Почему карбид вольфрама — идеальный материал для инструмента?

Состав

В настоящее время существуют сотни карбидов вольфрама на основе WC с различными составами, большинство из которых используют кобальт (Co) в качестве связующего. Никель (Ni) и хром (Cr) также обычно используются как связующие элементы, но могут быть добавлены другие легирующие элементы.

Почему так много марок карбидов? Как производители инструмента выбирают подходящий материал инструмента для конкретного процесса резания? Чтобы ответить на эти вопросы, давайте сначала поймем различные свойства, которые делают карбид вольфрама идеальным материалом инструмента.

Свойства соединений

Сплавы на основе карбида вольфрама обладают следующими преимуществами:

• устойчивость к окислению;
• пластичность, проявляемая под нагрузкой;
• не вступает в реакцию со многими кислотами;
• химически малоактивный, поэтому относится к низкотоксичным веществам;
• отполированный сплав невозможно поцарапать;
• не бледнеет со временем;
• тугоплавкость;
• повышенная твердость, которая не снижается при высоких температурах.

Сплавы соединения металла вольфрама имеют множество преимуществ

Последние два свойства обусловлены сильными связями между атомами в кристаллах, из которых состоит соединение.

Что такое карбид вольфрама? — единство твердости и прочности

Карбид вольфрама WC-Co имеет уникальное преимущество как в отношении твердости, так и в отношении вязкости. Карбид вольфрама (WC) сам по себе имеет очень высокую твердость, и его твердость редко уменьшается по мере увеличения рабочей температуры. Однако он не обладает достаточной прочностью, что является существенным свойством для режущих инструментов. Чтобы использовать высокую твердость карбида вольфрама и повысить его прочность, металлические связующие используются для соединения карбида вольфрама, так что материал имеет твердость, значительно превышающую твердость высокоскоростной стали, и способен выдерживать большинство процессов резания. Кроме того, он может выдерживать высокие температуры обрабтки, получаемые с помощью высокоскоростной обработки.

Высокий модуль упругости материала WC-Co (примерно в три раза выше, чем у высокоскоростной стали) обеспечивает необратимую подложку для покрытия. WC-Co также обеспечивает требуемую ударную вязкость. Эти свойства являются основными свойствами материалов WC-Co, но они также могут быть адаптированы к составу материала и микроструктуре при производстве порошков карбида вольфрама. Следовательно, пригодность производительности инструмента для конкретного процесса во многом зависит от начального процесса измельчения.

Карбид циркония ZrC

Карбид циркония представляет собой соединение серого цвета с металлическим блеском. Он химически инертен при комнатной температуре: плохо растворяется в концентрированных кислотах, их смесях и некоторых щелочах, как в холодном, так и нагретом состоянии. Карбид циркония нерастворим в воде, однако взаимодействует с азотом с образованием нитридов.

Температура активного окисления ZrC составляет 1100…1200°С, область температурной устойчивости — до 3530°С. Карбид циркония стоек в расплавах меди и медных сплавов, стали, чугуна и легкоплавких металлов.
Физические свойства карбида циркония ZrC

Каков процесс измельчения карбида вольфрама?

Порошок карбида вольфрама получают путем цементации порошка вольфрама (W). Свойства порошка карбида вольфрама, особенно его размер частиц, в первую очередь зависят от размера частиц необработанного порошка вольфрама и температуры и времени науглероживания. Химический контроль также является важным, и содержание углерода должно поддерживаться постоянным (близким к теоретическому соотношению 6,13% по весу). Чтобы контролировать размер частиц посредством последующего процесса, небольшое количество ванадия и / или хрома должно быть добавлено до проведения цементации.

В разных процессах и различных конечных технологических процессах требуется сочетание определенного размера частиц карбида вольфрама, содержания углерода, содержания ванадия и содержания хрома, а вариации в этих комбинациях могут приводить к образованию различных порошков карбида вольфрама.

Когда порошок карбида вольфрама смешивают и измельчают с металлической связью для получения определенного сорта порошка карбида вольфрама, именно в это время можно получить различные комбинации. Наиболее часто используемое содержание кобальта составляет от 3 до 25 мас.%, А никель и хром добавляют для повышения коррозионной стойкости инструмента. Кроме того, металлическая связь может быть дополнительно улучшена путем добавления других компонентов в сплав. Например, добавление ниобия в карбид вольфрама WC-Co может значительно улучшить прочность без снижения его твердости. Увеличение количества связующего также может повысить ударную вязкость карбида вольфрама, но это уменьшит его твердость.

Уменьшение размера частиц карбида вольфрама может повысить твердость материала, но в процессе спекания размер частиц карбида вольфрама должен оставаться неизменным.Во время спекания частицы карбида вольфрама объединяют и выращивают в процессе растворения и повторного осаждения. В процессе фактического спекания для образования полностью плотного материала металлическая связь превращается в жидкое состояние (называемое жидкофазным спеканием).

Скорость роста частиц карбида вольфрама можно регулировать путем добавления других карбидов переходных металлов, включая карбид ванадия (VC), карбид хрома (Cr3C2), карбид титана (TiC), карбид тантала (TaC) и карбид ниобия (NbC). Эти металлические карбиды обычно добавляют во время смешивания и измельчения порошка карбида вольфрама вместе с металлическим связующим, хотя карбид ванадия и карбид хрома также могут быть образованы при цементации порошка карбида вольфрама.

Классы порошка карбида вольфрама также могут быть получены из материалов из твердого карбида из вторичного сырья. Утилизация и повторное использование использованного карбида вольфрама имеет долгую историю в карбидной промышленности вольфрама и является важной частью всей экономической цепи отрасли, что помогает снизить материальные затраты, сохранить природные ресурсы и избежать отходов. Вредное удаление. Отходы карбида вольфрама обычно могут быть повторно использованы процессом APT (паравольфрамат аммония), процессом извлечения цинка или распылением. Эти «переработанные» порошки карбида вольфрама обычно имеют лучшее предсказуемое уплотнение, поскольку их площадь поверхности меньше порошка карбида вольфрама, полученного непосредственно из процесса науглероживания вольфрама.

