Твердый сплав ВК8 - это уникальный инструментальный материал, который благодаря оптимальному сочетанию твердости, прочности и износостойкости позволил резко повысить производительность обработки металлов. Узнайте историю создания этого сплава, его состав, свойства и сферы применения.
История создания сплава ВК8
Первые исследования по созданию твердых сплавов на основе карбида вольфрама велись в Германии в 1930-х годах. Ученые искали материал, который превзошел бы по скорости резания все существующие инструментальные стали. Результаты их усилий воплотились в сплаве, который впоследствии получил обозначение ВК8.
В СССР также активно велись исследования твердых сплавов. Были созданы отечественные аналоги ВК8, получившие обозначения В95 и Д16Т. Они были очень близки по составу и свойствам к немецкому сплаву.
Массовое производство и применение сплава ВК8 началось в 1940-х годах. Инструменты из этого революционного материала широко использовались в металлообрабатывающей промышленности СССР, особенно в оборонке. Многие станки и сверла того времени до сих пор эксплуатируются.
В наши дни технологии производства ВК8 значительно усовершенствованы. Применяются современные методы порошковой металлургии, позволяющие получать сплав заданного состава и структуры.
Химический состав и структура ВК8
Основными компонентами сплава ВК8 являются:
- Карбид вольфрама (WC) - 91,7%
- Кобальт (Co) - 7,4-8%
Карбид вольфрама придает сплаву экстремальную твердость, а кобальт обеспечивает прочность и вязкость.
Технология производства ВК8 основана на методах порошковой металлургии. Исходные компоненты - порошки карбида вольфрама и кобальта - смешиваются, прессуются и спекаются при высокой температуре.
Размер зерна карбида вольфрама влияет на свойства сплава. Мелкозернистый ВК8 обладает высокой износостойкостью, крупнозернистый - повышенной прочностью.
Расшифровка маркировки сплава ВК8: В - вольфрам, К - кобальт, цифра 8 - процентное содержание кобальта.
Механические и физические свойства ВК8
Механические и физические свойства сплава ВК8:
- Предел прочности - 1660 МПа
- Твердость по Роквеллу - 87,5 HRC
- Теплопроводность - 50,2 Вт/м∙К
- Теплостойкость - до 1100°C
- Плотность - 14,5 г/см3
- Ударная вязкость - 35 кДж/м2
По сравнению с быстрорежущими сталями, такими как Р6М5 и Р12, сплав ВК8 значительно превосходит их по твердости и теплостойкости. Это позволяет использовать инструменты из ВК8 на более высоких скоростях резания.
Области применения сплава ВК8
Сплав ВК8 широко используется для изготовления режущего инструмента:
- Сверла, фрезы, резцы, развертки
- Метчики для нарезания резьбы
- Инструменты для обработки закаленных сталей
Благодаря уникальному сочетанию свойств, ВК8 позволяет в несколько раз увеличить скорости обработки по сравнению с инструментом из быстрорежущей стали. Кроме того, сплав широко используется в медицинской технике и ювелирном производстве.
Инструменты из твердого сплава ВК8 сохраняют работоспособность при высоких температурах до 1100°C. Это позволяет обрабатывать заготовки на больших скоростях без перерывов на охлаждение.
Технология изготовления инструментов из ВК8
Изделия из твердого сплава ВК8 производятся в виде сменных пластин или элементов. Они крепятся к державке из обычной конструкционной стали при помощи резьбовых соединений.
Для повышения износостойкости и срока службы инструментов применяются различные упрочняющие технологии:
- Алмазное шлифование поверхности
- Напыление нитрида титана или нитрида бора
Такие операции позволяют увеличить предел прочности пластин ВК8 на 20-30%.
Для восстановления режущих свойств инструментов из сплава ВК8 применяется двухстадийная заточка абразивными кругами из карбида кремния. Это позволяет многократно использовать дорогостоящие твердосплавные пластины.
Таким образом, благодаря комплексу технологических решений удается максимально эффективно использовать уникальные свойства сплава ВК8 в режущем инструменте.
Стоимость сплава ВК8 на рынке
Стоимость сплава ВК8 на российском рынке составляет порядка 800-900 рублей за 1 килограмм. Такая высокая цена обусловлена дефицитом сырья для производства вольфрама и кобальта, а также большим спросом на этот сплав.
По сравнению с зарубежными аналогами, российский ВК8 обходится дешевле. Например, в Европе и США стоимость 1 кг сплава превышает 1000 рублей.
Кроме того, на конечную цену ВК8 влияют затраты на современное высокотехнологичное производство с использованием методов порошковой металлургии и термообработки.
Зарубежные аналоги сплава ВК8
Расшифровка и состав сплава ВК8 получили широкое распространение не только в России, но и за рубежом. Аналоги этого материала выпускаются в Германии, Чехии, Швеции, Венгрии и других странах.
Например, в Германии используются марки HG30, HG40, DIN, WNr. Чешские аналоги - CSN, G1.1, G2. Шведский вариант обозначается как SS, MC241.
Хотя обозначения различаются, химический состав и свойства зарубежных сплавов очень близки к российскому ВК8. Это объясняется схожими технологиями производства.
Перспективы применения и развития сплава ВК8
Благодаря уникальному сочетанию свойств, сплав ВК8 имеет большой потенциал для дальнейшего расширения областей применения. В частности, он может заменить другие, менее эффективные инструментальные материалы.
Кроме того, разрабатываются новые технологии упрочнения ВК8 с использованием нанопокрытий, ионной имплантации и других методов. Это позволит еще больше повысить рабочие характеристики инструментов.
В будущем возможно снижение стоимости сплава за счет расширения сырьевой базы и оптимизации производства. Это может расширить применение ВК8 в серийном инструментальном производстве.
Производители сплава ВК8 в России
В России сплав ВК8 производится на нескольких крупных предприятиях, включая:
- Кировский завод твердых сплавов
- Балтийский завод твердых сплавов
- Новосибирский завод твердых сплавов
Эти компании выпускают широкую номенклатуру изделий из твердого сплава ВК8, которые используются в машиностроении, авиакосмической отрасли и других областях.
Требования безопасности при работе с ВК8
Несмотря на высокую твердость, сплав ВК8 требует аккуратного обращения и соблюдения мер безопасности. Согласно ГОСТ 3882-74, при механической обработке и эксплуатации инструментов необходимо:
- Использовать средства защиты органов дыхания и зрения
- Применять устройства пылеудаления
- Соблюдать правила электробезопасности
Крошка твердого сплава может вызывать раздражение слизистых и кожи. Поэтому обязательны меры индивидуальной защиты персонала.
