Инструментальные ТС изготавливаются на основе карбида вольфрама, карбида титана, карбида тантала или сочетаний этих карбидов, иногда с карбидом ниобия, ванадия, хрома в качестве небольших добавок. «Цементирующим» металлом служит кобальт, иногда – никель, железо, молибден. Сплавы отличаются высокой твердостью (НRА 82-92) в сочетании с сопротивлением изнашиванию, сохраняя эти свойства и при повышенных температурах.

Международный стандарт ISO Т513 классифицирует ТС для обработки металлов резанием по областям применения в зависимости от обрабатываемых материалов и характера стружкообразования с учетом уровня основных свойств каждой группы.  Комплекс эксплуатационных свойств, обозначенный группой применения по ISO Т513, определяется совокупностью химического состава и микроструктуры сплава, а также технологическими особенностями его изготовления. У каждого производителя – свой подход к изготовлению ТСП.

Например, один из крупнейших мировых производителей режущего инструмента для обработки чугуна предлагает ТСП с толстым (ок. 20 мкм) многослойным покрытием, включающим слой оксида алюминия (Al₂O₃).  Al₂O₃ защищает основу пластины от перегрева. Оксид алюминия химически стабилен, он не вступает в реакцию с чугуном – это позволяет избежать химического износа. ТСП с таким покрытием работают на скоростях резания 300–450 м/мин. Обработка высокопрочного чугуна ТСП ведется на скоростях 150–250 м/мин, но для этого требуется покрытие, более стойкое к абразивному изнашиванию. Поэтому предлагаются пластины с покрытием, где Al₂O₃ чередуется с толстыми слоями TiCN (карбонитрид титана). 

 

Несмотря на высокую стойкость к изнашиванию, ТСП все-таки подвержены износу и поломкам. Накопленный металлообработчиками практический опыт работы с твердыми сплавами позволяет не только классифицировать типовые виды износа, но и дать несколько рекомендаций по его предупреждению.

 

Ухудшает качество обрабатываемой поверхности, ускоряя чрезмерный износ задней поверхности пластины. Причины возникновения: слишком хрупкая марка твердого сплава;

геометрия пластины не обеспечивает достаточной прочности; наростообразование.

– выбрать более вязкую марку твердого сплава;

– выбрать геометрию пластины, обеспечивающую более высокую прочность;

– повысить скорость резания или выбрать пластину с положительной геометрией;

– снизить подачу на начальном этапе врезания.

 

Вызывает ухудшение качества обработанной поверхности, выход за пределы размерных допусков; создается риск поломки пластины.

Причины: слишком большая скорость резания; окисление.

– снизить скорость резания;

– выбрать более износостойкую марку твердого сплава;

– для материалов, испытывающих наклеп в процессе обработки, выбрать меньший угол в плане или более износостойкую марку твердого сплава.

 

Снижает качество обработанной поверхности, ведет к выкрашиванию режущей кромки во время срыва нароста.

Причины: низкая скорость резания; отсутствие заднего угла режущей части пластины;

«налипание» материала. 

– увеличить скорость резания или выбрать более прочную пластину;

– выбрать пластину с задним углом;

– повысить скорость резания.

– обильное применение СОЖ.

 

Как любой расходный материал, изношенные и поломанные ТСП  необходимо утилизировать. Но даже отработанная пластина может найти дальнейшее применение. Например, ученые Пермского государственного технического университета разработали и запатентовали технологию получения материала для износостойкой наплавки на основе лома твердосплавных пластин (подробнее – см. «ТехРешение»).

 

Обычно для наплавки используют дорогие наплавочные материалы с высоким содержанием карбида хрома, борида титана, карбида вольфрама (например, порядка 90% твердых частиц карбида вольфрама на медно-никелевой связке).

В Пермском государственном техническом университете разработан и запатентован (пат. 2164200, Н.В. Фотин, А.М. Ханов, В.А. Жиляев) сравнительно недорогой наплавочный материал. Дробленые отходы твердосплавных материалов, например, сплава ВК-8, никелевый порошок, флюс (можно использовать соду, поташ) и жидкое стекло,

перемешивают и из полученной массы прессуют прутки, которые затем прокаливают. Образцы, наплавленные прутками, прошли испытания на износостойкость по стандартной методике, которые дали положительные результаты.