कार्बाइड हा हाय-स्पीड मशीनिंग (HSM) टूल मटेरियलचा सर्वात जास्त वापरला जाणारा वर्ग आहे, जो पावडर मेटलर्जी प्रक्रियेद्वारे तयार केला जातो आणि त्यात हार्ड कार्बाइड (सामान्यतः टंगस्टन कार्बाइड WC) कण आणि मऊ धातू बंध रचना असते. सध्या, वेगवेगळ्या रचना असलेले शेकडो WC-आधारित सिमेंटेड कार्बाइड आहेत, त्यापैकी बहुतेक कोबाल्ट (Co) ला बाईंडर म्हणून वापरतात, निकेल (Ni) आणि क्रोमियम (Cr) हे देखील सामान्यतः वापरले जाणारे बाईंडर घटक आहेत आणि इतर काही मिश्रधातू घटक देखील जोडले जाऊ शकतात. कार्बाइडचे इतके ग्रेड का आहेत? टूल उत्पादक विशिष्ट कटिंग ऑपरेशनसाठी योग्य टूल मटेरियल कसे निवडतात? या प्रश्नांची उत्तरे देण्यासाठी, प्रथम सिमेंटेड कार्बाइडला एक आदर्श टूल मटेरियल बनवणारे विविध गुणधर्म पाहू.
कडकपणा आणि कणखरपणा
WC-Co सिमेंटेड कार्बाइडचे कडकपणा आणि कडकपणा दोन्हीमध्ये अद्वितीय फायदे आहेत. टंगस्टन कार्बाइड (WC) हे मूळतः खूप कठीण असते (कोरुंडम किंवा अॅल्युमिना पेक्षा जास्त), आणि ऑपरेटिंग तापमान वाढल्याने त्याची कडकपणा क्वचितच कमी होते. तथापि, त्यात पुरेशी कडकपणा नाही, जो कटिंग टूल्ससाठी एक आवश्यक गुणधर्म आहे. टंगस्टन कार्बाइडच्या उच्च कडकपणाचा फायदा घेण्यासाठी आणि त्याची कडकपणा सुधारण्यासाठी, लोक टंगस्टन कार्बाइडला एकत्र जोडण्यासाठी धातूच्या बंधांचा वापर करतात, ज्यामुळे या सामग्रीची कडकपणा हाय-स्पीड स्टीलपेक्षा खूपच जास्त आहे, तर बहुतेक कटिंग ऑपरेशन्सचा सामना करण्यास सक्षम आहे. कटिंग फोर्स. याव्यतिरिक्त, ते हाय-स्पीड मशीनिंगमुळे होणाऱ्या उच्च कटिंग तापमानाचा सामना करू शकते.
आज, जवळजवळ सर्व WC-Co चाकू आणि इन्सर्ट लेपित असतात, त्यामुळे बेस मटेरियलची भूमिका कमी महत्त्वाची वाटते. परंतु खरं तर, WC-Co मटेरियलचे उच्च लवचिक मापांक (कठोरतेचे माप, जे खोलीच्या तपमानावर हाय-स्पीड स्टीलच्या सुमारे तीन पट आहे) कोटिंगसाठी नॉन-डिफॉर्मेबल सब्सट्रेट प्रदान करते. WC-Co मॅट्रिक्स आवश्यक कडकपणा देखील प्रदान करते. हे गुणधर्म WC-Co मटेरियलचे मूलभूत गुणधर्म आहेत, परंतु सिमेंटेड कार्बाइड पावडर तयार करताना मटेरियलची रचना आणि सूक्ष्म संरचना समायोजित करून मटेरियलचे गुणधर्म देखील तयार केले जाऊ शकतात. म्हणून, विशिष्ट मशीनिंगसाठी टूल कामगिरीची उपयुक्तता मोठ्या प्रमाणात सुरुवातीच्या मिलिंग प्रक्रियेवर अवलंबून असते.
