Το καρβίδιο είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη κατηγορία υλικών εργαλείων υψηλής ταχύτητας μηχανικής κατεργασίας (HSM), τα οποία παράγονται από διεργασίες μεταλλουργίας σε σκόνη και αποτελούνται από σωματίδια σκληρού καρβιδίου (συνήθως καρβιδίου βολφραμίου WC) και μια μαλακότερη σύνθεση μεταλλικού δεσμού. Επί του παρόντος, υπάρχουν εκατοντάδες καρβίδια με βάση το WC με διαφορετικές συνθέσεις, οι περισσότερες από τις οποίες χρησιμοποιούν το κοβάλτιο (CO) ως συνδετικό υλικό, το νικέλιο (Ni) και το χρωμίου (CR) χρησιμοποιούνται επίσης συνήθως στοιχεία συνδετικού υλικού και άλλα μπορούν επίσης να προστεθούν. Μερικά στοιχεία κράματος. Γιατί υπάρχουν τόσοι πολλοί βαθμοί καρβιδίου; Πώς οι κατασκευαστές εργαλείων επιλέγουν το σωστό υλικό εργαλείων για μια συγκεκριμένη λειτουργία κοπής; Για να απαντήσουμε σε αυτές τις ερωτήσεις, ας δούμε πρώτα τις διάφορες ιδιότητες που καθιστούν το Cament Carbide ένα ιδανικό υλικό εργαλείων.
σκληρότητα και σκληρότητα
Το WC-Co Cement Carbide έχει μοναδικά πλεονεκτήματα τόσο στη σκληρότητα όσο και στην σκληρότητα. Το καρβίδιο βολφραμίου (WC) είναι εγγενώς πολύ σκληρό (περισσότερο από το Corundum ή Alumina) και η σκληρότητα του σπάνια μειώνεται καθώς η θερμοκρασία λειτουργίας αυξάνεται. Ωστόσο, δεν διαθέτει επαρκή ανθεκτικότητα, μια βασική ιδιότητα για τα εργαλεία κοπής. Προκειμένου να επωφεληθεί από την υψηλή σκληρότητα του καρβιδίου βολφραμίου και να βελτιώσει την ανθεκτικότητα του, οι άνθρωποι χρησιμοποιούν μεταλλικούς δεσμούς για να δεσμεύσουν το καρβίδιο του βολφραμίου μαζί, έτσι ώστε αυτό το υλικό να έχει σκληρότητα πολύ υπερβαίνει εκείνη του χάλυβα υψηλής ταχύτητας, ενώ είναι σε θέση να αντέξει τις περισσότερες πράξεις κοπής. δύναμη κοπής. Επιπλέον, μπορεί να αντέξει τις υψηλές θερμοκρασίες κοπής που προκαλούνται από την κατεργασία υψηλής ταχύτητας.
Σήμερα, σχεδόν όλα τα μαχαίρια WC-Co και τα ένθετα είναι επικαλυμμένα, οπότε ο ρόλος του βασικού υλικού φαίνεται λιγότερο σημαντικός. Αλλά στην πραγματικότητα, είναι το υψηλό ελαστικό μέτρο του υλικού WC-CO (μέτρο ακαμψίας, το οποίο είναι περίπου τρεις φορές από το χάλυβα υψηλής ταχύτητας σε θερμοκρασία δωματίου) που παρέχει το μη παραμορφωμένο υπόστρωμα για την επικάλυψη. Το WC-CO Matrix παρέχει επίσης την απαιτούμενη σκληρότητα. Αυτές οι ιδιότητες είναι οι βασικές ιδιότητες των υλικών WC-CO, αλλά οι ιδιότητες του υλικού μπορούν επίσης να προσαρμοστούν ρυθμίζοντας τη σύνθεση του υλικού και τη μικροδομή κατά την παραγωγή τσιμεντοποιημένων σκονών καρβιδίου. Ως εκ τούτου, η καταλληλότητα της απόδοσης του εργαλείου σε μια συγκεκριμένη κατεργασία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αρχική διαδικασία άλεσης.
Διαδικασία άλεσης
Η σκόνη καρβιδίου βολφραμίου λαμβάνεται από σκόνη βολφραμίου (W). Τα χαρακτηριστικά της σκόνης καρβιδίου βολφραμίου (ειδικά του μεγέθους των σωματιδίων) εξαρτώνται κυρίως από το μέγεθος των σωματιδίων της σκόνης βολφραμίου πρώτης ύλης και τη θερμοκρασία και τον χρόνο του καρκινικού συστήματος. Ο χημικός έλεγχος είναι επίσης κρίσιμος και η περιεκτικότητα σε άνθρακα πρέπει να διατηρείται σταθερή (κοντά στην στοιχειομετρική τιμή 6,13% κατά βάρος). Μια μικρή ποσότητα βαναδίου και/ή χρωμίου μπορεί να προστεθεί πριν από τη θεραπεία με καρκινικό επίπεδο προκειμένου να ελέγξει το μέγεθος των σωματιδίων σκόνης μέσω επακόλουθων διεργασιών. Διαφορετικές συνθήκες διεργασίας και διαφορετικές χρήσεις επεξεργασίας τελικών απαιτούν έναν συγκεκριμένο συνδυασμό μεγέθους σωματιδίων καρβιδίου βολφραμίου, περιεκτικότητας σε άνθρακα, περιεκτικότητας σε βαναδικό και περιεκτικότητας σε χρωμίου, μέσω της οποίας μπορούν να παραχθούν μια ποικιλία διαφορετικών σκονών καρβιδίου βολφραμίου. Για παράδειγμα, ο Ati Alldyne, κατασκευαστής σκόνης καρβιδίου βολφραμίου, παράγει 23 τυποποιημένες βαθμίδες σκόνης καρβιδίου βολφραμίου και οι ποικιλίες σκόνης καρβιδίου βολφραμίου προσαρμοσμένες σύμφωνα με τις απαιτήσεις των χρηστών μπορούν να φτάσουν περισσότερο από 5 φορές εκείνοι των τυποποιημένων βαθμών σκόνης καρβιδίου βολφραμίου.
