ניתוח הרכב של תוספות קרביד מוצק

כמו בכל המוצרים מעשה ידי אדם, ייצור להבי חיתוך כבדים מברזל יצוק צריך לפתור תחילה את בעיית חומרי הגלם, כלומר לקבוע את ההרכב והנוסחה של חומרי הלהב. רוב הלהבים של היום עשויים מקרביד צמנט, המורכב בעיקר מטונגסטן קרביד (WC) וקובלט (Co). WC הוא חלקיק קשה בלהב, ו-Co יכול לשמש כחומר מקשר לעיצוב הלהב.

דרך פשוטה לשנות את התכונות של קרביד צמנט היא לשנות את גודל הגרגירים של חלקיקי WC המשמשים. גודל חלקיקים גדול (3-5 מיקרומטר) הקשיות של חומר קרביד צמנט שהוכן על ידי חלקיקי WC עם C% היא נמוכה וקלה ללבישה; חלקיקים בגודל חלקיקים קטנים (＜ 1 מיקרומטר) חלקיקי WC יכולים לייצר חומרי סגסוגת קשיחים בעלי קשיות גבוהה יותר, עמידות טובה יותר בפני שחיקה, אך גם פריכות רבה יותר. בעת עיבוד חומרי מתכת בעלי קשיות גבוהה מאוד, השימוש בתוספות קרביד מוצק גרגר עדין עשוי להשיג תוצאות עיבוד אידיאליות. מצד שני, לכלי הקרביד המוצק גרגר גס יש ביצועים טובים יותר בחיתוך לסירוגין או בעיבוד שבבי אחר הדורש קשיחות גבוהה יותר של הכלי.

דרך נוספת לשלוט במאפיינים של תוספות קרביד בטון היא לשנות את הפרופורציה של תוכן WC ל-Co. בהשוואה ל-WC, הקשיות של Co נמוכה בהרבה, אך הקשיחות טובה יותר. לכן, הפחתת התוכן של Co תגרום ללהב קשיות גבוהה יותר. כמובן, זה שוב מעלה את בעיית האיזון המקיף – להבים בעלי קשיות גבוהה יותר יש עמידות טובה יותר בפני שחיקה, אך גם השבריריות שלהם גדולה יותר. בהתאם לסוג העיבוד הספציפי, בחירת גודל הגרגירים ויחס תכולת ה-Co המתאים מצריכה ידע מדעי רלוונטי וניסיון עיבוד עשיר.

על ידי שימוש בטכנולוגיית חומר שיפוע, ניתן למנוע במידה מסוימת את הפשרה בין החוזק והקשיחות של הלהב. טכנולוגיה זו, אשר נעשה בה שימוש נרחב על ידי יצרני הכלים הגדולים בעולם, כוללת שימוש ביחס תכולת Co גבוה יותר בשכבה החיצונית של הלהב מאשר בשכבה הפנימית. ליתר דיוק, השכבה החיצונית של הלהב (עובי 15-25 מיקרומטר) הגדל את תכולת ה-Co כדי לספק פונקציה דומה ל"אזור חיץ", כך שהלהב יוכל לעמוד בפני פגיעה מסוימת מבלי להיסדק. זה מאפשר לגוף הכלי של הלהב לקבל תכונות מעולות שונות שניתן להשיג רק על ידי שימוש בקרביד צמנט בעל חוזק גבוה יותר.

לאחר קביעת גודל החלקיקים, הרכבו ופרמטרים טכניים אחרים של חומרי גלם, ניתן להתחיל בתהליך הייצור בפועל של חיתוך תוספות. ראשית, הכניסו את אבקת הטונגסטן התואמת, אבקת הפחמן ואבקת הקובלט לטחנה שגודלה בערך כמו מכונת הכביסה, טוחנים את האבקה לגודל החלקיקים הנדרש ומערבבים את כל סוגי החומרים בצורה אחידה. במהלך תהליך הטחינה מוסיפים אלכוהול ומים להכנת תמיסה שחורה סמיכה. לאחר מכן מכניסים את התמיסה למייבש ציקלון, והנוזל שבתוך התרחיץ מנדף לקבלת אבקה גושית ומאוחסן.

בתהליך ההכנה הבא ניתן לקבל את אב הטיפוס של הלהב. ראשית, האבקה המוכנה מעורבבת עם פוליאתילן גליקול (PEG). בתור פלסטיקאי, PEG יכול לחבר את האבקה באופן זמני כמו בצק. לאחר מכן, החומר נלחץ לצורת להב בתבנית. על פי שיטות לחיצת להב שונות, ניתן להשתמש בלחיצה עם ציר בודד ללחיצה, או בלחיצה מרובה ציר כדי ללחוץ על צורת הלהב מזוויות שונות.

לאחר השגת הריק הדחוס, הוא ממוקם בכבשן סינטר גדול ומחטא בטמפרטורה גבוהה. בתהליך ה-Sintering, ה-PEG מותך ומופרש מתערובת הבילט, ומשאיר להב קרביד מוצק למחצה. כאשר PEG נמס, הלהב מתכווץ לגודלו הסופי. שלב תהליך זה מצריך חישוב מתמטי מדויק, מכיוון שההתכווצות של הלהב שונה בהתאם להרכבי החומרים ויחסי החומרים השונים, והסובלנות הממדית של המוצר המוגמר נדרשת להיות מבוקרת בתוך מספר מיקרונים.