दळण्याची प्रक्रिया
टंगस्टन कार्बाइड पावडर कार्बरायझिंग टंगस्टन (डब्ल्यू) पावडरद्वारे मिळवली जाते. टंगस्टन कार्बाइड पावडरची वैशिष्ट्ये (विशेषतः त्याचा कण आकार) प्रामुख्याने कच्च्या मालाच्या टंगस्टन पावडरच्या कण आकारावर आणि कार्बरायझेशनच्या तापमानावर आणि वेळेवर अवलंबून असतात. रासायनिक नियंत्रण देखील महत्त्वाचे आहे आणि कार्बनचे प्रमाण स्थिर ठेवले पाहिजे (वजनाने 6.13% च्या स्टोइचियोमेट्रिक मूल्याच्या जवळ). त्यानंतरच्या प्रक्रियांद्वारे पावडर कण आकार नियंत्रित करण्यासाठी कार्बरायझिंग उपचारापूर्वी थोड्या प्रमाणात व्हॅनेडियम आणि/किंवा क्रोमियम जोडले जाऊ शकते. वेगवेगळ्या डाउनस्ट्रीम प्रक्रिया परिस्थिती आणि वेगवेगळ्या अंतिम प्रक्रिया वापरांसाठी टंगस्टन कार्बाइड कण आकार, कार्बन सामग्री, व्हॅनेडियम सामग्री आणि क्रोमियम सामग्रीचे विशिष्ट संयोजन आवश्यक असते, ज्याद्वारे विविध प्रकारचे टंगस्टन कार्बाइड पावडर तयार केले जाऊ शकतात. उदाहरणार्थ, टंगस्टन कार्बाइड पावडर उत्पादक एटीआय ऑलडाइन, टंगस्टन कार्बाइड पावडरचे 23 मानक ग्रेड तयार करते आणि वापरकर्त्याच्या गरजेनुसार सानुकूलित टंगस्टन कार्बाइड पावडरचे प्रकार टंगस्टन कार्बाइड पावडरच्या मानक ग्रेडपेक्षा 5 पट जास्त पोहोचू शकतात.
टंगस्टन कार्बाइड पावडर आणि मेटल बॉन्ड मिसळून आणि पीसून विशिष्ट दर्जाचे सिमेंटेड कार्बाइड पावडर तयार करताना, विविध संयोजनांचा वापर केला जाऊ शकतो. सर्वात जास्त वापरला जाणारा कोबाल्ट घटक 3% - 25% (वजन गुणोत्तर) आहे आणि जर उपकरणाचा गंज प्रतिकार वाढवायचा असेल तर, निकेल आणि क्रोमियम जोडणे आवश्यक आहे. याव्यतिरिक्त, इतर मिश्रधातू घटक जोडून मेटल बॉन्ड आणखी सुधारता येतो. उदाहरणार्थ, WC-Co सिमेंटेड कार्बाइडमध्ये रुथेनियम जोडल्याने त्याची कडकपणा कमी न करता त्याची कडकपणा लक्षणीयरीत्या सुधारू शकतो. बाईंडरची सामग्री वाढवल्याने सिमेंटेड कार्बाइडची कडकपणा देखील सुधारू शकते, परंतु त्यामुळे त्याची कडकपणा कमी होईल.
टंगस्टन कार्बाइड कणांचा आकार कमी केल्याने पदार्थाची कडकपणा वाढू शकतो, परंतु सिंटरिंग प्रक्रियेदरम्यान टंगस्टन कार्बाइडचा कण आकार सारखाच राहिला पाहिजे. सिंटरिंग दरम्यान, टंगस्टन कार्बाइड कण विरघळणे आणि पुनरुत्पादन प्रक्रियेद्वारे एकत्र होतात आणि वाढतात. प्रत्यक्ष सिंटरिंग प्रक्रियेत, पूर्णपणे दाट पदार्थ तयार करण्यासाठी, धातूचा बंध द्रव बनतो (ज्याला लिक्विड फेज सिंटरिंग म्हणतात). व्हॅनेडियम कार्बाइड (VC), क्रोमियम कार्बाइड (Cr3C2), टायटॅनियम कार्बाइड (TiC), टॅंटलम कार्बाइड (TaC) आणि निओबियम कार्बाइड (NbC) यासह इतर संक्रमण धातू कार्बाइड जोडून टंगस्टन कार्बाइड कणांचा वाढीचा दर नियंत्रित केला जाऊ शकतो. टंगस्टन कार्बाइड पावडर मिसळून मेटल बॉन्डसह मिल केल्यावर हे धातू कार्बाइड सहसा जोडले जातात, जरी टंगस्टन कार्बाइड पावडर कार्ब्युराइज केल्यावर व्हॅनेडियम कार्बाइड आणि क्रोमियम कार्बाइड देखील तयार होऊ शकतात.