Κατά την ανάμειξη και τη λείανση της σκόνης καρβιδίου βολφραμίου και του μεταλλικού δεσμού για την παραγωγή ενός ορισμένου βαθμού τσιμεντοειδούς σκόνης καρβιδίου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι συνδυασμοί. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη περιεκτικότητα σε κοβάλτιο είναι 3% - 25% (λόγος βάρους) και στην περίπτωση της ανάγκης για την ενίσχυση της αντοχής στη διάβρωση του εργαλείου, είναι απαραίτητο να προσθέσετε νικέλιο και χρωμίου. Επιπλέον, ο μεταλλικός δεσμός μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω προσθέτοντας άλλα συστατικά κράματος. Για παράδειγμα, η προσθήκη ρουθηνίου σε καρβίδιο με τσιμέντο WC-CO μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ανθεκτικότητα του χωρίς να μειώσει τη σκληρότητα του. Η αύξηση του περιεχομένου του συνδετικού υλικού μπορεί επίσης να βελτιώσει την ανθεκτικότητα του τσιμεντοειδούς καρβιδίου, αλλά θα μειώσει τη σκληρότητα του.
Η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων καρβιδίου βολφραμίου μπορεί να αυξήσει τη σκληρότητα του υλικού, αλλά το μέγεθος των σωματιδίων του καρβιδίου βολφραμίου πρέπει να παραμείνει το ίδιο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης. Κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης, τα σωματίδια καρβιδίου βολφραμίου συνδυάζονται και αναπτύσσονται μέσω μιας διαδικασίας διάλυσης και επανασύνδεσης. Στην πραγματική διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης, προκειμένου να σχηματιστούν ένα πλήρως πυκνό υλικό, ο μεταλλικός δεσμός γίνεται υγρός (που ονομάζεται πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης). Ο ρυθμός ανάπτυξης των σωματιδίων καρβιδίου βολφραμίου μπορεί να ελεγχθεί με την προσθήκη άλλων μεταβατικών μεταλλικών καρβίδων, όπως το καρβίδιο βαναδίου (VC), το καρβίδιο του χρωμίου (CR3C2), το καρβίδιο του τιτανίου (TIC), το καρβίδιο του ταντάλου (TAC) και το καρβίδιο Niobium (NBC). Αυτά τα μεταλλικά καρβίδια προστίθενται συνήθως όταν η σκόνη καρβιδίου βολφραμίου αναμιγνύεται και αλέθονται με μεταλλικό δεσμό, αν και το καρβίδιο βαναδίου και το καρβίδιο του χρώματος μπορούν επίσης να σχηματίζονται όταν η σκόνη καρβιδίου βολφραμίου είναι καρβουργείο.
Η σκόνη καρβιδίου βολφραμίου μπορεί επίσης να παραχθεί με τη χρήση ανακυκλωμένων υλικών καρβιδίου που έχουν ανακυκλωθεί. Η ανακύκλωση και η επαναχρησιμοποίηση του καρβιδίου απορριμμάτων έχει μακρά ιστορία στη βιομηχανία καρβιδίου τσιμέντου και αποτελεί σημαντικό μέρος ολόκληρης της οικονομικής αλυσίδας του κλάδου, συμβάλλοντας στη μείωση του υλικού κόστους, την εξοικονόμηση φυσικών πόρων και την αποφυγή αποβλήτων. Επιβλαβής διάθεση. Το θραυσμένο τσιμεντοειδές καρβίδιο μπορεί γενικά να επαναχρησιμοποιηθεί με διαδικασία APT (αμμωνίου paratungstate), διαδικασία αποκατάστασης ψευδαργύρου ή συντρίβοντας. Αυτές οι "ανακυκλωμένες" σκόνες καρβιδίου βολφραμίου έχουν γενικά καλύτερη, προβλέψιμη πυκνότητα επειδή έχουν μικρότερη επιφάνεια από τις σκόνες καρβιδίου βολφραμίου που γίνονται απευθείας μέσω της διαδικασίας καρκινικού βολφραμίου.
