რა არის ცემენტირებული კარბიდი, ვოლფრამის კარბიდი, მყარი ლითონი, მყარი შენადნობი??

შენადნობი მასალა, რომელიც დამზადებულია ცეცხლგამძლე ლითონისა და შემაკავშირებელი ლითონის მყარი ნაერთისგან ფხვნილის მეტალურგიის პროცესით. ცემენტირებულ კარბიდს აქვს შესანიშნავი თვისებების სერია, როგორიცაა მაღალი სიმტკიცე, ცვეთამედეგობა, კარგი სიმტკიცე და სიმტკიცე, სითბოსმედეგობა და კოროზიისადმი მდგრადობა, განსაკუთრებით მისი მაღალი სიმტკიცე და ცვეთამედეგობა, რომელიც ძირითადად უცვლელი რჩება 500 °C ტემპერატურაზეც კი, კვლავ მაღალი სიმტკიცე აქვს 1000℃-ზე. კარბიდი ფართოდ გამოიყენება როგორც ხელსაწყოების მასალა, როგორიცაა სატრინგო ხელსაწყოები, ფრეზები, საბურღები, საბურღი ხელსაწყოები და ა.შ., თუჯის, ფერადი ლითონების, პლასტმასის, ქიმიური ბოჭკოების, გრაფიტის, მინის, ქვის და ჩვეულებრივი ფოლადის დასაჭრელად და ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ძნელად დასამუშავებელი მასალების დასაჭრელად, როგორიცაა სითბოსმედეგი ფოლადი, უჟანგავი ფოლადი, მაღალი მანგანუმის შემცველობის ფოლადი, ხელსაწყოების ფოლადი და ა.შ. ახალი კარბიდის ხელსაწყოების ჭრის სიჩქარე ამჟამად ასობითჯერ აღემატება ნახშირბადოვანი ფოლადის ჭრის სიჩქარეს.

ცემენტირებული კარბიდის გამოყენება

(1) ხელსაწყოს მასალა

კარბიდი ხელსაწყოების ყველაზე დიდი რაოდენობაა, რომლის გამოყენებაც შესაძლებელია სატრიალებელი ხელსაწყოების, ფრეზების, საბურღების, ბურღების და ა.შ. დასამზადებლად. მათ შორის, ვოლფრამ-კობალტის კარბიდი გამოდგება შავი და ფერადი ლითონების მოკლე ჩიპების დასამუშავებლად და არამეტალური მასალების, როგორიცაა თუჯი, თუჯის თითბერი, ბაკელიტი და ა.შ. დასამუშავებლად; ვოლფრამ-ტიტან-კობალტის კარბიდი გამოდგება შავი ლითონების, როგორიცაა ფოლადი, ხანგრძლივი დამუშავებისთვის. ჩიპების დამუშავება. მსგავს შენადნობებს შორის, კობალტის მაღალი შემცველობის მქონე შენადნობები გამოდგება უხეში დამუშავებისთვის, ხოლო კობალტის დაბალი შემცველობის მქონე შენადნობები - დასამუშავებლად. ზოგადი დანიშნულების ცემენტირებულ კარბიდებს გაცილებით ხანგრძლივი დამუშავების ვადა აქვთ, ვიდრე სხვა ცემენტირებულ კარბიდებს ძნელად დასამუშავებელი მასალებისთვის, როგორიცაა უჟანგავი ფოლადი.

(2) ყალიბის მასალა

ცემენტირებული კარბიდი ძირითადად გამოიყენება ცივი დამუშავების შტამპებისთვის, როგორიცაა ცივი დაჭიმვის შტამპები, ცივი გახვრეტის შტამპები, ცივი ექსტრუზიის შტამპები და ცივი საყრდენი შტამპები.

კარბიდის ცივი შეერთების შტამპებს უნდა ჰქონდეთ კარგი დარტყმითი სიმტკიცე, მოტეხილობის სიმტკიცე, დაღლილობის სიმტკიცე, მოხრის სიმტკიცე და კარგი ცვეთამედეგობა დარტყმითი ან ძლიერი დარტყმის ცვეთამედეგობის სამუშაო პირობებში. ჩვეულებრივ გამოიყენება საშუალო და მაღალი კობალტის და საშუალო და მსხვილმარცვლოვანი შენადნობები, როგორიცაა YG15C.

