Kovat metalliseokset

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22. joulukuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Kovat seokset  ovat kovia ja kulutusta kestäviä kermetti- ja metallimateriaaleja, jotka pystyvät säilyttämään nämä ominaisuudet 900–1150 °C:ssa. Ne on valmistettu pääasiassa kovista ja tulenkestävästä materiaalista, joka perustuu volframiin , titaaniin , tantaaliin , kromikarbideihin ja jotka on sidottu koboltti- tai nikkelimetallisidoksella ja joiden koboltti- tai nikkelipitoisuus on erilainen .

Kovien metalliseosten tyypit

On sintrattuja ja valettuja kovia seoksia. Sintrattujen kovien metalliseosten pääominaisuus on, että niistä saadaan tuotteita jauhemetallurgisilla menetelmillä ja ne voidaan vain jauhaa tai myös fysikaalis-kemialliset prosessointimenetelmät (laser, ultraääni, happoetsaus jne.) käsitellään hyvin sähköeroosiomenetelmällä , ja valetut kovametalliseokset on tarkoitettu pinnoitettaviksi varustetulle työkalulle, ja niille ei suoriteta vain mekaanista, vaan usein myös lämpökäsittelyä ( karkaisu , hehkutus , vanhentaminen jne.). Jauhemaisista kovista metalliseoksista valmistetut elementit kiinnitetään varustettuun työkaluun kovajuottamalla tai mekaanisella kiinnityksellä.

Kovat seokset erottuvat niissä olevien karbidien metallien perusteella: volframi - VK2, VK3, VK3M, VK4V, VK6M, VK6, VK6V, VK8, VK8V, VK10, VK15, VK20, VK25; titaani-volframi - T30K4, T15K6, T14K8, T5K10, T5K12V; titaani-tantaali-volframi - TT7K12, TT10K8B. Volframiton: TNM20, TNM25, TNM30.

Kemiallisen koostumuksen mukaan kovametalliseokset luokitellaan:

Karbidiseokset on jaettu tarkoituksen (ISO-luokitus) mukaan:

Volframin suhteellisen korkeiden kustannusten vuoksi on kehitetty joukko muita kuin volframia kovia metalliseoksia, joita kutsutaan kermeteiksi. Nämä seokset sisältävät titaanikarbideja (TiC), titaanikarbonitridejä (TiCN), jotka on sidottu nikkeli-molybdeeniemäkseen. Niiden valmistustekniikka on samanlainen kuin volframia sisältävien kovien metalliseosten.

Verrattuna volframikoviin metalliseoksiin, näillä seoksilla on alhaisempi taivutuslujuus, iskulujuus, ne ovat herkkiä lämpötilan muutoksille alhaisen lämmönjohtavuuden vuoksi , mutta niiden etuna on lisääntynyt lämmönkestävyys (1000 °C) ja alhainen lastukiinnitys käsiteltävien materiaalien kanssa, johtuen ne eivät ole alttiita käsitellyn materiaalin kasvuston muodostumiselle työkalulle leikkauksen aikana, joten niitä suositellaan käytettäväksi viimeistelyyn ja puoliviimeistelyyn. Käyttötarkoituksensa mukaan ne kuuluvat ISO -luokituksen mukaan ryhmään P.

Kovien metalliseosten ominaisuudet

Kovametalliterillä , joiden HRA on 86–92 , on korkea kulutuskestävyys ja punainen kovuus (800–1000 °C), mikä mahdollistaa koneistuksen jopa 800 (2000 ei-rautametalliseokset ja metallit) m/min leikkausnopeuksilla.

Sintrattu karbidi

Karbidiseokset valmistetaan sintraamalla karbidi- ja kobolttijauheiden seos . Jauheet esivalmistetaan kemiallisella pelkistyksellä (1-10 mikronia), sekoitetaan sopivassa suhteessa ja puristetaan paineessa 200-300 kgf / cm² ja sintrataan sitten valmiiden levyjen mittoja vastaavissa muotteissa 1400 °C:n lämpötilassa. -1500 °C, suojaavassa ilmakehässä. Sintrattuja kovia seoksia ei lämpökäsitetä , koska niillä on perusominaisuudet välittömästi valmistuksen jälkeen.