Οι συνθήκες επεξεργασίας της μικτής λείανσης της σκόνης καρβιδίου βολφραμίου και του μεταλλικού δεσμού είναι επίσης κρίσιμες παραμέτρους διεργασίας. Οι δύο συνηθέστερα χρησιμοποιούμενες τεχνικές άλεσης είναι η άλεση και η μικροβολία με σφαίρες. Και οι δύο διεργασίες επιτρέπουν την ομοιόμορφη ανάμιξη των αλεσμένων σκονών και το μειωμένο μέγεθος των σωματιδίων. Προκειμένου να γίνει το μεταγενέστερο τεμάχιο εργασίας να έχει επαρκή δύναμη, να διατηρήσει το σχήμα του τεμαχίου και να επιτρέψει στον χειριστή ή τον χειριστή να παραλάβει το τεμάχιο εργασίας για λειτουργία, είναι συνήθως απαραίτητο να προσθέσετε έναν οργανικό συνδετικό υλικό κατά τη διάρκεια της λείανσης. Η χημική σύνθεση αυτού του δεσμού μπορεί να επηρεάσει την πυκνότητα και την αντοχή του πιεσμένου τεμαχίου. Για να διευκολυνθεί ο χειρισμός, συνιστάται να προσθέσετε συνδετικά υψηλής αντοχής, αλλά αυτό έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερη πυκνότητα συμπύκνωσης και μπορεί να παράγει κομμάτια που μπορούν να προκαλέσουν ελαττώματα στο τελικό προϊόν.
Μετά την άλεση, η σκόνη συνήθως ξηραίνεται με ψεκασμό για να παράγει συσσωματώματα ελεύθερης ροής που συγκρατούνται από οργανικά συνδετικά. Με τη ρύθμιση της σύνθεσης του οργανικού συνδετικού υλικού, η δυνατότητα ροής και η πυκνότητα φορτίου αυτών των συσσωματωμάτων μπορεί να προσαρμοστεί όπως επιθυμείτε. Με τη διαλογή των πιο χονδροειδών ή λεπτότερων σωματιδίων, η κατανομή μεγέθους σωματιδίων του συσσωματώματος μπορεί να προσαρμοστεί περαιτέρω για να εξασφαλίσει καλή ροή όταν φορτωθεί στην κοιλότητα του καλουπιού.
Κατασκευή τεμαχίου
Τα τεμάχια των καρβιδίων μπορούν να σχηματίζονται από μια ποικιλία μεθόδων διεργασίας. Ανάλογα με το μέγεθος του τεμαχίου, το επίπεδο πολυπλοκότητας του σχήματος και την παρτίδα παραγωγής, τα περισσότερα ένθετα κοπής χυτεύονται χρησιμοποιώντας άκαμπτες μήτρες από την κορυφή και την πίεση. Προκειμένου να διατηρηθεί η συνοχή του βάρους και του μεγέθους του τεμαχίου κατά τη διάρκεια κάθε πίεσης, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι η ποσότητα σκόνης (μάζας και όγκου) που ρέει στην κοιλότητα είναι ακριβώς η ίδια. Η ρευστότητα της σκόνης ελέγχεται κυρίως από την κατανομή μεγέθους των συσσωματωμάτων και τις ιδιότητες του οργανικού συνδετικού υλικού. Τα διαμορφωμένα τεμάχια εργασίας (ή "κενά") σχηματίζονται εφαρμόζοντας πίεση χύτευσης 10-80 ksi (κιλό λίρες ανά τετραγωνικό πόδι) στη σκόνη που φορτώνεται στην κοιλότητα του καλουπιού.
Ακόμη και κάτω από εξαιρετικά υψηλή πίεση χύτευσης, τα σκληρά σωματίδια καρβιδίου βολφραμίου δεν θα παραμορφωθούν ή θα σπάσουν, αλλά ο οργανικός συνδετήρας πιέζεται στα κενά μεταξύ των σωματιδίων καρβιδίου βολφραμίου, καθορίζοντας έτσι τη θέση των σωματιδίων. Όσο υψηλότερη είναι η πίεση, τόσο πιο σφιχτή είναι η συγκόλληση των σωματιδίων καρβιδίου βολφραμίου και τόσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα συμπίεσης του τεμαχίου εργασίας. Οι ιδιότητες χύτευσης των βαθμών τσιμέντου σκόνης καρβιδίου μπορεί να ποικίλουν, ανάλογα με το περιεχόμενο του μεταλλικού συνδετικού υλικού, το μέγεθος και το σχήμα των σωματιδίων καρβιδίου βολφραμίου, ο βαθμός συσσωμάτωσης και η σύνθεση και η προσθήκη οργανικού συνδετικού υλικού. Προκειμένου να παρέχονται ποσοτικές πληροφορίες σχετικά με τις ιδιότητες συμπύκνωσης των βαθμών τσιμεντοποιημένων σκονών καρβιδίου, η σχέση μεταξύ πυκνότητας χύτευσης και πίεσης χύτευσης σχεδιάζεται συνήθως και κατασκευάζεται από τον κατασκευαστή σκόνης. Αυτές οι πληροφορίες διασφαλίζουν ότι η προμηθευμένη σκόνη είναι συμβατή με τη διαδικασία χύτευσης του κατασκευαστή εργαλείων.