टंगस्टन कार्बाइड पावडर पुनर्वापरित टाकाऊ सिमेंटेड कार्बाइड मटेरियल वापरून देखील तयार करता येते. सिमेंटेड कार्बाइड उद्योगात स्क्रॅप कार्बाइडचा पुनर्वापर आणि पुनर्वापर हा दीर्घ इतिहास आहे आणि तो उद्योगाच्या संपूर्ण आर्थिक साखळीचा एक महत्त्वाचा भाग आहे, ज्यामुळे साहित्याचा खर्च कमी होण्यास, नैसर्गिक संसाधनांची बचत होण्यास आणि कचरा टाळण्यास मदत होते. हानिकारक विल्हेवाट. स्क्रॅप सिमेंटेड कार्बाइडचा वापर सामान्यतः एपीटी (अमोनियम पॅराटंगस्टेट) प्रक्रिया, झिंक पुनर्प्राप्ती प्रक्रियेद्वारे किंवा क्रशिंगद्वारे केला जाऊ शकतो. या "पुनर्वापरित" टंगस्टन कार्बाइड पावडरमध्ये सामान्यतः चांगले, अंदाजे घनता असते कारण त्यांचे पृष्ठभाग क्षेत्रफळ थेट टंगस्टन कार्बरायझिंग प्रक्रियेद्वारे बनवलेल्या टंगस्टन कार्बाइड पावडरपेक्षा लहान असते.
टंगस्टन कार्बाइड पावडर आणि मेटल बॉन्डच्या मिश्रित ग्राइंडिंगच्या प्रक्रियेच्या परिस्थिती देखील महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया पॅरामीटर्स आहेत. सर्वात जास्त वापरल्या जाणाऱ्या दोन मिलिंग तंत्रे म्हणजे बॉल मिलिंग आणि मायक्रोमिलिंग. दोन्ही प्रक्रिया मिल केलेल्या पावडरचे एकसमान मिश्रण आणि कण आकार कमी करण्यास सक्षम करतात. नंतर दाबलेल्या वर्कपीसमध्ये पुरेशी ताकद ठेवण्यासाठी, वर्कपीसचा आकार राखण्यासाठी आणि ऑपरेटर किंवा मॅनिपुलेटरला ऑपरेशनसाठी वर्कपीस उचलण्यास सक्षम करण्यासाठी, ग्राइंडिंग दरम्यान सामान्यतः सेंद्रिय बाईंडर जोडणे आवश्यक असते. या बंधाची रासायनिक रचना दाबलेल्या वर्कपीसची घनता आणि ताकद प्रभावित करू शकते. हाताळणी सुलभ करण्यासाठी, उच्च शक्तीचे बाईंडर जोडणे उचित आहे, परंतु यामुळे कमी कॉम्पॅक्शन घनता येते आणि गुठळ्या निर्माण होऊ शकतात ज्यामुळे अंतिम उत्पादनात दोष निर्माण होऊ शकतात.
दळल्यानंतर, पावडर सहसा स्प्रे-वाळवली जाते जेणेकरून सेंद्रिय बाइंडरद्वारे एकत्र धरून ठेवलेले मुक्त-वाहणारे अॅग्लोमेरेट्स तयार होतील. सेंद्रिय बाइंडरची रचना समायोजित करून, या अॅग्लोमेरेट्सची प्रवाहक्षमता आणि चार्ज घनता इच्छेनुसार तयार केली जाऊ शकते. खडबडीत किंवा बारीक कणांची तपासणी करून, अॅग्लोमेरेट्सचे कण आकार वितरण अधिक अनुकूल केले जाऊ शकते जेणेकरून साच्याच्या पोकळीत लोड केल्यावर चांगला प्रवाह सुनिश्चित होईल.
