Сверхтвердые материалы АО НПК «Абразивы и Шлифование»

Боразон как основной шлифовальный элемент эльборовых кругов

Эльборовые круги для шлифования имеют свои достоинства перед аналогичными кругами из алмаза. Чтобы понять, в чём они проявляются, рассмотрим свойства этого материала, его химическую формулу и основные свойства, а также требования государственных стандартов.

Эльбор – химическая формула, свойства

Его химическая формула: BN. Иное название – боразон, что ближе по звучанию к формуле материала. Внешне это прозрачные кристаллы жёлтого цвета, форма которых октаэдрическая. По твёрдости эльбор лишь немного уступает алмазу. Так, если микротвердость алмаза 1000×10^2 МПа, то для эльбора этот показатель – (800-900)×10^2 МПа, а по сравнению с остальными традиционными абразивами, он выше в три-четыре раза:

  • для карбида кремния микротвердость составляет (300-320)×10^2 МПа;
  • у электрокорунда и вовсе (180-220)×10^2 МПа.

Таким образом, налицо значительное преимущество перед ними, так как износ зёрен эльбора заведомо будет происходить в несколько раз дольше.

Чем ещё эльборовый круг лучше алмазного, так это его термической и химической стойкостью.

Окисление эльбора начинает происходить в момент температур 1000-1200 °C, когда аналогичные процессы у алмаза начинаются с 600-700 °C.

Химическая стойкость материала выражается в том, что он не реагирует с щелочами и кислотами, а также инертен ко многим, входящим в состав сплавов и сталей, химическим элементам. Особенно важно то, что эльбор инертен к железу, чем не может «похвастаться» алмаз, который очень хорошо в нём растворяется. Из-за этой особенности алмазные круги быстро изнашиваются при шлифовании стали.

Исходя из характеристик, рекомендуется использовать эльборовые круги шлифовальные для окончательной обработки деталей, или же для получистовой. Материалы – сплавы сталей жаропрочных, труднообрабатываемых быстрорежущих, высоколегированных. Также среди требований к обрабатываемым деталям указано то, что они должны состоять из сплавов, которые закалены минимум до HPC 50.

Когда появился боразон

Впервые в мире кубический нитрид бора был получен в 1957 году, а синтезировать его на просторах СССР начали с 1965 года. В 1980 году был составлен государственный стандарт для шлифовальных кругов, выполненных при использовании боразона.

Некоторые требования по ГОСТу

Круги эльборовые шлифовальные выполняются по ГОСТ 24106-80. В нём указаны все технические требования к корпусу и к эльборосодержащему слою, с указанием марок эльбора, его зернистости, относительной концентрации.

Эльборовые круги могут работать при скоростях 35, 40, 50 и 60 метров в секунду, в зависимости от механической прочности. Типы и основные размеры, которые применяются для изготовления шлифовального круга, определяются по ГОСТу 17123.

Основные характеристики эльборовых элементов

  • Первой можно называть тип круга по вышеупомянутому ГОСТу 17123.
  • Вторая характеристика – наружный диаметр. В зависимости от типа, он может составлять до 10 мм, от 100 до 200 мм, от 30 до 135 мм и т. д. Максимальное значение наружного диаметра эльборового круга – 500 мм.
  • Третьим параметром выступает зернистость.
  • Четвёртый параметр – степень твёрдости.

Остальные параметры касаются минимальных временных периодов стойкости (в минутах), и наработки (в квадратных метрах). Немаловажным является также максимальное значение параметра шероховатости (в микрометрах). Он должен соответствовать стандартам ГОСТ 2789.

Эльборовые круги могут работать как на сухую, так и с охлаждающей жидкостью. Эти данные также указываются в ГОСТе 24106-80 для каждого его типа. В качестве охлаждающей жидкости могут выступать:

  • индустриальное масло (в чистом виде или с добавлением сульфофрезола);
  • специальная эмульсия;
  • водные растворы нитрита натрия или другие растворы.

