680°С, при которой сохраняется режущие свойства инструмента, оснащённого пластинами из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40 нового химического состава, при этом не ухудшается качество и точность обрабатываемой детали и не происходит затупления режущего инструмента при резании; – the temperature regimes of cutting were established during the processing of hard-to-cut materials and steels 12Kh18N10T, 40Kh13, 14Kh17N2 and alloys, as well as high-strength and gray cast irons SCH18, SCH20, etc., and the thermodynamic regularities of the modes of this process; the range of cutting temperatures in the cutting zone during the processing of hard-to-cut steels "blank-tool" to 680°С is extended, at which the cutting properties of the tool equipped with oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics of the brand OK60TTVRK40 of a new chemical composition are preserved, while the quality and accuracy of the workpiece do not deteriorate and the cutting tool does not become dull during cutting;

– определены рациональные режимы резания, при которых износостойкость РИ, оснащённого пластинами из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40 нового химического состава, при обработки труднообрабатываемых, жаропрочных сталей с использованием новой СОТС с присадками по патенту КубГТУ №2101333 со следующим массовым составом: муравьиная кислота 12…13%; малеиновая кислота 8…9%; фумаровая кислота 7…8%; янтарная кислота 8…9%; фураноны 35…36%, остальное - вода, будет максимальны. – Rational cutting conditions are determined, in which the wear resistance of RI, equipped with plates of oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramic brand OK60TTVRK40 of a new chemical composition, when processing hard-to-cut, heat-resistant steels using a new LC with additives according to the KubGTU patent No. 2101333 with the following mass composition: formic acid 12…1 3%; maleic acid 8…9%; fumaric acid 7…8%; succinic acid 8…9%; furanones 35 ... 36%, the rest - water, will be maximum.

Для экспериментальной проверки заявляемых пластин из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40 нового химического состава были изготовлены стандартные образцы пластин габаритом 10×10×4,5 мм, для оснащения резцов. For experimental verification of the proposed plates from oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramic brand OK60TTVRK40 of a new chemical composition, standard samples of plates with a size of 10 × 10 × 4.5 mm were made to equip cutters.

Затем была произведена обработка валов из труднообрабатываемой стали марки 12Х18Н10Т ∅50 на длину 100мм резцами, оснащёнными пластинами из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40 и резцами, оснащёнными пластинами из оксидно-карбидной режущей керамики марки ВОК-60 на основе оксида алюминия. Then the shafts were machined from hard-to-cut steel grade 12Kh18N10T ∅50 to a length of 100 mm with cutters equipped with oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics grade OK60TTVRK40 and cutters equipped with oxide-carbide cutting ceramics grade VOK-60 based on oxide and aluminium.

При этом стойкость резцов, оснащённых пластинами из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40 , составляла 175…185 мин, а резцов, оснащённых пластинами из оксидно-карбидной режущей керамики марки ВОК-60 на основе оксида алюминия, составляла 35…43 мин. Т.О. стойкость резцов, оснащённых пластинами из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40, была приблизительно 4,14 раза выше резцов, оснащённых пластинами из оксидно-карбидной режущей керамики марки ВОК-60 на основе оксида алюминия.At the same time, the durability of cutters equipped with plates made of oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics grade OK60TTVRK40 was 175...185 min, and cutters equipped with plates made of oxide-carbide cutting ceramics grade VOK-60 based on aluminum oxide was 35...43 min. THAT. the durability of the cutters equipped with plates made of oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramic grade OK60TTVRK40 was approximately 4.14 times higher than the cutters equipped with plates made of oxide-carbide cutting ceramic grade VOK-60 based on aluminum oxide.