वर्कपीस उत्पादन
कार्बाइड वर्कपीसेस विविध प्रक्रिया पद्धतींनी तयार करता येतात. वर्कपीसचा आकार, आकाराची जटिलता आणि उत्पादन बॅच यावर अवलंबून, बहुतेक कटिंग इन्सर्ट वरच्या आणि खालच्या दाबाच्या कठोर डाय वापरून मोल्ड केले जातात. प्रत्येक दाबादरम्यान वर्कपीसचे वजन आणि आकारमान यांची सुसंगतता राखण्यासाठी, पोकळीत वाहणाऱ्या पावडरचे प्रमाण (वस्तुमान आणि आकारमान) अगदी सारखेच आहे याची खात्री करणे आवश्यक आहे. पावडरची तरलता प्रामुख्याने अॅग्लोमेरेट्सच्या आकार वितरणाद्वारे आणि सेंद्रिय बाईंडरच्या गुणधर्मांद्वारे नियंत्रित केली जाते. मोल्ड केलेल्या वर्कपीसेस (किंवा "ब्लँक्स") मोल्ड कॅव्हिटीमध्ये लोड केलेल्या पावडरवर 10-80 ksi (किलो पाउंड प्रति चौरस फूट) मोल्डिंग प्रेशर लागू करून तयार केल्या जातात.
अत्यंत उच्च मोल्डिंग दाबाखालीही, कठीण टंगस्टन कार्बाइड कण विकृत होणार नाहीत किंवा तुटणार नाहीत, परंतु सेंद्रिय बाईंडर टंगस्टन कार्बाइड कणांमधील अंतरांमध्ये दाबले जाते, ज्यामुळे कणांची स्थिती निश्चित होते. दाब जितका जास्त असेल तितका टंगस्टन कार्बाइड कणांचे बंधन घट्ट होईल आणि वर्कपीसची कॉम्पॅक्शन घनता जास्त असेल. सिमेंटेड कार्बाइड पावडरच्या ग्रेडचे मोल्डिंग गुणधर्म मेटॅलिक बाईंडरच्या सामग्रीवर, टंगस्टन कार्बाइड कणांचा आकार आणि आकार, एकत्रीकरणाची डिग्री आणि सेंद्रिय बाईंडरची रचना आणि जोड यावर अवलंबून बदलू शकतात. सिमेंटेड कार्बाइड पावडरच्या ग्रेडच्या कॉम्पॅक्शन गुणधर्मांबद्दल परिमाणात्मक माहिती प्रदान करण्यासाठी, मोल्डिंग घनता आणि मोल्डिंग प्रेशरमधील संबंध सहसा पावडर उत्पादकाद्वारे डिझाइन आणि तयार केला जातो. ही माहिती सुनिश्चित करते की पुरवलेला पावडर टूल उत्पादकाच्या मोल्डिंग प्रक्रियेशी सुसंगत आहे.
मोठ्या आकाराच्या कार्बाइड वर्कपीसेस किंवा उच्च आस्पेक्ट रेशो असलेल्या कार्बाइड वर्कपीसेस (जसे की एंड मिल्स आणि ड्रिलसाठी शँक्स) सामान्यत: लवचिक बॅगमध्ये कार्बाइड पावडरच्या एकसमान दाबलेल्या ग्रेडपासून तयार केल्या जातात. जरी संतुलित दाबण्याच्या पद्धतीचे उत्पादन चक्र मोल्डिंग पद्धतीपेक्षा जास्त असले तरी, उपकरणाची उत्पादन किंमत कमी आहे, म्हणून ही पद्धत लहान बॅच उत्पादनासाठी अधिक योग्य आहे.
