Karbidi on laajimmin käytetty luokka nopean koneistuksen (HSM) työkalumateriaaleja, jotka valmistetaan jauhemetallurgisilla prosesseilla ja jotka koostuvat kovista karbidihiukkasista (yleensä volframikarbidi WC) ja pehmeämmästä metallisidoskoostumuksesta. Tällä hetkellä WC-pohjaisia sementoituja karbideja on satoja koostumukseltaan erilaisia, joista suurin osa käyttää sideaineena kobolttia (Co), yleisesti käytettyjä sideaineelementtejä ovat myös nikkeli (Ni) ja kromi (Cr) ja muitakin voidaan lisätä. . joitain seosaineita. Miksi kovametallilaatuja on niin paljon? Miten työkalujen valmistajat valitsevat oikean työkalumateriaalin tiettyyn leikkausoperaatioon? Näihin kysymyksiin vastaamiseksi tarkastellaan ensin erilaisia ominaisuuksia, jotka tekevät kovametallista ihanteellisen työkalumateriaalin.
kovuus ja sitkeys
WC-Co-sementoidulla kovametallilla on ainutlaatuisia etuja sekä kovuuden että sitkeyden suhteen. Volframikarbidi (WC) on luonnostaan erittäin kovaa (enemmän kuin korundi tai alumiinioksidi), ja sen kovuus harvoin laskee käyttölämpötilan noustessa. Siitä puuttuu kuitenkin riittävä sitkeys, joka on leikkaustyökalujen olennainen ominaisuus. Hyödyntääkseen volframikarbidin suurta kovuutta ja parantaakseen sen sitkeyttä, ihmiset käyttävät metallisidoksia volframikarbidin liittämiseen yhteen siten, että tämän materiaalin kovuus on paljon korkeampi kuin nopean teräksen kovuus, mutta se kestää useimpia leikkausta. toiminnot. leikkausvoima. Lisäksi se kestää nopean koneistuksen aiheuttamia korkeita leikkauslämpötiloja.
Nykyään lähes kaikki WC-Co-veitset ja -terät on pinnoitettu, joten pohjamateriaalin rooli vaikuttaa vähemmän tärkeältä. Mutta itse asiassa se on WC-Co-materiaalin korkea kimmokerroin (jäykkyyden mitta, joka on noin kolme kertaa nopean teräksen huoneenlämpötilassa) se, joka tarjoaa pinnoitteelle muotoutumattoman substraatin. WC-Co-matriisi tarjoaa myös vaaditun sitkeyden. Nämä ominaisuudet ovat WC-Co-materiaalien perusominaisuudet, mutta materiaaliominaisuuksia voidaan myös räätälöidä säätämällä materiaalikoostumusta ja mikrorakennetta sementoituja kovametallijauheita valmistettaessa. Siksi työkalun suorituskyvyn soveltuvuus tiettyyn koneistukseen riippuu suuressa määrin alkujyrsintäprosessista.
Jyrsintäprosessi
Volframikarbidijauhe saadaan hiilettämällä volframijauhetta (W). Volframikarbidijauheen ominaisuudet (erityisesti sen hiukkaskoko) riippuvat pääasiassa raaka-aineen volframijauheen hiukkaskoosta sekä hiiletyslämpötilasta ja -ajasta. Myös kemiallinen valvonta on kriittinen, ja hiilipitoisuus on pidettävä vakiona (lähellä stoikiometristä arvoa 6,13 painoprosenttia). Pieni määrä vanadiinia ja/tai kromia voidaan lisätä ennen hiiletyskäsittelyä jauheen hiukkaskoon säätelemiseksi seuraavien prosessien kautta. Erilaiset jatkoprosessiolosuhteet ja erilaiset loppukäsittelyn käyttötarkoitukset edellyttävät volframikarbidihiukkaskoon, hiilipitoisuuden, vanadiinipitoisuuden ja kromipitoisuuden erityistä yhdistelmää, jonka avulla voidaan valmistaa erilaisia volframikarbidijauheita. Esimerkiksi ATI Alldyne, volframikarbidijauheen valmistaja, valmistaa 23 vakiolaatuista volframikarbidijauhetta, ja käyttäjien tarpeiden mukaan räätälöityjen volframikarbidijauheiden lajikkeet voivat olla yli 5-kertaisia vakiolaatuisiin volframikarbidijauheisiin verrattuna.
