Марки порошков кубического нитрида бора, их свойства и области применении.

Основную область применения кубического нитрида бора (КНБ) определили его уникальные физико-механические свойства — высокая термостойкость, диффузионная устойчивость и отсутствие химического сродства к железу, дающие возможность использовать КНБ в качестве режущего и абразивного инструмента, предназначенного главным образом для обработки закаленных легированных сталей высокой твердости а также ряда неметаллических материалов, таких как гранит, ситалл, стекло, керамика и др.

Физические, химические и эксплуатационные характеристики порошков КНБ колеблются в широких пределах в зависимости от различных технологических факторов, влияющих на их свойства (исходные материалы, парамегры синтеза, инициаторы и модификаторы превращения BN, -> BNK><;. и др.). Поэтому порошки КНБ, синтезируемые разными производителями, имеют существенные различия и выпускаются на рынок под различными торговыми марками, отражающими основные их характеристики и области преимущественного применения.

В СНГ промышленностью освоен в основном выпуск двух марок порошков КНБ: эльбор, и кубонит.

Порошки КНБ марки «Эльбор» в соответствии с ОСТ 2 МТ 79-2-88 существуют нескольких разновидностей (ЛО, ЛП, ЛКВ, ЛД, ЛМ), в том числе с металлическими и неметаллическими покрытиями. Основные характеристики указанных разновидностей следующие: эльбор ЛО — абразивные порошки обычной механической прочности, получаемые при высоких давлениях и температурах из составов Mg - В - N в камерах высокого давления на специальных прессовых установках. В этих условиях практически из порции порошка гексагонального нитрида бора (ГНБ) с добавкой в качестве инициатора синтеза диборида магния (MgB2) происходит формирование друз перекристаллизации и рост кристаллов КНБ. Эльбор ЛО выпускается в виде порошков зернистостью 250/200 - 50/40 и наиболее эффективно используется в абразивном инструменте на органической связке и в производстве шлифовальной шкурки для чистовой и окончательной шлифовки различных металлических изделий.

Элъбор ЛП — монокристальные шлифнорошки КНБ повышенной механической прочности, получаемые кристаллизацией из составов системы Mg - В - N в присутствии газообразующих добавок, придающих маточному раствору свойства флюида. В этом случае получается материал в виде гемноокрашенных кристаллов и их сростков изо- метричного и упрощенного вида; строение кристаллов мозаичное, блочное, реже секториатьно-мозаичное, поэтому грани кристаллов имеют развитый микрорельеф. Выпускается эльбор ЛП также в виде порошков зернистостью 250/200 - 50/40. Причем зерна порошка из-за развитой поверхности их граней хорошо скрепляются с керамической связкой, что обеспечивает прочное удержание ЛП-зерен в изготовляемом из них абразивном инструменте на керамической связке. Наиболее рекомендуемая область применения абразивного инструмента из эльбора ЛП — это глубинная заточка металлорежущих инструментов из быстрорежущих сталей, а также шлифование деталей из закаленных легированных сталей и труднообрабатываемых сплавов.

Эльбор ЛКВ — монокристальные шлифпорошки КНБ высокой механической прочности, выпускаемые зернистостью 315/250 -50/40.

Эльбор ЛД — порошок КНБ, состоящий из дробленных поликристаллов КНБ зернистостью 630/500 - 63/50.

Эльбор ЛМ — микропорошки КНБ, получаемые при классификации по зернистостям исходных порошков ЛО, ЛП, ЛКВ. Различают два вида микропорошков этого типа: ЛВМ — порошки с высоким содержанием основной фракции и ЛПМ — порошки с повышенным содержанием основной фракции.

Ведущей зарубежной фирмой, выпускающей сверхтвердые материалы на основе КНБ является фирма «Дженерал Электрик» (США). Этой фирмой выпускается материал под торговой маркой «Боразон» нескольких разновидностей, отличающихся своими

49

свойствами и областями их использования. В табл. 1.9 приведены основные характеристики шлифпорошков боразона, производимых фирмой «Дженерал Электрик».