ही प्रक्रिया पद्धत म्हणजे पावडर बॅगमध्ये टाकणे, बॅगचे तोंड सील करणे, आणि नंतर पावडरने भरलेली बॅग एका चेंबरमध्ये ठेवणे आणि हायड्रॉलिक उपकरणाद्वारे दाबण्यासाठी 30-60ksi चा दाब देणे. सिंटरिंग करण्यापूर्वी दाबलेले वर्कपीस बहुतेकदा विशिष्ट भूमितींमध्ये मशीन केले जातात. कॉम्पॅक्शन दरम्यान वर्कपीस आकुंचन समायोजित करण्यासाठी आणि ग्राइंडिंग ऑपरेशन्ससाठी पुरेसा मार्जिन प्रदान करण्यासाठी सॅकचा आकार वाढविला जातो. दाबल्यानंतर वर्कपीसवर प्रक्रिया करणे आवश्यक असल्याने, चार्जिंगच्या सुसंगततेसाठी आवश्यकता मोल्डिंग पद्धतीइतक्या कठोर नाहीत, परंतु तरीही प्रत्येक वेळी बॅगमध्ये समान प्रमाणात पावडर लोड केली जाईल याची खात्री करणे इष्ट आहे. जर पावडरची चार्जिंग घनता खूप लहान असेल, तर बॅगमध्ये अपुरी पावडर येऊ शकते, परिणामी वर्कपीस खूप लहान असेल आणि ती स्क्रॅप करावी लागेल. जर पावडरची लोडिंग घनता खूप जास्त असेल आणि बॅगमध्ये लोड केलेली पावडर खूप जास्त असेल, तर वर्कपीस दाबल्यानंतर अधिक पावडर काढण्यासाठी प्रक्रिया करणे आवश्यक आहे. जरी जास्त पावडर काढून टाकली आणि स्क्रॅप केलेली वर्कपीस पुनर्वापर करता येतात, परंतु असे केल्याने उत्पादकता कमी होते.
कार्बाइड वर्कपीसेस एक्सट्रूजन डाय किंवा इंजेक्शन डाय वापरून देखील तयार करता येतात. एक्सट्रूजन मोल्डिंग प्रक्रिया अॅक्सिसिमेट्रिक आकाराच्या वर्कपीसेसच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी अधिक योग्य आहे, तर इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया सहसा जटिल आकाराच्या वर्कपीसेसच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी वापरली जाते. दोन्ही मोल्डिंग प्रक्रियांमध्ये, सिमेंटेड कार्बाइड पावडरचे ग्रेड एका सेंद्रिय बाईंडरमध्ये निलंबित केले जातात जे सिमेंटेड कार्बाइड मिश्रणाला टूथपेस्टसारखी सुसंगतता देते. नंतर कंपाऊंड एकतर छिद्रातून बाहेर काढले जाते किंवा तयार करण्यासाठी पोकळीत इंजेक्ट केले जाते. सिमेंटेड कार्बाइड पावडरच्या ग्रेडची वैशिष्ट्ये मिश्रणातील पावडर आणि बाईंडरचे इष्टतम गुणोत्तर निश्चित करतात आणि एक्सट्रूजन होल किंवा पोकळीत इंजेक्शनद्वारे मिश्रणाच्या प्रवाहक्षमतेवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पाडतात.
मोल्डिंग, आयसोस्टॅटिक प्रेसिंग, एक्सट्रूजन किंवा इंजेक्शन मोल्डिंगद्वारे वर्कपीस तयार झाल्यानंतर, अंतिम सिंटरिंग टप्प्यापूर्वी वर्कपीसमधून सेंद्रिय बाईंडर काढून टाकणे आवश्यक आहे. सिंटरिंग वर्कपीसमधील सच्छिद्रता काढून टाकते, ज्यामुळे ते पूर्णपणे (किंवा लक्षणीयरीत्या) दाट होते. सिंटरिंग दरम्यान, प्रेस-फॉर्म केलेल्या वर्कपीसमधील धातूचा बंध द्रव बनतो, परंतु केशिका बल आणि कण जोडणीच्या एकत्रित क्रियेखाली वर्कपीस त्याचा आकार टिकवून ठेवतो.
सिंटरिंग केल्यानंतर, वर्कपीसची भूमिती तशीच राहते, परंतु परिमाणे कमी होतात. सिंटरिंगनंतर आवश्यक वर्कपीस आकार मिळविण्यासाठी, टूल डिझाइन करताना संकोचन दर विचारात घेणे आवश्यक आहे. प्रत्येक टूल बनवण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या कार्बाइड पावडरचा ग्रेड योग्य दाबाखाली कॉम्पॅक्ट केल्यावर योग्य संकोचन होईल अशा प्रकारे डिझाइन केला पाहिजे.