Условия обработки для смешивания порошка карбида вольфрама с металлической связью также являются критическими параметрами процесса. Двумя наиболее распространенными способами фрезерования являются фрезерование шаров и ультратонкое фрезерование.

Оба процесса позволяют равномерно перемешивать измельченный порошок и уменьшать размер частиц. Чтобы обеспечить зажим заготовки достаточной прочностью для поддержания формы заготовки и позволить оператору или роботу забирать заготовку для работы, обычно необходимо добавить органическое связующее в процессе фрезерования. Химический состав такого связующего может влиять на плотность и прочность прессованной детали. Для облегчения операции предпочтительно добавлять высокопрочное связующее, но это приводит к более низкой плотности при сжатии и может вызвать жесткий блок, что приводит к дефектам конечного продукта.

После завершения измельчения порошок обычно высушивают распылением с получением свободной текучей массы, которая агломерируется органическим связующим. Регулируя состав органического связующего, текучесть и плотность заряда этих агломератов могут быть адаптированы в соответствии с потребностями. При скрининге более крупных или более мелких частиц распределение частиц по размерам агломератов может быть дополнительно адаптировано для обеспечения хорошей текучести при загрузке в полость формы.

Получение

Карбид вольфрама можно получить одним из следующих способов.

Непосредственным насыщением вольфрама углеродом

В основе процесса получения карбида вольфрама лежит прямая реакция:

При наличии в среде оксида углерода процесс идёт по реакции

Обычно процесс получения карбида вольфрама ведут при температуре 1300−1350 °C для мелкозернистых порошков вольфрама и 1600 °C для крупнозернистых, а время выдержки составляет от 1 до 2 часов. Полученные слегка спёкшиеся блоки карбида вольфрама измельчают и просеивают через сита.

Восстановлением оксида вольфрама углеродом с последующей карбидизацией Этот метод в отличие от вышеописанного совмещает процесс восстановления и карбидизации вольфрама, при этом в шихту добавляют недостающее количество сажи для образования карбида. Восстановление оксида вольфрама WO3 происходит через газовую фазу в среде CO и водорода. Восстановлением соединений вольфрама с последующей карбидизацией Ещё одним способом получения карбида вольфрама является нагрев смеси вольфрамовой кислоты, вольфрамового ангидрида (WO3) или паравольфрамата аммония ((NH4)10·[H2W12O42]·xH2O) в среде водорода и метана при температуре 850−1000 °C. Осаждением из газовой фазы Получение карбида вольфрама из газовой фазы основано на разложении карбонила вольфрама при температуре 1000 °C. Электролизом расплавленных солей Электролиз смеси расплавленных бората натрия, карбоната натрия, фторида лития и вольфрамового ангидрида позволяет получить карбид вольфрама. Монокристаллы карбида вольфрама Монокристаллы WC могут быть получены выращиванием из расплава. Для этого смесь составом Co−40 %WC плавят в тигле из оксида алюминия при температуре 1600 °C и после гомогенизации расплава температуру снижают до 1500 °C со скоростью 1−3 °C/мин и выдерживают при этой температуре в течение 12 часов. После чего образец охлаждают и растворяют кобальтовую матрицу в кипящей соляной кислоте. Также может быть использован метод Чохральского для выращивания больших монокристаллов (до 1 см).

Каков метод изготовления заготовок из карбида вольфрама?

Заготовки из карбида могут быть образованы различными процессами. В зависимости от размера заготовки, уровня сложности формы и размера партии продукции большинство режущих пластин формируются с использованием жесткой формы верхнего и нижнего давления. Чтобы поддерживать согласованность веса и размера заготовки в каждом прессе, необходимо обеспечить, чтобы количество порошка (массы и объема), втекающего в полость, было точно таким же. Жидкость порошка в основном контролируется распределением по размерам и характеристиками органического связующего. Формованная заготовка (или «заготовка») может быть сформирована путем нанесения давления формования 10-80 тыс.фунтов на квадратный фут на порошок, загружаемый в полость.

Даже при чрезвычайно высоких давлениях формования твердые частицы карбида вольфрама не деформируются или не разрушаются, а органическое связующее вдавливается в зазор между частицами карбида вольфрама, тем самым функционируя для фиксации положения частиц. Чем выше давление, тем плотнее связь частиц карбида вольфрама и тем больше плотность уплотнения заготовки.Формовочные свойства гранулированного порошка карбида вольфрама могут варьироваться в зависимости от количества металлического связующего, размера и формы частиц карбида вольфрама, степени образования агломератов и состава и количества органического связующего. Чтобы предоставить количественную информацию о характеристиках прессования порошка карбида вольфрама, обычно изготовитель порошка обычно устанавливает соответствие между плотностью формования и давлением формования. Эта информация гарантирует, что поставляемый порошок соответствует процессу формования инструментального инструмента.

Крупноформатные карбидные заготовки или карбидные заготовки с высокими пропорциями (например, торцевые фрезы и хвостовики) обычно изготавливаются путем равномерного прессования порошка карбида вольфрама в гибкой сумке. Хотя производственный цикл метода эквализации прессования больше, чем метод формования, стоимость изготовления инструмента ниже, поэтому этот метод более подходит для мелкого серийного производства.

Этот процесс включает загрузку порошка в мешок и герметизацию горловины мешка, а затем помещение мешка, заполненного порошком в камере, и давление 30-60 тыс. Фунтов на кв. Дюйм с помощью гидравлического устройства для прессования. Прессованные изделия, как правило, обрабатываются до определенной геометрии до спекания. Размер мешка увеличивается для обеспечения усадки заготовки во время процесса уплотнения и обеспечения достаточного учета процесса измельчения. Поскольку обрабатываемая деталь обрабатывается после прессования, требования к согласованности заряда не так строги, как метод формования, но все же желательно обеспечить, чтобы количество порошка на одну нагрузку было одинаковым.

