Un material de aliaj realizat dintr-un compus dur al unui metal refractar și al unui metal liant printr-un proces de metalurgie a pulberilor. Carbura cimentată are o serie de proprietăți excelente, cum ar fi duritate ridicată, rezistență la uzură, rezistență și tenacitate bune, rezistență la căldură și rezistență la coroziune, în special duritatea și rezistența ridicate la uzură, care rămân practic neschimbate chiar și la o temperatură de 500 °C, având în continuare o duritate ridicată la 1000 ℃. Carbura este utilizată pe scară largă ca material pentru scule, cum ar fi scule de strunjire, freze, rindele, burghie, scule de găurit etc., pentru tăierea fontei, metalelor neferoase, materialelor plastice, fibrelor chimice, grafitului, sticlei, pietrei și oțelului obișnuit și poate fi utilizată și pentru tăierea materialelor dificil de prelucrat, cum ar fi oțelul rezistent la căldură, oțelul inoxidabil, oțelul cu conținut ridicat de mangan, oțelul pentru scule etc. Viteza de tăiere a noilor scule din carbură este acum de sute de ori mai mare decât cea a oțelului carbon.
Aplicarea carburii cimentate
(1) Materialul sculei
Carbura este cea mai mare cantitate de material pentru scule, putând fi utilizată pentru a fabrica scule de strunjire, freze, rindele, burghie etc. Printre acestea, carbura de tungsten-cobalt este potrivită pentru prelucrarea cu așchii scurte a metalelor feroase și neferoase și prelucrarea materialelor nemetalice, cum ar fi fonta, alama turnată, bachelita etc.; carbura de tungsten-titan-cobalt este potrivită pentru prelucrarea pe termen lung a metalelor feroase, cum ar fi oțelul. Prelucrarea cu așchii. Printre aliajele similare, cele cu un conținut mai mare de cobalt sunt potrivite pentru prelucrarea brută, iar cele cu un conținut mai mic de cobalt sunt potrivite pentru finisare. Carburele cimentate de uz general au o durată de viață mult mai lungă decât alte carburi cimentate pentru materiale dificil de prelucrat, cum ar fi oțelul inoxidabil.
(2) Materialul matriței
Carbura cimentată este utilizată în principal pentru matrițe de prelucrare la rece, cum ar fi matrițe de tragere la rece, matrițe de perforare la rece, matrițe de extrudare la rece și matrițe de pilon rece.
Matricele de prelucrare la rece din carbură trebuie să aibă o bună tenacitate la impact, tenacitate la fractură, rezistență la oboseală, rezistență la încovoiere și o bună rezistență la uzură în condiții de lucru rezistente la uzură, cum ar fi impactul sau impactul puternic. Se utilizează de obicei aliaje cu conținut mediu și ridicat de cobalt și cu granulație medie și grosieră, cum ar fi YG15C.
În general, relația dintre rezistența la uzură și tenacitatea carburii cimentate este contradictorie: creșterea rezistenței la uzură va duce la scăderea tenacității, iar creșterea tenacității va duce inevitabil la scăderea rezistenței la uzură. Prin urmare, la selectarea claselor de aliaje, este necesar să se respecte cerințele specifice de utilizare în funcție de obiectul de prelucrare și de condițiile de lucru.
Dacă gradul selectat este predispus la fisuri și deteriorări timpurii în timpul utilizării, trebuie selectat gradul cu o tenacitate mai mare; dacă gradul selectat este predispus la uzură și deteriorări timpurii în timpul utilizării, trebuie selectat gradul cu duritate mai mare și rezistență la uzură mai bună. . Următoarele gradele: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C. De la stânga la dreapta, duritatea scade, rezistența la uzură scade, iar tenacitatea crește; dimpotrivă, este adevărat contrariul.
(3) Instrumente de măsurare și piese rezistente la uzură
Carbura este utilizată pentru inlay-uri de suprafață rezistente la uzură și piese ale sculelor de măsurare, rulmenți de precizie ai mașinilor de rectificat, plăci de ghidare și tije de ghidare ale mașinilor de rectificat fără centre, părți superioare ale strungurilor și alte piese rezistente la uzură.
Lianții sunt în general metale din grupa fierului, de obicei cobalt și nichel.
