Kovametalli on yleisimmin käytetty luokka suurnopeuskoneistuksessa (HSM) käytettävistä työkalumateriaaleista, joita valmistetaan jauhemetallurgisilla prosesseilla ja jotka koostuvat kovista kovametallihiukkasista (yleensä volframikarbidi WC) ja pehmeämmästä metallisidoksesta. Tällä hetkellä on olemassa satoja WC-pohjaisia kovametalleja, joilla on erilaiset koostumukset. Useimmissa käytetään sideaineena kobolttia (Co), nikkeliä (Ni) ja kromia (Cr) käytetään myös yleisesti sideaineena, ja muitakin seosaineita voidaan lisätä. Miksi kovametallilaatuja on niin monta? Miten työkaluvalmistajat valitsevat oikean työkalumateriaalin tiettyyn leikkausoperaatioon? Vastataksemme näihin kysymyksiin tarkastellaan ensin eri ominaisuuksia, jotka tekevät kovametallista ihanteellisen työkalumateriaalin.
kovuus ja sitkeys
WC-Co-kovametallilla on ainutlaatuisia etuja sekä kovuudessa että sitkeydessä. Volframikarbidi (WC) on luonnostaan erittäin kovaa (kovampaa kuin korundi tai alumiinioksidi), ja sen kovuus harvoin heikkenee käyttölämpötilan noustessa. Siltä puuttuu kuitenkin riittävä sitkeys, joka on olennainen ominaisuus leikkaustyökaluille. Volframikarbidin suuren kovuuden hyödyntämiseksi ja sen sitkeyden parantamiseksi ihmiset käyttävät metallisidoksia volframikarbidin sitomiseen yhteen, jolloin tämän materiaalin kovuus ylittää huomattavasti pikateräksen kovuuden ja se kestää useimpia leikkausoperaatioita. Lisäksi se kestää suurnopeustyöstön aiheuttamat korkeat leikkauslämpötilat.
Nykyään lähes kaikki WC-Co-veitset ja -kärjet on pinnoitettu, joten perusmateriaalin rooli vaikuttaa vähemmän tärkeältä. Mutta itse asiassa WC-Co-materiaalin korkea kimmomoduuli (jäykkyyden mitta, joka on noin kolme kertaa nopeateräksen jäykkyys huoneenlämmössä) tarjoaa muodonmuutosta kestävän alustan pinnoitteelle. WC-Co-matriisi tarjoaa myös tarvittavan sitkeyden. Nämä ominaisuudet ovat WC-Co-materiaalien perusominaisuuksia, mutta materiaalin ominaisuuksia voidaan myös räätälöidä säätämällä materiaalin koostumusta ja mikrorakennetta kovametallijauheita valmistettaessa. Siksi työkalun suorituskyvyn soveltuvuus tiettyyn työstöön riippuu suurelta osin alkuperäisestä jyrsintäprosessista.
Jyrsintäprosessi
Volframikarbidijauhetta saadaan hiilettämällä volframijauhetta (W). Volframikarbidijauheen ominaisuudet (erityisesti sen hiukkaskoko) riippuvat pääasiassa raaka-aineena käytettävän volframijauheen hiukkaskoosta sekä hiiletyslämpötilasta ja -ajasta. Myös kemiallinen säätö on kriittistä, ja hiilipitoisuus on pidettävä vakiona (lähellä stoikiometristä arvoa 6,13 painoprosenttia). Ennen hiiletyskäsittelyä voidaan lisätä pieni määrä vanadiinia ja/tai kromia jauheen hiukkaskoon hallitsemiseksi seuraavissa prosesseissa. Erilaiset jatkoprosessiolosuhteet ja erilaiset loppukäsittelykäytöt vaativat tietyn yhdistelmän volframikarbidihiukkaskokoa, hiilipitoisuutta, vanadiinipitoisuutta ja kromipitoisuutta, joiden avulla voidaan tuottaa erilaisia volframikarbidijauheita. Esimerkiksi volframikarbidijauheen valmistaja ATI Alldyne tuottaa 23 standardilaatuista volframikarbidijauhetta, ja käyttäjän vaatimusten mukaan räätälöidyt volframikarbidijauheen lajikkeet voivat olla yli viisinkertaisia volframikarbidijauheen standardilaatuihin verrattuna.