Заготовки из карбида также могут быть образованы экструзией или литьевым формованием. Процесс экструзии более подходит для массового производства осесимметричных заготовок, в то время как процесс литьевого формования обычно используется для массового производства заготовок сложной формы. В обоих процессах формования класс порошка карбида вольфрама суспендируется в органическом связующем, который придает однородность смеси карбида вольфрама, такой как зубная паста. Затем смесь подвергают экструзии через отверстие или формовали в полость формы. Характеристики порошка карбида вольфрама определяют оптимальное соотношение порошка к связующему в смеси и оказывают важное влияние на поток смеси через отверстие для экструзии или в полость формы.

После того, как заготовка образована формованием, экструзионным прессованием, экструзией или литьевым формованием, органическое связующее необходимо удалить из заготовки до конечной стадии спекания. Спекание удаляет поры в заготовке, делая ее полностью (или по существу) плотной. Во время спекания металлическая связь в прессованной детали становится жидкостью, но заготовка может сохранять свою форму под действием капиллярной силы и контакта частиц.

После спекания геометрия детали остается неизменной, но размер уменьшается. Чтобы получить требуемый размер заготовки после спекания, при проектировании инструмента необходимо учитывать скорость усадки. При разработке класса порошка карбида вольфрама, используемого для изготовления каждого инструмента, необходимо обеспечить правильную усадку при нажатии под соответствующим давлением.

Почти во всех случаях спеченная заготовка, которая также называется заготовкой из карбида, должна быть подвергнута спеканию. Самая основная обработка режущих инструментов — заточка режущей кромки. Многие инструменты требуют шлифования и геометрии их геометрии после спекания. Некоторые инструменты требуют измельчения сверху и снизу; другие требуют периферийного измельчения (с или без заточки режущей кромки). Все остатки износа карбида измельчения могут быть переработаны.

Карбид кальция CaC2

В таблице приведены физические свойства карбида кальция CaC2. По своим оптическим свойствам химически чистый карбид кальция — большие, почти бесцветные кристаллы с голубоватым оттенком. Технический CaC2 в зависимости от степени чистоты имеет серый, коричнево-желтый или черный цвет.

Предел температурной устойчивости для карбида кальция равен 2300°С. При температуре 20°С он полностью растворяется в воде (с выделением ацетилена) и концентрированной соляной кислоте.
Физические свойства карбида кальция CaC2

Как подготовить покрытие заготовки карбида вольфрама?

Во многих случаях готовая деталь должна быть покрыта. Покрытие обеспечивает смазывающую способность и повышенную твердость и обеспечивает диффузионный барьер для подложки, который предотвращает окисление при воздействии высоких температур. Матрица карбида вольфрама имеет решающее значение для характеристик покрытия. В дополнение к основным характеристикам порошка настраиваемой матрицы поверхностные свойства подложки могут быть подобраны путем химического отбора и модификации процесса спекания. Благодаря движению кобальта более кобальт может быть обогащен самым наружным слоем поверхности лопасти толщиной 20-30 мкм относительно остальной части заготовки, тем самым придавая более хорошую ударную вязкость поверхностному слою подложки, имеет сильное сопротивление деформации.

Производители инструмента, основанные на собственных производственных процессах (такие как методы депарафинизации, скорости нагрева, время спекания, температуры и науглероживающие напряжения), могут предъявлять особые требования к классам используемого порошка карбида. Некоторые изготовители инструмента могут спекать заготовки в вакуумных печах, в то время как другие могут использовать спекающие печи с горячим изостатическим прессованием (HIP) (которые герметизируют заготовку в конце технологического цикла для устранения остатков). Pore). Заготовка, спеченная в вакуумной печи, также может быть подвергнута процессу горячего изостатического прессования для увеличения плотности заготовки. Некоторые производители инструмента могут использовать более высокие температуры спекания в вакууме для увеличения спеченной плотности смесей с более низким содержанием кобальта, но этот подход может сделать грубую микроструктуру.

Для поддержания мелкого размера зерна можно использовать порошок с меньшим размером частиц карбида вольфрама. Чтобы соответствовать конкретному производственному оборудованию, условия депарафинизации и науглероживающее напряжение также имеют разные требования к содержанию углерода в порошке карбида вольфрама.Все эти факторы оказывают решающее влияние на микроструктуру и свойства материала инструмента из карбида вольфрама, который спекается. Поэтому существует необходимость в тесной связи между производителем инструмента и поставщиком порошка, чтобы обеспечить его изготовление в соответствии с инструментом. Индивидуальный производственный процесс изготовленный на заказ порошок карбида вольфрама. Поэтому неудивительно, что существуют сотни различных марок карбидов. Например, ATI Alldyne производит более 600 различных марок порошков, каждый из которых специально разработан для предполагаемого пользователя и конкретного использования.

Свойства

Рассматриваемое вещество представлено серым порошком в двух кристаллографических вариантах: с кубической (полукарбид) и гексагональной (монокарбид) решетками. Обе модификации встречаются в температурном диапазоне 2525 — 2755°С. Вторая фаза ввиду отсутствия области гомогенности при отклонении от стехиометрического состава образует графит или переходит в W2C, а при температуре более 2755°С разлагается до углерода и первой фазы. Последняя отличается обширной областью гомогенности, сокращающейся при снижении температуры.

Монокарбид вольфрама менее тверд в сравнении с полукарбидом, но способен формировать кристаллы. Второй вариант значительно более температуро- и износоустойчив. К тому же он способен к внедрению в твердые растворы.

Карбид вольфрама отличается хрупкостью, но под влиянием нагрузки проявляет пластичность полосами скольжения.

Кристаллы рассматриваемого вещества характеризуются анизотропией твердости от 13 до 22 ГПа на разных кристаллографических плоскостях.

Монокарбид имеет температуру плавления 2870°C, кипения — 6000°C. Его молярная теплоемкость равна 35,74 Дж/(моль-*К), теплопроводность — 29,33 кДж/моль. Плотность карбида вольфрама данного типа составляет 15,77 г/см3.

Несмотря на то, что температура плавления большая, термостойкость рассматриваемого материала низка. Это обусловлено отсутствием термического расширения ввиду жесткой структуры. При этом карбид вольфрама характеризуется высокой теплопроводностью. С повышением температуры данный параметр у монокарбида возрастает вдвое быстрее, чем у полукарбида.