Kun sekoitetaan ja hiotaan volframikarbidijauhetta ja metallisidosta tietyn luokan sementoitujen karbidijauheiden tuottamiseksi, voidaan käyttää erilaisia yhdistelmiä. Yleisimmin käytetty kobolttipitoisuus on 3–25 % (painosuhde), ja jos työkalun korroosionkestävyyttä halutaan parantaa, on tarpeen lisätä nikkeliä ja kromia. Lisäksi metallisidosta voidaan edelleen parantaa lisäämällä muita seoskomponentteja. Esimerkiksi ruteenin lisääminen WC-Co-sementoituun karbidiin voi parantaa merkittävästi sen sitkeyttä alentamatta sen kovuutta. Sideainepitoisuuden lisääminen voi myös parantaa sementoidun kovametallin sitkeyttä, mutta se vähentää sen kovuutta.
Volframikarbidihiukkasten koon pienentäminen voi lisätä materiaalin kovuutta, mutta volframikarbidin hiukkaskoon tulee pysyä samana sintrausprosessin aikana. Sintrauksen aikana volframikarbidihiukkaset yhdistyvät ja kasvavat liukenemis- ja uudelleensaostumisprosessin kautta. Varsinaisessa sintrausprosessissa täysin tiiviin materiaalin muodostamiseksi metallisidoksesta tulee nestemäinen (kutsutaan nestefaasisintrautumiseksi). Volframikarbidihiukkasten kasvunopeutta voidaan hallita lisäämällä muita siirtymämetallikarbideja, mukaan lukien vanadiinikarbidi (VC), kromikarbidi (Cr3C2), titaanikarbidi (TiC), tantaalikarbidi (TaC) ja niobiumkarbidi (NbC). Nämä metallikarbidit lisätään tavallisesti, kun volframikarbidijauhe sekoitetaan ja jauhetaan metallisidoksella, vaikka vanadiinikarbidia ja kromikarbidia voidaan myös muodostaa, kun volframikarbidijauhe hiiletetään.
Volframikarbidijauhetta voidaan valmistaa myös käyttämällä kierrätettyjä sementoituja karbidiaineita. Metalliromun kierrätyksellä ja uudelleenkäytöllä on pitkä historia kovametalliteollisuudessa ja se on tärkeä osa alan koko talousketjua, mikä auttaa vähentämään materiaalikustannuksia, säästämään luonnonvaroja ja välttämään jätemateriaaleja. Haitallinen hävittäminen. Sementoitua karbidia voidaan yleensä käyttää uudelleen APT (ammoniumparatungstate) -prosessilla, sinkin talteenottoprosessilla tai murskaamalla. Näillä "kierrätetyillä" volframikarbidijauheilla on yleensä parempi, ennustettava tiiviys, koska niillä on pienempi pinta-ala kuin volframikarbidijauheilla, jotka on valmistettu suoraan volframihiiletysprosessin kautta.
Myös volframikarbidijauheen ja metallisidoksen sekajauhatuksen käsittelyolosuhteet ovat tärkeitä prosessiparametreja. Kaksi yleisimmin käytettyä jyrsintätekniikkaa ovat kuulajyrsintä ja mikrojyrsintä. Molemmat prosessit mahdollistavat jauhettujen jauheiden tasaisen sekoittamisen ja pienemmän hiukkaskoon. Jotta myöhemmin puristettu työkappale olisi riittävän luja, säilyttää työkappaleen muodon ja jotta käyttäjä tai manipulaattori voisi poimia työkappaleen käyttöä varten, on yleensä tarpeen lisätä orgaanista sideainetta hionnan aikana. Tämän sidoksen kemiallinen koostumus voi vaikuttaa puristetun työkappaleen tiheyteen ja lujuuteen. Käsittelyn helpottamiseksi on suositeltavaa lisätä lujia sideaineita, mutta tämä johtaa pienempään tiivistystiheyteen ja voi muodostaa kokkareita, jotka voivat aiheuttaa vikoja lopputuotteessa.