जवळजवळ सर्व प्रकरणांमध्ये, सिंटर केलेल्या वर्कपीसचे सिंटरिंगनंतरचे उपचार आवश्यक असतात. कटिंग टूल्सची सर्वात मूलभूत प्रक्रिया म्हणजे कटिंग एज धारदार करणे. अनेक टूल्सना सिंटरिंगनंतर त्यांची भूमिती आणि परिमाणे ग्राइंडिंग करावे लागते. काही टूल्सना वरच्या आणि खालच्या ग्राइंडिंगची आवश्यकता असते; तर काहींना पेरिफेरल ग्राइंडिंगची आवश्यकता असते (कटिंग एज धारदार करून किंवा त्याशिवाय). ग्राइंडिंगमधून काढलेल्या सर्व कार्बाइड चिप्सचा पुनर्वापर करता येतो.
वर्कपीस कोटिंग
बऱ्याच प्रकरणांमध्ये, तयार झालेल्या वर्कपीसवर लेप लावावा लागतो. लेप स्नेहन आणि वाढीव कडकपणा प्रदान करतो, तसेच सब्सट्रेटला प्रसार अडथळा प्रदान करतो, उच्च तापमानाच्या संपर्कात आल्यावर ऑक्सिडेशन रोखतो. सिमेंटेड कार्बाइड सब्सट्रेट कोटिंगच्या कामगिरीसाठी महत्त्वपूर्ण आहे. मॅट्रिक्स पावडरच्या मुख्य गुणधर्मांना अनुकूल करण्याव्यतिरिक्त, मॅट्रिक्सच्या पृष्ठभागाचे गुणधर्म रासायनिक निवडीद्वारे आणि सिंटरिंग पद्धत बदलून देखील तयार केले जाऊ शकतात. कोबाल्टच्या स्थलांतराद्वारे, ब्लेड पृष्ठभागाच्या बाहेरील थरात उर्वरित वर्कपीसच्या तुलनेत 20-30 μm जाडीच्या आत अधिक कोबाल्ट समृद्ध केले जाऊ शकते, ज्यामुळे सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागाला चांगली ताकद आणि कडकपणा मिळतो, ज्यामुळे ते विकृतीला अधिक प्रतिरोधक बनते.
त्यांच्या स्वतःच्या उत्पादन प्रक्रियेवर (जसे की डीवॅक्सिंग पद्धत, हीटिंग रेट, सिंटरिंग वेळ, तापमान आणि कार्ब्युरायझिंग व्होल्टेज) आधारित, टूल उत्पादकाला वापरल्या जाणाऱ्या सिमेंटेड कार्बाइड पावडरच्या ग्रेडसाठी काही विशेष आवश्यकता असू शकतात. काही टूलमेकर व्हॅक्यूम फर्नेसमध्ये वर्कपीस सिंटर करू शकतात, तर काही गरम आयसोस्टॅटिक प्रेसिंग (HIP) सिंटरिंग फर्नेस (जे प्रक्रिया चक्राच्या शेवटी वर्कपीसवर कोणतेही अवशेष काढून टाकण्यासाठी दाब देते) वापरू शकतात. व्हॅक्यूम फर्नेसमध्ये सिंटर केलेल्या वर्कपीसना वर्कपीसची घनता वाढवण्यासाठी अतिरिक्त प्रक्रियेद्वारे गरम आयसोस्टॅटिकली दाबण्याची आवश्यकता असू शकते. काही टूल उत्पादक कमी कोबाल्ट सामग्री असलेल्या मिश्रणांची सिंटर केलेली घनता वाढवण्यासाठी उच्च व्हॅक्यूम सिंटरिंग तापमान वापरू शकतात, परंतु हा दृष्टिकोन त्यांची सूक्ष्म रचना खडबडीत करू शकतो. बारीक धान्य आकार राखण्यासाठी, टंगस्टन कार्बाइडच्या लहान कण आकाराचे पावडर निवडले जाऊ शकतात. विशिष्ट उत्पादन उपकरणांशी जुळण्यासाठी, डीवॅक्सिंग परिस्थिती आणि कार्ब्युरायझिंग व्होल्टेजमध्ये सिमेंटेड कार्बाइड पावडरमधील कार्बन सामग्रीसाठी भिन्न आवश्यकता देखील असतात.