Кольцо из карбида вольфрама

Рассматриваемые материалы имеют хорошую электропроводность, особенно полукарбид (в 4 раза выше, чем монокарбид). Удельное электросопротивление возрастает с повышением температуры, но при этом снижается упругость. Это обуславливает обрабатываемость электрофизическими методами. Так, при введении источника тепла в области обработки возрастает температура, способствуя размеренному разрушению структуры материала.

Твердость определяется температурой формирования карбидов в вольфрамовом порошке и (в меньшей степени) их пористостью. С ростом температуры увеличивается подвижность атомов составляющих соединения элементов, вследствие чего устраняются дефекты в зернах. Анизотропия параметров карбидов вольфрама меньше, чем для металлов. К тому же данные материалы отличаются наилучшей для тугоплавких металлов упругостью, которая увеличивается с ростом пористости. Однако пластичность низкая (до 0,015%).

Микроструктура карбида вольфрама

Карбид вольфрама характеризуется стойкостью к многим кислотам, а также их смесям при обычной температуре, но растворим в некоторых кислотах при кипении. Не подвержен растворению в 20% и 10% гидроксиде натрия. Ввиду высокой летучести оксида вольфрама начинает окисляться при 500 — 700°C и завершает окисление при более 800°C.

Наконец, ввиду химической инертности данное соединение нетоксично.

Каков метод классификации для сортов карбида вольфрама?

Комбинация различных типов порошка карбида вольфрама, состава смеси и содержания связующего металла, типа и количества ингибиторов роста зерна и т. д. Представляет собой множество сортов карбида. Эти параметры будут определять микроструктуру и свойства карбида вольфрама. Некоторые конкретные комбинации производительности стали первым выбором для конкретных приложений обработки, что позволяет классифицировать несколько марок карбидов.

Двумя наиболее часто используемыми системами классификации механической обработки карбида для целей механической обработки являются система С-класса и система качества ISO. Хотя ни одна из этих систем полностью не отражает свойства материала, которые влияют на выбор сортов карбидов, они обеспечивают отправную точку для обсуждения. Для каждой таксономии многие производители имеют свои собственные специальные марки, что приводит к широкому разнообразию карбидных марок.

Сорта карбида также можно классифицировать по составу. Карбид вольфрама (WC) можно разделить на три основных типа: простой, микрокристаллический и сплав. Простые классы состоят в основном из карбида вольфрама и кобальтовых связующих, но могут также содержать небольшое количество ингибиторов роста зерна. Микрокристаллический сорт состоит из карбида вольфрама и связующего кобальта с несколькими тысячами карбида ванадия (VC) и / или карбида хрома (Cr3C2), а его размер зерна может составлять менее 1 мкм. Сорт сплава состоит из карбида вольфрама и связующего кобальта, содержащего несколько процентов карбида титана (TiC), карбида тантала (TaC) и карбида ниобия (NbC). Эти добавки также называются кубическими карбидами из-за их спекания. Полученная микроструктура имеет неоднородную трехфазную структуру.

Карбид гафния GfC

В таблице приведены свойства карбида металла гафния. Карбид гафния представляет собой соединение серого цвета с температурой плавления 3890°С и высокой плотностью, которая при комнатной температуре составляет 12600 кг/м3. Энергия кристаллической решетки GfC равна 117,2·105 кДж/кмоль.

Карбид гафния полностью растворяется в ортофосфорной, азотной и серной кислотах. При температуре около 2000°С он начинает взаимодействовать с тугоплавкими металлами — такими, как молибден, вольфрам, тантал и ниобий.
Физические свойства карбида гафния GfC

Теплопроводность карбида гафния с нулевой пористостью при температуре 300°С равна 9,2 Вт/(м·град). При нагревании коэффициент теплопроводности GfC увеличивается. Удельная теплоемкость карбида гафния относительно невысока и при росте температуры слабо увеличивается.
Удельная теплоемкость и теплопроводность карбида гафния при температуре от 300 до 1200°С

(1) ПРОСТОЙ КАРБИДНЫЙ СОРТ

Такие марки для резки металла обычно содержат 3% -12% кобальта (по весу). Размер зерен карбида вольфрама обычно находится в диапазоне 1-8 мкм. Как и в других классах, уменьшение размера частиц карбида вольфрама увеличивает его твердость и поперечную прочность на разрыв (TRS), но снижает его вязкость. Твердость простых сортов обычно составляет между HRA 89-93,5; поперечная прочность на разрыв обычно составляет 175-350 тыс.фунтов / кв.дюйм. Такие порошки могут содержать большое количество вторичного сырья.

Простые марки могут быть разделены на C1-C4 в системе класса С и могут классифицироваться в соответствии со стандартами класса K, N, S и H в системе качества ISO. Простые марки с промежуточными характеристиками можно классифицировать как общие классы (например, C2 или K20) для токарной обработки, фрезерования, строгания и растачивания; марки с меньшими размерами зерен или более низким содержанием кобальта и более высокой твердостью могут быть классифицированы как класс отделки (например, C4 или K01); марки с более крупными размерами зерен или более высоким содержанием кобальта и лучшей вязкостью могут быть классифицированы как грубые (например, C1 или K30).

Инструменты из простых сортов можно использовать для резки чугуна, нержавеющей стали серии 200 и 300, алюминия и других цветных металлов, суперсплавов и закаленной стали. Эти марки могут также использоваться в неметаллических средах (таких как инструменты для сверления и геологического бурения) с размерами зерен от 1,5 до 10 мкм (или более) и уровнями кобальта от 6% до 16%. Другим неметаллическим режущим типом простых карбидных марок является производство пресс-форм и пуансонов. Эти сорта обычно имеют средний размер зерна с содержанием кобальта 16-30%.

Советы при покупке украшений.

Первое, что вы должны сделать при покупке вольфрамовых ювелирных изделий, это убедиться, что вы знаете, из чего состоит изделие, которое вам предлагают.

Как вы уже видели, эти два материала отличаются по прочности и химическому составу. Если вы ищете долговечность, убедитесь, что ювелирные изделия, которые вы покупаете, сделаны именно из карбида вольфрама.