Крупным поставщиком КНБ под торговой маркой «Амбор» является фирма «Де Бирс» (ЮАР). Характеристика порошков КНБ, выпускаемых этой фирмой представлена в табл. 1.10.

Активно развивается также производство шлифпорошков на основе КНБ в Японии. В частности, японской фирмой «Сева Денко КК», основной продукцией которой являются материалы марок SNB и BBN. Материал марки BBN представляет собой порошок КНБ практически без примесей (содержание BN - 99 %), пикнометрическая плотность 3480 кг/м3, а твердость частиц по Кнупу составляет 47 ГПа. Материал марки BBN — это фактически стандартные порошки КНБ. Обе марки материалов SNB и BBN имеют несколько модификаций, основные из которых приведены в табл. 1.11.

Анализ данных, представленных в табл. 1.9-1.11 показывает, что в мире активно разрабатываются шлифматериалы на основе КНБ для определенных, часто достаточно узких областей их применения. Эта тенденция продиктована, очевидно, необходимостью создания надежно работающего инструмента в конкретных условиях с максимальной стойкостью, а также отчасти и конъюнктурными соображениями.

Таблица 1.9

Техническая характеристика порошков КНБ, выпускаемых фирмами США (тортовая марка «Боразон»)

Марка порошка боразона

Форма и цвет частиц

Размер

частиц,

меш

(мкм)

Плотность материала, кг/м3

Удельный насыпной объем V *1, кг/м3

Области

практического

использования

CBN

TypI

Монокри- сталы, чаще неправильной формы и их сростки черного или серого цвета

  • 40/60-
  • 325/400
  • (250/200-
  • 50/40 по

ГОСТ

9206-80)

3480

287

В абразивном инструменте для обработки быстрорежущих сталей, подшипниковых сталей и упрочненных чугунов

Марка порошка бора- зона

Форма и цвет частиц

Размер

частиц,

меш

(мкм)

Плотность материала, кг/м3

Удельный насыпной объем V**, кг/м'

Области

практического

использования

CBN Тур II

То же, что CBN TypI с никелевым покрытием

  • 40/60-
  • 325/400
  • (250/200-
  • 50/40 по

ГОСТ

9206-80)

5250

190

В абразивном инструменте с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

CNB

500

Монокри- стальные порошки, состоящие из изомстрич- ных двойников прозрачных и коричневой окраски с сильным блеском

  • 40/60-
  • 325/400
  • (250/200-
  • 50/40)

3400

-

В инструменте на гальванической связке (предпочтительно) для первичной обработки закаленных сталей и труднообрабатываемых сплавов.

CNB

510

Частицы серебристо-серого цвета, отличающиеся высокой абразивной способностью и трещи ностой костью

В инструменте на металлической связке, для обработки вязких материалов и сталей с HRc<50 при больших скоростях работы инструмента.

CNB

550

Поликристаллы, состоящие из мелких сросшихся в поликристалл зерен неправильной формы КНБ

20/30- 140/170 (800/630- 100/80 по ГОСТ 9206-80)

-

-

В абразивном инструменте на металлической и керамической связках, в хонинговальных брусках для обработки легированных сталей, чугунов и специальных сплавов.

Марка порошка бора- зона

Форма и цвет частиц

Размер частиц, меш (мкм)

Плотность материала, кг/м3

Удельный насыпной объем V*’, кг/м3

Области

практического

использования

CNB

560

То же, что CNB 500, но металлизированные никелем

То же

-

-

В шлифовальных кругах на металлической и керамической связках для плоского и профильного шлифования, а также для изготовления резцов и фрез.

CNB

570

Аналогичен CNB 560

То же

-

-

В абразивном инструменте на гальванической связке для обработки деталей, покрытых окалиной и для прерывистого шлифования.