Jauhamisen jälkeen jauhe tavallisesti sumutuskuivataan vapaasti juoksevien agglomeraattien tuottamiseksi, joita orgaaniset sideaineet pitävät yhdessä. Säätämällä orgaanisen sideaineen koostumusta näiden agglomeraattien juoksevuutta ja varaustiheyttä voidaan räätälöidä halutulla tavalla. Karkeammat tai hienommat hiukkaset seulomalla voidaan edelleen räätälöidä agglomeraatin hiukkaskokojakaumaa hyvän virtauksen varmistamiseksi, kun se ladataan muottipesään.
Työkappaleiden valmistus
Karbidityökappaleita voidaan muodostaa useilla eri prosessimenetelmillä. Riippuen työkappaleen koosta, muodon monimutkaisuudesta ja tuotantoerästä, useimmat leikkausterät muovataan ylä- ja alapainejäykillä muottilevyillä. Työkappaleen painon ja koon tasaisuuden säilyttämiseksi jokaisen puristuksen aikana on tarpeen varmistaa, että onteloon virtaavan jauheen määrä (massa ja tilavuus) on täsmälleen sama. Jauheen juoksevuutta säätelee pääasiassa agglomeraattien kokojakauma ja orgaanisen sideaineen ominaisuudet. Valetut työkappaleet (tai "aihiot") muodostetaan kohdistamalla muovauspaine 10-80 ksi (kilo paunaa neliöjalkaa kohti) muottipesään ladattavaan jauheeseen.
Edes erittäin korkeassa muovauspaineessa kovat volframikarbidihiukkaset eivät muotoudu tai murtu, vaan orgaaninen sideaine puristuu volframikarbidihiukkasten välisiin rakoihin, mikä kiinnittää hiukkasten paikan. Mitä korkeampi paine, sitä tiukempi volframikarbidihiukkasten sidos on ja sitä suurempi on työkappaleen tiivistystiheys. Sementoitujen karbidijauhelaatujen muovausominaisuudet voivat vaihdella riippuen metallisen sideaineen sisällöstä, volframikarbidihiukkasten koosta ja muodosta, agglomeroitumisasteesta sekä orgaanisen sideaineen koostumuksesta ja lisäyksestä. Kvantitatiivisen tiedon saamiseksi kovametallijauhelaatujen tiivistymisominaisuuksista jauheen valmistaja yleensä suunnittelee ja rakentaa muovaustiheyden ja muovauspaineen välisen suhteen. Nämä tiedot varmistavat, että toimitettu jauhe on yhteensopiva työkalun valmistajan muovausprosessin kanssa.
Suurikokoiset kovametallityökappaleet tai kovametallityökappaleet, joilla on korkea muotosuhde (kuten varret varret jyrsimiin ja porauksiin) valmistetaan tyypillisesti tasaisesti puristetuista kovametallijauheesta joustavassa pussissa. Vaikka tasapainoisen puristusmenetelmän tuotantosykli on pidempi kuin muovausmenetelmän, työkalun valmistuskustannukset ovat alhaisemmat, joten tämä menetelmä soveltuu paremmin pienierätuotantoon.
Tämä prosessimenetelmä on laittaa jauhe pussiin ja sulkea pussin suu ja sitten laittaa pussi täynnä jauhetta kammioon ja painaa 30-60 ksi hydraulisen laitteen läpi. Puristetut työkappaleet työstetään usein tiettyihin geometrioihin ennen sintrausta. Säkin kokoa suurennetaan työkappaleen kutistumisen huomioon ottamiseksi tiivistyksen aikana ja riittävän marginaalin saamiseksi hiontaan. Koska työkappale on käsiteltävä puristuksen jälkeen, vaatimukset panoksen johdonmukaisuudesta eivät ole yhtä tiukat kuin muovausmenetelmän vaatimukset, mutta silti on toivottavaa varmistaa, että pussiin ladataan joka kerta sama määrä jauhetta. Jos jauheen lataustiheys on liian pieni, se voi johtaa siihen, että pussissa ei ole riittävästi jauhetta, jolloin työkappale on liian pieni ja se on romutettava. Jos jauheen lataustiheys on liian korkea ja pussiin ladattua jauhetta on liikaa, työkappaletta on käsiteltävä lisäämään jauhetta sen puristamisen jälkeen. Vaikka poistettu ylimääräinen jauhe ja romutetut työkappaleet voidaan kierrättää, se vähentää tuottavuutta.