Вы должны также спросить о всех других металлах, которые содержит определенное вольфрамовое изделие.

Существуют некоторые драгоценности, которые являются более дешевыми, и часто причиной является то, что они содержат кобальт вместо никеля (мы уже говорили, почему кобальт не является предпочтительным).

Даже если драгоценности маркированы как «карбид вольфрама», вы все равно должны это проверить, поскольку некоторые изделия могут быть сделаны с кобальтом: необычно низкая цена — один из признаков того, что это так.

(2) МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ КАРБИДНЫЙ СОРТ

Такие сорта обычно содержат 6% -15% кобальта. При спекании в жидкой фазе добавленный карбид ванадия и / или карбид хрома может контролировать рост зерна, тем самым получая мелкозернистую структуру с размером частиц менее 1 мкм. Этот мелкозернистый сорт имеет очень высокую твердость и поперечную прочность на разрыв 500 тыс.фунтов / кв. Комбинация высокой прочности и достаточной ударной вязкости позволяет этим классам инструментов иметь более высокий положительный угол наклона, что уменьшает силы резания и производит более тонкие стружки путем резки, а не толчка металла.

Благодаря строгой идентификации качества различных сырьевых материалов при производстве сортов порошка карбида вольфрама и строгом контроле условий процесса спекания, можно предотвратить образование аномальных крупных зерен в микроструктуре материала. Свойства материала. Чтобы сохранить размер зерна небольшим и однородным, рециркулированный порошок можно использовать только в том случае, если сырьё и процесс восстановления полностью контролируются, и проводится обширное тестирование качества.

Микрокристаллические марки могут быть классифицированы в соответствии со стандартами серии М в системе качества ISO. Кроме того, другие методы классификации в системе класса С и системе оценки ISO такие же, как и простые классы. Микрокристаллические марки могут использоваться для изготовления инструментов для резки более мягких материалов заготовки, потому что поверхность инструмента можно обрабатывать очень плавно и поддерживать чрезвычайно острую режущую кромку.

Микрокристаллические марки могут также использоваться для обработки суперсплавов на основе никеля, поскольку они могут выдерживать температуры резки до 1200 ° C. Для обработки высокотемпературных сплавов и других специальных материалов использование инструментов из микро зерен и простых инструментов с эмалью может одновременно повысить их износостойкость, сопротивление деформации и вязкость.

Применение тугоплавкости вольфрама

Это качество металла широко используется для производства:

• нитей накаливания в приборах освещения;
• электродов в аргонно-дуговых сварках;
• элементов нагрева для высокотемпературных вакуумных печей сопротивления;
• электронно-лучевых трубок в мониторах, осциллографах, на радиолокационных станциях;
• электронных ламп.

Вакуумные лампы в большинстве отраслей заменены на полупроводники, кроме производства высоковольтного, мощного, высокочастотного оборудования, а также космической техники. Наряду с преимуществами, тугоплавкий металл имеет и недостатки:

• сложность механической обработки;
• при температуре воздуха, превышающей 400°С, образуются оксидные пленки, а при наличии в среде серосодержащих веществ — сульфидные пленки;
• требуются большие контактные давления для создания даже низкого сопротивления на участке электрического контакта.

Для нейтрализации описанных недостатков материал сплавляют с другими металлами, которые улучшают его свойство. Существует несколько таких соединений:

1. Стеллит. В его состав, кроме вольфрама, входят кобальт и хром. Напылением или наплавлением он наносится на запчасти машин, инструментов, станков для увеличения износостойкости. Стеллит применяют для производства режущих инструментов.
2. Быстрорежущие и инструментальные стали, из которых изготавливают сверла, фрезы, штампы. Кроме основных составляющих, указанные соединения могут содержать хром, марганец и кремний.
3. Контактные сплавы. Легирующими металлами в них служат медь и серебро. Высокая электропроводимость этих материалов увеличивает данный показатель соединений, в которые они входят. Контактные сплавы вольфрама — материал, из которого производят выключатели, рубильники, электроды.
4. Твердые сплавы. Их основой служит карбид вольфрама — соединение тугоплавкого металла с углеродом. Благодаря этим двум компонентам сплав отличается высокими твердостью и температурой плавления, износостойкостью. Перечисленные характеристики имеют значение для рабочих частей инструментов, используемых в бурении и резке. Массовая доля карбида вольфрама в твердом сплаве составляет 85–95%, оставшиеся проценты показывают содержание кобальта.

(3) КАРБИДНЫЙ СПЛАВ ТИПА

Эти марки в основном используются для резки стальных деталей, которые обычно имеют содержание кобальта в 5-10% и диапазон размеров зерен 0,8-2 мкм. Добавляя от 4% до 25% карбида титана (TiC), склонность карбида вольфрама (WC) диффундировать к поверхности стального лома может быть уменьшена. Прочность инструмента, износостойкость кратера и сопротивление термическому удару можно улучшить, добавив не более 25% карбида тантала (TaC) и карбида ниобия (NbC). Добавление таких кубических карбидов также увеличивает покраснение инструмента, что помогает избежать термической деформации инструмента во время сверхпрочной резки или другой обработки, когда режущая кромка может создавать высокие температуры. Кроме того, карбид титана может обеспечить места зародышеобразования во время спекания, улучшая однородность распределения кубического карбида в заготовке.

В целом, сплавы типа карбида имеют диапазон твердости HRA91-94 и прочность на разрыв в поперечном направлении 150-300 тыс.фунтов / кв.дюйм. По сравнению с простым типом износостойкость сплава имеет низкую износостойкость и низкую прочность, но его износостойкость лучше. Сплавы сплавов могут быть разделены на C5-C8 в системе класса С и могут классифицироваться в соответствии со стандартами класса P и M в системе качества ISO. Сплавы сплавов с промежуточными свойствами можно классифицировать как общие классы (например, C6 или P30) для токарной обработки, нарезания резьбы, строгания и фрезерования. Самые твердые сорта могут быть классифицированы как мелкие сорта (например, C8 и P01) для отделки и расточки. Эти сорта обычно имеют меньший размер зерна и более низкое содержание кобальта для достижения желаемой твердости и износостойкости. Однако аналогичные свойства материала могут быть получены путем добавления большего количества кубических карбидов. Наиболее устойчивые марки могут быть классифицированы как грубые (например, C5 или P50). Эти сорта обычно имеют средний размер частиц и высокое содержание кобальта, а количество добавленного кубического карбида также мало для достижения желаемой вязкости за счет ингибирования распространения трещины. В прерванном процессе поворота эффективность резания может быть дополнительно улучшена за счет использования богатого кобальтом сорта, имеющего более высокое содержание кобальта на поверхности резака.