Данная разработка и изготовления пластин из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40 нового химического состава Аl2O3 ≥ 30%, SiO2 ≥ 30%, ТiC ≥ 20%; TaC ≥ 10%;WС ≥ 10%; для оснащения режущих инструментов внедрена на ООО «МАПП» (Общество с ограниченной ответственностью Механизация, автоматизация производственных процессов), при обработке валов из труднообрабатываемой сталей 12Х18Н10Т и 14Х17Н2. Применение пластин из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40, при обработке валов повысило качество и точность обрабатываемых деталей, что удовлетворяет техническим и потребительским свойствам изделий. Повысилась производительность механической обработки валов, что дало экономию на предприятии ООО «МАПП» Общество с ограниченной ответственностью Механизация, автоматизация производственных процессов, при обработки валов из труднообрабатываемой стали 12Х18Н10Т. Применение пластин из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40, при обработки валов повысило качество и точность обрабатываемых деталей, что удовлетворяет техническим и потребительским свойствам изделий. Повысилась производительность механической обработки валов, что дало экономию на предприятии ООО «МАПП» 200 тыс. руб. по сравнению с применением твёрдосплавного вольфрамосодержащего РИ марок Р6М5, Р9, Р18. Также внедрёны пластины из оксидно-карбидной титано-тантало-вольфрамовой режущей керамики марки ОК60ТТВРК40, для оснащения РИ, при обработки валов и шестерён из труднообрабатываемых сталей 12Х18Н10Т, 14Х17Н2 и серого чугуна СЧ18 на Армавирском электромеханическом заводе» ОАО «ЭЛТЕЗА» 230 тыс. руб.This development and manufacture of plates from oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramic grade OK60TTVRK40 of a new chemical composition Al2O3 ≥ 30% SiO2 ≥ 30%, ТiC ≥ 20%; TaC ≥ 10%; WC ≥ 10%; for equipping cutting tools, it was introduced at MAPP LLC (Limited Liability Company Mechanization, Automation of Production Processes), when processing shafts from hard-to-cut steels 12X18H10T and 14X17H2. The use of plates made of oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramic grade OK60TTVRK40, when processing shafts, increased the quality and accuracy of the machined parts, which satisfies the technical and consumer properties of the products. The productivity of mechanical processing of shafts has increased, which has resulted in savings at the MAPP LLC enterprise Limited Liability Company Mechanization, automation of production processes, during the processing of shafts made of hard-to-cut steel 12X18H10T. The use of plates made of oxide-carbide titanium-tantalum-tungsten cutting ceramics grade OK60TTVRK40, when processing shafts, increased the quality and accuracy of the machined parts, which satisfies the technical and consumer properties of the products. The productivity of mechanical processing of shafts has increased, which has saved 200 thousand rubles at the MAPP LLC enterprise. compared with the use of hard-alloy tungsten-containing RI grades R6M5, R9, R18. Also, plates of oxide-carbide-dantalo-wolframa cutting ceramics of the OK60TTVRK40 brand, for equipping the RI, during the processing of shafts and gears of the hard-to-hardened steels 12x18N10, 14x17N2 and the Gray Cast iron at the Armavir Electromechanical Plant, are introduced. . rub.

Составы сырья для изготовления пластин и физико-механические показатели изделий представлены в таблице. The compositions of raw materials for the manufacture of plates and the physical and mechanical properties of the products are presented in the table.

ТаблицаTable

Составы сырья для изготовления пластин из РК и их химико-механические свойстваCompositions of raw materials for the manufacture of plates from RK and their chemical and mechanical properties


Состава
РК
No.
Composition
RK
Оксид алюми-
ния
aluminum oxide
nia
Оксид
кремния
Oxide
silicon
карбид
тантала
carbide
tantalum
карбид
титана
carbide
titanium
карбид
воль-
фрма
carbide
vol-
form
Твёр-
дость
HRA
Tver-
dost
HRA
Стойкость,
мин
stamina,
min
Напря-жение изгиба
МПа
Bending stress
MPa
Напря-жение сжатия Compressive stress Плот-ность
г/см3
Density
g/ cm3
Размер зерна мкмGrain size µm
11 2626 3131 11eleven 2222 1010 9696 60-9060-90 600600 49004900 5,55.5 22 22 2727 3131 1010 2323 99 9797 100-120100-120 800800 50005000 6,26.2 1,51.5 33 2828 2828 1010 2424 1010 98,898.8 170-180170-180 950950 51005100 7,757.75 0,90.9 44 30thirty 2727 99 2424 1010 98,598.5 150-170150-170 980980 50005000 7.65 7.65 1.21.2 55 3131 2626 88 2626 99 9999 175-185175-185 990990 52505250 5,45.4 0,8…1,00.8…1.0 Наиболее
близкий аналог
*
Most
close analogue
*
6060 -- -- 4040 -- 9494 25 – 3025 - 30 600600 48004800 4,24.2 2...32...3