Требования к маркировке и хранению

Эти данные также занесены в ГОСТ 24106-80. Касательно маркировки, в нём указано что и каким образом должно быть размещено на готовой продукции. Например, для кругов, наружный диаметр которых более 225 мм, полный перечень характеристик в виде маркировки нужно наносить на сам корпус круга.

Читайте также:  Раздаточная коробка УАЗ-452, механизм переключения и управления

Для продукции, наружный диаметр которых лежит в пределах от 50 до 225 мм, на корпус наносятся лишь некоторые основные показатели, такие как степень твёрдости, зернистость, марка эльбора, относительная концентрация и рабочая скорость. Для эльборовых кругов, чей наружный диаметр менее 50 мм, вся маркировка наносится на этикетку.

Что касается упаковки и транспортировки, то каждый шлифовальный элемент должен быть обмотан упаковочным материалом, который сможет защитить эльборосодержащий слой от возможных повреждений. В коробках их следует укладывать так, чтобы во время транспортировки избежать возможных перемещений внутри, тем самым обеспечить им безопасное транспортирование и сохранность исходного вида эльборового изделия.

Инструмент из эльбора – символ прочности и стойкости

Неоспоримой популярностью на обрабатывающих производствах пользуется алмаз. До определенного периода он считался незаменимой составляющей режущего инструмента. С развитием научно-технического прогресса на рынке абразивных и режущих материалов появился эльбор. Эльборовый инструмент не уступает по твердости и плотности своему конкуренту.

Особенности вещества эльбор

Графитоподобная модификация получена при нагревании бора и азота в одинаковых пропорциях при температуре 1700 — 1800°C и давлении от 8 до 12 ГПа в присутствии катализаторов. Технологию получения вещества разработали в Научно-исследовательском институте абразивов и шлифования во времена существования Советского Союза. Работа осуществлялась совместно с сотрудниками Ленинградского завода «Ильич». Отечественный материал получил аббревиатуру КНБ. Химическая формула вещества BN дает ему втрое название – боразон.

Виды эльбора, отличающиеся по цвету:

  • Марки ЛКВ60 и В5 имеет желтые прозрачные кристаллы октаэдрической формы, синтезируемые в системе Li-B-N.
  • Марки ЛКВ40 и ЛКВ50 образуются в присутствии Mg и N и содержат в кристаллической решетке избыток бора, который дает веществу черно-коричневый цвет.

Зарубежные аналоги боразона принято обозначать cBN.

Достоинства эльбора

Показатели твердости материала почти не уступают популярному природному минералу, в 3-4 раза превосходят абразивы карбида кремния и электрокорунда. Эльборовые зерна обладают повышенной износостойкостью, в процессе эксплуатации они долгое время сохраняют остроту.

Окисление зернистой поверхности боразона начинается при 1000 — 1200°C, у алмаза при 600-700°C. Инструмент на основе КНБ может работать при возникновении критических температур при шлифовании в жестких режимах. Термическая и химическая стойкость вещества позволяет выдерживать температурные нагрузки без преждевременного изнашивания абразивных зерен.

Алмаз подвергается быстрому изнашиванию при шлифовании сталей. Эльбор хорошо зарекомендовал себя при выполнении таких задач, не теряет своих прочностных характеристик. Материал инертен почти ко всем химическим элементам. Наряду с природным абразивом он не вступает в реакцию с кислотами и щелочами.

Промышленные способы производства позволяют получать боразон с необходимыми физическими и техническими свойствами в зависимости от назначения.

Инструмент из эльбора

Боразон применяется для изготовления отдельных элементов и составных частей шлифовальных машин, а также в качестве самостоятельного орудия для обработки поверхностей. По срокам эксплуатации эльборовый инструмент превосходит орудия из алмаза и других абразивов. Характерной особенностью КНБ является более мягкая шлифовка поверхностей.

Эльборовый круг

Шлифовальные круги из боразона производятся в соответствии с требованиями ГОСТ 24106- 80. В документе обозначены величины всех показателей качества. В его таблицах для каждой марки указываются следующая информация:

  • относительная концентрация эльбора;
  • степень твердости;
  • предельные отклонения высоты круга;
  • диаметр посадочного отверстия;
  • ширина, высота;
  • зернистость слоя.