Komposiittimateriaalit, jotka koostuvat metallin kaltaisesta yhdisteestä, joka on sementoitu metallilla tai lejeeringillä . Niiden perustana ovat useimmiten volframi- tai titaanikarbidit, monimutkaiset volframi- ja titaanikarbidit (usein myös tantaali ), titaanikarbonitridi, harvemmin muut karbidit , boridit ja vastaavat. Matriisina kiinteän materiaalin rakeiden pitämiseksi tuotteessa käytetään niin kutsuttua "sidosta" - metallia tai metalliseosta. Yleensä kobolttia käytetään "sideaineena", koska koboltti on hiilen suhteen neutraali alkuaine, se ei muodosta karbideja eikä tuhoa muiden alkuaineiden karbideja, harvemmin nikkeliä , sen seos molybdeenin kanssa (nikkeli-molybdeeni-sidos) ).

Kovien metalliseosten tuotanto kevyellä jauhemetallurgialla
  1. Karbidien ja koboltin jauheiden saaminen oksideista pelkistysmenetelmällä.
  2. Karbidien ja koboltin jauheiden jauhatus (suoritetaan kuulamyllyillä 2-3 päivän kuluessa) 1-2 mikroniin.
  3. Tarvittaessa seulonta ja uudelleenhionta.
  4. Seoksen valmistus (jauheita sekoitetaan määrinä, jotka vastaavat valmistettavan seoksen kemiallista koostumusta).
  5. Kylmäpuristus (seokseen lisätään orgaanista sideainetta muodon säilyttämiseksi, kuten PVA :ta , parafiinia tai glyseriiniä [1] ).
  6. Sintraus kuormitettuna (kuumapuristus) 1400°C:ssa ( 800–850°C:ssa orgaaninen sideaine palaa kokonaan). 1400 °C:ssa koboltti sulattaa ja kostuttaa karbidijauheet; myöhemmän jäähdytyksen jälkeen koboltti kiteytyy yhdistäen karbidihiukkaset toisiinsa.
Sintrattujen kovien metalliseosten nimikkeistö

Kovat metalliseokset voidaan jakaa ehdollisesti kolmeen pääryhmään:

  • volframia sisältävät kovat seokset
  • titaani-volframia sisältävät kovat seokset
  • kovat titaanantaali-volframiseokset

Jokainen edellä olevista kovien metalliseosten ryhmistä on jaettu vuorostaan ​​laatuihin, jotka eroavat toisistaan ​​kemiallisen koostumuksen, fysikaalisten, mekaanisten ja toiminnallisten ominaisuuksien osalta.

Jotkut metalliseoslaadut, joilla on sama kemiallinen koostumus, eroavat karbidikomponenttien raekoon suhteen, mikä määrää eron niiden fysikaalisissa, mekaanisissa ja toiminnallisissa ominaisuuksissa ja siten myös käyttöalueissa.

Kovien metalliseoslaatujen ominaisuudet lasketaan siten, että valmistettu valikoima pystyy vastaamaan mahdollisimman hyvin nykyaikaisen tuotannon tarpeisiin. Seoslaatua valittaessa tulee ottaa huomioon: lejeeringin laajuus, koneistettujen pintojen tarkkuusvaatimusten luonne, laitteiston kunto sekä sen kinemaattiset ja dynaamiset tiedot.

Seoslaatujen nimet on rakennettu seuraavan periaatteen mukaisesti:

  • 1. ryhmä - seokset, jotka sisältävät volframikarbidia ja kobolttia. Ne on merkitty kirjaimilla VK, jonka jälkeen koboltin prosenttiosuus seoksessa on merkitty numeroilla. Tähän ryhmään kuuluvat seuraavat tuotemerkit: VKZ, VKZM, VK6, VK6M, VK6OM, VK6KS, VK6V, VK8, VK8VK, VK8V, VK10KS, VK15, VK20, VK20KS, VK10KHOM, VK4V.
  • Ryhmä 2 - titaani-volframiseokset, jotka sisältävät titaanikarbidia, volframikarbidia ja kobolttia. Se on merkitty kirjaimilla TK, kun taas numero kirjainten T jälkeen osoittaa titaanikarbidien prosenttiosuuden ja kirjaimen K jälkeen - kobolttipitoisuuden. Tähän ryhmään kuuluvat seuraavat merkit: T5K10, T14K8, T15K6, TZ0K4.
  • Ryhmä 3 - titaani-, tantaali-volframiseokset, jotka sisältävät titaania, tantaalia ja volframikarbidia sekä kobolttia ja on merkitty kirjaimilla TTK, kun taas numero TT:n jälkeen on titaani- ja tantaalikarbidien prosenttiosuus ja K-kirjaimen jälkeen koboltin pitoisuus. Tähän ryhmään kuuluvat seuraavat merkit: TT7K12, TT20K9.
  • 4. ryhmä - seokset kulutusta kestävillä pinnoitteilla. Heillä on kirjainnimitys VP. Tämä ryhmä sisältää seuraavat laatuluokat: VP3115 (VK6-pohja), VP3325 (VK8-pohja), VP1255 (TT7K12-pohja).

