Інструменти з надтвердих матеріалів

ІНСТРУМЕ́НТИ З НАДТВЕРДИ́Х МАТЕРІА́ЛІВ — інструменти, робочі частини яких оснащені природними і синтетичними алмазами, кубічним нітридом бору або полікри­сталічними надтвердими матеріалами (НТМ). Серед інструментів з кри­сталів алмазу — алмазні різці, алмази в оправі, алмазні ви­гладжувачі, алмазні склорізи, алмазні наконечники. В алмаз. різців робочою частиною є кри­стал або полікри­стал алмазу. Остан. може бути природ. або штучним. Природні алмази роз­мірами до 7 мм використовують для мікроточі­н­ня металевих дзеркал. поверхонь з міді, алюмінію та ін. За їхньою допомогою одержують мікрошорсткість до 0,8 нм (8 Ангстрем), а похибка у точності роз­мірів виробу при їх за­стосуван­ні не пере­вищує 70 нм. Штучні (полікри­стал.) алмазні різці виготовляють із синтет. алмазів у двох викона­н­нях: без під­кладки (цільні) та з під­кладкою (двошарові) роз­мірами від 3 до 13 мм (радіуси побл. вершини від 0,2 до 1,0 мм). Їх використовують для обробле­н­ня виробів з кольор. і чорних металів, загартованих сталей. Алмаз в оправі — правлячий інструмент у ви­гляді стержня, на торці якого закріплено кри­стал алмазу з певною орієнтацією від­носно осі інструмента. В алмаз. ви­гладжувачів робочою частиною є монокри­стал чи полікри­стал алмазу (закріплений у державці) сферич., циліндрич. чи близької до них форми. Вони необхідні для згладжува­н­ня та поверх­невого зміцнювал. обробле­н­ня. Алмаз. склорізами наносять риску на скляних або кераміч. виробах з метою видале­н­ня їх певної частини. Алмаз. наконечниками (робоча частина — кри­стал чи полікри­стал алмазу у ви­гляді циліндра, піраміди або конуса) вимірюють твердість та здійснюють деформац. обробле­н­ня матеріалів.

Інструменти з алмаз. порошку поділяють за технологією виготовле­н­ня та складом на інструменти з металевим, керам. і полімер. звʼязуючим. Серед них — алмазні шліфувал. круги, алмазні від­різні круги, сегментні від­різні алмазні круги, алмазні барабани, алмазні надфілі, алмазні свердла, алмазні долота, алмазні коронки, правлячі алмазні інструменти у ви­гляді алмаз. ролика або алмаз. олівця. Алмазні шліфувал. круги — алмазно-абразивні інструменти у ви­гляді плоского тіла оберта­н­ня різних форм: прямого профілю для шліфува­н­ня периферією круга, чашкові та тарілчасті для торцевого шліфува­н­ня і заточува­н­ня, фасон­ні радіусні та кутові. Осн. при­значе­н­ня — шліфува­н­ня та заточува­н­ня різал. інструментів з твердих сплавів, кераміки, загартов. сталі, а також обробле­н­ня наплавок та напиле­н­ня. Алмазні від­різні круги виготовляють роз­мірами від 100 до 500 мм, товщиною від 0,1 до 10,0 мм, їх алмазовміс. шар має ви­гляд кільця. За­стосовують для від­різува­н­ня кераміки, мармуру, граніту. Матеріалом зовн. робочої частини сегмент. від­різ. алмаз. кругів є алмаз. сегмент. Їх виготовляють роз­мірами від 250 до 800 мм, товщиною від 2 до 5 мм, використовують для сухого та вологого від­різува­н­ня виробів з твердих гранітів і каменю. Алмазні барабани мають ви­гляд порожнистого циліндра, алмазовміс. шар якого нанесено на зовн. поверх­ню. Ними обробляють неметалеві матеріали, зокрема склопластик, деревину та гуму. Алмазні свердла — інструменти діаметром від 3 до 140 мм для свердлі­н­ня отворів у склі, кераміці, камені та ін. крихких матеріалах. Їх різал. частини виготовляють з алмазу або алмазовміс. шару. Алмазні долота бувають діаметром від 190 до 290 мм. Цими алмаз. інструментами здійснюють без­кернове бурі­н­ня гірських порід під час пошуку нафти та газу. Правлячі алмазні інструменти у ви­гляді алмаз. ролика, робоча частина якого має форму тіла оберта­н­ня, за­стосовують пере­важно для фасон­ної правки абразив. кругів з високою точністю профілю (від 3 до 10 мкм). Саме штучні алмази для виготовле­н­ня таких роликів уперше за­стосовано в Ін­ституті надтвердих матеріалів НАНУ (Київ). У правлячих алмаз. інструментах у ви­гляді стержня (алмаз. олівця) на торці закріплюють алмаз. сегмент.

Потенціал пром. роз­витку та виробництва інструментів із НТМ в Україні ви­значає наук.-тех. алмаз. концерн «АЛКОН» і його гол. організація Ін­ститут надтвердих матеріалів НАНУ. Науковці Ін­ституту надтвердих матеріалів НАНУ отримали бл. 3 тис. документів на винаходи та понад 200 зарубіж. патентів. Ін­ститут видає наук.-теор. ж. «Сверхтвердые материалы» і наук.-тех. рекламно-інформ. ж. «Інструментальний світ», при ньому функціонують асоц. «Надтверді матеріали» та Між­нар. інструментал. асоціація. У світі інструменти із НТМ понад 5-ти тис. типорозмірів виготовляють бл. 1 тис. під­приємств, зокрема у країнах СНД — бл. 200, в Україні — понад 50. У колиш. СРСР виробництво інструментів з НТМ закладено у 1950–60-х рр. у звʼязку з початком видобува­н­ня природ. алмазів. 1959 освоєно випуск інструментів з природ. алмазів на Томілін. заводі алмаз. інструментів (Моск. обл.), 1960 — на Ленінгр. абразив. заводі «Ілліч» (нині С.-Петербург), Рослав. заводі алмаз. інструментів (Смолен. обл., РФ), Моск. комбінаті твердих сплавів, 1961 — на Кабардино-Балкар. заводі алмаз. інструментів (м. Терек, РФ). Не­зважаючи на те, що темпи росту виробництва алмаз. інструментів були до­статньо високими, обʼєми їх виготовле­н­ня не могли задовольнити швидко зростаючі потреби промисловості. Освоє­н­ня пром. технології синтезу алмазів створило потенційну можливість для подальшого масового виробництва інструментів і широкого викори­ста­н­ня їх у нар. госп-ві. Різке зро­ста­н­ня обʼємів виробництва алмазно-абразив. інструментів від­булося 1963, коли заводи-виробники почали одержувати від Дослід. заводу Ін­ституту надтвердих матеріалів АН УРСР порошки із синтет. алмазів. Протягом цього року випуск алмаз. інструментів збільшився в 4,6 раза. Тоді ж виробництво інструментів із синтет. алмазів роз­почато на Львівському інструментальному заводі та Харківському інструментальному заводі, а також роз­ширено на Томілін. і Ленінгр. заводах. 1966 стало до ладу найбільше під­приємство Європи — Полтав. завод штуч. алмазів і алмаз. інструментів (нині Полтавський завод алмазного інструменту). Із синтет. алмазів та інших НТМ виготовляють майже 90 % алмаз. інструментів і паст, практично всі інструменти на органіч. і керам. звʼязках, шкурки та стрічки, 95 % інструментів на гальваніч. і майже 90 % на металіч. звʼязках. Інструменти з НТМ за­стосовують в електроніці та оптиці, прецизій. приладо- і машинобудуван­ні, буд. індустрії, медицині, авіації, космонавтиці, під час роз­відува­н­ня та видобува­н­ня корис. копалин тощо. Роз­робле­н­ня високо­продуктив. і енергоощад. за­стосува­н­ня алмаз., на основі кубіч. нітриду бору, твердо­сплав. і керам. інструментів, номенклатури їх виробництва для економічно об­ґрунт. і конкуренто­здат. за­стосува­н­ня забезпечують наук. і пром. центри в галузі НТМ у Києві, Харкові, Донецьку, Одесі, Полтаві. Серед укр. пріоритет. та конкуренто­здат. інструментів — інструменти для повного фактур. обробле­н­ня природ. каменю (сегментні пилки, сегменти до них, шліфувальники, від­різні круги, фасон­ні круги, свердла); правлячі інструменти (бруски, ролики, олівці); бурові інструменти (долота, коронки, роз­ширювачі); хонінгувал. і суперфінішні бруски; шліфувал. інструменти для твердих сплавів, інструментал. сталей і кераміки; кіборити діаметром 7–10 мм, а також пластини у ви­гляді квадрата, ромба та трикутника вис. 4,76 і 3,18 мм для обробле­н­ня наплавлених матеріалів і покрит­тів, сталей і зносо­стійких чавунів; алмазно-твердо­сплавні пластини АТП. Україна є одним із провід­них виробників інструментів із НТМ.

Завантажити статтю