Круги из эльбора маркируются с поочередным указанием данных параметров. Это облегчает выбор требуемого шлифовального круга.

В качестве ознакомительного материала о размерах и типах кругов можно использовать информацию ГОСТ 17123 — 79. Однако необходимо учитывать, что данный документ утратил силу в Российской федерации.

Маркировка абразивного инвентаря должна иметь следующие обозначения:

  • тип, размеры;
  • материал;
  • зернистость абразивного слоя;
  • твердость;
  • рабочая скорость;
  • концентрация эльбора;
  • используемая связка.

На кругах диаметром больше 225 мм, перечисленная информация наносится на корпус. На инструменте меньшего диаметра присутствуют показатели первостепенной важности. Для продукции размером до 50 мм предусмотрено использование этикеток.

Корпус круга делают из металла или керамики. От используемого материала напрямую зависит максимальная скорость. Для металлического корпуса она составляет 125 м/с, керамического 60 м/с, метало-керамического 80 м/с.

Читайте также:  Зарядное устройство Орион PW325, написан отзыв, предоставлена инструкция и схема

Перед транспортировкой шлифовальный инструмент обворачивается упаковочным материалом для защиты абразивного слоя от повреждений, укладывается в коробки с прокладками, предохраняющими его от перемещения внутри.

Применение эльборовых кругов в зависимости от состава связок

Вещество, превращающее абразивные зерна шлифовального инструмента в однородную плотную массу, называется связкой. Для каждого вида обрабатываемого материала используется свой вид связующих элементов. Эти составляющие определяют, для какого вида работ предназначен шлифовальный инвентарь. Существует три основных типа связок.

  • Органическая. На инвентарь с таким связующим веществом наносится маркировка в виде буквы «О». Данный вид наполнителя используют для производства кругов, предназначенных для заточки стального режущего инструмента, шлифования направляющих станин, плоского шлифования труднообрабатываемых сталей. Инструментом из боразона на органической связке проводят обработку стружечных канавок, прорезку пазов.
  • Керамическая. Обозначается буквой «К» или латинской «V» . Эльборовые круги на данной связке применяются для шлифования высокоточных деталей из сталей и сплавов. Их используют при круглой внутренней и плоской обработке изделий с резьбой и зубцами, отверстий, дорожек малогабаритных прецизионных подшипников.
  • Металлическая. Имеет маркировку в виде буквы «М». Походит для шлифовки резьбы с малым шагом, чистового хонингования сталей. Инструмент с таким типом вязки может использоваться для обработки деревянных, каменных, керамических и композитных поверхностей.

Круги из боразона могут применяться для выравнивания поверхности раскаленных и охлажденных металлов. Они подходят для финишной обработки изделий. Шлифование инструментом с любым видом вязки проводят с сухим охлаждением или с использованием жидкостей. В роли охладителя применяют воду, специальные эмульсии и индустриальное масло.

Преимущества эльборовых кругов

Октаэдрическая структура материала позволяет проводить обработку мягко и доводить шлифованные поверхности до зеркального состояния.

Преимущества:

  • Структура боразона по твердости уступает только алмазу.
  • Стоимость инвентаря из КНБ ниже, чем у кругов из природного минерала.
  • Высокий уровень износостойкости за счет долгого сохранения остроты зерен.
  • Стойкость к высоким термическим нагрузкам.
  • Возможность шлифовать легированные стали со сложным химическим составом.

Перечисленные преимущества способствуют повышению спроса на данный инструмент в промышленности, станкостроении и машиностроении.

Эльборовый резец

Данный инструмент предназначен для снятия слоев поверхности с деталей. Форма резца может быть прямолинейной и радиусной. Углы заострения передней и задней кромок тоже разные.

Резцы из эльбора выпускаются длиной от 40 до 125 мм с шагом от 20 до 80 мм и более. Величина рабочей части режущего элемента определяет диаметр основы, имеет размеры от 10 до 40 мм. Толщина внутреннего стержня резца от 6 до 12 мм. Производятся массивные резцы для грубой обработки и коррекции формы детали. Технические характеристики описаны в ГОСТ Р 50302-92 или ГОСТ 13297-67.

