منوی محتوا
● آشنایی با کاربید تنگستن درجه بندی شده
>> اصول طراحی ساختاری
● روشهای پیشرفته پخت و پز
>> 1. شیب حرارتی چند مرحله ای
>> 2بشر تکنیک های مهار رشد دانه
● مطالعات موردی اجرای صنعتی
>> برنامه ابزار معدن (Kennametal)
>> سیستم ترمز خودرو (BMW)
● پروتکل های تضمین کیفیت
>> روشهای آزمایش غیر مخرب (NDT)
● پایان
● متداول
>> 1. حداکثر دمای کار برای ابزارهای WC-Co درجه بندی شده چقدر است؟
>> 2. چگونه عمق گرادیان کبالت بر عملکرد ابزار تأثیر می گذارد؟
>> 3. چه فضای پختگی مانع از ترشح شدن می شود؟
>> 4. آیا می توان پودر WC بازیافت شده را برای اجزای درجه بندی شده استفاده کرد؟
>> 5. مقایسه هزینه بین SPS و پخت و پز معمولی چیست؟
● استنادها:
درجه کاربید تنگستن (WC-CO) نشان دهنده دستیابی به موفقیت در مهندسی مواد است و ترکیبی منحصر به فرد از سختی سطح (2،000-2،500 HV) و چقرمگی هسته (15-20 MPa√m) را ارائه می دهد. این راهنمای 2300 کلمه ای به بررسی تکنیک های پیشرفته پخت و پز ، پارامترهای فرآیند بحرانی ، کاربردهای صنعتی و نوآوری های آینده برای تولید کاربید تونگستن با درجه عملکردی (FGM-WC) می پردازد.
آشنایی با کاربید تنگستن درجه بندی شده
اصول طراحی ساختاری
کاربید تنگستن درجه بندی شده به دست می آید _Spatial Cobalt Gradient_ از طریق پویایی کنترل شده کنترل شده:
- لایه سطح: 3-6 ٪ چسب کبالت → 92-94 ٪ چگالی WC (HV ≥2،300)
- منطقه انتقال: 8-10 ٪ کبالت → به عنوان بافر انعطاف پذیری عمل می کند (KIC ≈ 12 MPA√M)
- منطقه اصلی: 12-15 ٪ کبالت → استحکام شکستگی زیاد (KIC ≥18 MPA√M)
مقایسه عملکرد: تأثیر
| پارامتر |
دامنه |
در ریزساختار |
| بسامد نبض |
50-100 هرتز |
کنترل هسته دانه را کنترل می کند |
| فشار محوری |
30-50 MPa |
منافذ باقیمانده را از بین می برد |
| شیب دما |
50-80 درجه سانتیگراد/میلی متر |
مهاجرت کبالت را هدایت می کند |
روشهای پیشرفته پخت و پز
1. شیب حرارتی چند مرحله ای
این فرآیند سه فاز که توسط Sandvik Coromant ساخته شده است ، شیب عملکردی 0.5-1.2 میلی متر را ایجاد می کند:
- مشخصات دما: 1،150 درجه سانتیگراد (10 درجه سانتیگراد) برای 90-120 دقیقه
- جو: هیدروژن (تجزیه و تحلیل گاز Dew Point 2
نمودار پایداری فاز:
| محتوای کربن (وزنی ٪) |
ترکیب فاز |
تأثیر مکانیکی |
| <5.8 |
CO 3 W 3 C (مرحله ETA) |
شکستگی شکننده در 50 ٪ کرنش |
| 6.0-6.2 |
WC + γ-Co |
تعادل قدرت بهینه |
| > 6.3 |
کربن رایگان + WC |
15 ٪ کاهش سختی |
2بشر تکنیک های مهار رشد دانه
فرمولاسیون پیشرفته افزودنی برای ساختارهای زیر میکرون:
مهار کننده های دانه ای مؤثر:
| افزودنی (وزنی ٪) |
غلظت |
بازده مهار |
| VC |
0.3-0.5 |
85 ٪ کاهش رشد دانه |
| CR 3 C 2 |
0.8-1.2 |
70 ٪ کاهش + مقاومت در برابر خوردگی |
| طاغوت |
1.5-2.0 |
90 ٪ کاهش + پایداری حرارتی |
مطالعات موردی اجرای صنعتی
برنامه ابزار معدن (Kennametal)
مؤلفه: بیت های مته دوار برای خاکبرداری گرانیت
معیارهای عملکرد:
- طول عمر عملیاتی: 400 ساعت در مقابل 280 ساعت (استاندارد WC-CO)
- سایش پهلو بعد از 200 ساعت: 0.15 میلی متر (درجه بندی شده) در مقابل 0.35 میلی متر (همگن)
- مقاومت در برابر انتشار ترک: چرخه 10-6 m 3.5 m/چرخه (DA/DN)
سیستم ترمز خودرو (BMW)
مؤلفه: روتورهای ترمز با کارایی بالا
دستاوردها:
- کاهش وزن: 50 ٪ در مقابل اجزای سنتی فولاد
- ضریب اصطکاک پایدار (μ = 0.38) تا 480 درجه سانتیگراد
- زندگی خدمات: 150،000 کیلومتر در شرایط رانندگی شهری
پروتکل های تضمین کیفیت
روشهای آزمایش غیر مخرب (NDT)
1. آزمایش اولتراسونیک:
- دامنه فرکانس: 10-25 مگاهرتز
- نقص> 50 میکرومتر در عمق 3 میلی متر را تشخیص می دهد
2. تجزیه و تحلیل فعلی ادی:
- اندازه گیری عمق شیب کبالت (دقت 0.1 میلی متر)
- تغییرات چسبنده محلی> 0.5 درصد وزنی را مشخص می کند
3. تأیید فاز XRD:
- محدودیت تشخیص فاز: 2/مخلوط گاز AR)
- استراتژی های پیشرفته مهار رشد دانه
- درمان باسن پس از ساینتر (حداقل فشار 100 مگاپاسکال)
ترکیبی از متالورژی پودر سنتی با کنترل فرآیند مدرن ، تولید قطعات با پیشرفت عملکرد 60-80 ٪ نسبت به مواد WC-Co معمولی را امکان پذیر می کند.