Metallin leikkaukseen käytetyt kovametalliseokset: VK6, VKZM, VK6M, VK60M, VK8, VK10KHOM, TZOK4, T15K6, T14K8, T5K10, TT7K12, TT20K9.

Metallien ja puun lastuttomaan käsittelyyn käytettävät kovametalliseokset, koneiden, instrumenttien ja laitteiden kulutusosat: VKZ, VKZM, VK6, VK6M, VK8, VK15, VK20, VK10KS. VK20KS.

Kaivostyökalujen varustukseen käytetyt kovametalliseokset: VK6V, VK4V, VK8VK, VK8, VK10KS, VK8V, VK11VK, VK15.

Neuvostoliitossa ja nykyään Venäjällä metallin leikkaamiseen käytetään seuraavia sintrattuja kovia seoksia [2] :

Venäläiset sintratut kovametalliseokset:
Seoslaatu
_ 		WC% TiC % TaC % Co % Taivutuslujuus ( σ ) ,
MPa 		Kovuus ,
HRA 		Tiheys (ρ),
g/cm3 		Lämmönjohtavuus (λ),
W/(m °С) 		Youngin moduuli (E),
GPa
VK2 98 — — 2 1200 91.5 15.1 51 645
VK3 97 — — 3 1200 89.5 15.3 50.2 643
VK3-M 97 — — 3 1550 91 15.3 50.2 638
VC4 96 — — neljä 1500 89.5 14.9-15.2 50.3 637,5
VK4-V 96 — — neljä 1550 88 15.2 50.7 628
VK6 94 — — 6 1550 88.5 viisitoista 62.8 633
VK6-M 94 — — 6 1450 90 15.1 67 632
VK6-OM 92 — 2 6 1300 90.5 viisitoista 69 632
VK8 92 — — kahdeksan 1700 87.5 14.8 50.2 598
VK8-V 92 — — kahdeksan 1750 89 14.8 50.4 598,5
VK10 90 — — kymmenen 1800 87 14.6 67 574
VK10-OM 90 — — kymmenen 1500 88.5 14.6 70 574
VK15 85 — — viisitoista 1900 86 14.1 74 559
VK20 80 — — kaksikymmentä 2000 84.5 13.8 81 546
VK25 75 — — 25 2150 83 13.1 83 540
VK30 70 — — kolmekymmentä 2400 81.5 12.7 85 533
Т5К10 85 6 — 9 1450 88.5 13.1 20.9 549
Т5К12 83 5 — 12 1700 87 13.5 21 549,3
Т14К8 78 neljätoista — kahdeksan 1300 89.5 11.6 16.7 520
T15K6 79 viisitoista — 6 1200 90 11.5 12.6 522
T30K4 66 kolmekymmentä — neljä 1000 92 9.8 12.57 422
TT7K12 81 neljä 3 12 1700 87 13.3
TT8K6 84 kahdeksan 2 6 1350 90.5 13.3
TT10K8-B 82 3 7 kahdeksan 1650 89 13.8
TT20K9 67 9.4 14.1 9.5 1500 91 12.5
TN-20 — 79 (Ni15 %) (Mo6 %) 1000 89.5 5.8
TN-30 — 69 (Ni23 %) (Mo29 %) 1100 88.5 6
TN-50 — 61 (Ni29 %) (Mo10 %) 1150 87 6.2

Ulkomaiset kovien metalliseosten valmistajat käyttävät pääsääntöisesti omia seoslaatujaan ja nimityksiään.