La fabricarea carburii cimentate, dimensiunea particulelor pulberii de materie primă selectată este între 1 și 2 microni, iar puritatea este foarte ridicată. Materiile prime sunt dozate conform raportului de compoziție prescris, iar alcoolul sau alte medii sunt adăugate la măcinarea umedă într-o moară cu bile umedă pentru a le amesteca complet și pulveriza. Amestecul este cernut. Apoi, amestecul este granulat, presat și încălzit la o temperatură apropiată de punctul de topire al metalului liantului (1300-1500 °C), faza întărită și metalul liantului vor forma un aliaj eutectic. După răcire, fazele întărite sunt distribuite în grila compusă din metalul liantului și sunt strâns legate între ele pentru a forma un întreg solid. Duritatea carburii cimentate depinde de conținutul de fază întărită și de dimensiunea granulelor, adică, cu cât conținutul de fază întărită este mai mare și cu cât granulele sunt mai fine, cu atât duritatea este mai mare. Tenacitatea carburii cimentate este determinată de metalul liantului. Cu cât conținutul de metal liantului este mai mare, cu atât rezistența la încovoiere este mai mare.
În 1923, Schlerter din Germania a adăugat 10% până la 20% cobalt la pulberea de carbură de tungsten ca liant și a inventat un nou aliaj de carbură de tungsten și cobalt. Duritatea este a doua după diamant. A fost prima carbură cimentată fabricată. La tăierea oțelului cu o unealtă fabricată din acest aliaj, muchia așchietoare se uzează rapid și chiar se fisurează. În 1929, Schwarzkov din Statele Unite a adăugat o anumită cantitate de carburi compuse din carbură de tungsten și carbură de titan la compoziția originală, ceea ce a îmbunătățit performanța sculei în tăierea oțelului. Aceasta este o altă realizare în istoria dezvoltării carburii cimentate.
Carbura cimentată are o serie de proprietăți excelente, cum ar fi duritate ridicată, rezistență la uzură, rezistență și tenacitate bune, rezistență la căldură și rezistență la coroziune, în special duritatea și rezistența ridicate la uzură, care rămân practic neschimbate chiar și la o temperatură de 500 °C, având în continuare o duritate ridicată la 1000 ℃. Carbura este utilizată pe scară largă ca material pentru scule, cum ar fi scule de strunjire, freze, rindele, burghiele, sculele de alezat etc., pentru tăierea fontei, metalelor neferoase, materialelor plastice, fibrelor chimice, grafitului, sticlei, pietrei și oțelului obișnuit și poate fi utilizată și pentru tăierea materialelor dificil de prelucrat, cum ar fi oțelul rezistent la căldură, oțelul inoxidabil, oțelul cu conținut ridicat de mangan, oțelul pentru scule etc. Viteza de tăiere a noilor scule din carbură este acum de sute de ori mai mare decât cea a oțelului carbon.
Carbura poate fi utilizată și pentru fabricarea de scule de foraj, scule miniere, scule de găurit, scule de măsurare, piese rezistente la uzură, abrazive metalice, căptușeli de cilindri, rulmenți de precizie, duze, matrițe metalice (cum ar fi matrițe de tragere a sârmei, matrițe pentru șuruburi, matrițe pentru piulițe și diverse matrițe de fixare, performanța excelentă a carburii cimentate a înlocuit treptat matrițele anterioare din oțel).
Mai târziu, a apărut și carbura cimentată acoperită. În 1969, Suedia a dezvoltat cu succes o sculă acoperită cu carbură de titan. Baza sculei este carbura de tungsten-titan-cobalt sau carbura de tungsten-cobalt. Grosimea stratului de acoperire de carbură de titan pe suprafață este de doar câțiva microni, dar în comparație cu sculele din aliaj de aceeași marcă, durata de viață este prelungită de 3 ori, iar viteza de tăiere este crescută cu 25% până la 50%. În anii 1970, a apărut o a patra generație de scule acoperite pentru tăierea materialelor dificil de prelucrat.
Cum se sinterizează carbura cimentată?
Carbura cimentată este un material metalic obținut prin metalurgia pulberilor a carburilor și a metalelor lianți a unuia sau mai multor metale refractare.
Mțări producătoare majore
Peste 50 de țări din lume produc carbură cimentată, cu o producție totală de 27.000-28.000 de tone. Principalii producători sunt Statele Unite, Rusia, Suedia, China, Germania, Japonia, Regatul Unit, Franța etc. Piața mondială a carburii cimentate este practic saturată, iar concurența pe piață este foarte acerbă. Industria carburii cimentate din China a început să prindă contur la sfârșitul anilor 1950. Din anii 1960 până în anii 1970, industria carburii cimentate din China s-a dezvoltat rapid. La începutul anilor 1990, capacitatea totală de producție a Chinei de carbură cimentată a ajuns la 6000 de tone, iar producția totală de carbură cimentată a ajuns la 5000 de tone, ocupând locul al treilea în lume, după Rusia și Statele Unite.
Tăietor WC
①Carbură cimentată cu tungsten și cobalt
Principalele componente sunt carbura de tungsten (WC) și liantul de cobalt (Co).