Τα τεμάχια εργασίας μεγάλου μεγέθους καρβιδίου ή τεμάχια καρβιδίου με υψηλές αναλογίες διαστάσεων (όπως τα ορεκτικά για τους τελικούς μύλους και τα τρυπάνια) κατασκευάζονται συνήθως από ομοιόμορφα πιεσμένες βαθμούς σκόνης καρβιδίου σε μια εύκαμπτη τσάντα. Παρόλο που ο κύκλος παραγωγής της μεθόδου ισορροπημένης πίεσης είναι μεγαλύτερος από αυτόν της μεθόδου χύτευσης, το κόστος κατασκευής του εργαλείου είναι χαμηλότερο, επομένως αυτή η μέθοδος είναι πιο κατάλληλη για την παραγωγή μικρής παρτίδας.
Αυτή η μέθοδος διεργασίας είναι να τοποθετήσετε τη σκόνη στην τσάντα και να σφραγίσετε το στόμα της τσάντας και στη συνέχεια να τοποθετήσετε την τσάντα γεμάτη σκόνη σε ένα θάλαμο και να ασκήσετε πίεση 30-60KSI μέσω μιας υδραυλικής συσκευής για να πιέσετε. Τα πιεσμένα τεμάχια εργασίας είναι συχνά κατεργασμένα σε συγκεκριμένες γεωμετρίες πριν από την πυροσυσσωμάτωση. Το μέγεθος του σάκου διευρύνεται για να φιλοξενήσει συρρίκνωση του τεμαχίου κατά τη συμπύκνωση και να παρέχει επαρκές περιθώριο για εργασίες λείανσης. Δεδομένου ότι το τεμάχιο πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία μετά την πίεση, οι απαιτήσεις για τη συνέπεια της φόρτισης δεν είναι τόσο αυστηρές όσο αυτές της μεθόδου χύτευσης, αλλά εξακολουθεί να είναι επιθυμητό να διασφαλιστεί ότι η ίδια ποσότητα σκόνης φορτώνεται κάθε φορά στην τσάντα. Εάν η πυκνότητα φόρτισης της σκόνης είναι πολύ μικρή, μπορεί να οδηγήσει σε ανεπαρκή σκόνη στην τσάντα, με αποτέλεσμα το τεμάχιο να είναι πολύ μικρό και να πρέπει να διαλυθεί. Εάν η πυκνότητα φόρτωσης της σκόνης είναι πολύ υψηλή και η σκόνη που φορτώνεται στην τσάντα είναι πάρα πολύ, το τεμάχιο πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία για να αφαιρέσει περισσότερη σκόνη μετά την πίεση του. Παρόλο που η υπερβολική σκόνη απομακρύνεται και τα τεμάχια που έχουν διαλυθεί μπορούν να ανακυκλωθούν, μειώνουν έτσι την παραγωγικότητα.
Τα τεμάχια εργασίας του καρβιδίου μπορούν επίσης να σχηματιστούν χρησιμοποιώντας μήτρες εξώθησης ή μήτρες έγχυσης. Η διαδικασία χύτευσης εξώθησης είναι πιο κατάλληλη για τη μαζική παραγωγή τεκμηριωμάτων άξονα του αξονικού σχήματος, ενώ η διαδικασία χύτευσης με έγχυση χρησιμοποιείται συνήθως για τη μαζική παραγωγή σύνθετων τεμαχίων σχήματος. Και στις δύο διεργασίες χύτευσης, οι βαθμοί τσιμεντοειδούς σκόνης καρβιδίου αναστέλλονται σε ένα οργανικό συνδετικό υλικό που προσδίδει μια συνεκτικότητα που μοιάζει με οδοντόκρεμα στο μίγμα καρβιδίου. Η ένωση στη συνέχεια είτε εξωθείται μέσω μιας οπής είτε εγχέεται σε μια κοιλότητα για σχηματισμό. Τα χαρακτηριστικά του βαθμού τσιμέντου σκόνης καρβιδίου καθορίζουν τη βέλτιστη αναλογία σκόνης προς συνδεδεμένο στο μίγμα και έχουν σημαντική επίδραση στην ευελιξία του μείγματος μέσω της οπής εξώθησης ή της έγχυσης στην κοιλότητα.
Αφού σχηματιστεί το τεμάχιο από τη χύτευση, το ισοστατικό συμπίεση, την εξώθηση ή τη χύτευση με έγχυση, ο οργανικός συνδετήρας πρέπει να αφαιρεθεί από το τεμάχιο εργασίας πριν από το τελικό στάδιο πυροσυσσωμάτωσης. Η πυροσυσσωμάτωση αφαιρεί το πορώδες από το τεμάχιο εργασίας, καθιστώντας το πλήρως (ή ουσιαστικά) πυκνό. Κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης, ο μεταλλικός δεσμός στο τεμάχιο εργασίας που σχηματίζεται από τον τύπο γίνεται υγρό, αλλά το τεμάχιο εργασίας διατηρεί το σχήμα του κάτω από τη συνδυασμένη δράση των τριχοειδών δυνάμεων και της σύνδεσης σωματιδίων.
Μετά την πυροσυσσωμάτωση, η γεωμετρία του τεμαχίου παραμένει η ίδια, αλλά οι διαστάσεις μειώνονται. Προκειμένου να ληφθεί το απαιτούμενο μέγεθος του τεμαχίου μετά την πυροσυσσωμάτωση, ο ρυθμός συρρίκνωσης πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό του εργαλείου. Ο βαθμός της σκόνης καρβιδίου που χρησιμοποιείται για να κάνει κάθε εργαλείο πρέπει να σχεδιαστεί για να έχει τη σωστή συρρίκνωση όταν συμπιεστεί κάτω από την κατάλληλη πίεση.
