Jauhemetallurgisen prosessin avulla tulenkestävän metallin ja sideaineen kovasta yhdisteestä valmistettu metalliseos. Kovametallilla on useita erinomaisia ominaisuuksia, kuten korkea kovuus, kulutuskestävyys, hyvä lujuus ja sitkeys, lämmönkestävyys ja korroosionkestävyys. Erityisesti sen korkea kovuus ja kulutuskestävyys pysyvät lähes muuttumattomina jopa 500 °C:n lämpötilassa ja ovat edelleen kovia 1000 ℃:ssa. Kovametallia käytetään laajalti työkalumateriaalina, kuten sorvaustyökaluissa, jyrsinkoneissa, höylissä, porissa, avarrustyökaluissa jne. valuraudan, ei-rautametallien, muovien, kemiallisten kuitujen, grafiitin, lasin, kiven ja tavallisen teräksen leikkaamiseen. Sitä voidaan käyttää myös vaikeasti työstettävien materiaalien, kuten lämmönkestävän teräksen, ruostumattoman teräksen, runsasmangaaniteräksen, työkaluteräksen jne. leikkaamiseen. Uusien kovametallityökalujen leikkausnopeus on nyt satoja kertoja hiiliteräkseen verrattuna.
Kovametallin käyttö
(1) Työkalumateriaali
Kovametalli on suurin työkalumateriaali, jota voidaan käyttää sorvaustyökalujen, jyrsinkoneiden, höyläkoneiden, porien jne. valmistukseen. Näistä volframi-kobolttikarbidi soveltuu rauta- ja ei-rautametallien lyhytlastutyöstöön ja ei-metallisten materiaalien, kuten valuraudan, valumessingin, bakeliitin jne., työstöön; volframi-titaani-kobolttikarbidi soveltuu rautametallien, kuten teräksen, pitkäaikaiseen lastutyöstöön. Lastutyöstö. Samankaltaisista seoksista kobolttipitoisemmat soveltuvat karkeampaan työstöön ja kobolttipitoisemmat viimeistelyyn. Yleiskäyttöisillä kovametalleilla on paljon pidempi työstöikä kuin muilla kovametalleilla vaikeasti työstettävien materiaalien, kuten ruostumattoman teräksen, työstössä.
(2) Muottimateriaali
Kovametallia käytetään pääasiassa kylmämuovausmuotteihin, kuten kylmäveto-, kylmälävistys-, kylmäpuristus- ja kylmäpuristusmuotteihin.
Kovametallisilla kylmämuovausmuoteilla on oltava hyvä iskunkestävyys, murtumiskestävyys, väsymislujuus, taivutuslujuus ja kulutuskestävyys iskun tai voimakkaan iskun aiheuttamissa kulutusolosuhteissa. Yleensä käytetään keskikokoisia ja runsaspitoisia kobolttiseoksia sekä keski- ja karkearakeisia seoslaatuja, kuten YG15C.
Yleisesti ottaen kovametallin kulutuskestävyyden ja sitkeyden välinen suhde on ristiriitainen: kulutuskestävyyden lisääntyminen johtaa sitkeyden heikkenemiseen, ja sitkeyden lisääntyminen johtaa väistämättä kulutuskestävyyden heikkenemiseen. Siksi seoslaatuja valittaessa on täytettävä prosessoitavan kohteen ja prosessointiolosuhteiden erityiset käyttövaatimukset.
Jos valittu laatu on altis varhaiselle halkeilulle ja vaurioille käytön aikana, on valittava sitkeämpi laatu. Jos valittu laatu on altis varhaiselle kulumiselle ja vaurioille käytön aikana, on valittava kovempi ja kulutuskestävämpi laatu. Seuraavat laadut: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C Vasemmalta oikealle kovuus pienenee, kulutuskestävyys pienenee ja sitkeys kasvaa; päinvastoin, tilanne on päinvastainen.
(3) Mittaustyökalut ja kulutusta kestävät osat
Kovametallia käytetään kulutusta kestävien pintojen upotusten ja mittaustyökalujen osien, hiomakoneiden tarkkuuslaakereiden, keskiöttömän hiomakoneen ohjauslevyjen ja -tankojen, sorvien yläosien ja muiden kulutusta kestävien osien valmistukseen.
Sideainemetallit ovat yleensä rautaryhmän metalleja, yleisimmin kobolttia ja nikkeliä.
Kovametallin valmistuksessa valitun raaka-ainejauheen hiukkaskoko on 1–2 mikronia ja puhtaus on erittäin korkea. Raaka-aineet annostellaan määrätyn koostumussuhteen mukaisesti, ja alkoholia tai muuta jauhetta lisätään märkäjauhatukseen märkäkuulamyllyssä, jotta ne sekoittuvat ja jauhetaan täysin. Seos siivilöidään. Sitten seos rakeistetaan, puristetaan ja kuumennetaan lähelle sideaineen sulamispistettä (1300–1500 °C). Kovettunut faasi ja sideaine muodostavat eutektisen seoksen. Jäähdytyksen jälkeen kovettuneet faasit jakautuvat sideaineesta koostuvaan verkkoon ja ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa muodostaen kiinteän kokonaisuuden. Kovametallin kovuus riippuu kovettuneesta faasipitoisuudesta ja raekoosta, eli mitä suurempi kovettuneesta faasipitoisuudesta ja mitä hienompia rakeet ovat, sitä suurempi on kovuus. Kovametallin sitkeys määräytyy sideaineen mukaan. Mitä suurempi sideaineen pitoisuus on, sitä suurempi on taivutuslujuus.