*- оксидно-карбидная режущая керамика ВОК-60(см. В. П. Жедь, Г. В. Боровский, Я* А. Музыкант, Г. М. Ипполитов «Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами, и их применение: Справочник» Машиностроение, 1987 год, 320 с.) стр. 15-22.* - oxide-carbide cutting ceramics VOK-60 (see V.P. Zhed, G.V. Borovsky, Ya * A. Muzykant, G. M. Ippolitov “Cutting tools equipped with superhard and ceramic materials, and their application: Handbook” Mechanical engineering, 1987, 320 pp.) pp. 15-22.

Оксид магния, оксид кальция и оксид натрия, т.к. они не входят в состав, а служат для улучшения спекаемости сплава при прессовании и измельчению зерна сплава кристаллической его решётки они участвуют лишь в процессе ее изготовления, проще говоря, они сгорают при высокой температуре и отделяются в виде шлака. Раскисляющие катализаторы необходимы для улучшения процесса спекания уже присутствующих в составе компонентов. Конечное изделие не содержит выше приведенных оксидов.Magnesium oxide, calcium oxide and sodium oxide, because they are not part of, but serve to improve the sinterability of the alloy during pressing and grinding the grain of the alloy of its crystal lattice, they participate only in the process of its manufacture, in other words, they burn at high temperature and separate in the form of slag. Deoxidizing catalysts are needed to improve the sintering process of components already present in the composition. The final product does not contain the above oxides.

Claims (3)

1. Смешанная режущая керамика, содержащая оксид алюминия и оксид кремния, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карбид титана, карбид тантала и карбид вольфрама при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. Mixed cutting ceramic containing aluminum oxide and silicon oxide, characterized in that it additionally contains titanium carbide, tantalum carbide and tungsten carbide in the following ratio, wt.%: оксид алюминия Аl2O3 aluminum oxide Al 2 O 3 27-3027-30 оксид кремния SiО2 silicon oxide SiO 2 27-3127-31 карбид тантала TaCtantalum carbide TaC 9-109-10 карбид титана TiCtitanium carbide TiC 23-2423-24 карбид вольфрама WCtungsten carbide WC 9-109-10
2. Способ изготовления режущей пластины из смешанной режущей керамики по п. 1, характеризующийся тем, что смесь оксида кремния и оксида алюминия прокаливают при температуре 1750-1760°С, подвергают тонкому виброизмельчению на виброустановке в течение 3,5-4,5 ч и сушат, после сушки к основному составу вводят карбид титана, карбид тантала и карбид вольфрама и осуществляют смешивание до их равномерного распределения по объему и образования водной суспензии, в полученную водную суспензию вводят раскисляющие добавки катализаторов в виде оксида магния МgO, оксида кальция СаО, оксида натрия Nа2O и подвергают распылительной сушке с получением смеси, после чего полученную смесь прессуют с формированием режущей пластины, подвергают спеканию при температуре 3870-3950°С и кратковременному отжигу с выдержкой 10,0-15,0 минут при температуре 1650-1680°С, и подвергают спеченные пластины механической обработке с получением шероховатости граней, равной 0,06-0,08 мкм.2. A method for manufacturing a cutting insert from mixed cutting ceramics according to claim 1, characterized in that a mixture of silicon oxide and aluminum oxide is calcined at a temperature of 1750-1760 ° C, subjected to fine vibrogrinding on a vibratory unit for 3.5-4.5 hours and dried, after drying, titanium carbide, tantalum carbide and tungsten carbide are added to the main composition and mixing is carried out until they are evenly distributed over the volume and the formation of an aqueous suspension, deoxidizing additives of catalysts in the form of magnesium oxide MgO, calcium oxide CaO, sodium oxide Na are introduced into the resulting aqueous suspension2O and subjected to spray drying to obtain a mixture, after which the resulting mixture is pressed to form a cutting plate, subjected to sintering at a temperature of 3870-3950°C and short-term annealing with a holding time of 10.0-15.0 minutes at a temperature of 1650-1680°C, and the sintered plates are subjected to machining to obtain a roughness of the faces equal to 0.06-0.08 μm.
RU2023112616A 2023-05-16 Mixed cutting ceramics and method for manufacturing cutting plates from mixed cutting ceramics RU2800345C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2800345C1 true RU2800345C1 (en) 2023-07-20