Kun volframikarbidijauhetta ja metallisidosta sekoitetaan ja jauhataan tietynlaisen kovametallijauheen valmistamiseksi, voidaan käyttää erilaisia yhdistelmiä. Yleisimmin käytetty kobolttipitoisuus on 3–25 % (painosuhde), ja jos työkalun korroosionkestävyyttä on parannettava, on tarpeen lisätä nikkeliä ja kromia. Lisäksi metallisidosta voidaan parantaa lisäämällä muita seoskomponentteja. Esimerkiksi ruteniumin lisääminen WC-Co-kovametalliin voi parantaa merkittävästi sen sitkeyttä vähentämättä sen kovuutta. Sideainepitoisuuden lisääminen voi myös parantaa kovametallin sitkeyttä, mutta se vähentää sen kovuutta.
Volframikarbidihiukkasten koon pienentäminen voi lisätä materiaalin kovuutta, mutta volframikarbidin hiukkaskoon on pysyttävä samana sintrausprosessin aikana. Sintrauksen aikana volframikarbidihiukkaset yhdistyvät ja kasvavat liukenemisen ja uudelleen saostumisen prosessin kautta. Varsinaisessa sintrausprosessissa, jotta materiaalista muodostuu täysin tiivis, metallisidos muuttuu nestemäiseksi (tätä kutsutaan nestefaasisintraukseksi). Volframikarbidihiukkasten kasvunopeutta voidaan säätää lisäämällä muita siirtymämetallikarbideja, kuten vanadiinikarbidia (VC), kromikarbidia (Cr3C2), titaanikarbidia (TiC), tantaalikarbidia (TaC) ja niobiumkarbidia (NbC). Nämä metallikarbidit lisätään yleensä, kun volframikarbidijauhe sekoitetaan ja jauhetaan metallisidoksen kanssa, vaikka vanadiinikarbidia ja kromikarbidia voi muodostua myös, kun volframikarbidijauhe hiiletetään.
Volframikarbidijauhetta voidaan valmistaa myös kierrätetyistä kovametallijätteistä. Romukarbidin kierrätyksellä ja uudelleenkäytöllä on pitkä historia kovametalliteollisuudessa, ja se on tärkeä osa alan koko talousketjua, sillä se auttaa vähentämään materiaalikustannuksia, säästämään luonnonvaroja ja välttämään jätettä. Haitallinen hävittäminen. Romukovametallia voidaan yleensä käyttää uudelleen APT-prosessilla (ammoniumparatungstaatti), sinkin talteenottoprosessilla tai murskaamalla. Näillä "kierrätetyillä" volframikarbidijauheilla on yleensä parempi ja ennustettavampi tiivistyminen, koska niiden pinta-ala on pienempi kuin suoraan volframihiiletysprosessilla valmistetuilla volframikarbidijauheilla.
Myös volframikarbidijauheen ja metallisidoksen sekajauhatuksen käsittelyolosuhteet ovat ratkaisevia prosessiparametreja. Kaksi yleisimmin käytettyä jauhatustekniikkaa ovat kuulajauhatus ja mikrojauhatus. Molemmat prosessit mahdollistavat jauhettujen jauheiden tasaisen sekoittumisen ja pienemmän hiukkaskoon. Jotta myöhemmin puristetulla työkappaleella olisi riittävä lujuus, työkappaleen muoto säilyisi ja käyttäjä tai manipuloija voi nostaa työkappaleen käsittelyä varten, on yleensä tarpeen lisätä orgaanista sideainetta jauhamisen aikana. Tämän sideaineen kemiallinen koostumus voi vaikuttaa puristetun työkappaleen tiheyteen ja lujuuteen. Käsittelyn helpottamiseksi on suositeltavaa lisätä suurilujuisia sideaineita, mutta tämä johtaa pienempään tiivistymistiheyteen ja voi aiheuttaa paakkuja, jotka voivat aiheuttaa vikoja lopputuotteessa.
Jauhatuksen jälkeen jauhe yleensä sumutuskuivataan, jolloin muodostuu vapaasti virtaavia agglomeraatteja, joita pitävät yhdessä orgaaniset sideaineet. Säätämällä orgaanisen sideaineen koostumusta näiden agglomeraattien virtaavuutta ja varaustiheyttä voidaan räätälöidä halutun mukaisesti. Seulomalla karkeampia tai hienompia hiukkasia agglomeraatin hiukkaskokojakaumaa voidaan edelleen räätälöidä hyvän virtauksen varmistamiseksi muottipesään lastattaessa.