Σε όλες σχεδόν τις περιπτώσεις, απαιτείται θεραπεία μετά το σερβιτόρο του πυροσυσσωρευμένου τεμαχίου. Η πιο βασική μεταχείριση των εργαλείων κοπής είναι να ακονίσει την κοπτική άκρη. Πολλά εργαλεία απαιτούν λείανση της γεωμετρίας και των διαστάσεων τους μετά την πυροσυσσωμάτωση. Ορισμένα εργαλεία απαιτούν λείανση πάνω και κάτω. Άλλοι απαιτούν περιφερειακή λείανση (με ή χωρίς να ακονίζει την κοπτική άκρη). Όλα τα τσιπ καρβίδια από την άλεση μπορούν να ανακυκλωθούν.
Επίστρωση εργασίας
Σε πολλές περιπτώσεις, το τελικό τεμάχιο πρέπει να επικαλυφθεί. Η επικάλυψη παρέχει λιπαντική και αυξημένη σκληρότητα, καθώς και φράγμα διάχυσης στο υπόστρωμα, εμποδίζοντας την οξείδωση όταν εκτίθεται σε υψηλές θερμοκρασίες. Το υπόστρωμα καρβιδίου τσιμέντου είναι κρίσιμο για την απόδοση της επικάλυψης. Εκτός από την προσαρμογή των κύριων ιδιοτήτων της σκόνης μήτρας, οι επιφανειακές ιδιότητες της μήτρας μπορούν επίσης να προσαρμοστούν με χημική επιλογή και να αλλάξουν τη μέθοδο πυροσυσσωμάτωσης. Μέσα από τη μετανάστευση του κοβάλτιο, μπορεί να εμπλουτιστεί περισσότερο το κοβάλτιο στο εξωτερικό στρώμα της επιφάνειας της λεπίδας μέσα στο πάχος των 20-30 μm σε σχέση με το υπόλοιπο τεμάχιο εργασίας, δίνοντας έτσι την επιφάνεια του υποστρώματος καλύτερη αντοχή και σκληρότητα, καθιστώντας το πιο ανθεκτικό στην παραμόρφωση.
Με βάση τη δική τους διαδικασία παραγωγής (όπως η μέθοδος αποξήρανσης, ο ρυθμός θέρμανσης, ο χρόνος πυροσυσσωμάτωσης, η τάση θερμοκρασίας και καρκινικού συστήματος), ο κατασκευαστής εργαλείων μπορεί να έχει ορισμένες ειδικές απαιτήσεις για τη χρήση σκόνης καρβιδίου που χρησιμοποιείται. Ορισμένοι ερευνητές εργαλείων μπορούν να συσσωρεύουν το τεμάχιο εργασίας σε φούρνο κενού, ενώ άλλοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα καυτό ισοστατικό φούρνο πυροσυσσωμάτωσης (που πιέζει το τεμάχιο κοντά στο τέλος του κύκλου της διαδικασίας για να αφαιρέσει τυχόν υπολείμματα). Τα τεμάχια που έχουν επιτεθεί σε ένα φούρνο κενού μπορεί επίσης να χρειαστεί να είναι ζεστό ισοστατικά μέσω μιας πρόσθετης διαδικασίας για να αυξήσει την πυκνότητα του τεμαχίου. Ορισμένοι κατασκευαστές εργαλείων μπορούν να χρησιμοποιούν υψηλότερες θερμοκρασίες πυροσυσσωμάτωσης κενού για να αυξήσουν την πυροσυσσωρευμένη πυκνότητα των μειγμάτων με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε κοβάλτιο, αλλά αυτή η προσέγγιση μπορεί να χτίσει τη μικροδομή τους. Προκειμένου να διατηρηθεί ένα λεπτό μέγεθος κόκκων, μπορούν να επιλεγούν σκόνες με μικρότερο μέγεθος σωματιδίων καρβιδίου βολφραμίου. Προκειμένου να ταιριάζει με τον συγκεκριμένο εξοπλισμό παραγωγής, οι συνθήκες αποξήρανσης και η τάση του καρκινικού συστήματος έχουν επίσης διαφορετικές απαιτήσεις για την περιεκτικότητα σε άνθρακα στη σκόνη καρβιδίου.
Ταξινόμηση βαθμού
Συνδυασμένες αλλαγές διαφορετικών τύπων σκόνης καρβιδίου βολφραμίου, σύνθεσης μείγματος και περιεχομένου μεταλλικού συνδετικού υλικού, τύπου και ποσότητας αναστολέα ανάπτυξης κόκκων κ.λπ. Αυτές οι παράμετροι θα καθορίσουν τη μικροδομή του τσιμεντοειδούς καρβιδίου και των ιδιοτήτων του. Μερικοί συγκεκριμένοι συνδυασμοί ακινήτων έχουν καταστεί η προτεραιότητα για ορισμένες συγκεκριμένες εφαρμογές επεξεργασίας, καθιστώντας το νόημα να ταξινομηθούν διάφοροι βαθμοί καρβιδίου.