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2827207C1 (en) * 2024-03-28 2024-09-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Composite ceramic material for cutting tools

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2317252B1 (en) * 1975-07-09 1980-05-30 Teledyne Ind
US20030129456A1 (en) * 2001-09-26 2003-07-10 Keiji Usami Cemented carbide and cutting tool
WO2007144731A2 (en) * 2006-06-09 2007-12-21 Element Six (Production) (Pty) Ltd Ultrahard composite materials
RU2467085C2 (en) * 2007-03-16 2012-11-20 Ти Ди Уай Индастриз, Инк. Composite articles
RU2681332C1 (en) * 2018-03-30 2019-03-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) METHOD OF OBTAINING COMPOSITE SiC-TiN MATERIAL

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2317252B1 (en) * 1975-07-09 1980-05-30 Teledyne Ind
US20030129456A1 (en) * 2001-09-26 2003-07-10 Keiji Usami Cemented carbide and cutting tool
WO2007144731A2 (en) * 2006-06-09 2007-12-21 Element Six (Production) (Pty) Ltd Ultrahard composite materials
RU2467085C2 (en) * 2007-03-16 2012-11-20 Ти Ди Уай Индастриз, Инк. Composite articles
RU2681332C1 (en) * 2018-03-30 2019-03-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) METHOD OF OBTAINING COMPOSITE SiC-TiN MATERIAL

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЖЕДЬ В.П. и др. Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами, и их применение: Справочник. М.: Машиностроение, 1987 г., стр.15-22. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2827207C1 (en) * 2024-03-28 2024-09-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") Composite ceramic material for cutting tools
RU2830762C1 (en) * 2024-05-16 2024-11-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" Mixed oxide-nitride-carbide cutting ceramics and method of its production

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chaus et al. Microstructure and properties of M2 high-speed steel cast by the gravity and vacuum investment casting
DK155837B (en) POWDER METAL SURGICAL STEEL BODY WITH HIGH VANADIUM CARBID CONTENT
CN104271275B (en) Composite roll and milling method
CN105925918B (en) A kind of preparation method of aluminum oxide-silicon carbide whisker reinforced cold work die steel material
JP2523452B2 (en) High strength cubic boron nitride sintered body
RU2800345C1 (en) Mixed cutting ceramics and method for manufacturing cutting plates from mixed cutting ceramics
CN111763865A (en) Rhenium-containing cemented carbide and its preparation method and application
RU2785672C1 (en) Composition of mixed cutting ceramics and method for manufacture thereof
RU2830762C1 (en) Mixed oxide-nitride-carbide cutting ceramics and method of its production
RU2748537C1 (en) Method for producing oxide-silicon carbide cutting ceramics of new fraction
CN113173789B (en) Non-binding phase corrosion-resistant hard alloy and production process and application thereof
US2171391A (en) Process of producing hard materials
JPH0531514B2 (en)
JPS60187659A (en) Cubic boron nitride-base ultrahigh-pressure sintered material for cutting tool
Mo et al. Composition, microstructure and mechanical properties of PcBN composites with Al-Zr binder
Khakimovich et al. Implementation of technology production of composite tools of super-hard materials
JPS6259568A (en) Ceramic materials with excellent precision machinability
JPS63216942A (en) Warm and hot forging tools
CN107761025A (en) A kind of sheet material of high intensity and preparation method thereof
CN86107658B (en) Cermet mold materials for thermal processing
JPH1150183A (en) Composite sintered alloy for molten nonferrous metal, and its production
RU2283888C2 (en) Manufacture of product made from structural metal materials reinforced with carbides
JPH0663811A (en) Ceramic end mill and manufacture thereof, and machining method using it
CN121006495A (en) High-toughness powder high-speed steel cutter head and preparation method thereof
CN117051301A (en) Novel bimetal saw blade sawtooth material and preparation method thereof