Työkappaleiden valmistus
Kovametallista valmistettuja työkappaleita voidaan muovata useilla eri prosessimenetelmillä. Työkappaleen koosta, muodon monimutkaisuudesta ja tuotantoerästä riippuen useimmat leikkuuterät valetaan käyttämällä ylä- ja alapaineella toimivia jäykkiä muotteja. Työkappaleen painon ja koon tasaisuuden säilyttämiseksi jokaisen puristuksen aikana on varmistettava, että onteloon virtaavan jauheen määrä (massa ja tilavuus) on täsmälleen sama. Jauheen juoksevuutta säätelevät pääasiassa agglomeraattien kokojakauma ja orgaanisen sideaineen ominaisuudet. Muovatut työkappaleet (tai "aihiot") muodostetaan kohdistamalla 10-80 ksi (kilopaunaa neliöjalkaa kohti) muottipaine muottionteloon ladattuun jauheeseen.
Erittäin korkean muovauspaineen alaisena kovat volframikarbidihiukkaset eivät muuta muotoaan tai rikkoudu, vaan orgaaninen sideaine puristuu volframikarbidihiukkasten välisiin rakoihin, jolloin hiukkasten sijainti lukittuu. Mitä korkeampi paine, sitä tiukempi volframikarbidihiukkasten sitoutuminen on ja sitä suurempi on työkappaleen tiivistymistiheys. Kovametallijauheiden muovausominaisuudet voivat vaihdella metallisen sideaineen pitoisuuden, volframikarbidihiukkasten koon ja muodon, agglomeraatioasteen sekä orgaanisen sideaineen koostumuksen ja lisäyksen mukaan. Kovametallijauheiden tiivistymisominaisuuksista saadaan kvantitatiivista tietoa, kun jauheen valmistaja yleensä suunnittelee ja rakentaa muovaustiheyden ja muovauspaineen välisen suhteen. Nämä tiedot varmistavat, että toimitettu jauhe on yhteensopiva työkalun valmistajan muovausprosessin kanssa.
Suurikokoiset tai korkean sivusuhteen omaavat kovametallityökappaleet (kuten jyrsinkoneiden ja porien varret) valmistetaan tyypillisesti tasaisesti puristetuista kovametallijauhelaaduista joustavassa pussissa. Vaikka tasapainotetun puristusmenetelmän tuotantosykli on pidempi kuin muovausmenetelmän, työkalun valmistuskustannukset ovat alhaisemmat, joten tämä menetelmä soveltuu paremmin pientuotantoon.
Tässä prosessimenetelmässä jauhe laitetaan pussiin, suljetaan pussin suu ja sitten jauheella täytetty pussi asetetaan kammioon ja puristetaan hydraulisella laitteella 30–60 ksi:n paineella. Puristetut työkappaleet koneistetaan usein tiettyihin geometrioihin ennen sintrausta. Säkin kokoa suurennetaan työkappaleen kutistumisen huomioon ottamiseksi tiivistyksen aikana ja riittävän liikkumavaran aikaansaamiseksi hiontatoimenpiteille. Koska työkappale on käsiteltävä puristamisen jälkeen, täyttöasteen tasaisuusvaatimukset eivät ole yhtä tiukkoja kuin muovausmenetelmässä, mutta on silti toivottavaa varmistaa, että pussiin ladataan sama määrä jauhetta joka kerta. Jos jauheen täyttötiheys on liian pieni, se voi johtaa riittämättömään jauheeseen pussissa, jolloin työkappaleesta tulee liian pieni ja se on jouduttava romuttamaan. Jos jauheen täyttötiheys on liian suuri ja pussiin ladattua jauhetta on liikaa, työkappaletta on käsiteltävä lisää jauheen poistamiseksi puristamisen jälkeen. Vaikka poistettu ylimääräinen jauhe ja romutetut työkappaleet voidaan kierrättää, se heikentää tuottavuutta.