ზოგადად, ცემენტირებული კარბიდის ცვეთამედეგობასა და სიმტკიცეს შორის ურთიერთობა წინააღმდეგობრივია: ცვეთამედეგობის გაზრდა გამოიწვევს სიმტკიცის შემცირებას, ხოლო სიმტკიცის ზრდა აუცილებლად გამოიწვევს ცვეთამედეგობის შემცირებას. ამიტომ, შენადნობის კლასის შერჩევისას აუცილებელია დამუშავების ობიექტისა და დამუშავების სამუშაო პირობების შესაბამისად კონკრეტული გამოყენების მოთხოვნების დაკმაყოფილება.

თუ შერჩეული კლასი გამოყენების დროს ადრეული ბზარების და დაზიანებისკენ არის მიდრეკილი, უნდა შეირჩეს უფრო მაღალი სიმტკიცის მქონე კლასი; თუ შერჩეული კლასი გამოყენების დროს ადრეული ცვეთისა და დაზიანებისკენ არის მიდრეკილი, უნდა შეირჩეს უფრო მაღალი სიმტკიცის და უკეთესი ცვეთისადმი მდგრადობის მქონე კლასი. შემდეგი კლასის მასალები: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C. მარცხნიდან მარჯვნივ სიმტკიცე მცირდება, ცვეთისადმი წინააღმდეგობა მცირდება და სიმტკიცე იზრდება; პირიქით, პირიქითაა.

(3) საზომი ხელსაწყოები და ცვეთამედეგი ნაწილები

კარბიდი გამოიყენება ცვეთამედეგი ზედაპირული ჩანართებისა და საზომი ხელსაწყოების ნაწილებისთვის, საფქვავების ზუსტი საკისრებისთვის, უცენტრო საფქვავების სახელმძღვანელო ფირფიტებისა და სახელმძღვანელო ღეროებისთვის, სატვირთო მანქანების ზედაპირებისა და სხვა ცვეთამედეგი ნაწილებისთვის.

შემაკავშირებელი ლითონები, როგორც წესი, რკინის ჯგუფის ლითონებია, ძირითადად კობალტი და ნიკელი.

ცემენტირებული კარბიდის წარმოებისას, შერჩეული ნედლეულის ფხვნილის ნაწილაკების ზომა 1-დან 2 მიკრონამდეა და სისუფთავე ძალიან მაღალია. ნედლეული იკრიფება დადგენილი შემადგენლობის თანაფარდობის მიხედვით და სპირტი ან სხვა გარემო ემატება სველ დაფქვას სველ ბურთულიან წისქვილში, რათა ისინი სრულად აირიოს და დაფხვნას. ნარევი გაცერით. შემდეგ ნარევი გრანულირდება, იწურება და თბება შემაკავშირებელი ლითონის დნობის წერტილთან ახლოს მდებარე ტემპერატურამდე (1300-1500 °C), გამაგრებული ფაზა და შემაკავშირებელი ლითონი წარმოქმნიან ევტექტიკურ შენადნობს. გაგრილების შემდეგ, გამაგრებული ფაზები ნაწილდება შემაერთებელი ლითონისგან შემდგარ ბადეში და მჭიდროდ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან მყარი მთლიანის შესაქმნელად. ცემენტირებული კარბიდის სიმტკიცე დამოკიდებულია გამაგრებული ფაზის შემცველობაზე და მარცვლების ზომაზე, ანუ რაც უფრო მაღალია გამაგრებული ფაზის შემცველობა და რაც უფრო წვრილია მარცვლები, მით უფრო დიდია სიმტკიცე. ცემენტირებული კარბიდის სიმტკიცე განისაზღვრება შემაკავშირებელი ლითონის მიხედვით. რაც უფრო მაღალია შემაკავშირებელი ლითონის შემცველობა, მით უფრო მაღალია მოღუნვის სიმტკიცე.