Karbidityökappaleita voidaan myös muodostaa käyttämällä ekstruusio- tai ruiskusuuttimia. Ekstruusiomuovausprosessi soveltuu paremmin akselisymmetrisen muotoisten työkappaleiden massatuotantoon, kun taas ruiskuvaluprosessia käytetään yleensä monimutkaisten muotoisten työkappaleiden massatuotantoon. Molemmissa muovausprosesseissa kovametallijauhelaatuja suspendoidaan orgaaniseen sideaineeseen, joka antaa hammastahnamaisen koostumuksen sementoidulle kovametalliseokselle. Sitten yhdiste joko suulakepuristetaan reiän läpi tai ruiskutetaan onteloon muodostamaan. Sementoidun kovametallijauheen laadun ominaisuudet määräävät jauheen ja sideaineen optimaalisen suhteen seoksessa, ja niillä on tärkeä vaikutus seoksen juoksevuuteen ekstruusioreiän läpi tai injektointiin onteloon.
Kun työkappale on muodostettu muovauksella, isostaattisella puristamalla, suulakepuristamalla tai ruiskuvalulla, orgaaninen sideaine on poistettava työkappaleesta ennen viimeistä sintrausvaihetta. Sintraus poistaa huokoisuuden työkappaleesta tehden siitä täysin (tai olennaisesti) tiheän. Sintrauksen aikana puristusmuovatun työkappaleen metallisidos muuttuu nestemäiseksi, mutta työkappale säilyttää muotonsa kapillaarivoimien ja hiukkassidoksen yhteisvaikutuksessa.
Sintrauksen jälkeen työkappaleen geometria pysyy samana, mutta mitat pienenevät. Jotta sintrauksen jälkeen saadaan vaadittu työkappaleen koko, on työkalua suunniteltaessa otettava huomioon kutistumisnopeus. Jokaisen työkalun valmistukseen käytetyn kovametallijauheen laatu on suunniteltava siten, että sillä on oikea kutistuvuus, kun se puristetaan sopivassa paineessa.
Melkein kaikissa tapauksissa vaaditaan sintratun työkappaleen jälkikäsittely. Leikkuutyökalujen peruskäsittely on terän teroitus. Monet työkalut vaativat geometriansa ja mittojensa hiomista sintrauksen jälkeen. Jotkut työkalut vaativat ylä- ja alahiontaa; toiset vaativat reunahiontaa (teroittaen tai teroittamatta terää). Kaikki jauhamisesta syntyneet kovametallilastut voidaan kierrättää.
Työkappaleen pinnoite
Monissa tapauksissa valmis työkappale on pinnoitettava. Pinnoite lisää voitelukykyä ja lisää kovuutta sekä diffuusioesteen alustalle, joka estää hapettumisen, kun se altistuu korkeille lämpötiloille. Sementoitu kovametallisubstraatti on kriittinen pinnoitteen suorituskyvyn kannalta. Matriisijauheen pääominaisuuksien räätälöinnin lisäksi matriisin pintaominaisuuksia voidaan räätälöidä myös kemiallisella valinnalla ja sintrausmenetelmää vaihtamalla. Koboltin kulkeutumisen kautta terän pinnan uloimpaan kerrokseen voi rikastua enemmän kobolttia 20-30 μm:n paksuudella suhteessa muuhun työkappaleeseen, mikä antaa alustan pinnalle paremman lujuuden ja sitkeyden ja tekee siitä paremman. kestää muodonmuutoksia.