Kovametallista valmistettuja työkappaleita voidaan muovata myös suulakepuristusmuoteilla tai ruiskutusmuoteilla. Suulakepuristusmuovausprosessi soveltuu paremmin aksiaalisymmetrisen muotoisten työkappaleiden massatuotantoon, kun taas ruiskupuristusprosessia käytetään yleensä monimutkaisen muotoisten työkappaleiden massatuotantoon. Molemmissa muovausprosesseissa kovametallijauheen lajit suspendoidaan orgaaniseen sideaineeseen, joka antaa kovametalliseokselle hammastahnamaisen koostumuksen. Yhdiste joko suulakepuristetaan reiän läpi tai ruiskutetaan onteloon muodostamiseksi. Kovametallijauheen lajin ominaisuudet määräävät jauheen ja sideaineen optimaalisen suhteen seoksessa ja vaikuttavat merkittävästi seoksen virtavuuteen suulakepuristusreiän läpi tai ruiskuttamalla onteloon.
Kun työkappale on muovattu muovaamalla, isostaattisella puristuksella, ekstruusiolla tai ruiskuvalulla, orgaaninen sideaine on poistettava työkappaleesta ennen lopullista sintrausvaihetta. Sintraus poistaa työkappaleesta huokoisuuden, jolloin siitä tulee täysin (tai olennaisesti) tiivis. Sintrauksen aikana puristusmuovatun työkappaleen metallisidos muuttuu nestemäiseksi, mutta työkappale säilyttää muotonsa kapillaarivoimien ja hiukkasten välisen sidoksen yhteisvaikutuksessa.
Sintrauksen jälkeen työkappaleen geometria pysyy samana, mutta mitat pienenevät. Jotta työkappaleen koko sintrauksen jälkeen saavutetaan, työkalua suunniteltaessa on otettava huomioon kutistumisnopeus. Kunkin työkalun valmistuksessa käytettävän kovametallijauheen laatu on suunniteltava siten, että se kutistuu oikein, kun sitä puristetaan sopivassa paineessa.
Lähes kaikissa tapauksissa sintrattu työkappale vaatii sintrauksen jälkeistä käsittelyä. Lastuavien työkalujen peruskäsittely on leikkuuterän teroitus. Monien työkalujen geometria ja mitat on hiottava sintrauksen jälkeen. Jotkut työkalut vaativat ylä- ja alahiontaa; toiset vaativat kehähiontaa (leikkausterän teroituksella tai ilman). Kaikki hiomisesta syntyvät kovametallilastut voidaan kierrättää.
Työkappaleen pinnoitus
Monissa tapauksissa valmis työkappale on pinnoitettava. Pinnoite antaa voitelevuutta ja lisää kovuutta sekä muodostaa alustalle diffuusioesteen, joka estää hapettumisen korkeissa lämpötiloissa. Kovametallialusta on kriittinen pinnoitteen suorituskyvyn kannalta. Matriisijauheen pääominaisuuksien räätälöinnin lisäksi matriisin pintaominaisuuksia voidaan räätälöidä myös kemiallisella valinnalla ja sintrausmenetelmän muuttamalla. Koboltin siirtymisen kautta terän pinnan uloimpaan kerrokseen voidaan rikastuttaa enemmän kobolttia 20–30 μm:n paksuuteen suhteessa muuhun työkappaleeseen, mikä antaa alustan pinnalle paremman lujuuden ja sitkeyden, mikä tekee siitä kestävämmän muodonmuutoksia vastaan.
Työkaluvalmistajalla voi olla valmistusprosessistaan (kuten vahanpoistomenetelmästä, lämmitysnopeudesta, sintrausajasta, lämpötilasta ja hiiletysjännitteestä) riippuen erityisvaatimuksia käytettävän kovametallijauheen laadulle. Jotkut työkaluvalmistajat saattavat sintrata työkappaleen tyhjiöuunissa, kun taas toiset voivat käyttää kuumaisostaattista puristussintrausuunia (HIP) (joka paineistaa työkappaleen prosessisyklin loppupuolella mahdollisten jäämien poistamiseksi). Tyhjiöuunissa sintratut työkappaleet saattavat myös vaatia kuumaisostaattista puristusta lisäprosessin läpi työkappaleen tiheyden lisäämiseksi. Jotkut työkaluvalmistajat saattavat käyttää korkeampia tyhjösintrauslämpötiloja lisätäkseen alhaisemman kobolttipitoisuuden omaavien seosten sintraustiheyttä, mutta tämä lähestymistapa voi karhentaa niiden mikrorakennetta. Hienorakeisen raekoon säilyttämiseksi voidaan valita jauheita, joilla on pienempi volframikarbidin hiukkaskoko. Tietyn tuotantolaitteen sopimiseksi vahanpoisto-olosuhteilla ja hiiletysjännitteellä on myös erilaiset vaatimukset kovametallijauheen hiilipitoisuudelle.