Τα δύο πιο συχνά χρησιμοποιούμενα συστήματα ταξινόμησης καρβιδίου για εφαρμογές κατεργασίας είναι το σύστημα ονομασίας C και το σύστημα ονομασίας ISO. Παρόλο που ούτε το σύστημα δεν αντικατοπτρίζει πλήρως τις ιδιότητες του υλικού που επηρεάζουν την επιλογή των βαθμίδων καρβιδίου τσιμέντου, παρέχουν ένα σημείο εκκίνησης για συζήτηση. Για κάθε ταξινόμηση, πολλοί κατασκευαστές έχουν τους δικούς τους ειδικούς βαθμούς, με αποτέλεσμα μια μεγάλη ποικιλία βαθμών καρβιδίου。
Οι βαθμοί καρβιδίου μπορούν επίσης να ταξινομηθούν με σύνθεση. Οι βαθμοί καρβιδίου βολφραμίου (WC) μπορούν να χωριστούν σε τρεις βασικούς τύπους: απλό, μικροκρυσταλλικό και κράμα. Οι βαθμοί Simplex αποτελούνται κυρίως από συνδετικά καρβιδίου βολφραμίου και κοβαλτίου, αλλά μπορεί επίσης να περιέχουν μικρές ποσότητες αναστολέων ανάπτυξης κόκκων. Ο μικροκρυσταλλικός βαθμός αποτελείται από καρβίδιο βολφραμίου και συνδετικό υλικό κοβαλτίου που προστίθεται με αρκετά χιλιοστά καρβιδίου βαναδίου (VC) και (OR) χρωμίου (CR3C2) και το μέγεθος των κόκκων του μπορεί να φτάσει 1 μΜ ή λιγότερο. Οι βαθμοί κράματος αποτελούνται από συνδετικά καρβιδίου βολφραμίου και κοβαλτίου που περιέχουν μερικά ποσοστό καρβιδίου τιτανίου (TIC), καρβίδιο του ταντάλου (TAC) και καρβίδιο Niobium (NBC). Αυτές οι προσθήκες είναι επίσης γνωστές ως κυβικά καρβίδια λόγω των ιδιοτήτων τους. Η προκύπτουσα μικροδομή παρουσιάζει μια ανομοιογενή δομή τριών φάσεων.
1) Απλοί βαθμοί καρβιδίου
Αυτοί οι βαθμοί για κοπή μετάλλων συνήθως περιέχουν 3% έως 12% κοβάλτιο (κατά βάρος). Η περιοχή μεγέθους των κόκκων καρβιδίου βολφραμίου είναι συνήθως μεταξύ 1-8 μm. Όπως και με άλλους βαθμούς, η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων του καρβιδίου βολφραμίου αυξάνει την σκληρότητα και την εγκάρσια αντοχή ρήξης (TRS), αλλά μειώνει την αντοχή του. Η σκληρότητα του καθαρού τύπου είναι συνήθως μεταξύ HRA89-93.5. Η αντοχή εγκάρσιας ρήξης είναι συνήθως μεταξύ 175-350KSI. Οι σκόνες αυτών των βαθμών μπορεί να περιέχουν μεγάλες ποσότητες ανακυκλωμένων υλικών.
Οι βαθμοί απλού τύπου μπορούν να χωριστούν σε C1-C4 στο σύστημα βαθμού C και μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με τις σειρές βαθμού K, N, S και H στο σύστημα βαθμού ISO. Οι βαθμοί Simplex με ενδιάμεσες ιδιότητες μπορούν να ταξινομηθούν ως βαθμοί γενικής χρήσης (όπως C2 ή K20) και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για στροφή, άλεση, προγραμματισμό και βαρετό. Οι βαθμοί με μικρότερο μέγεθος κόκκων ή χαμηλότερη περιεκτικότητα σε κοβάλτιο και υψηλότερη σκληρότητα μπορούν να ταξινομηθούν ως βαθμοί τερματισμού (όπως C4 ή K01). Οι βαθμοί με μεγαλύτερο μέγεθος κόκκων ή υψηλότερη περιεκτικότητα σε κοβάλτιο και καλύτερη ανθεκτικότητα μπορούν να ταξινομηθούν ως βαθμοί τραχύτητας (όπως C1 ή K30).
Τα εργαλεία που κατασκευάζονται σε βαθμούς Simplex μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μηχανική κατεργασία από χυτοσίδηρο, 200 και 300 ανοξείδωτο χάλυβα, αλουμίνιο και άλλα μη σιδηρούχα μέταλλα, υπερκράτες και σκληρυνθούν χάλυβες. Αυτοί οι βαθμοί μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές μη κοπής μη μετάλλων (π.χ. ως εργαλεία βράχου και γεωλογικής γεώτρησης) και οι βαθμοί αυτοί έχουν εύρος μεγέθους κόκκων 1,5-10 μm (ή μεγαλύτερη) και περιεκτικότητα σε κοβάλτιο 6%-16%. Μια άλλη μη μέταλλο κοπή της απλής βαθμού καρβιδίου είναι στην κατασκευή πεύει και γροθιές. Αυτοί οι βαθμοί έχουν συνήθως ένα μεσαίο μέγεθος κόκκων με περιεκτικότητα σε κοβάλτιο 16%-30%.