Vuonna 1923 saksalainen Schlerter lisäsi volframikarbidijauheeseen sideaineeksi 10–20 % kobolttia ja keksi uuden volframikarbidi-kobolttiseoksen. Kovuus oli toiseksi paras timantin jälkeen. Tämä oli ensimmäinen kovametalliseos. Kun terästä leikataan tästä seoksesta valmistetulla työkalulla, leikkuuterä kuluu nopeasti ja jopa leikkuuterä halkeaa. Vuonna 1929 Yhdysvalloissa Schwarzkov lisäsi alkuperäiseen koostumukseen tietyn määrän volframikarbidia ja titaanikarbidiyhdisteitä, mikä paransi työkalun suorituskykyä teräksen leikkaamisessa. Tämä on jälleen yksi saavutus kovametallisen kehityksen historiassa.
Kovametallilla on useita erinomaisia ominaisuuksia, kuten korkea kovuus, kulutuskestävyys, hyvä lujuus ja sitkeys, lämmönkestävyys ja korroosionkestävyys. Erityisesti sen korkea kovuus ja kulutuskestävyys pysyvät lähes muuttumattomina jopa 500 °C:n lämpötilassa ja ovat edelleen korkeassa kovuudessa 1000 ℃:ssa. Kovametallia käytetään laajalti työkalumateriaalina, kuten sorvaustyökaluissa, jyrsinkoneissa, höylissä, porissa, avarrustyökaluissa jne. valuraudan, ei-rautametallien, muovien, kemiallisten kuitujen, grafiitin, lasin, kiven ja tavallisen teräksen leikkaamiseen. Sitä voidaan käyttää myös vaikeasti työstettävien materiaalien, kuten kuumuutta kestävän teräksen, ruostumattoman teräksen, korkean mangaanipitoisuuden teräksen, työkaluteräksen jne. leikkaamiseen. Uusien kovametallityökalujen leikkausnopeus on nyt satoja kertoja hiiliteräkseen verrattuna.
Kovametallia voidaan käyttää myös kallionporaustyökalujen, kaivostyökalujen, poraustyökalujen, mittaustyökalujen, kulutusta kestävien osien, metallihioma-aineiden, sylinterivuorausten, tarkkuuslaakereiden, suuttimien, metallimuottien (kuten langanvetomuotien, pulttimuotien, mutterimuotien ja erilaisten kiinnitysmuottien) valmistukseen. Sementoidun kovametallin erinomainen suorituskyky korvasi vähitellen aiemmat teräsmuotit.
Myöhemmin markkinoille tuli myös pinnoitettu kovametalli. Vuonna 1969 Ruotsi kehitti onnistuneesti titaanikarbidilla pinnoitetun työkalun. Työkalun pohja on volframi-titaani-kobolttikarbidi tai volframi-kobolttikarbidi. Titaanikarbidipinnoitteen paksuus pinnalla on vain muutama mikroni, mutta verrattuna saman merkin metalliseostyökaluihin, käyttöikä pidentyy kolminkertaiseksi ja leikkausnopeus kasvaa 25–50 %. 1970-luvulla ilmestyi neljäs sukupolvi pinnoitettuja työkaluja vaikeasti työstettävien materiaalien leikkaamiseen.
Miten kovametalli sintrataan?
Kovametalli on metallimateriaali, joka on valmistettu jauhemetallurgialla karbidien ja yhden tai useamman tulenkestävän metallin sideaineista.
Mtärkeimmät tuottajamaat
Maailmassa on yli 50 maata, jotka tuottavat kovametallia, ja niiden kokonaistuotanto on 27 000–28 000 tonnia. Tärkeimmät tuottajat ovat Yhdysvallat, Venäjä, Ruotsi, Kiina, Saksa, Japani, Iso-Britannia, Ranska jne. Maailman kovametallimarkkinat ovat pohjimmiltaan kyllästyneet, ja kilpailu markkinoilla on erittäin kovaa. Kiinan kovametalliteollisuus alkoi muotoutua 1950-luvun lopulla. Kiinan kovametalliteollisuus kehittyi nopeasti 1960-luvulta 1970-luvulle. 1990-luvun alussa Kiinan kovametallin kokonaistuotantokapasiteetti nousi 6 000 tonniin ja kovametallin kokonaistuotanto 5 000 tonniin, mikä on toiseksi suurin vain Venäjän ja Yhdysvaltojen jälkeen maailmassa.
WC-leikkuri
①Volframi- ja kobolttisementoitu kovametalli
Pääkomponentit ovat volframikarbidi (WC) ja sideaine koboltti (Co).