1923 წელს გერმანელმა შლერტერმა ვოლფრამის კარბიდის ფხვნილს შემაკავშირებელ ნივთიერებად 10%-დან 20%-მდე კობალტი დაამატა და ვოლფრამის კარბიდისა და კობალტის ახალი შენადნობი გამოიგონა. სიმტკიცით მხოლოდ ბრილიანტს ჩამოუვარდება. ეს იყო პირველი ცემენტირებული კარბიდი. ამ შენადნობის ხელსაწყოთი ფოლადის ჭრისას საჭრელი პირი სწრაფად ცვდება და თავად პირიც კი იბზარება. 1929 წელს შეერთებულ შტატებში შვარცკოვმა თავდაპირველ შემადგენლობას გარკვეული რაოდენობით ვოლფრამის კარბიდი და ტიტანის კარბიდის ნაერთი კარბიდი დაამატა, რამაც გააუმჯობესა ხელსაწყოს მუშაობა ფოლადის ჭრისას. ეს კიდევ ერთი მიღწევაა ცემენტირებული კარბიდის განვითარების ისტორიაში.

ცემენტირებულ კარბიდს აქვს შესანიშნავი თვისებების სერია, როგორიცაა მაღალი სიმტკიცე, ცვეთამედეგობა, კარგი სიმტკიცე და სიმტკიცე, სითბოსადმი მდგრადობა და კოროზიისადმი მდგრადობა, განსაკუთრებით მისი მაღალი სიმტკიცე და ცვეთამედეგობა, რომელიც ძირითადად უცვლელი რჩება 500°C ტემპერატურაზეც კი, ხოლო 1000℃-ზეც მაღალი სიმტკიცე აქვს. კარბიდი ფართოდ გამოიყენება როგორც ხელსაწყო მასალა, როგორიცაა სატრიალო ხელსაწყოები, ფრეზები, საბურღები, საბურღი ხელსაწყოები და ა.შ., თუჯის, ფერადი ლითონების, პლასტმასის, ქიმიური ბოჭკოების, გრაფიტის, მინის, ქვის და ჩვეულებრივი ფოლადის დასაჭრელად და ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ძნელად დასამუშავებელი მასალების დასაჭრელად, როგორიცაა სითბოსადმი მდგრადი ფოლადი, უჟანგავი ფოლადი, მაღალი მანგანუმის შემცველობის ფოლადი, ხელსაწყოების ფოლადი და ა.შ. ახალი კარბიდის ხელსაწყოების ჭრის სიჩქარე ამჟამად ასობითჯერ აღემატება ნახშირბადოვანი ფოლადის ჭრის სიჩქარეს.

კარბიდი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას კლდის საბურღი ხელსაწყოების, სამთო ხელსაწყოების, საბურღი ხელსაწყოების, საზომი ხელსაწყოების, ცვეთამედეგი ნაწილების, ლითონის აბრაზივების, ცილინდრის ლაინერების, ზუსტი საკისრების, საქშენების, ლითონის ყალიბების (როგორიცაა მავთულის საჭიმი შტამპები, ჭანჭიკების შტამპები, თხილის შტამპები და სხვადასხვა შესაკრავი ფორმები) დასამზადებლად. ცემენტირებული კარბიდის შესანიშნავმა შესრულებამ თანდათან ჩაანაცვლა წინა ფოლადის ყალიბები.

მოგვიანებით, ასევე გამოვიდა დაფარული ცემენტირებული კარბიდი. 1969 წელს შვედეთმა წარმატებით შეიმუშავა ტიტანის კარბიდით დაფარული ხელსაწყო. ხელსაწყოს საფუძველია ვოლფრამ-ტიტან-კობალტის კარბიდი ან ვოლფრამ-კობალტის კარბიდი. ზედაპირზე ტიტანის კარბიდის საფარის სისქე მხოლოდ რამდენიმე მიკრონია, მაგრამ იმავე ბრენდის შენადნობის ხელსაწყოებთან შედარებით, მისი მომსახურების ვადა 3-ჯერ გაიზარდა, ხოლო ჭრის სიჩქარე 25%-დან 50%-მდე გაიზარდა. 1970-იან წლებში გამოჩნდა დაფარული ხელსაწყოების მეოთხე თაობა, რომელიც ძნელად დასამუშავებელი მასალების ჭრისთვის იყო განკუთვნილი.

როგორ ხდება ცემენტირებული კარბიდის სინთეზირება?

ცემენტირებული კარბიდი არის ლითონის მასალა, რომელიც მიიღება კარბიდებისა და ერთი ან მეტი ცეცხლგამძლე ლითონის შემაკავშირებელი ლითონების ფხვნილის მეტალურგიით.