Arvosanaluokitus
Erilaisten volframikarbidijauheiden, seoksen koostumuksen ja metallisen sideaineen pitoisuuden, raekasvun estäjäaineen tyypin ja määrän jne. yhdistelmämuutokset muodostavat erilaisia kovametallilaatuja. Nämä parametrit määräävät kovametallin mikrorakenteen ja sen ominaisuudet. Tietyt ominaisuusyhdistelmät ovat nousseet prioriteeteiksi tietyissä prosessointisovelluksissa, minkä vuoksi erilaisten kovametallilaatujen luokittelu on merkityksellistä.
Kaksi yleisimmin käytettyä kovametallien luokittelujärjestelmää koneistussovelluksissa ovat C-merkintäjärjestelmä ja ISO-merkintäjärjestelmä. Vaikka kumpikaan järjestelmä ei täysin vastaa kovametallilaatujen valintaan vaikuttavia materiaaliominaisuuksia, ne tarjoavat lähtökohdan keskustelulle. Jokaista luokitusta varten monilla valmistajilla on omat erikoislaatunsa, mikä johtaa laajaan valikoimaan kovametallilaatuja.
Kovametallilaadut voidaan luokitella myös koostumuksen perusteella. Volframikarbidilaadut (WC) voidaan jakaa kolmeen perustyyppiin: yksinkertaiset, mikrokiteiset ja seostetut. Yksinkertaiset laadut koostuvat pääasiassa volframikarbidista ja kobolttisideaineista, mutta ne voivat sisältää myös pieniä määriä raekasvun estoaineita. Mikrokiteinen laatu koostuu volframikarbidista ja kobolttisideaineesta, joihin on lisätty useita tuhannesosia vanadiinikarbidia (VC) ja/tai kromikarbidia (Cr3C2), ja sen raekoko voi olla 1 μm tai vähemmän. Seostetut laadut koostuvat volframikarbidista ja kobolttisideaineista, jotka sisältävät muutaman prosentin titaanikarbidia (TiC), tantaalikarbidia (TaC) ja niobiumkarbidia (NbC). Näitä lisäaineita kutsutaan myös kuutiokarbideiksi niiden sintrausominaisuuksien vuoksi. Tuloksena oleva mikrorakenne on epähomogeeninen kolmifaasinen rakenne.
1) Yksinkertaiset kovametallilaadut
Nämä metallinleikkauslaadut sisältävät yleensä 3–12 painoprosenttia kobolttia. Volframikarbidirakeiden kokoluokka on yleensä 1–8 μm. Kuten muidenkin laatujen kohdalla, volframikarbidin hiukkaskoon pienentäminen lisää sen kovuutta ja poikittaista murtolujuutta (TRS), mutta heikentää sen sitkeyttä. Puhtaan tyypin kovuus on yleensä HRA89–93,5; poikittainen murtolujuus on yleensä 175–350 ksi. Näiden laatujen jauheet voivat sisältää suuria määriä kierrätysmateriaaleja.
Yksinkertaiset laatulajit voidaan jakaa C-laatujärjestelmässä luokkiin C1–C4, ja ISO-laatujärjestelmässä ne voidaan luokitella K-, N-, S- ja H-laatusarjojen mukaan. Simplex-laadut, joilla on keskitason ominaisuudet, voidaan luokitella yleiskäyttöisiksi laaduiksi (kuten C2 tai K20), ja niitä voidaan käyttää sorvaukseen, jyrsintään, höyläykseen ja avarrukseen; pienemmän raekoon tai alhaisemman kobolttipitoisuuden ja korkeamman kovuuden omaavat laadut voidaan luokitella viimeistelylaaduiksi (kuten C4 tai K01); suuremman raekoon tai korkeamman kobolttipitoisuuden ja paremman sitkeyden omaavat laadut voidaan luokitella rouhintalaaduiksi (kuten C1 tai K30).