Sen laatu koostuu sanoista ”YG” (”kova ja koboltti” kiinan pinyin-kielellä) ja keskimääräisestä kobolttipitoisuudesta prosentteina.
Esimerkiksi YG8 tarkoittaa keskimääräistä WCo = 8 %, ja loput on volframikarbidin volframi-kobolttikarbidia.
TIC-veitset
②Volframi-titaani-kobolttikarbidi
Pääkomponentit ovat volframikarbidi, titaanikarbidi (TiC) ja koboltti.
Sen laatu koostuu "YT":stä ("kova, titaani", kaksi kirjainta kiinan pinyin-etuliitteessä) ja keskimääräisestä titaanikarbidipitoisuudesta.
Esimerkiksi YT15 tarkoittaa keskimääräistä WTi-arvoa 15 %, ja loput on volframikarbidia ja volframi-titaani-kobolttikarbidia, jossa on kobolttia.
Volframi-titaani-tantaalityökalu
③Volframi-titaani-tantaali (niobium) kovametalliseos
Pääkomponentit ovat volframikarbidi, titaanikarbidi, tantaalikarbidi (tai niobiumkarbidi) ja koboltti. Tällaista kovametallia kutsutaan myös yleiskovametalliksi tai universaaliksi kovametalliksi.
Sen arvosana koostuu "YW":stä (kiinalainen foneettinen etuliite sanoille "hard" ja "wan") sekä järjestysnumerosta, kuten YW1.
Suorituskykyominaisuudet
Kovametallihitsatut insertit
Korkea kovuus (86～93HRA, vastaa 69～81HRC);
Hyvä terminen kovuus (jopa 900–1000 ℃, pidä 60 HRC);
Hyvä kulutuskestävyys.
Kovametallileikkaustyökalut ovat 4–7 kertaa nopeampia kuin pikateräs, ja niiden käyttöikä on 5–80 kertaa pidempi. Muottien ja mittaustyökalujen valmistuksessa niiden käyttöikä on 20–150 kertaa pidempi kuin seosteräksellä. Niillä voidaan leikata kovia materiaaleja, joiden kovuus on noin 50 HRC.
Kovametalli on kuitenkin haurasta eikä sitä voida työstää, ja siitä on vaikea valmistaa monimutkaisia kiinteitä työkaluja. Siksi valmistetaan usein erimuotoisia teriä, jotka asennetaan työkalun runkoon tai muotin runkoon hitsaamalla, liimaamalla, mekaanisesti kiinnittämällä jne.
Erikoismuotoinen tanko
Sintraus
Kovametallisintrausmuovauksessa jauhe puristetaan aihioksi, minkä jälkeen se lämmitetään sintrausuunissa tiettyyn lämpötilaan (sintrauslämpötila), pidetään siinä tietyn ajan (pitoaika) ja jäähdytetään, jotta saadaan vaaditut ominaisuudet omaava kovametallimateriaali.
Kovametallisintrausprosessi voidaan jakaa neljään perusvaiheeseen:
1: Muodostusaineen poiston ja esisintrauksen vaiheessa sintrattu kappale muuttuu seuraavasti:
Muovausaineen poistaminen ja lämpötilan nousu sintrauksen alkuvaiheessa, muovausaineen hajoaminen tai höyrystyminen vähitellen, jolloin sintrattu kappale poistuu. Tyyppi, määrä ja sintrausprosessi vaihtelevat.
Jauheen pinnalla olevat oksidit pelkistyvät. Sintrauslämpötilassa vety voi pelkistää koboltin ja volframin oksidit. Jos muodostusaine poistetaan tyhjiössä ja sintrataan, hiili-happi-reaktio ei ole voimakas. Jauhehiukkasten välinen kosketusjännitys poistuu vähitellen, sidosmetallijauhe alkaa toipua ja kiteytyä uudelleen, pinnan diffuusio alkaa tapahtua ja brikettilujuus paranee.
2: Kiinteän faasin sintrausvaihe (800 ℃ – eutektinen lämpötila)
Nestemäisen faasin ilmestymistä edeltävässä lämpötilassa kiinteän faasin reaktio ja diffuusio tehostuvat edellisen vaiheen prosessin jatkumisen lisäksi, plastinen virtaus paranee ja sintrattu kappale kutistuu merkittävästi.
3: Nestemäisen faasin sintrausvaihe (eutektinen lämpötila – sintrauslämpötila)
Kun nestemäinen faasi ilmestyy sintrattuun kappaleeseen, kutistuminen tapahtuu nopeasti, minkä jälkeen tapahtuu kristallografinen muutos seoksen perusrakenteen ja rakenteen muodostamiseksi.
4: Jäähdytysvaihe (sintrauslämpötila – huoneenlämpötila)
Tässä vaiheessa seoksen rakenne ja faasikoostumus muuttuvat jonkin verran erilaisten jäähdytysolosuhteiden myötä. Tätä ominaisuutta voidaan käyttää kovametallin kuumentamiseen sen fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi.
Julkaisun aika: 11. huhtikuuta 2022