Mძირითადი მწარმოებელი ქვეყნები

მსოფლიოში 50-ზე მეტი ქვეყანა აწარმოებს ცემენტირებულ კარბიდს, რომელთა საერთო წარმოება 27,000-28,000 ტონას შეადგენს. ძირითადი მწარმოებლები არიან აშშ, რუსეთი, შვედეთი, ჩინეთი, გერმანია, იაპონია, გაერთიანებული სამეფო, საფრანგეთი და ა.შ. მსოფლიო ცემენტირებული კარბიდის ბაზარი ძირითადად გაჯერებულია, ბაზარზე კონკურენცია კი ძალიან სასტიკია. ჩინეთის ცემენტირებული კარბიდის ინდუსტრიამ ფორმირება 1950-იანი წლების ბოლოს დაიწყო. 1960-იანი წლებიდან 1970-იან წლებამდე ჩინეთის ცემენტირებული კარბიდის ინდუსტრია სწრაფად განვითარდა. 1990-იანი წლების დასაწყისში ჩინეთში ცემენტირებული კარბიდის მთლიანმა წარმოების მოცულობამ 6000 ტონას მიაღწია, ხოლო ცემენტირებული კარბიდის მთლიანმა წარმოებამ 5000 ტონას, რითაც მეორე ადგილზეა მხოლოდ რუსეთსა და აშშ-ს შემდეგ და მსოფლიოში მესამე ადგილზეა.

ტუალეტის საჭრელი

① ვოლფრამის და კობალტის ცემენტირებული კარბიდი
ძირითადი კომპონენტებია ვოლფრამის კარბიდი (WC) და შემკვრელი კობალტი (Co).
მისი კლასი შედგება „YG“-სგან (ჩინურ პინინში („მყარი და კობალტი“) და კობალტის საშუალო შემცველობის პროცენტული მაჩვენებლისგან.
მაგალითად, YG8 ნიშნავს საშუალო WCo=8%-ს, ხოლო დანარჩენი ვოლფრამის კარბიდის ვოლფრამ-კობალტის კარბიდია.
TIC დანები

② ვოლფრამი-ტიტანი-კობალტის კარბიდი
ძირითადი კომპონენტებია ვოლფრამის კარბიდი, ტიტანის კარბიდი (TiC) და კობალტი.
მისი კლასი შედგება „YT“-სგან („მყარი, ტიტანი“ - ორი სიმბოლო ჩინური პინინის პრეფიქსში) და ტიტანის კარბიდის საშუალო შემცველობისგან.
მაგალითად, YT15 ნიშნავს საშუალო WTi=15%-ს, დანარჩენი კი ვოლფრამის კარბიდი და ვოლფრამ-ტიტან-კობალტის კარბიდია კობალტის შემცველობით.
ვოლფრამის ტიტანის ტანტალის ხელსაწყო

③ვოლფრამ-ტიტან-ტანტალის (ნიობიუმის) ცემენტირებული კარბიდი
ძირითადი კომპონენტებია ვოლფრამის კარბიდი, ტიტანის კარბიდი, ტანტალის კარბიდი (ან ნიობიუმის კარბიდი) და კობალტი. ამ ტიპის ცემენტირებულ კარბიდს ასევე უწოდებენ ზოგად ცემენტირებულ კარბიდს ან უნივერსალურ ცემენტირებულ კარბიდს.
მისი ხარისხი შედგება „YW“-სგან (ჩინური ფონეტიკური პრეფიქსი „hard“ და „wan“-ისთვის) და თანმიმდევრობის ნომრისგან, მაგალითად, YW1.

შესრულების მახასიათებლები

კარბიდის შედუღებული ჩანართები

მაღალი სიმტკიცე (86~93HRA, 69~81HRC-ის ექვივალენტური);

კარგი თერმული სიმტკიცე (900-1000℃-მდე, შეინარჩუნეთ 60HRC);

კარგი აბრაზიული წინააღმდეგობა.