Применение и преимущества эльборовых резцов

Данный инструмент предназначен для врезания, выполнения прохода при фрезеровании, точения деталей, шлифования на токарных и расточных станках, оборудовании с ЧПУ и встроенном в автоматические линии.

Форма режущих кромок и тип резца зависит от назначения, вида станков и обрабатываемого материала. Свойства резцов из боразона обязательно учитываются при выборе эффективного способа применения. Востребованность эльборовых резцов и вставок обеспечивают следующие преимущества:

  • сохранность остроты во время эксплуатации;
  • способность зерен к самозатачиванию;
  • высокая режущая способность;
  • стойкость к термическим нагрузкам, отсутствие прижогов обрабатываемой детали;
  • удобный отвод снимаемой стружки;
  • качество чистоты поверхности превышает класс точности алмазных резцов.

Благодаря этим достоинствам при работе инструментом из боразона появляется возможность выбора ускоренного режима операции. Это значительно повышает производительность труда.

Качественные характеристики эльборовых резцов:

  • Прочность кристаллов, полная инертность к железу позволяет использовать резцы для тонкого чистового и получистового точения и растачивания деталей из закаленных сталей с повышенной твердостью и чугунов.
  • Высокая износостойкость боразона дает возможность проводить обработку деталей, требующих сохранения геометрической точности.
  • Эльборовыми инструментом полируют и шлифуют резьбы, зубцы, твердые сплавы, жаропрочные стали, стекла, кремний. Резцы находят применение для обработки керамики, мрамора, гранита, драгоценных камней.

Обработку металлов, обладающих низкими показателями твердости, не рекомендуется проводить инструментами из боразона. В процессе шлифования мягких сплавов может произойти деформация поверхности.

Читайте также:  Как выбрать правильные нитки и иголки Школа; Белошвея

Заключение

Эльбор – символ прочности и стойкости. Круги и резцы, выполненные на его основе, способны обеспечить высокое качество всех стадий обработки поверхностей от грубого шлифования до зеркального полирования. Эльборовый инструмент является идеальной заменой инвентаря из алмаза.

Используемая литература и источники:

  • Проектирование металлорежущих инструментов / И.И. Семенченко. — М.: ЁЁ Медиа
  • Диагностика дефектов, разрушений и брака на машиностроительном предприятии / В.И. Сметанин, С.А. Соколов, С.А. Колегов. — М.: ТНТ, 2011.
  • Сборник технологических инструкций по прокатному цеху. — М.: Запорожье
  • Статья на Википедии

Эльбор материал

Эльбор имеет алмазоподобную кристаллическую решетку и по твердости уступает алмазу, значительно превосходя остальные абразивные материалы.

Высокая твердость эльбора, в 3-4 раза превосходящая твердость традиционных абразивов, является важным преимуществом, так как значительно уменьшает износ зерен эльбора при шлифовании и длительное время сохраняет их остроту.

Другим важным свойством и преимуществом эльбора является температурная устойчивость: заметное окисление поверхности зерен эльбора начинается с 1000-1200С. Такие температуры при шлифовании являются мгновенными и возникают только при очень жестких режимах шлифования. Очевидно, что зерна эльбора очень мало изнашиваются от термических нагрузок.

Важным свойством и преимуществом эльбора является его высокая химическая стойкость. Эльбор не реагирует с кислотами и щелочами, инертен практически ко всем химическим элементам, входящим в состав сталей и сплавов. Особенно следует отметить инертность эльбора к железу, являющемуся основой всех статей ,тогда как алмаз активно взаимодействует с железом, что является причиной интенсивного износа алмазных кругов при шлифовании сталей.

Таким образом, эльбор как абразивный материал обладает следующим преимуществами при шлифовании:

  • длительно сохраняет остроту зерен, что обуславливает высокую режущую способность и стойкость кругов
  • выдерживает высокие термические нагрузки, что позволяет интенсифицировать режимы шлифования
  • позволяет шлифовать сложнолегированные стали и сплавы без адгезионного и диффузного износа зерен эльбора.

