Kubický nitrid boru (CBN) je jedním z nejtvrdších známých materiálů, hned po diamantu. Tento syntetický abrazivní materiál se používá především při obrábění tvrdých a houževnatých kovových materiálů, jako jsou kalené oceli, superslitiny nebo litiny. Díky svým jedinečným vlastnostem, jako je extrémní tvrdost, vysoká tepelná a chemická odolnost, se CBN stal klíčovým materiálem v moderních obráběcích procesech.
Chemické složení a vlastnosti CBN
Kubický nitrid boru je syntetická sloučenina bóru a dusíku s chemickým vzorcem BN. Má strukturu podobnou diamantu, což mu propůjčuje mimořádnou tvrdost a odolnost vůči vysokým teplotám.
Extrémní tvrdost – druhý nejtvrdší materiál po diamantu, což zajišťuje vynikající brusné vlastnosti.
Vysoká tepelná odolnost – odolává teplotám až 1 300 °C, což je mnohem více než diamant, který se při vysokých teplotách rozkládá.
Chemická stabilita – na rozdíl od diamantu nereaguje s železem, což umožňuje efektivní broušení ocelí a slitin železa.
Delší životnost – CBN má podstatně delší životnost než běžná abraziva, jako je oxid hlinitý nebo karbid křemíku.
Nízké tření a menší zahřívání – snižuje riziko přehřívání a deformací obrobku.
Tyto vlastnosti činí CBN ideálním materiálem pro náročné aplikace, kde je vyžadována vysoká přesnost a odolnost nástroje.
Výroba kubického nitridu boru (CBN)
CBN se přirozeně v přírodě nevyskytuje, proto se vyrábí synteticky za extrémních podmínek vysokého tlaku a teploty, podobně jako syntetický diamant.
- Příprava surovin – jako výchozí materiál se používá hexagonální nitrid boru (h-BN).
- Vystavení extrémním podmínkám – materiál se zahřívá na teploty kolem 1 500 - 2 000 °C a vystavuje tlaku 50 000 - 100 000 atmosfér.
- Krystalizace do kubické struktury – hexagonální nitrid boru se přemění na kubický nitrid boru (CBN).
- Drcení a třídění – výsledný materiál se rozemele a roztřídí na požadované velikosti zrn.
- Aplikace na brusné nástroje – CBN se používá v různých formách, například jako pojivo v brusných kotoučích nebo jako povlak na řezných nástrojích.
Díky této precizní výrobní metodě získává CBN svou vysokou tvrdost a tepelnou odolnost, čímž překonává běžná abraziva.
Použití CBN v průmyslu
Kubický nitrid boru se využívá především v aplikacích, kde běžná abraziva nestačí.
Broušení kalených ocelí – ideální pro obrábění tvrzených nástrojových ocelí s tvrdostí nad 45 HRC.
Obrábění superslitin – vhodné pro slitiny niklu, kobaltu a titanu používané v leteckém průmyslu.
Automobilový průmysl – výroba přesných součástí, jako jsou vačkové a klikové hřídele.
Letecký průmysl – výroba součástek s extrémní přesností a odolností vůči teplotám.
Výroba brusných a řezných nástrojů – CBN se používá v brusných kotoučích, výbrusech a řezných nástrojích, jako jsou soustružnické destičky.
Suché broušení – díky nízkému tření umožňuje efektivní broušení bez použití chladicí kapaliny.
CBN je zvláště vhodný pro obrábění materiálů, u nichž běžné abraziva, jako je oxid hlinitý nebo karbid křemíku, selhávají kvůli jejich nízké tepelně-chemické stabilitě.
Výhody a nevýhody CBN
Výhody:
✔ Delší životnost – až 100x delší životnost než běžná abraziva.
✔ Vysoká odolnost proti opotřebení – udržuje si své řezné vlastnosti po delší dobu.
✔ Vysoká tepelná stabilita – neztrácí tvrdost ani při vysokých teplotách.
✔ Chemická stabilita – nereaguje s železnými materiály, na rozdíl od diamantu.
✔ Menší opotřebení nástroje – snižuje náklady na výměnu a údržbu.
Nevýhody:
✘ Vysoká cena – CBN je podstatně dražší než běžná abraziva, což zvyšuje počáteční náklady.
✘ Nevhodný pro měkké materiály – méně efektivní při obrábění měkkých kovů, jako je hliník nebo měď.
✘ Vyžaduje speciální upínání a stroje – některé aplikace CBN vyžadují speciální stroje a upínací systémy pro optimální výkon.
Navzdory vyšším nákladům na pořízení se použití CBN ve správných aplikacích vyplatí díky výrazně delší životnosti a vyšší efektivitě obrábění.
Závěr
Kubický nitrid boru (CBN) představuje jeden z nejvýkonnějších abrazivních materiálů používaných v moderním průmyslu. Díky své extrémní tvrdosti, vysoké tepelné stabilitě a chemické odolnosti umožňuje efektivní obrábění tvrdých a houževnatých materiálů, kde by běžná abraziva selhala.
Přestože je CBN dražší než konvenční brusné materiály, jeho dlouhá životnost a efektivita jej činí ekonomicky výhodným pro náročné průmyslové aplikace. S neustálým vývojem technologií a požadavky na vyšší přesnost a produktivitu zůstává CBN klíčovým materiálem v oblasti broušení a přesného obrábění.