Gradul său este compus din „YG” („dur și cobalt” în pinyin chinezesc) și procentul de conținut mediu de cobalt.
De exemplu, YG8 înseamnă WCo mediu = 8%, iar restul este carbură de tungsten-cobalt din carbură de tungsten.
Cuțite TIC
②Carbură de tungsten-titan-cobalt
Principalele componente sunt carbura de tungsten, carbura de titan (TiC) și cobaltul.
Calitatea sa este compusă din „YT” („dur, titan”, două caractere din prefixul chinezesc Pinyin) și conținutul mediu de carbură de titan.
De exemplu, YT15 înseamnă o medie a WTi = 15%, iar restul este carbură de tungsten și carbură de tungsten-titan-cobalt cu conținut de cobalt.
Instrument de tungsten, titan și tantal
③Carbură cimentată tungsten-titan-tantal (niobiu)
Principalele componente sunt carbura de tungsten, carbura de titan, carbura de tantal (sau carbura de niobiu) și cobaltul. Acest tip de carbură cimentată este numită și carbură cimentată generală sau carbură cimentată universală.
Gradul său este compus din „YW” (prefixul fonetic chinezesc al cuvintelor „hard” și „wan”) plus un număr de secvență, cum ar fi YW1.
Caracteristici de performanță
Inserții sudate cu carbură
Duritate ridicată (86～93HRA, echivalent cu 69～81HRC);
Duritate termică bună (până la 900～1000℃, menține 60HRC);
Rezistență bună la abraziune.
Sculele așchietoare din carbură sunt de 4 până la 7 ori mai rapide decât cele din oțel rapid, iar durata de viață a sculei este de 5 până la 80 de ori mai mare. La fabricarea matrițelor și a sculelor de măsurare, durata de viață este de 20 până la 150 de ori mai mare decât cea a oțelului aliat pentru scule. Poate tăia materiale dure cu o rezistență de aproximativ 50HRC.
Cu toate acestea, carbura cimentată este fragilă și nu poate fi prelucrată, fiind dificil să se realizeze scule integrale cu forme complexe. Prin urmare, se fabrică adesea lame de diferite forme, care sunt instalate pe corpul sculei sau al matriței prin sudare, lipire, prindere mecanică etc.
Bară cu formă specială
Sinterizare
Turnarea prin sinterizare a carburii cimentate constă în presarea pulberii într-o țaglă, apoi introducerea acesteia în cuptorul de sinterizare pentru a o încălzi la o anumită temperatură (temperatura de sinterizare), menținerea acesteia pentru un anumit timp (timp de menținere) și apoi răcirea acesteia pentru a obține un material din carbură cimentată cu proprietățile necesare.
Procesul de sinterizare a carburii cimentate poate fi împărțit în patru etape de bază:
1: În etapa de îndepărtare a agentului de formare și pre-sinterizare, corpul sinterizat se modifică după cum urmează:
Odată cu creșterea temperaturii în etapa inițială a sinterizării, agentul de turnare se descompune sau se vaporizează treptat, iar corpul sinterizat este exclus. Tipul, cantitatea și procesul de sinterizare sunt diferite.
Oxizii de la suprafața pulberii sunt reduși. La temperatura de sinterizare, hidrogenul poate reduce oxizii de cobalt și tungsten. Dacă agentul de formare este îndepărtat în vid și sinterizat, reacția carbon-oxigen nu este puternică. Tensiunea de contact dintre particulele de pulbere este eliminată treptat, pulberea metalică de legătură începe să se refacă și să se recristalizeze, începe să aibă loc difuzia la suprafață, iar rezistența la brichetare este îmbunătățită.
2: Etapa de sinterizare în fază solidă (800℃ – temperatură eutectică)
La temperatura dinaintea apariției fazei lichide, pe lângă continuarea procesului din etapa anterioară, reacția și difuzia în fază solidă sunt intensificate, curgerea plastică este îmbunătățită, iar corpul sinterizat se contractă semnificativ.
3: Etapa de sinterizare în fază lichidă (temperatura eutectică – temperatura de sinterizare)
Când faza lichidă apare în corpul sinterizat, contracția se completează rapid, urmată de transformarea cristalografică pentru a forma structura de bază și structura aliajului.
4: Etapa de răcire (temperatura de sinterizare – temperatura camerei)
În această etapă, structura și compoziția fazelor aliajului prezintă unele modificări în funcție de diferitele condiții de răcire. Această caracteristică poate fi utilizată pentru încălzirea carburii cimentate pentru a-i îmbunătăți proprietățile fizice și mecanice.
Data publicării: 11 aprilie 2022