(2) Μικροκρυσταλλικά τσιμέντου καρβιδίου βαθμού
Αυτοί οι βαθμοί περιέχουν συνήθως 6% -15% κοβάλτιο. Κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης της υγρής φάσης, η προσθήκη καρβιδίου βαναδίου και/ή καρβιδίου χρωμίου μπορεί να ελέγξει την ανάπτυξη των κόκκων για να αποκτήσει μια λεπτή δομή κόκκων με μέγεθος σωματιδίων μικρότερο από 1 μm. Αυτός ο λεπτός βαθμός έχει πολύ υψηλή σκληρότητα και εγκάρσια ρήξη πάνω από 500ksi. Ο συνδυασμός υψηλής αντοχής και επαρκούς ανθεκτικότητας επιτρέπει σε αυτούς τους βαθμούς να χρησιμοποιούν μια μεγαλύτερη θετική γωνία τσουγκράνας, η οποία μειώνει τις δυνάμεις κοπής και παράγει λεπτότερα τσιπ με κοπή και όχι ώθηση του μεταλλικού υλικού.
Μέσω της αυστηρής αναγνώρισης των διαφόρων πρώτων υλών στην παραγωγή βαθμών σκόνης καρβιδίου τσιμέντου και του αυστηρού ελέγχου των συνθηκών της διεργασίας πυροσυσσωμάτωσης για να αποφευχθεί ο σχηματισμός ασυνήθιστα μεγάλων κόκκων στην μικροδομή υλικού, είναι δυνατό να ληφθούν κατάλληλες ιδιότητες υλικού. Προκειμένου να διατηρηθεί το μέγεθος των κόκκων μικρού και ομοιόμορφου, ανακυκλωμένη ανακυκλωμένη σκόνη θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο εάν υπάρχει πλήρης έλεγχος της διαδικασίας πρώτης ύλης και της ανάκτησης και οι εκτεταμένες δοκιμές ποιότητας.
Οι μικροκρυσταλλικές βαθμίδες μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με τη σειρά M Grade στο σύστημα βαθμού ISO. Επιπλέον, άλλες μεθόδους ταξινόμησης στο σύστημα βαθμού C και το σύστημα βαθμού ISO είναι οι ίδιες με τους καθαρούς βαθμούς. Οι μικροκρυσταλλικές βαθμίδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή εργαλείων που κόβουν τα μαλακότερα υλικά εργασίας, επειδή η επιφάνεια του εργαλείου μπορεί να κατασκευαστεί πολύ ομαλά και μπορεί να διατηρήσει μια εξαιρετικά αιχμηρή άκρη.
Οι μικροκρυσταλλικές βαθμίδες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μηχανή υπερκράτων με βάση το νικέλιο, καθώς μπορούν να αντέξουν τις θερμοκρασίες κοπής μέχρι 1200 ° C. Για την επεξεργασία υπερκράτων και άλλων ειδικών υλικών, η χρήση εργαλείων μικροκρυσταλλικού βαθμού και εργαλείων καθαρού βαθμού που περιέχουν ρουθηνικό μπορούν ταυτόχρονα να βελτιώσουν την αντίσταση της φθοράς, την αντοχή στην παραμόρφωση και την ανθεκτικότητα. Οι μικροκρυσταλλικές βαθμίδες είναι επίσης κατάλληλες για την κατασκευή περιστρεφόμενων εργαλείων, όπως τρυπάνια που παράγουν διατμητική τάση. Υπάρχει ένα τρυπάνι από σύνθετες ποιότητες τσιμεντοειδούς καρβιδίου. Σε συγκεκριμένα τμήματα του ίδιου τρυπανιού, η περιεκτικότητα σε κοβάλτιο στο υλικό ποικίλλει, έτσι ώστε η σκληρότητα και η σκληρότητα του τρυπανιού να βελτιστοποιούνται ανάλογα με τις ανάγκες επεξεργασίας.
(3) βαθμοί καρβιδίου τύπου κράματος τσιμέντου
Αυτοί οι βαθμοί χρησιμοποιούνται κυρίως για την κοπή εξαρτημάτων χάλυβα και η περιεκτικότητα σε κοβάλτιο είναι συνήθως 5%-10%και το μέγεθος των κόκκων κυμαίνεται από 0,8-2 μm. Προσθέτοντας 4% -25% καρβίδιο τιτανίου (TIC), η τάση του καρβιδίου βολφραμίου (WC) να διαχέεται στην επιφάνεια των χάλυβα τσιπ μπορεί να μειωθεί. Η αντοχή στο εργαλείο, η αντίσταση στη φθορά του κρατήρα και η αντοχή σε θερμικό σοκ μπορούν να βελτιωθούν με την προσθήκη έως και 25% καρβιδίου τανταλίου (TAC) και καρβιδίου Niobium (NBC). Η προσθήκη τέτοιων κυβικών καρβίδων αυξάνει επίσης την κόκκινη σκληρότητα του εργαλείου, συμβάλλοντας στην αποφυγή της θερμικής παραμόρφωσης του εργαλείου σε βαριά κοπή ή σε άλλες λειτουργίες όπου η αιχμή θα παράγει υψηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, το καρβίδιο του τιτανίου μπορεί να παρέχει θέσεις πυρήνωσης κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης, βελτιώνοντας την ομοιομορφία της κατανομής κυβικών καρβιδίων στο τεμάχιο εργασίας.
