Нанотехнологии представляют собой одно из наиболее перспективных и динамично развивающихся направлений технической мысли. Сегодня существует целый ряд сфер человеческой жизнедеятельности, в которых находит активное применение нанотехнологическая продукция. К таким отраслям относится и металлообработка. Здесь инновационные технологические приёмы используются для изготовления режущего инструмента – более прочного и износостойкого.
На современном этапе приоритетом в металлообработке является повышение производительности техпроцессов. Вместе с тем важнейшим требованием остаётся обеспечение качества продукции. В сложившихся условиях даже твердосплавные вольфрамовые резцы и титан-кобальтовые фрезы уже перестают удовлетворять запросы промышленности. О традиционной инструментальной стали при современных требованиях к качеству и производительности металлообработки говорить вообще не приходится – это вчерашний, а то и позавчерашний день.
Преимущества инструментов с нанопокрытиями
В основе производства наноструктурированных покрытий режущих кромок лежат совершенно иные физические процессы, чем те, что используются при изготовлении твердосплавных резцов и фрез. В результате синтеза на уровне кристаллической решётки материалы приобретают преимущества, обеспечивающие высокую производительность металлообработки и надлежащее качество конечной продукции. В число этих достоинств входят следующие:
- высокая сопротивляемость механическому износу;
- стабильность геометрии при любой температуре;
- устойчивость к коррозии;
- простота производства инструмента.
В качестве дополнительного и весьма важного преимущества следует назвать невысокую стоимость инструментов с нанопокрытиями, обусловленную тем, что для изготовления инновационных резцов и фрез не требуются столь дорогие цветные металлы, дефицит которых с течением времени ощущается всё острее.
Конечно, пока эти предложения являются дорогостоящими, но это, скорее, дань моде. Любые новинки на начальном этапе обычно оцениваются дороже их реальной цены. Однако в самом ближайшем времени, как только нанотехнологии выйдут на промышленные темпы, цена инновационных инструментов снизится и он станут доступны всем желающим.
Кубический нитрид бора
Самым перспективным наноматериалом для изготовления режущего металлообрабатывающего инструмента является кубический нитрид бора (КНБ). Это покрытие отличается особой равномерностью структуры, чем определяется чистота точения и фрезерования. Шероховатость поверхностей, обработанных нитрид-боровыми резцами, фрезами и свёрлами, составляют сотые доли микрона.
Кубический нитрид бора по шкале твёрдости Мооса занимает второе место после алмаза. Он сместил на третью позицию корунд, который в течение десятилетий был номером два. Да, по износостойкости этот синтетический минерал не дотягивает до алмаза, но он гораздо более выгоден с экономической точки зрения. Для его производства требуются не такие большие энергоресурсы, как для синтеза алмазных покрытий.
Перспективность использования КНБ признана сегодня в Российской Федерации на государственном уровне. Несколько лет назад госкорпорация Роснано приступила к реализации проекта по производству этого материала в промышленных масштабах на базе двух заводов в Москве и Владимирской области. В настоящее время предприятия уже вышли на проектную мощность и выпускают КНБ в объёмах, достаточных для удовлетворения потребностей станкостроительных заводов по всей России.