Все это делает эльбор уникальным абразивным материалом; использование шлифовальных кругов из эльбора способствует значительному повышению производительности, точности и качества обработанных поверхностей деталей на разных операциях шлифования.

ЭЛЬБОР (кубический нитрид бора) как материал, сочетает в себе высокую твердость, температурную устойчивость и химическую инертность, особенно эффективен при шлифовании термообработанных, быстрорежущих, подшипниковых, нержавеющих, жаропрочных сталей и титановых сплавов c твердостью от 55 HRC и выше.

Применение

  • круглое наружное, бесцентровое шлифование
  • плоское шлифование
  • внутреннее шлифование

Обрабатываемый материал

  • термообработанные, HRC>50, стали: закаленные, азотированные, цементированные, сложнолегированные
  • быстрорежущие стали
  • подшипниковые стали
  • инструментальные стали
  • закаленный (отбеленный) чугун
  • износостойкие покрытия (плазменные, твердый хром и др.)
  • термообработанные стали пониженной (HRC40-50) твердости
  • жаропрочные сплавы

Типы связок для изготовления эльборового инструмента:

Материал Связка
керамическая органическая
эльбор КС10, К27 В48, В481, В482, В483, КБ

Применение связок для кругов из эльбора:

Марка связки Тип Применение
КС10 керамическая в кругах для круглого наружного, безцентрового, плоского шлифования
К27 в кругах для внутреннего шлифования, профильного шлифования
В48 органическая универсальная связка для шлифования с СОЖ и всухую при средних режимах, для станков с ЧПУ
В481 для «сухого» шлифования, в кругах чашечной формы с шириной рабочего слоя более 5 мм
В482 для шлифования с СОЖ в узкокромочных (5 мм и менее) кругах, для станков с ЧПУ, для отрезных кругов
В483 для «сухого» шлифования в узкокромочных (5 мм и менее) кругах
КБ для шлифования с СОЖ при легких режимах, на станках с ручным управлением

Материал (КНБ):

Марка Связка Применение
ЛКВ40 керамическая Шлифование термообработанных сталей: закаленных, азотированных, цементированных, быстрорежущих
ЛКВ50 Высокопроизводительное (в т.ч. высокоскоростное и глубинное) шлифование термообработанных сталей, отбеленного чугуна, износостойких покрытий
ЛКВ60 Высокопроизводительное шлифование при наиболее интенсивных режимах
ЛКВ40М органическая Заточка режущего инструмента из быстрорежущих сталей
ЛКВ50М Высокопроизводительная, в т.ч. глубинная заточка режущего инструмента . Вышлифовка стружечных канавок
ЛМ керамическая Финишное шлифование. Суперфиниширование, притирка, полирование
органическая

Твердость — характеристика инструмента на керамических связках:

Группы Мягкие Средние Твердые
Стандарт России СМ1 СМ2 С1 С2 СТ1 СТ2 СТ3 Т1 Т2
Междунар. стандарт K L M N O P Q R S

Шлифовальные круги из кубического нитрида бора (эльбора) выпускаются следующих марок:

Ссылка на основную публикацию
Сварка латуни – основные технологии, особенности, видео
Сварка меди полуавтоматом, аргоном, технология, как в домашних условиях, угольным электродом Медь, а также ее сплавы (бронза, латунь) человечество освоило...
Самый дорогой автомобильный номер в мире – 1 – 14211000$
Кому в России ездить хорошо крутые номера машин на чёрном рынке MagMen; s Facebook Twitter Google+ Pinterest VKontakte Email Facebook...
Самый дорогой бензин в России, цены на бензин в регионах — Лучшие Топ 10
Средняя цена бензина в регионах России в 2020 году сравнение с другими странами Запасы нефти нашей страны исчисляются миллионами баррелей....
Сварка латуни, бронзы полуавтоматом в домашних условиях
Сварка латуни с помощью аргона - Сиван-XXI Сварка латуни с помощью аргона — достаточно сложная процедура. Главная проблема в том,...
Adblock detector