Oman valmistusprosessinsa perusteella (kuten vahanpoistomenetelmä, kuumennusnopeus, sintrausaika, lämpötila ja hiiletysjännite) työkalun valmistajalla voi olla joitain erityisvaatimuksia käytetyn kovametallijauheen laadulle. Jotkut työkaluvalmistajat voivat sintrata työkappaleen tyhjiöuunissa, kun taas toiset voivat käyttää kuumaisostaattista (HIP) sintrausuunia (joka paineistaa työkappaleen prosessijakson loppupuolella mahdollisten jäännösten poistamiseksi). Tyhjiöuunissa sintratut työkappaleet saatetaan joutua myös isostaattisesti kuumapuristamaan lisäprosessin läpi työkappaleen tiheyden lisäämiseksi. Jotkut työkaluvalmistajat voivat käyttää korkeampia tyhjiösintrauslämpötiloja lisätäkseen alhaisemman kobolttipitoisuuden omaavien seosten sintraustiheyttä, mutta tämä lähestymistapa voi karhentaa niiden mikrorakennetta. Hienon raekoon säilyttämiseksi voidaan valita jauheita, joissa on pienempi hiukkaskoko volframikarbidia. Erityisen tuotantolaitteiston sopimiseksi vahanpoisto-olosuhteille ja hiiletysjännitteelle asetetaan myös erilaiset vaatimukset sementoidun kovametallijauheen hiilipitoisuudelle.
Arvosanaluokitus
Erityyppisten volframikarbidijauheiden yhdistelmämuutokset, seoksen koostumus ja metallisideainepitoisuus, raekasvun estäjän tyyppi ja määrä jne. muodostavat erilaisia sementoituja karbidilaatuja. Nämä parametrit määräävät sementoidun karbidin mikrorakenteen ja sen ominaisuudet. Joistakin erityisistä ominaisuuksien yhdistelmistä on tullut etusija joissakin erityisissä käsittelysovelluksissa, minkä vuoksi on mielekästä luokitella erilaisia sementoituja kovametallilaatuja.
Kaksi yleisimmin käytettyä kovametallin luokitusjärjestelmää koneistussovelluksissa ovat C-merkintäjärjestelmä ja ISO-merkintäjärjestelmä. Vaikka kumpikaan järjestelmä ei täysin kuvasta materiaalin ominaisuuksia, jotka vaikuttavat kovametallilaatujen valintaan, ne tarjoavat lähtökohdan keskustelulle. Monilla valmistajilla on jokaista luokittelua varten omat erikoislaatunsa, mikä johtaa laajaan valikoimaan kovametallilaatuja.
Karbidilaadut voidaan luokitella myös koostumuksen mukaan. Volframikarbidilajit (WC) voidaan jakaa kolmeen perustyyppiin: yksinkertainen, mikrokiteinen ja seostettu. Simplex-laadut koostuvat pääasiassa volframikarbidista ja koboltista, mutta voivat sisältää myös pieniä määriä raekasvun estäjiä. Mikrokiteinen laatu koostuu volframikarbidista ja kobolttisideaineesta, johon on lisätty useita tuhannesosia vanadiinikarbidia (VC) ja (tai) kromikarbidia (Cr3C2), ja sen raekoko voi olla 1 μm tai vähemmän. Seoslaadut koostuvat volframikarbidista ja kobolttisideaineista, jotka sisältävät muutaman prosentin titaanikarbidia (TiC), tantaalikarbidia (TaC) ja niobiumkarbidia (NbC). Nämä lisäykset tunnetaan myös kuutiokarbideina niiden sintrausominaisuuksien vuoksi. Tuloksena oleva mikrorakenne osoittaa epähomogeenisen kolmifaasirakenteen.
1) Yksinkertaiset kovametallilajit
Nämä metallinleikkaukseen tarkoitetut lajikkeet sisältävät yleensä 3-12 % kobolttia (painosta). Volframikarbidirakeiden kokoalue on yleensä 1-8 μm. Kuten muidenkin laatujen kohdalla, volframikarbidin hiukkaskoon pienentäminen lisää sen kovuutta ja poikittaista murtumislujuutta (TRS), mutta vähentää sen sitkeyttä. Puhtaan tyypin kovuus on yleensä välillä HRA89-93,5; poikittaismurtolujuus on yleensä välillä 175-350ksi. Näiden laatujen jauheet voivat sisältää suuria määriä kierrätysmateriaaleja.
Yksinkertaiset tyyppiluokat voidaan jakaa C-luokkajärjestelmässä C1-C4-lajeihin ja ISO-arvojärjestelmässä luokitellaan K-, N-, S- ja H-arvosarjojen mukaan. Simplex-laadut, joilla on keskitason ominaisuudet, voidaan luokitella yleislajeihin (kuten C2 tai K20) ja niitä voidaan käyttää sorvaukseen, jyrsintään, höyläykseen ja poraukseen; laatuja, joilla on pienempi raekoko tai pienempi kobolttipitoisuus ja korkeampi kovuus, voidaan luokitella viimeistelylaatuiksi (kuten C4 tai K01); Lajit, joilla on suurempi raekoko tai korkeampi kobolttipitoisuus ja parempi sitkeys, voidaan luokitella rouhintalajeihin (kuten C1 tai K30).