Сплавы сплавов с низким содержанием карбида титана используются для обработки нержавеющей стали и ковкого чугуна, но могут также использоваться для обработки цветных металлов (таких как суперсплавы на основе никеля). Эти сорта обычно имеют размер зерна менее 1 мкм и содержание кобальта от 8% до 12%. Сорта с более высокой твердостью (например, M10) могут использоваться для обработки ковкого чугуна; марки с лучшей ударной вязкостью (например, M40) могут использоваться для фрезерования и строгания стали или для обработки нержавеющей стали или суперсплавов.

Сплавы карбида сплава также могут использоваться для неметаллической резки, прежде всего для изготовления износостойких деталей. Эти сорта обычно имеют размер частиц 1,2-2 мкм и содержание кобальта 7% -10%. При производстве этих сортов обычно добавляется большая доля переработанных материалов, что приводит к повышению экономической эффективности при применении изношенных деталей. Изношенные детали требуют хорошей коррозионной стойкости и высокой твердости. Эти марки могут быть получены путем добавления никеля и карбида хрома при производстве таких сортов.

Применение

Благодаря приведенным выше свойствам, существует несколько сфер применения карбида вольфрама.

1. Его применяют для выпуска деталей большой коррозионной и износоустойчивости и твердости: фрез, абразивных материалов, резцов, сверл, долот и т. д.
2. Рассматриваемое соединение применяют для наплавки и газотермического напыления с целью повышения износостойкости путем создания твердой поверхности.
3. Карбид вольфрама служит материалом для часовых браслетов, пулевых и снарядных сердечников, ювелирных изделий и т. д.

Применение карбида вольфрама

Оптимальным температурным режимом для предметов из него считают диапазон 200 — 300°С. Упругость данного материала обеспечивает его применение при знакопеременных нагрузках.

Вывод

Для удовлетворения технических и экономических потребностей производителей инструмента, порошок карбида вольфрама является ключевым элементом. Порошки, предназначенные для технологического оборудования и технологических параметров инструментальных мастеров, обеспечивают производительность готовой детали и приводят к сотням сорта карбида. Перерабатываемый характер материалов из карбида и способность работать непосредственно с поставщиками порошка позволяют производителям инструмента эффективно контролировать качество их продукции и материальные затраты.

Карбид вольфрама по сравнению с вольфрамом.

Люди часто используют термины вольфрам и карбид вольфрама взаимозаменяемо. Однако есть различия в свойствах этих двух материалов.

Во-первых, вольфрам легче царапается.

Кольца, изготовленные только из него, не очень устойчивы к царапинам, так что вы не должны ожидать, что они со временем останутся такими же блестящими.

Во-вторых, вольфрамовые ювелирные изделия часто содержит кобальт, в то время как карбид вольфрама, как правило, смешан с никелем. Проблема заключается в том, что, когда кобальт вступает в контакт с кожей, металл может вызвать раздражение.

Кроме того, кобальт может окислиться и заставить ваши драгоценности изменить цвет.

Коммерческая эксплуатация

HVOF покрытия карбида вольфрама уже наносятся на различный элементы самолетов и шасси. К примеру, компания Engelhard применяет HVOF покрытия на самолетах как гражданской так и военной авиации, включая шасси и силовые приводы.

Министерство обороны, военно-воздушные силы и флот Сооединенных Штатов, а так же растущий частный сектор авиастоения и производства реактивных двигателей признают превосходство HVOF покрытий карбида вольфрама над гальваническим хромированием по параметрам защиты от износа, усталости и коррозии.
Таблица 1. Характеристики покрытий.

Питер Ф. Руджерио,Engelhard Corp. Иселин, Нью Джерси Advanced Materials and processes, July 2005
Перевод: Краснов Денис ООО «Технологические системы защитных покрытий»

Вольфрам и рений

Сплав этих двух элементов довольно широко применяется для изготовления высокотемпературных термопар. Вольфрам – какой металл? Как и рений, это жаропрочный металл, а легирование элементов снижает это свойство. Но что, если взять два практически одинаковых вещества? Тогда температура их плавления снижаться не будет.

Если использовать рений в качестве присадки, будет наблюдаться повышение жаропрочности и пластичности вольфрама. Данный сплав получают методом плавки в порошковой металлургии. Термопары, изготавливаемые из этих материалов, являются жаропрочными и могут измерять температуру больше 2000°С, но только в инертной среде. Конечно же, подобные изделия стоят дорого, ведь в один год добывается всего 40 тонн рения и только 51 тонна вольфрама.

Надеемся, что Бундесбанк и конечно, немецкий народ, используют что-нибудь из этого в ближайшем будущем (до 2021 года включительно).

Ультразвуковой контроль золотых слитков

Применение: неразрушающая проверка физической целостности золотых слитков.

Пояснения:

Золотые слитки мошеннически подделывались путём вставки брусков не драгоценного металла, обладающего похожей плотностью. Такие вставки сложно или невозможно обнаружить путём взвешивания, рентгенографии или рентгеновской люминесценции, поэтому некоторые технологи по металлу прибегают к сверлению отверстий или разрезанию слитков с целью проверки целостности. Однако с помощью простого ультразвукового теста можно быстро и надёжно определить местоположение вставок без необходимости сверлить, резать или иным образом изменять слиток.

Оборудование:

Любой дефектоскоп Olympus или прибор с фазированной антенной решёткой (ФАР), например: EPOCH XT, EPOCH 600, EPOCH 1000, OmniScan SX и OmniScan MX2. Рекомендуется использовать частоту преобразователя 2,25 МГц.

