ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 160 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ к созданию нового класса керамических режущих инструментов с превосходными характеристиками, способными обеспечить интенсификацию производительности [2]. Современные керамические режущие инструменты изготавливаются из керамики на основе оксида алюминия, диоксида циркония, керметов, нитрида и карбида кремния, SiAlON и др. [2]. Мартенситное превращение из метастабильной тетрагональной фазы в стабильную моноклинную фазу создает поле напряжений вокруг распространяющихся трещин, что является ключом к явлению увеличения вязкости разрушения керамики на основе диоксида циркония за счет фазового превращения [3, 4]. Легирующие примеси, такие как Y2O3, обычно добавляются для стабилизации высокотемпературной тетрагональной и (или) кубической фазы в микроструктуре спеченной керамики [3, 5]. Несмотря на превосходные механические свойства, использование тетрагонального поликристаллического диоксида циркония (Y-TZP) для износостойких применений ограничено из-за его низкой твердости [5]. Однако, например, микроразмерные концевые фрезы, изготовленные из керамики Y-TZP, показали наилучшие результаты среди керамических материалов с точки зрения остроты режущих кромок инструмента. Стоит отметить зафиксированные факты увеличения сопротивления износу в испытаниях по микрофрезерованию с применением инструмента из Y-TZP [6], при котором, как известно, размерные эффекты микрогеометрии режущих кромок, такие как отношение толщины срезаемого слоя к радиусу округления режущей кромки, приводят к высоким механическим напряжениям [6]. Керамические композиты с высокой твердостью и матрицей из оксида алюминия с включениями диоксида циркония, повышающими его вязкость разрушения (ZTA), широко используются в качестве керамических режущих инструментов для обработки твердых и износостойких материалов [2, 7–16]. В работе [12] впервые были исследованы высокопроизводительные керамические режущие инструменты сложной формы из ZTA, оснащенные стружколомом. Исследуемые образцы были изготовлены методом 3D-печати на основе фотополимеризации в ванне в сочетании с процессом горячего изостатического спекания. Были получены режущие инструменты с относительной плотностью 99,34 %, твердостью по Виккерсу 17,98 ± 0,20 ГПа, прочностью на изгиб 779 ± 47 МПа и вязкостью разрушения 5,41 ± 0,29 МПа м1/2. Было исследовано влияние трех параметров резания, а именно скорости резания, подачи и глубины резания, на характеристики режущих инструментов, а также были изучены механизмы износа режущих инструментов. Опубликованное в [13] исследование демонстрирует потенциал режущих инструментов из композитов ZTA с in situ сформированным SrAl12O19 в качестве решения для деревообрабатывающей промышленности, предлагая альтернативу обычным инструментам из однокарбидных твердых сплавов (группа WC+Co). В работе [14] изучены режущие характеристики и механизмы отказа керамических режущих пластин ZTA-MgO (ZTA/MgO/MWCNT), армированных многослойными углеродными нанотрубками (MWCNT), во время непрерывной сухой токарной обработки закаленной стали AISI-4340 (≈40 HRC) на высоких скоростях резания. Инструменты ZTA/MgO/MWCNT продемонстрировали повышенную производительность по сравнению с инструментами ZTA/MgO, особенно в диапазоне скоростей резания 200…300 м/мин. Повышенные микротвердость, нанотвердость и вязкость разрушения инструментов ZTA/MgO/ MWCNT способствовали значительному улучшению производительности резания, особенно при высоких скоростях резания, низких скоростях подачи и минимальной глубине резания. В [15] была разработана новая самосмазывающаяся керамическая режущая пластина путем включения 10 масс. % молибдена (Mo) в композит ZTA посредством спекания без давления. Температуры, возникающие во время высокоскоростной токарной обработки стали AISI 4340, привели к образованию тонких смазочных трибопленок оксидов Mo (MoO2 и MoO3) в зоне контакта. Самосмазывающиеся свойства разработанной пластины успешно противостоят истиранию и обеспечивают рост срока службы инструмента на 11 % по сравнению с распространенными режущими инструментами. Сингх и др. [16] изучали обработку стали AISI 4340 с использованием горячепрессованных пластин ZTA и ZTA-CuO при оптимизированных условиях резания: скорость резания = 300 м/мин, скорость подачи 0,16 мм/об и глубина резания 0,5 мм.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1