Simplex-lajeissa valmistettuja työkaluja voidaan käyttää valuraudan, 200- ja 300-sarjojen ruostumattoman teräksen, alumiinin ja muiden ei-rautametallien, superseosten ja karkaistujen terästen työstöön. Näitä laatuja voidaan käyttää myös ei-metallisissa leikkaussovelluksissa (esim. kallio- ja geologisissa poraustyökaluissa), ja näiden laatujen raekoko on 1,5-10 μm (tai suurempi) ja kobolttipitoisuus 6-16 %. Toinen yksinkertaisten kovametallilaatujen ei-metallin leikkaaminen on meistien ja meistien valmistuksessa. Näiden laatujen raekoko on tyypillisesti keskikokoinen ja kobolttipitoisuus on 16–30 %.
(2) Mikrokiteiset kovametallilaadut
Tällaiset lajikkeet sisältävät yleensä 6–15 % kobolttia. Nestefaasisintrauksen aikana vanadiinikarbidin ja/tai kromikarbidin lisääminen voi kontrolloida raekasvua, jolloin saadaan hienorakeinen rakenne, jonka hiukkaskoko on alle 1 μm. Tällä hienorakeisella laadulla on erittäin korkea kovuus ja poikittaismurtolujuus yli 500 ksi. Korkean lujuuden ja riittävän sitkeyden yhdistelmä mahdollistaa suuremman positiivisen kallistuskulman käytön, mikä vähentää leikkausvoimia ja tuottaa ohuempia lastuja leikkaamalla metallimateriaalia työntämisen sijaan.
Erilaisten raaka-aineiden tiukan laaduntunnistuksen avulla sementoidun kovametallijauheen tuotannossa ja sintrausprosessin olosuhteiden tiukassa valvonnassa, jotta estetään epänormaalin suurten rakeiden muodostuminen materiaalin mikrorakenteessa, on mahdollista saavuttaa asianmukaiset materiaaliominaisuudet. Raekoon pitämiseksi pienenä ja yhtenäisenä kierrätettyä kierrätysjauhetta tulisi käyttää vain, jos raaka-aineen ja talteenottoprosessin täysi hallinta ja laaja laatutestaus on olemassa.
Mikrokiteiset laatuluokat voidaan luokitella M-sarjan mukaan ISO-laatujärjestelmässä. Lisäksi muut luokitusmenetelmät C-luokkajärjestelmässä ja ISO-luokkajärjestelmässä ovat samoja kuin puhtaat arvosanat. Mikrokiteisistä laatulajeista voidaan valmistaa työkaluja, jotka leikkaavat pehmeämpiä työkappalemateriaaleja, koska työkalun pinta voidaan työstää erittäin sileäksi ja säilyttää erittäin terävän leikkuureunan.
Mikrokiteisiä laatuja voidaan käyttää myös nikkelipohjaisten superseosten koneistukseen, sillä ne kestävät jopa 1200°C:n leikkauslämpötiloja. Superseosten ja muiden erikoismateriaalien käsittelyssä mikrokiteisten työkalujen ja ruteenia sisältävien puhdaslaatuisten työkalujen käyttö voi samanaikaisesti parantaa niiden kulutuskestävyyttä, muodonmuutoskestävyyttä ja sitkeyttä. Mikrokiteiset teräslajit soveltuvat myös pyörivien työkalujen, kuten leikkausjännitystä tuottavien porakoneiden, valmistukseen. Siellä on pora, joka on valmistettu sementoidun kovametallin komposiittilaaduista. Saman poran tietyissä osissa materiaalin kobolttipitoisuus vaihtelee, joten poran kovuus ja sitkeys optimoidaan käsittelytarpeiden mukaan.