پایان
تولید کاربید تنگستن درجه بندی شده نیاز به هماهنگی دقیق دارد:
- مدیریت حرارتی چند مرحله ای (محدوده 1،150-1450 درجه سانتیگراد)
- محیط های کنترل شده با جو (مخلوط گاز 2 /AR)
- استراتژی های پیشرفته مهار رشد دانه
- درمان باسن پس از ساینتر (حداقل فشار 100 مگاپاسکال)
ترکیبی از متالورژی پودر سنتی با کنترل فرآیند مدرن ، تولید قطعات با پیشرفت عملکرد 60-80 ٪ نسبت به مواد WC-Co معمولی را امکان پذیر می کند.
متداول
1. حداکثر دمای کار برای ابزارهای WC-Co درجه بندی شده چقدر است؟
اجزای درجه بندی شده یکپارچگی ساختاری را تا 800 درجه سانتیگراد در محیط های اکسید کننده و 1200 درجه سانتیگراد در زیر اتمسفر های بی اثر حفظ می کنند ، و از درجه های همگن با 200-300 درجه سانتیگراد استفاده می کنند.
2. چگونه عمق گرادیان کبالت بر عملکرد ابزار تأثیر می گذارد؟
عمق شیب بهینه با کاربرد متفاوت است:
- ابزارهای برش: 0.8-1.2 میلی متر
- بیت های معدن: 1.5-2.0 میلی متر
- صفحات بپوشید: 0.5-0.8 میلی متر
3. چه فضای پختگی مانع از ترشح شدن می شود؟
برای حفظ تعادل کربن از جو هیدروژن با نقطه شبنم 60 درجه سانتیگراد یا آرگون با خلوص بالا (O2 <5 ppm) استفاده کنید.
4. آیا می توان پودر WC بازیافت شده را برای اجزای درجه بندی شده استفاده کرد؟
بله ، با محدودیت ها:
- حداکثر 30 ٪ محتوای بازیافت شده
- به تنظیم شیمیایی نیاز دارد (0.1-0.2 ٪ C)
- همگن سازی اندازه دانه از طریق فرز جت
5. مقایسه هزینه بین SPS و پخت و پز معمولی چیست؟
پخت پلاسما جرقه 40-60 ٪ هزینه های تجهیزات بالاتر را متحمل می شود اما مصرف انرژی را 35 ٪ کاهش می دهد و زمان پردازش 70 ٪ در مقایسه با پخت خلاء است.
استنادها:
[1] https://kindle-tech.com/faqs/how-do-you-sinter-tungsten-carbide
[2] https://grafhartmetall.com/en/tungsten-carbide-sintering-methods/
[3] https://www.linkedin.com/pulse/process-sintering-tungsten-carbide-zzbettercarbide
[4] https://grafhartmetall.com/en/sinter-process-of-tungsten-carbide/
[5] https://kindle-tech.com/faqs/what-temperature-does-tungsten-carbide-sinter-at
[6] https://patents.google.com/patent/us20110116963a1/en
[7] https://grafhartmetall.com/en/sintering-in-tungsten-carbide-part-manufacution/
[8] http://www.carbidetechnologies.com/faq/what-is-sintering-or-sinter-hiping/
[9] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[10] https://www.kennametal.com/us/products/carbide-wear-parts/fluid-handling-and-flow-control/separation-solutions-for-centrifuge-machines/tungsten-carbide-materials.htmll
[11] http://cdntest.tizimplements.net/files/40a8742851ec406582574d24a4326715.pdf
[12] http://www.heavystonelab.com/wp-content/uploads/2015/02/fang-ijemhm-2005-0.pdf
[13] https://www.totalcarbide.com/tungsten-carbide-grades.htm
[14] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2017/8175034
[15] http://news.chinatungsten.com/en/gold-petated-tungsten-price/46-tungsten-news-en/tungsten-information/103813-ti-13156.html
[16] https://www.reddit.com/r/metallurgy/comments/18ahjk4/tungsten_sintering_questions_for_decorative_items/
[17] https://www.retopz.com/57-frequely-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[18] https://www.generalcarbide.com/wp-content/uploads/2019/04/generalcarbide-designers_guide_tungstencarbide.pdf
[19] https://craftstech.net/wp-content/uploads/2021/05/crafts-whitepaper-proper-se-selection--carbide-tooling-and-part-applications.pdf
[20] https://www.linkedin.com/pulse/four-basic-stages-tungsten-carbide-sintering-process-nancy-xia
[21] https://patents.google.com/patent/ep2350331a2/en
[22] https://publica.fraunhofer.de/bitstreams/cb970eb9-dc11-4e7a4-454e3157b96b/download
[23] http://kth.diva-portal.org/smash/get/diva2:625068/fulltext01.pdf
[24] https://www.tav-vacuumfurnaces.com/blog/74/en/sintering-of-cementeded-carbide-u-user-friending-overview-pt-1