Simplex-laaduista valmistettuja työkaluja voidaan käyttää valuraudan, 200- ja 300-sarjan ruostumattoman teräksen, alumiinin ja muiden ei-rautametallien, superseosten ja karkaistujen terästen työstöön. Näitä laatuja voidaan käyttää myös ei-metallisten materiaalien leikkaussovelluksissa (esim. kallio- ja geologisissa poraustyökaluissa), ja niiden raekoko on 1,5–10 μm (tai suurempi) ja kobolttipitoisuus 6–16 %. Toinen yksinkertaisten kovametallilaatujen käyttökohde ei-metallisten materiaalien leikkaussovelluksissa on muottien ja lävistimien valmistus. Näillä laaduilla on tyypillisesti keskikokoinen raekoko ja kobolttipitoisuus 16–30 %.
(2) Mikrokiteiset kovametallilaadut
Tällaiset laadut sisältävät yleensä 6–15 % kobolttia. Nestemäisessä sintrauksessa vanadiinikarbidin ja/tai kromikarbidin lisääminen voi kontrolloida raekasvua, jolloin saadaan hienojakoinen rakenne, jonka hiukkaskoko on alle 1 μm. Tällä hienorakeisella laadulla on erittäin korkea kovuus ja poikittainen murtolujuus yli 500 ksi. Korkean lujuuden ja riittävän sitkeyden yhdistelmä mahdollistaa näille laaduille suuremman positiivisen rintakulman käytön, mikä vähentää leikkausvoimia ja tuottaa ohuempia lastuja leikkaamalla metallimateriaalia työntämisen sijaan.
Kovametallijauheen valmistuksessa käytettävien raaka-aineiden tiukka laaduntunnistus ja sintrausprosessien tiukka valvonta, jolla estetään epätavallisen suurten rakeiden muodostuminen materiaalin mikrorakenteeseen, mahdollistavat sopivien materiaaliominaisuuksien saavuttamisen. Kierrätysjauhetta tulisi käyttää vain, jos raaka-ainetta ja talteenottoprosessia hallitaan täysin ja laatu testataan laajasti.
Mikrokiteiset laadut voidaan luokitella ISO-laatujärjestelmän M-laatusarjan mukaan. Lisäksi muut luokittelumenetelmät C-laatujärjestelmässä ja ISO-laatujärjestelmässä ovat samat kuin puhtailla laaduilla. Mikrokiteisiä laatuja voidaan käyttää työkalujen valmistukseen, jotka leikkaavat pehmeämpiä työkappalemateriaaleja, koska työkalun pinta voidaan työstää erittäin sileäksi ja se voi säilyttää erittäin terävän leikkaussärmän.
Mikrokiteisiä laatuja voidaan käyttää myös nikkelipohjaisten superseosten työstämiseen, koska ne kestävät jopa 1200 °C:n leikkauslämpötiloja. Superseosten ja muiden erikoismateriaalien työstössä mikrokiteisten laatuisten työkalujen ja ruteniumia sisältävien puhdaslaatuisten työkalujen käyttö voi samanaikaisesti parantaa niiden kulumiskestävyyttä, muodonmuutoksen kestävyyttä ja sitkeyttä. Mikrokiteiset laadut soveltuvat myös pyörivien työkalujen, kuten leikkausjännitystä aiheuttavien porien, valmistukseen. Saatavilla on kovametallikomposiittilaaduista valmistettuja poria. Saman poran tietyissä osissa materiaalin kobolttipitoisuus vaihtelee, joten poran kovuus ja sitkeys optimoidaan työstötarpeiden mukaan.
(3) Seostetut kovametallilaadut
Näitä laatuja käytetään pääasiassa teräsosien leikkaamiseen, ja niiden kobolttipitoisuus on yleensä 5–10 % ja raekoko vaihtelee 0,8–2 μm:n välillä. Lisäämällä 4–25 % titaanikarbidia (TiC) voidaan vähentää volframikarbidin (WC) taipumusta diffundoitua teräslastujen pintaan. Työkalun lujuutta, kraaterikulumiskestävyyttä ja lämpöshokkikestävyyttä voidaan parantaa lisäämällä jopa 25 % tantaalikarbidia (TaC) ja niobiumkarbidia (NbC). Tällaisten kuutiokarbidien lisääminen lisää myös työkalun punaista kovuutta, mikä auttaa välttämään työkalun lämpömuodonmuutoksia raskaassa leikkauksessa tai muissa toiminnoissa, joissa leikkuuterä tuottaa korkeita lämpötiloja. Lisäksi titaanikarbidi voi tarjota ydintymiskohtia sintrauksen aikana, mikä parantaa kuutiokarbidin jakautumisen tasaisuutta työkappaleessa.