(3) Sementoidut kovametallilaadut
Näitä laatuja käytetään pääasiassa teräsosien leikkaamiseen, ja niiden kobolttipitoisuus on yleensä 5–10 % ja raekoko vaihtelee välillä 0,8–2 μm. Lisäämällä 4–25 % titaanikarbidia (TiC) voidaan vähentää volframikarbidin (WC) taipumusta diffundoitua teräslastujen pinnalle. Työkalun lujuutta, kraatterin kulutuskestävyyttä ja lämpöiskun kestävyyttä 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 operaatioissa, joissa leikkuureuna tuottaa korkeita lämpötiloja. Lisäksi titaanikarbidi voi tarjota ydintymiskohtia sintrauksen aikana, mikä parantaa kuutiokarbidin jakautumisen tasaisuutta työkappaleessa.
Yleisesti ottaen seostyyppisten kovametallilaatujen kovuusalue on HRA91-94 ja poikittaismurtolujuus on 150-300ksi. Puhtaisiin laatuihin verrattuna metalliseoslaaduilla on huono kulutuskestävyys ja heikompi lujuus, mutta ne kestävät paremmin liiman kulumista. Seoslaadut voidaan jakaa C-luokkajärjestelmässä C5-C8-lajeihin ja ISO-laatujärjestelmässä P- ja M-sarjan sarjoihin. Seoslaadut, joilla on keskitason ominaisuudet, voidaan luokitella yleisluokiksi (kuten C6 tai P30) ja niitä voidaan käyttää sorvaukseen, kierteitykseen, höyläykseen ja jyrsintään. Kovimmat lajikkeet voidaan luokitella viimeistelylajiksi (kuten C8 ja P01) viimeistelysorvaukseen ja poraukseen. Näillä laatuluokilla on tyypillisesti pienempi raekoko ja pienempi kobolttipitoisuus vaaditun kovuuden ja kulutuskestävyyden saavuttamiseksi. Samanlaisia materiaaliominaisuuksia voidaan kuitenkin saada lisäämällä enemmän kuutiokarbideja. Sitkeimmät lajit voidaan luokitella rouhintalajiksi (esim. C5 tai P50). Näillä laatuluokilla on tyypillisesti keskikokoinen raekoko ja korkea kobolttipitoisuus, ja kuutiokarbidien lisäyksiä on vähän, jotta saavutetaan haluttu sitkeys estämällä halkeamien kasvu. Keskeytyneissä sorvauksissa leikkaussuorituskykyä voidaan edelleen parantaa käyttämällä edellä mainittuja kobolttipitoisia laatuja, joissa työkalun pinnalla on korkeampi kobolttipitoisuus.
Alhaisemman titaanikarbidipitoisuuden omaavia metalliseoslaatuja käytetään ruostumattoman teräksen ja tempervaluraudan koneistukseen, mutta niitä voidaan käyttää myös ei-rautametallien, kuten nikkelipohjaisten superseosten, työstöön. Näiden laatujen raekoko on yleensä alle 1 μm ja kobolttipitoisuus on 8–12 %. Kovempia laatuja, kuten M10, voidaan käyttää takorautaa sorvattaessa; sitkeämpiä laatuja, kuten M40, voidaan käyttää teräksen jyrsimiseen ja höyläämiseen tai ruostumattoman teräksen tai superseosten sorvaukseen.
Sementoituja kovametallilaatuja voidaan käyttää myös ei-metallin 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 kierrätettyä raaka-ainetta, mikä johtaa korkeaan kustannustehokkuuteen kulutusosien sovelluksissa. Kuluvat osat vaativat hyvää korroosionkestävyyttä ja suurta kovuutta, mikä saadaan lisäämällä nikkeliä ja kromikarbidia näitä laatuja valmistettaessa.
Kovametallijauhe on avaintekijä työkaluvalmistajien teknisten ja taloudellisten vaatimusten täyttämiseksi. Työkaluvalmistajien koneistuslaitteisiin ja prosessiparametreihin suunnitellut jauheet varmistavat valmiin työkappaleen suorituskyvyn ja ovat johtaneet satoihin kovametallilajeihin. Karbidimateriaalien kierrätettävyys ja mahdollisuus työskennellä suoraan jauhetoimittajien kanssa antavat työkalujen valmistajille mahdollisuuden valvoa tehokkaasti tuotteidensa laatua ja materiaalikustannuksia.
Postitusaika: 18.10.2022