Kehitys

Tällä hetkellä[ milloin? ] Venäjän kovametalliteollisuudessa tehdään syvällistä tutkimusta kovien metalliseosten suorituskyvyn parantamismahdollisuuksista ja soveltamisalan laajentamisesta. Ensinnäkin nämä tutkimukset koskevat RTP (ready-to-press) -seosten kemiallista ja granulometristä koostumusta. Yksi viimeaikaisista menestyneistä esimerkeistä on TSN-ryhmän seokset (TU 1966-001-00196121-2006), jotka on kehitetty erityisesti kitkayksiköiden työskentelyyn aggressiivisissa happamissa ympäristöissä. Tämä ryhmä on looginen jatko All-Russian Research Institute of Hard Alloysin kehittämään VN-nikkelisidosmetalliseosten ketjuun . Kokeellisesti havaittiin, että kovametallifaasin karbidifaasin raekoon pienentyessä kovuus ja lujuus lisääntyvät kvalitatiivisesti. Plasmavähennys- ja hiukkaskoon hallintatekniikat mahdollistavat tällä hetkellä kovien metalliseosten tuotannon, joiden raekoko (WC) voi olla alle 1 mikrometri. TSN-ryhmän metalliseoksia käytetään laajasti venäläisten kemikaalien sekä öljy- ja kaasupumppuyksiköiden valmistuksessa.

Valetut kovametalliseokset

Valetut kovat metalliseokset saadaan sulattamalla ja valamalla .

Sovellus

Kovat seokset ovat tällä hetkellä yleinen työkalumateriaali, jota käytetään laajalti työkaluteollisuudessa. Lejeerinkirakenteessa olevat tulenkestävät karbidit antavat kovametallityökalulle korkean kovuuden HRA 80–92 (HRC 73–76), lämmönkestävyyden (800–1000 °C), joten niitä voidaan työstää useita kertoja korkeammilla nopeuksilla kuin pikaterästen leikkausnopeuksia . Toisin kuin pikateräksillä, kovilla seoksilla on kuitenkin pienempi taivutuslujuus ( σ ja = 1000-1500 MPa), alhainen iskulujuus . Kovat seokset ovat ei-teknologisia: niiden korkean kovuuden vuoksi niistä on mahdotonta valmistaa monimutkaisen muotoista yksiosaista muotoiltua työkalua, lisäksi ne ovat huonosti hiottuja ja käsitelty vain timanttityökalulla, joten yleensä käytetään kovia seoksia levyjen muodossa, jotka on joko mekaanisesti kiinnitetty työkalunpitimiin tai juotettu niihin.

Kovia metalliseoksia käytetään niiden suuren kovuuden vuoksi seuraavilla alueilla:

  • Rakennemateriaalien työstö: leikkurit , leikkurit , porat , aventimet ja muut työkalut.
  • Mittaustyökalun varusteet: mikrometrimittaustyökalun tarkkojen pintojen varusteet ja tarkkojen vaakojen tuet.
  • Leimaus: leiman työosan varustaminen.
  • Piirustus : piirustuksen työosan varustelu .
  • Leimaus : leima- ja meistilaitteet (lävistys, suulakepuristus jne.).
  • Valssaus : kovametallirullat (valmistettu metallipohjalle asetettujen kovaseosrenkaiden muodossa).
  • Kaivoslaitteet: sintrattujen juotos ja valettujen kovien metalliseosten pinnoitus.
  • Kulutusta kestävien laakereiden valmistus : kuulat, rullat, kiskot ja teräspinnoite.
  • Kaivoslaitteet: työpintojen varusteet.
  • Kulutuskestävien pinnoitteiden lämpöruiskutus .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 7. Keraamisten tuotteiden aihioiden muovaus (pääsemätön linkki) . Haettu 2. heinäkuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 23. kesäkuuta 2018. 
  2. ↑ GOST 3882-74 Arkistokopio , päivätty 4. marraskuuta 2011 Wayback Machinessa  ( PDF , 1,98 MB)

Linkit

Kirjallisuus

  • Rakennusmateriaalit. Ed. B. N. Arzamasova. Moskova, kustantamo "Engineering", 1990.
  • Rakennusmateriaalien tekniikka. Ed. A. M. Dalsky. Moskova, kustantamo "Engineering", 1985.
  • Stepanchuk A. N., Bilyk I. I., Boyko P. A. Jauhemallurgian  tekniikka. - K .: Vishcha-koulu, 1989. - 415 s.
  • Skorokhod VV  Tulenkestäviin metalleihin ja yhdisteisiin perustuvat jauhemateriaalit. - K .: Teknika, 1982. - 167 s.