Принцип:

В поддельном слитке золота с внутренней вставкой другого металла предсказуемым образом изменяется путь, по которому ультразвуковые волны проходят через металл. Вставки материала, отличного от золота, как и пустоты внутри слитка, изменят углы отражения волн. Большие вставки, занимающие большую часть слитка, могут быть также обнаружены по изменению скорости распространения звука.

1. Метод отражения импульса/эха

Ультразвуковые волны, проходящие через любую среду, будут распространяться в одном направлении, пока не достигнут границы с другим материалом, что вызовет их отражение в направлении источника.

Ультразвуковые дефектоскопы и приборы с ФАР генерируют импульсы высокочастотных звуковых волн, источниками которых служат небольшие ручные преобразователи. Звуковая энергия взаимодействует с тестируемым объектом, прибор измеряет и отображает картину распределения отражённых сигналов. Сигналы, отражённые изнутри золотого слитка, а не с его противоположной поверхности, изменяют картину и указывают на наличие либо вставки другого металла, либо внутренней полости.

Читать также: Предел прочности металлов таблица

При проведении этого испытания сначала регистрируют эталонный сигнал датчика, т. е. сигнал, отражённый нижней поверхностью известного слитка золота. Для измерения времени распространения ультразвуковой волны до нижней поверхности можно использовать стробимпульсы. Все отражённые сигналы из зоны, отмеченной стробимпульсом, указывают на то, что звуковой поток отражён от границы неоднородности материала, и необходимо провести дальнейшую проверку слитка. Ниже показаны типичные картинки на экране.

Изображения на экране дефектоскопа в случаях монолитного металла (выше) и металла с нарушением (ниже).

Примечание. Сигнал появляется в интервале, отмеченном красным.

Изображения монолитного металла (выше) и металла с неоднородностью (ниже), полученные с помощью прибора ФАР. Неоднородность отображается цветом там, где должен быть белый фон.

2. Метод измерения скорости

Скорость звука в чистом золоте равна 3,240 м/с или 0,1275 дюйм/мкс. В более твёрдых сплавах золота, используемых в ювелирных изделиях, скорость выше, но каждый сплав также характеризуется определённым значением скорости. Если скорость распространения звука отлична от ожидаемой величины, это означает, что состав металла был изменён.

Приветствую всех мастеров!

В общем такая у меня сложилась ситуация, родственники решили продать дедов гараж, царство ему небесное. Дед последнее десятилетие был порядочный плюшкин. Продавать решили со всем барахлом, что меня очень сильно возмутило, т.к. денег они с него (барахла) не выручат, а добра там порядочно, особенно для электриков (дед энергетиком был). В общем позвонил, сказал ничего не выбрасывать и никому не раздавать, и помчался на следующий день за 400 км в столицу нашего края (гараж там продают). Съездил не зря, набрал всякой цветнинки (проволки латунь-медь-нерж-нихром (или фольфрам?), рулоны тонкой меди-латуни, свинца на грузила и прочее), напильников советских, метчиков, свёрел, инструментн подручный. всё и не упомнишь! Особливо понравились тиски, что на фото – крутятся как хотят! Также взял пару двигателей, пока не опознанных и неплохое советское точило на 2 камня с кожухами.

Теперь собственно вопросы:

1. Были прихватизированны тиски со съёмными губками – нафига это нужно в тисках, никак понять не могу. Учитывая не очень силовой способ затягивания губок, проедполагаю, что тиски не для серьёзных работ, но тогда нафига эта наковаленка? В общем кто сталкивался с такими тисками объясните нафиг их придумали, чтоб я не испортил их с дуру.

2. Было обнаружено с десяток банок какогото солидола – что это, кто-нить в курсе? Также прихватил упакованную банку Литола-24. Есть ли у него срок годности, или пофиг ему время в упаковке?

3. Захватил случайно катушку проволки какой то – что это такое? Как проверить в домашних условиях. Подозреваю, что это како-нибудь вольфрам-нихром. Толщина 0,5 мм. Гнется легко, после 10-15 перыламываний отломить не удалось. Следы корозии незначительны неглубокие.

Вот пока и всё. Прошу совета и помощи.

не плохой улов. По тискам: у меня такие же прикручены к верстаку, я в них мормышки осенние паяю. насчет несилового зажима – тут не скажите, небольшую деталь (не лом конечно) зажать можно без проблем. Вообще они расчитаны как «полевые» тисочки, надо поставил на табуретку, надо снял. Смазка без надписи скорей всего солидол. По моему мнению у солидола и литола нет срока годности, самое главное что бы не засох. По проволоке ничего не скажу.

quote: Originally posted by leprikon_65: Вообще они расчитаны как «полевые» тисочки, надо поставил на табуретку, надо снял.

Проволоки отмотать десять метров и замерить сопротивление. Десять , а не один – это для точности. Потом просто посмотреть по таблицам в инете. Разница в сопротивлении между нихромом и сталью большая, не ошибётесь.

Тиски разборные – удобно, можно их как два зажима использовать при склейке, например. С уважением.

тисочки можно использовать как ручные, для удержания заготовки, например, при сверлении, шлифовке, сам такими владею, хорошая штука

проволочка для натягивания на рамки для пчелиных ульев

У проволоки можно померять сопротивление на длине в десяток метров. Только вот нихром, по моему, совсем нержавеет.

quote: Вообще они расчитаны как «полевые»

quote: Originally posted by pivo: Только вот нихром, по моему, совсем нержавеет.

quote: Originally posted by Andy KMS: а нафиг они разбираются? Для удобства транспортировки?

Это типа ручные тиски – деталь зажать чтобы на станке что-то просверлить или на наждаке какую-нибудь маленькую деталь обработать. А вот крутящиеся тиски – завидую черной завистью, отец как-то приносил с работы на время такие – удобно очень, все держат на ура. Проволока вроде бы со следами ржавчины – это может быть вязальная проволока – теплоизоляцию прихватывать, тогда это просто железная проволока

quote: Originally posted by verniy: Проволоки отмотать десять метров и замерить сопротивление. Десять , а не один – это для точности. Потом просто посмотреть по таблицам в инете. Разница в сопротивлении между нихромом и сталью большая, не ошибётесь.