Yleisesti ottaen seosmetallityyppisten kovametallilaatujen kovuusalue on HRA91–94 ja poikittaismurtolujuus 150–300 ksi. Puhtaisiin laatuihin verrattuna seosmetallilaaduilla on huono kulutuskestävyys ja alhaisempi lujuus, mutta niillä on parempi kestävyys adhesiivista kulumista vastaan. Seosmetallilaadut voidaan jakaa C-laatujärjestelmässä luokkiin C5–C8, ja ne voidaan luokitella ISO-laatujärjestelmässä P- ja M-laatusarjojen mukaan. Väliominaisuuksiltaan erilaiset seosmetallilaadut voidaan luokitella yleiskäyttöisiksi laaduiksi (kuten C6 tai P30), ja niitä voidaan käyttää sorvaukseen, kierteitykseen, höyläykseen ja jyrsintään. Kovimmat laadut voidaan luokitella viimeistelylaaduiksi (kuten C8 ja P01) viimeistelysorvaukseen ja -poraukseen. Näillä laaduilla on tyypillisesti pienemmät raekokot ja alhaisempi kobolttipitoisuus vaaditun kovuuden ja kulutuskestävyyden saavuttamiseksi. Samanlaisia materiaaliominaisuuksia voidaan kuitenkin saada lisäämällä enemmän kuutiokarbideja. Sitkeimmät laadut voidaan luokitella rouhintalaaduiksi (esim. C5 tai P50). Näillä laaduilla on tyypillisesti keskikokoinen raekoko ja korkea kobolttipitoisuus, ja niihin on lisätty vähän kuutiokarbideja halutun sitkeyden saavuttamiseksi estämällä halkeamien kasvua. Hajottavassa sorvauksessa leikkausominaisuuksia voidaan parantaa entisestään käyttämällä edellä mainittuja kobolttirikkaita laatuja, joiden kobolttipitoisuus on korkeampi työkalun pinnalla.
Alhaisemman titaanikarbidipitoisuuden omaavia seoslaatuja käytetään ruostumattoman teräksen ja tempervaluraudan työstöön, mutta niitä voidaan käyttää myös ei-rautametallien, kuten nikkelipohjaisten superseosten, työstöön. Näiden laatujen raekoko on yleensä alle 1 μm ja kobolttipitoisuus 8–12 %. Kovempia laatuja, kuten M10, voidaan käyttää tempervaluraudan sorvaukseen; sitkeämpiä laatuja, kuten M40, voidaan käyttää teräksen jyrsintään ja höyläykseen tai ruostumattoman teräksen tai superseosten sorvaukseen.
Seosmetallityyppisiä kovametallilaatuja voidaan käyttää myös muiden kuin metallien leikkaamiseen, pääasiassa kulutusta kestävien osien valmistukseen. Näiden laatujen hiukkaskoko on yleensä 1,2–2 μm ja kobolttipitoisuus 7–10 %. Näitä laatuja valmistettaessa lisätään yleensä suuri prosenttiosuus kierrätysraaka-ainetta, mikä johtaa korkeaan kustannustehokkuuteen kulutusosien sovelluksissa. Kulutusosat vaativat hyvää korroosionkestävyyttä ja suurta kovuutta, jotka voidaan saavuttaa lisäämällä nikkeliä ja kromikarbidia näitä laatuja valmistettaessa.
Työkaluvalmistajien teknisten ja taloudellisten vaatimusten täyttämiseksi kovametallijauhe on avainasemassa. Työkaluvalmistajien työstölaitteisiin ja prosessiparametreihin suunnitellut jauheet varmistavat valmiin työkappaleen suorituskyvyn ja ovat johtaneet satoihin kovametallilaatuihin. Kovametallimateriaalien kierrätettävyys ja mahdollisuus työskennellä suoraan jauhetoimittajien kanssa antavat työkaluvalmistajille mahdollisuuden hallita tehokkaasti tuotteidensa laatua ja materiaalikustannuksia.
Julkaisun aika: 18.10.2022