*] У характеризует изометричность частиц порошка

Таблица 1.10

Техническая характеристика шлифовальных порошков КНБ торговой марки «АМБОР», выпускаемых фирмой «Де Бирс»

Марка

материала

Техническая характеристика выпускаемых (

шрмой порошков

Цвет

Крупность

частиц,

меш

Форма частиц

Вид

покрытия

Области

практического

применения

ABN 300

янтарный /прозрачные кристаллы/

-

кристаллы неправильной формы с многими режущими кромками

-

В абразивном инструменте на металлической и гальванической связках, работающего в режиме самозатачивания.

Марка

материала

Техническая характеристика выпускаемых фирмой порошков

Цвет

Крупность

частиц,

мсш

Форма частиц

Вид

покрытия

Области

практического

применения

ABN 360

то же

-

то же

никелевое

В абразивном инструменте всех типов на органической связке. Эффективен при шлифовании с охлаждением и без него. Обеспечивает высокие производительность, сохранение допусков в 1 мкм и чистоту обрабатываемой поверхности (шероховатость Ra = 0,3 мкм).

ABN 600

черный

20/30 - 325/400

крупные

блочные

кристаллы

-

Для изготовления инструмента методами спекания и гальваники, используемого для резки черных металлов и шлифования сталей при высоких удельных усилиях сжатия.

ABN615

черный

60/70 - 325/400

то же

специальное

В абразивном инструменте на керамической связке, используемом для внутреннего шлифования, шлифования калибров и специальных видов шлифования.

Марка

материала

Техническая характеристика выпускаемых (

шрмой порошков

Цвет

Крупность

частиц,

меш

Форма частиц

Вид

покрытия

Области

практического

применения

ABN 660

черный

60/70 - 320/400

то же, что и ABN 600

-

Как материал повышенной прочности при изготовлении абразивного инструмента на органической связке, применяемого при работе в тяжелых условиях (например, маятниковом и глубинном шлифовании).

Таблица 1.11

Техническая характеристика разновидностей КНБ-материалов марок SBN и BBN, производимых японской фирмой «Сева Денко КК»

Марка КНБ- материала

Цвет

Характеристика

частиц

Области

применения

SBN-F

черный

Хрупкие термостойкие зерна с хорошими режущими свойствами

Для изготовления шлифовальных кругов на керамической связке. В виде сверхтонкого порошка служит как исходный материал для получения лезвийного инструмента методом спекания.

SBN-S

янтарный

более прочный, чем материал марки SBN-F

Для изготовления кругов на керамической и металлической связках, применяемых при обработке черных и цветных металлов.

Марка КНБ- матсриала

Цвет

Характеристика

частиц

Области

применения

SBN-T

янтарный

прочные многогранные зерна с металлическим покрытием

Для изготовления шлифовальных и хонинговальных кругов на органической, керамической и металлической связках, применяемых для обработки черных металлов.

SBN-

SN8TN

серебристый

металлизированные по специальной технологии

В абразивном инструменте для шлифования чугунов, инструментальных, углеродистых и специальных сталей.

BBN - Ni

черный

металлизированный никелем (до 60% Ni по массе)

Ддля шлифовальных кругов на

металлической связке.

BBN - 400

-

более прочные зерна материала

Для инструмента, работающего в жестких режимах.

BBN-В

-

хрупкие термостойкие

зерна с хорошими режущими свойствами

Для изготовления шлифовальных кругов на керамической связке

Порошки КНБ используются достаточно широко для производства абразивных инструментов на металлической, керамической и органической связках, применяемых для внутреннего, круглого наружного, плоского и профильного шлифования, а также для резь- бошлифования, зубошлифования. Кроме того порошки КНБ используют и для специальных брусков, применяемых для хонингования и суперфиниширования, шлифовальной шкурки и паст, необходимых для доводки и полирования деталей в точном машиностроении и приборостроении, а также лезвийного режущего инструмента

(резцы и фрезы). Подробно режущие инструменты на основе КНБ будут рассмотрены в разд. 7.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >