Toomas Tammer - Lõikeriistade taastamine - Tallinna Tehnikakõrgkool

Metallkeraamilised materjalid on lõiketöötlemises laialt levinud tööriista materjalide grupp, mis
leiab kasutamist suurtel kiirustel töötavate lihtsa lõikeosa kujundusega tööriistade, nagu treiterad,
freesid jne, lõikeosa valmistamisel. Sellisel juhul on tööriista lõikeosaks erineva kujuga tema
korpusele kinnitatavad ja tavaliselt vahetatavad kõvasulamist valmistatud terikud. Volfram-
kõvasulamite peamiseks koostisosaks on volframkarbiid (WC), millele on lisatud metallilist
koobaltit (Co). Peale nimetatud komponentide võivad nende materjalide koostisse kuuluda veel
titaankarbiid (TiC), tantaalkarbiid (TaC) ja nioobiumkarbiid (NbC). Karbiidid moodustavad
60...95% kõvasulami mahust. Koobalt täidab kõvasulamites sideaine ülesannet, vt joonis 1, sidudes
omavahel rabedad ja kõvad karbiidide osakesed. Kuna antud materjalide koostisest moodustab
suurema osa volframkarbiid, siis tuleneb siit ka nimetus: volfram-kõvasulamid. [25:13]
Toorikute pressimisele järgneb kõvasulami paagutamine. Paagutamine on kuumtöötlemise protsess,
mille käigus sideainena kasutatav metall, koobalt, viiakse sulanud olekusse. Sula sideaine märgab
karbiidide terad ja jahtumisel seob nad tihedaks, suure kõvadusega (HRA 85...92) ja
soojuspüsivusega (800...1200 ºC) materjaliks. Paagutamine toimub temperatuuridel 1400...1600 ºC
vastavates vormides. Paagutamise käigus materjali tihedus suureneb ja poorid, mis jäid pressimisel
toorikutesse, kaovad selle tulemusel terikute mõõtmed vähenevad 17...20%. Paagutatavate toorikute
mõõtude muutumine ei võimalda paagutamise käigus saada vajaliku täpsusega terikuid ning terikud
vajavad peale paagutamist täiendavat lihvimist ja lõikeservade ümardamist. Paagutatud sulamite
tugevusnäitajad (paindetugevus, löögitugevus) on oluliselt nigelamad kiirlõiketeraste vastavatest
näitajatest, olles keskmiselt 1,5...2 korda madalamad. Samas on kõvasulamid väga suure
survetugevusega, mis võib ulatuda kuni 4000 107 Pa. Viimane asjaolu mõjutab oluliselt
kõvasulamist lõikeriistade lõikeosa geomeetriat, mis on tihti kujundatud negatiivse esipinna
geomeetriaga. Negatiivne esipinna geomeetria (negatiivne esinurk, negatiivne faas lõikeserval)
tekitab teriku lõikeosa materjalis survepinged, millele on kõvasulami vastupanuvõime palju suurem
kui paindepingetele. Kõigile metallkeraamilistele materjalidele on omane nende painde- ja
löögitugevuse suurenemine kuumas olekus võrreldes vastavate näitajatega toatemperatuuril.
Materjali vastavad omadused paranevad kuni temperatuurini ≈ 500 ºC ja püsivad saavutatud
väärtusel kuni soojuspüsivuse temperatuurini. Järelikult ei ole soovitav kõvasulamitega töödelda
madalatel töörežiimidel, kus nende vastupanuvõime koormustele ja vibratsioonile võib osutuda
oodatust oluliselt väiksemaks. Metalliline koobalt on kõvasulamis sideaineks, mis seob rabedad
karbiidide osakesed omavahel ja tagab paagutamisel saadud materjali mehaanilise tugevuse. Mida
suurem on materjalis koobalti sisaldus, seda suuremad on tema painde- ja löögitugevus, kuid
koobalti sisalduse suurendamine vähendab sulami soojuspüsivust ja kulumiskindlust. Koobalti
17