Сварка, резка и пайка металлов

Керамические или спеченные твёрдые сплавы

Этот важнейший вид твёрдых сплавов, обладающих очень высокой твёрдостью Rс = 86—90, имеет особо важное значение для обработки металлов

резанием, главным образом для оснащения металлорежущего инструмента. Керамические сплавы изготовляются на специальных заводах. Основой их, придающей им высокую твёрдость, являются карбиды вольфрама, титана и других элементов.

Карбиды, изготовляемые в специальных электрических печах, подвергаются весьма тонкому размолу, дающему мельчайший порошок. Порошкообразный карбид сцементовывается металлическим кобальтом или никелем, обладающим значительной пластичностью, почему керамические сплавы менее хрупки, чем другие виды твёрдых сплавов, лучше выносят ударную нагрузку и дают стойкое остриё лезвия металлорежущего инструмента, успешно обрабатывающее самые твёрдые сорта металлов и сохраняющее стойкость при нагреве до светлокрасного каления.

Количество связки, т. е. кобальта или никеля, в различных марках составляет от 3 до 15%, остальное карбид. В Советском Союзе наиболее известен керамический твёрдый сплав победит, представляющий собой карбид вольфрама, сцементованный кобальтом.

Для изготовления металлокерамических сплавов тончайший порошок карбида тщательно смешивается с тонким порошком кобальта или никеля в надлежащей пропорции. Из полученной смеси прессуют пластинки и другие изделия. Спрессованные изделия подвергают предварительному обжигу, после чего эти изделия получают некоторую прочность, но ещё легко поддаются механической обработке— доводке, которой придают изделиям окончательные размеры, после чего производится второй окончательный обжиг, придающий изделиям высокую механическую прочность и твёрдость. После окончательного обжига металлокерамические сплавы могут обрабатываться лишь абразивами высших сортов и не поддаются никакой термообработке.

Керамические сплавы чувствительны к высокому перегреву. При нагреве до слишком высокой температуры начинает плавиться кобальтовая или никелевая связка, связь между зёрнами карбида ослабляется, в массу сплава проникает кислород воздуха, который производит окисление металла. В результате сплав теряет механическую прочность, трескается и рассыпается при работе.

Сплав, испорченный перегревом, нельзя исправить последующей обработкой. Указанная особенность делает невозможной приварку пластинок к державке металлорежущего инструмента. Температура, необходимая для расплавления сплава или по крайней мере для расплавления стали державки, неисправимо портит пластинку керамического сплава.

Пластинки керамических сплавов прикрепляются к державке припайкой медью. Припайка медью производится при температуре (температура плавления меди 1083°), безопасной для прочности керамического сплава, не ухудшающей его структуры. Отличные результаты даёт пайка медью в атмосфере водорода. Припайка пластинок керамических сплавов может производиться также на электрических контактных сварочных машинах.

Плавленые карбиды

Сплавы этого типа обладают наивысшей твёрдостью — до Rc= 92—94, но одновременно и значительной хрупкостью. По химическому составу эти сплавы представляют собой более или менее чистый сплавленный карбид вольфрама, иногда с добавками других веществ. Сплавы отличаются высокой температурой плавления — около 3000°; выпускаются в форме кусков с острыми гранями. Главная область их применения горная промышленность, где они служат для оснащения буровых долот и другого бурового инструмента, в особенности для твёрдых горных пород.

Куски сплава ввариваются в углубления на поверхности изделия так, чтобы режущая грань кусочка сплава несколько выступала над поверхностью основного металла. Пространство между кусочками сплава заполняется наплавкой литого или порошкообразного сплава. При работе инструмента промежуточный твёрдый сплав изнашивается быстрее, и режущая грань кусочков плавленых карбидов выступает над поверхностью инструмента и режет горную породу.