Σε γενικές γραμμές, το εύρος σκληρότητας των βαθμών καρβιδίου τύπου από κράμα είναι HRA91-94, και η αντοχή εγκάρσιας θραύσης είναι 150-300ksi. Σε σύγκριση με τους καθαρούς βαθμούς, οι βαθμοί κράματος έχουν κακή αντοχή στη φθορά και χαμηλότερη αντοχή, αλλά έχουν καλύτερη αντίσταση στην συγκολλητική φθορά. Οι βαθμοί κράματος μπορούν να χωριστούν σε C5-C8 στο σύστημα βαθμού C και μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με τις σειρές βαθμού P και M στο σύστημα βαθμού ISO. Οι βαθμοί κράματος με ενδιάμεσες ιδιότητες μπορούν να ταξινομηθούν ως βαθμοί γενικής χρήσης (όπως C6 ή P30) και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για στροφή, πατώντας, προγραμματισμό και άλεση. Οι πιο σκληροί βαθμοί μπορούν να ταξινομηθούν ως τελικοί βαθμοί (όπως C8 και P01) για την ολοκλήρωση των εργασιών στροφής και βαρετών. Αυτοί οι βαθμοί έχουν συνήθως μικρότερα μεγέθη κόκκων και χαμηλότερη περιεκτικότητα σε κοβάλτιο για να αποκτήσουν την απαιτούμενη σκληρότητα και αντοχή στη φθορά. Ωστόσο, παρόμοιες ιδιότητες υλικού μπορούν να ληφθούν προσθέτοντας περισσότερα κυβικά καρβίδια. Οι βαθμοί με την υψηλότερη σκληρότητα μπορούν να ταξινομηθούν ως βαθμοί τραχύτητας (π.χ. C5 ή P50). Αυτοί οι βαθμοί έχουν συνήθως ένα μεσαίο μέγεθος κόκκων και υψηλή περιεκτικότητα σε κοβάλτιο, με χαμηλές προσθήκες κυβικών καρβιδίων για να επιτευχθεί η επιθυμητή ανθεκτικότητα αναστέλλοντας την ανάπτυξη της ρωγμής. Σε διακοπτόμενες λειτουργίες στροφής, η απόδοση κοπής μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω χρησιμοποιώντας τους προαναφερθέντες βαθμούς πλούσιες σε κοβαλτίου με υψηλότερη περιεκτικότητα σε κοβαλτίου στην επιφάνεια του εργαλείου.
Οι βαθμοί κράματος με χαμηλότερο περιεχόμενο καρβιδίου τιτανίου χρησιμοποιούνται για τη μηχανική κατεργασία από ανοξείδωτο χάλυβα και εύπλαστο σιδήρου, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μηχανική κατεργασία μη σιδηρούχων μετάλλων όπως υπερκράματα με βάση το νικέλιο. Το μέγεθος των κόκκων αυτών των βαθμών είναι συνήθως μικρότερο από 1 μm και η περιεκτικότητα σε κοβάλτιο είναι 8%-12%. Οι σκληρότεροι βαθμοί, όπως το M10, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετατροπή του εύπλινου σιδήρου. Οι σκληρότεροι βαθμοί, όπως το M40, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για χάλυβα άλεσης και πλάκας ή για στροφή από ανοξείδωτο χάλυβα ή υπερκράματα.
Οι βαθμοί καρβιδίου με τσιμέντο τύπου από κράμα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για σκοπούς κοπής μη μετάλλων, κυρίως για την κατασκευή εξαρτημάτων ανθεκτικών στη φθορά. Το μέγεθος των σωματιδίων αυτών των βαθμών είναι συνήθως 1,2-2 μm και η περιεκτικότητα σε κοβάλτιο είναι 7%-10%. Κατά την παραγωγή αυτών των βαθμών, συνήθως προστίθεται ένα υψηλό ποσοστό ανακυκλωμένης πρώτης ύλης, με αποτέλεσμα την υψηλή σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας στις εφαρμογές των εξαρτημάτων φθοράς. Η φθορά των εξαρτημάτων απαιτεί καλή αντοχή στη διάβρωση και υψηλή σκληρότητα, η οποία μπορεί να επιτευχθεί με την προσθήκη καρβιδίου νικελίου και χρωμίου κατά την παραγωγή αυτών των βαθμών.
Προκειμένου να ικανοποιηθούν οι τεχνικές και οικονομικές απαιτήσεις των κατασκευαστών εργαλείων, η σκόνη καρβιδίου είναι το βασικό στοιχείο. Οι σκόνες που έχουν σχεδιαστεί για τον εξοπλισμό μηχανικής κατεργασίας των κατασκευαστών εργαλείων και τις παραμέτρους της διαδικασίας διασφαλίζουν την απόδοση του τελικού τεμαχίου και έχουν οδηγήσει σε εκατοντάδες βαθμούς καρβιδίου. Η ανακυκλώσιμη φύση των υλικών καρβιδίου και η ικανότητα να εργάζονται απευθείας με τους προμηθευτές σκόνης επιτρέπουν στους εργαλεία να ελέγχουν αποτελεσματικά την ποιότητα των προϊόντων τους και το κόστος υλικού τους.
Χρόνος δημοσίευσης: Οκτ-18-2022
