Sementoitujen kovametalliosien koostumusanalyysi

Kuten kaikkien keinotekoisten tuotteiden kohdalla, valurautaisten raskaiden leikkuuterien valmistuksen pitäisi ensin ratkaista raaka-aineongelma, eli määritellä terämateriaalien koostumus ja kaava. Suurin osa tämän päivän teristä on valmistettu kovametallista, joka koostuu pääasiassa volframikarbidista (WC) ja koboltista (Co). WC on kova hiukkanen terässä, ja Co:ta voidaan käyttää sideaineena terän muotoiluun.

Yksinkertainen tapa muuttaa sementoidun kovametallin ominaisuuksia on muuttaa käytettyjen WC-hiukkasten raekokoa. Suuri hiukkaskoko (3-5 μm) WC-hiukkasilla valmistetun sementoidun kovametallimateriaalin kovuus C%:lla on alhainen ja helppokäyttöinen; Pienet hiukkaskoon (＜ 1 μm) WC-hiukkaset voivat tuottaa kovia seosmateriaaleja, joilla on korkeampi kovuus, parempi kulutuskestävyys, mutta myös hauraus. Koneistettaessa metallimateriaaleja, joilla on erittäin korkea kovuus, hienorakeisten kovametalliterästen käyttö voi saavuttaa ihanteelliset työstötulokset. Toisaalta karkearaeisella kovametallityökalulla on parempi suorituskyky ajoittaisessa leikkauksessa tai muussa koneistuksessa, joka vaatii työkalun suurempaa sitkeyttä.

Toinen tapa hallita kovametalliterästen ominaisuuksia on muuttaa WC:n suhdetta Co-pitoisuuteen. WC:hen verrattuna Co:n kovuus on paljon pienempi, mutta sitkeys parempi. Siksi Co-pitoisuuden vähentäminen johtaa korkeampaan kovuusterään. Tietenkin tämä nostaa jälleen kerran esiin kokonaisvaltaisen tasapainon ongelman - korkeamman kovuuden terien kulutuskestävyys on parempi, mutta niiden hauraus on myös suurempi. Tietyn käsittelytyypin mukaan sopivan WC-raekoon ja Co-pitoisuuden suhteen valitseminen vaatii asiaankuuluvaa tieteellistä tietoa ja runsaasti prosessointikokemusta.

Gradienttimateriaaliteknologiaa käyttämällä voidaan jossain määrin välttää kompromissi terän lujuuden ja sitkeyden välillä. Tämä maailman suurimpien työkaluvalmistajien laajasti käyttämä tekniikka sisältää korkeamman Co-pitoisuuden käytön terän ulkokerroksessa kuin sisäkerroksessa. Tarkemmin sanottuna terän ulkokerros (paksuus 15-25 μm) Lisää Co-pitoisuutta "puskurivyöhykkeen" kaltaisen toiminnon aikaansaamiseksi, jotta terä kestää tietyn iskun halkeilematta. Tämä mahdollistaa sen, että terän työkalurunko saavuttaa erilaisia ​​erinomaisia ​​ominaisuuksia, jotka voidaan saavuttaa vain käyttämällä vahvempaa kovametallia.

Kun raaka-aineiden hiukkaskoko, koostumus ja muut tekniset parametrit on selvitetty, voidaan aloittaa varsinainen leikkausterien valmistusprosessi. Laita ensin sopiva volframijauhe, hiilijauhe ja kobolttijauhe myllyyn, joka on suunnilleen pesukoneen kokoinen, jauha jauhe haluttuun hiukkaskokoon ja sekoita kaikenlaiset materiaalit tasaiseksi. Jauhatusprosessin aikana alkoholia ja vettä lisätään paksun mustan lietteen valmistamiseksi. Sitten liete laitetaan syklonikuivaimeen ja lietteen sisältämä neste haihdutetaan möykkyisen jauheen saamiseksi ja varastoidaan.

Seuraavassa valmisteluprosessissa voidaan hankkia terän prototyyppi. Ensin valmistettu jauhe sekoitetaan polyetyleeniglykolin (PEG) kanssa. Pehmittimenä PEG voi väliaikaisesti sitoa jauheen yhteen kuin taikina. Materiaali puristetaan sitten terän muotoon muotissa. Eri teräpuristusmenetelmien mukaan puristamiseen voidaan käyttää yksiakselipuristinta tai moniakselipuristimella voidaan puristaa terän muoto eri kulmista.

Kun puristettu aihio on saatu, se asetetaan suureen sintrausuuniin ja sintrataan korkeassa lämpötilassa. Sintrausprosessissa PEG sulatetaan ja poistetaan aihioseoksesta, jolloin jäljelle jää puolivalmiita sementoituja kovametalliteriä. Kun PEG sulatetaan pois, terä kutistuu * lopulliseen kokoonsa. Tämä prosessivaihe vaatii tarkan matemaattisen laskelman, koska terän kutistuminen on erilainen eri materiaalikoostumusten ja -suhteiden mukaan ja valmiin tuotteen mittatoleranssia on säädettävä useiden mikronien sisällä.