კარბიდის საჭრელი ხელსაწყოები 4-დან 7-ჯერ უფრო სწრაფია, ვიდრე მაღალსიჩქარიანი ფოლადი, ხოლო ხელსაწყოს სიცოცხლის ხანგრძლივობა 5-დან 80-ჯერ მეტია. ყალიბებისა და საზომი ხელსაწყოების წარმოებისას, მათი მომსახურების ვადა 20-დან 150-ჯერ მეტია, ვიდრე შენადნობი ხელსაწყო ფოლადის. მას შეუძლია დაახლოებით 50HRC სიმტკიცის მყარი მასალების დაჭრა.

თუმცა, ცემენტირებული კარბიდი მყიფეა და არ ექვემდებარება დამუშავებას, ასევე რთულია რთული ფორმის ინტეგრალური ხელსაწყოების დამზადება. ამიტომ, ხშირად მზადდება სხვადასხვა ფორმის პირები, რომლებიც ხელსაწყოს კორპუსზე ან ყალიბის კორპუსზე მონტაჟდება შედუღებით, შეერთებით, მექანიკური დამაგრებით და ა.შ.

სპეციალური ფორმის ზოლი

სინთეზირება

ცემენტირებული კარბიდის სინთეზირების ჩამოსხმა გულისხმობს ფხვნილის დაპრესილ ნაყარში, შემდეგ შეყვანას სინთეზირების ღუმელში გარკვეულ ტემპერატურამდე (სინთეზირების ტემპერატურა) გაცხელებისთვის, გარკვეული დროის განმავლობაში (შენარჩუნების დრო) გაჩერებას და შემდეგ გაგრილებას საჭირო თვისებების მქონე ცემენტირებული კარბიდის მასალის მისაღებად.

ცემენტირებული კარბიდის შედუღების პროცესი შეიძლება დაიყოს ოთხ ძირითად ეტაპად:

1: ფორმირების აგენტის მოცილების და წინასწარი შედუღების ეტაპზე, შედუღებული სხეული შემდეგნაირად იცვლება:
ჩამოსხმის აგენტის მოცილებისას, სინთეზის საწყის ეტაპზე ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ჩამოსხმის აგენტი თანდათან იშლება ან ორთქლდება და სინთეზირებული სხეული გამოირიცხება. ტიპი, რაოდენობა და სინთეზირების პროცესი განსხვავებულია.
ფხვნილის ზედაპირზე არსებული ოქსიდები აღდგება. შედუღების ტემპერატურაზე წყალბადს შეუძლია კობალტისა და ვოლფრამის ოქსიდების აღდგენა. თუ ფორმირების აგენტი ამოღებულია ვაკუუმში და შედუღებულია, ნახშირბად-ჟანგბადის რეაქცია არ არის ძლიერი. ფხვნილის ნაწილაკებს შორის კონტაქტური დაძაბულობა თანდათან ქრება, შემაკავშირებელი ლითონის ფხვნილი იწყებს აღდგენას და რეკრისტალიზაციას, იწყება ზედაპირული დიფუზია და უმჯობესდება ბრიკეტირების სიმტკიცე.

2: მყარი ფაზის სინთეზირების ეტაპი (800℃–ევტექტიკური ტემპერატურა)
თხევადი ფაზის გამოჩენამდე ტემპერატურაზე, წინა ეტაპის პროცესის გაგრძელების გარდა, ძლიერდება მყარი ფაზის რეაქცია და დიფუზია, ძლიერდება პლასტიკური ნაკადი და შედუღებული სხეული მნიშვნელოვნად იკუმშება.

3: თხევადი ფაზის სინთეზირების ეტაპი (ევტექტიკური ტემპერატურა – სინთეზირების ტემპერატურა)
როდესაც თხევადი ფაზა ჩნდება სინთეზირებულ სხეულში, შეკუმშვა სწრაფად სრულდება, რასაც მოჰყვება კრისტალოგრაფიული ტრანსფორმაცია შენადნობის ძირითადი სტრუქტურისა და სტრუქტურის შესაქმნელად.

4: გაგრილების ეტაპი (შედუღების ტემპერატურა - ოთახის ტემპერატურა)
ამ ეტაპზე, შენადნობის სტრუქტურა და ფაზური შემადგენლობა გარკვეულ ცვლილებებს განიცდის სხვადასხვა გაგრილების პირობებში. ეს თვისება შეიძლება გამოყენებულ იქნას ცემენტირებული კარბიდის გასათბობად მისი ფიზიკური და მექანიკური თვისებების გასაუმჯობესებლად.