Да, кстати таблиц зависимости сопротивления от диаметра проволоки и дляны я не нашёл, пришлось считать в ручную, мож где и погрешность вылезла.

Читать также: Как пользоваться ультразвуковой ванночкой

Склоняюсь к просто стальной проволоке, эх, жаль.

тиски хорошие, сам такие покупал в детстве. где сейчас – хз

Не зря съездил, классные тисочки, что те, что другие. Как верхние я вообще вижу в первый раз, оченно удобная штука. С уважением, Николай.

..тисочки -чума..имею подобные..съемная наковаленка-прелесть.. Смазкам наподобие ваших..(литол,солидол,циатим? )..им пофиг время..главное плотней крышкой прикрывать.. Проволока скорей всего обычная сталистая..обычная..но от этого ее ценность не уменьшается. Дедушка не плюшкинист..Дедушка видимо разумный человек..

Разборные тиски это для ювелиров, для тонких работ с мягкими металлами

quote: Originally posted by Andy KMS: Склоняюсь к просто стальной проволоке

Сначала поддержу тему фотами. Есть похожие.

У моих при попытке зажать вот этот винт пошла трещина по корпусу вниз от резьбы отверстия (а может и была до того?), которую пришлось подваривать.

У меня нижние поновее будут. Из набора середины 80–х.У Вас съемными тиски, предположу, для того сделаны, чтобы в случае необходимости их можно было использлвать в качестве зажима-струбцинки.

quote: Originally posted by Тилль: Дедушка не плюшкинист..Дедушка видимо разумный человек..

quote: Originally posted by Тилль: Проволока скорей всего обычная сталистая..обычная..но от этого ее ценность не уменьшается.

Поворотные тиски-просто песня!Для нашего дела оч.зашибись. Съемные тисочки тоже хороши.Отдельно наковаленка,отдельно надежная струбцина,а вместе – нормальные тисочки для небольших работ. Смазка рядовая – везде можно найти.Закройте плотненько-чтоб пыль не попала,и не высохла.Пригодится Проволока,вроде как увязочная-контровочная.Пригодится тоже

quote: Дедушка не плюшкинист..Дедушка видимо разумный человек..

quote: Проверил магнитом – магнитится нормально. Вольфрам тоже магнитится, кто-нибудь знает как сильно? Сравнить чтоб можно было.

quote: Originally posted by Andy KMS: неправы вы, яж не весь гараж описал. Просто там столько барахла. Начиная от чермета, заканчивая противогазами и нафик никому не нужными б/у запчастями от жигулей, хотя машину продал уже лет 10 назад. Хотя всё равно спасибо ему за столь скурпулёзное собирание железяк.

Доброго дня земляк (хотя уже вечера). По проволоке- можно сильно, до красна нагреть и остудить на воздухе (отпустить). Если обычная «сталька» то станет мягкой, если это какой-нибудь вольфрам-нихром, то останется без изменений или станет хрупкой. А наследство действительно знатное. С уважением .

По проволоке вопрос снимается – сталистая обыкновенная, искра достаточно яркая и лекго извлекаемая.

quote: Originally posted by А-й: Доброго дня земляк (хотя уже вечера).

Ух ты, епт! Так вы из Комсомольска? Нужно повстречаться.

Мне тоже приятно!))) Думаю состыкуемся как-нибудь, выберем время.

тисочки кузнечные, малые вроде. солидол, как солидол. проволока -сталистая, судя по ржавчине– очень универсальная вещь (и скрутить что-то, и варить, если газовой горелкой)

Тиски поворотные-однозначно вещь, у меня такие, только в малых губках два треуголный пропила, трубки заживать. Маленькие тисы дома, очень, удобно мелочи делать, плюс режим ручных тисков. Только там на наковальне следы фрезеровки были- я заполировал и в путь. Проволока сталистая, действительно для ульев, у меня дед пчел держал. Ржавеет. В детстве прошил ножны- под дождем заржавела, ножны испортила.

Очень чистый вольфрам (для термопар который) гнётся на ура – чуть хуже меди , и не хрупкий. Проволока похожа на «карданную» – вязальная проволока для увязывания тюков соломы. Когда запутывается – колхозники её выбрасывают, если не заметил – на кардан намотается – жуть.

quote: Originally posted by suhai123: Противогаз есть источник – резина маски – идеальная вещь намотать бандаж на небольшой свищок в трубе отопления или водопровода

Получение вольфрама

На вопрос о том, к какой группе металлов относится вольфрам, можно ответить, что он входит в категорию редких элементов, как рубидий и молибден. А это, в свою очередь, означает, что для него характерны небольшие масштабы производства. Кроме того, такой металл не получают восстановлением из сырья, сначала он перерабатывается на химические соединения. Как же происходит получение редкого металла?

1. Из рудного материала выделяют необходимый элемент и концентрируют его в растворе или осадке.
2. Следующим шагом, получают чистое химическое соединение путем очистки.
3. Из полученного вещества выделяют чистый редкий металл – вольфрам.

Для обогащения руды используют гравитацию, флотацию, магнитную или электростатическую сепарацию. В результате получают концентрат, который содержит 55-65% ангидрида вольфрама WO3. Для получения порошка его восстанавливают при помощи водорода или углерода. Для некоторых изделий, на этом процесс получения элемента заканчивается. Так, вольфрамовый порошок используют для приготовления твердых сплавов.

Вольфрам и проволока

Вот еще один вид широко распространённой продукции. Вольфрамовая проволока изготавливается из кованых прутков, рассмотренных нами ранее. Волочение производится с постепенным снижением температуры от 1000°С до 400°С. Затем проводят очистку изделия путем отжига, электролитической полировкой или электролитическим травлением. Поскольку вольфрам – тугоплавкий металл, проволока используется в элементах сопротивления в нагревательных печах при температурах до 3000°С. Из нее изготавливают термоэлектрические преобразователи, а также спирали ламп накаливания, петлевые подогреватели и многое другое.

Читать также: Чем паять алюминиевые провода