ग्रेड वर्गीकरण
वेगवेगळ्या प्रकारच्या टंगस्टन कार्बाइड पावडरमधील संयोजन बदल, मिश्रण रचना आणि धातूच्या बाईंडरचे प्रमाण, धान्य वाढीच्या प्रतिबंधकाचा प्रकार आणि प्रमाण इत्यादींमुळे विविध प्रकारचे सिमेंटेड कार्बाइड ग्रेड तयार होतात. हे पॅरामीटर्स सिमेंटेड कार्बाइडची सूक्ष्म रचना आणि त्याचे गुणधर्म निश्चित करतील. काही विशिष्ट प्रक्रिया अनुप्रयोगांसाठी गुणधर्मांचे काही विशिष्ट संयोजन प्राधान्य बनले आहेत, ज्यामुळे विविध सिमेंटेड कार्बाइड ग्रेडचे वर्गीकरण करणे अर्थपूर्ण बनले आहे.
मशीनिंग अनुप्रयोगांसाठी सर्वात जास्त वापरल्या जाणाऱ्या दोन कार्बाइड वर्गीकरण प्रणाली म्हणजे C पदनाम प्रणाली आणि ISO पदनाम प्रणाली. जरी दोन्ही प्रणाली सिमेंटेड कार्बाइड ग्रेडच्या निवडीवर परिणाम करणाऱ्या भौतिक गुणधर्मांचे पूर्णपणे प्रतिबिंबित करत नसली तरी, ते चर्चेसाठी एक प्रारंभ बिंदू प्रदान करतात. प्रत्येक वर्गीकरणासाठी, अनेक उत्पादकांचे स्वतःचे विशेष ग्रेड असतात, ज्यामुळे कार्बाइड ग्रेडची विस्तृत विविधता निर्माण होते.
कार्बाइड ग्रेडचे वर्गीकरण रचनेनुसार देखील करता येते. टंगस्टन कार्बाइड (WC) ग्रेड तीन मूलभूत प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकतात: साधे, मायक्रोक्रिस्टलाइन आणि मिश्रधातू. सिम्प्लेक्स ग्रेडमध्ये प्रामुख्याने टंगस्टन कार्बाइड आणि कोबाल्ट बाइंडर असतात, परंतु त्यात कमी प्रमाणात धान्य वाढ प्रतिबंधक देखील असू शकतात. मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेडमध्ये टंगस्टन कार्बाइड आणि कोबाल्ट बाइंडर असतात जे व्हॅनेडियम कार्बाइड (VC) आणि (किंवा) क्रोमियम कार्बाइड (Cr3C2) च्या हजारो भागांसह जोडले जातात आणि त्याचा धान्य आकार 1 μm किंवा त्यापेक्षा कमी असू शकतो. मिश्रधातू ग्रेडमध्ये टंगस्टन कार्बाइड आणि कोबाल्ट बाइंडर असतात ज्यात काही टक्के टायटॅनियम कार्बाइड (TiC), टॅंटलम कार्बाइड (TaC) आणि निओबियम कार्बाइड (NbC) असतात. त्यांच्या सिंटरिंग गुणधर्मांमुळे या जोड्यांना क्यूबिक कार्बाइड असेही म्हणतात. परिणामी सूक्ष्म रचना एक असंगत तीन-चरण रचना प्रदर्शित करते.
१) साधे कार्बाइड ग्रेड
धातू कापण्यासाठीच्या या ग्रेडमध्ये सामान्यतः ३% ते १२% कोबाल्ट (वजनानुसार) असते. टंगस्टन कार्बाइडच्या दाण्यांचा आकार सामान्यतः १-८ μm दरम्यान असतो. इतर ग्रेडप्रमाणे, टंगस्टन कार्बाइडचा कण आकार कमी केल्याने त्याची कडकपणा आणि ट्रान्सव्हर्स रॅपचर स्ट्रेंथ (TRS) वाढते, परंतु त्याची कडकपणा कमी होतो. शुद्ध प्रकाराची कडकपणा सामान्यतः HRA89-93.5 दरम्यान असते; ट्रान्सव्हर्स रॅपचर स्ट्रेंथ सहसा १७५-३५०ksi दरम्यान असते. या ग्रेडच्या पावडरमध्ये मोठ्या प्रमाणात पुनर्नवीनीकरण केलेले साहित्य असू शकते.
साध्या प्रकारच्या ग्रेडना C ग्रेड सिस्टीममध्ये C1-C4 मध्ये विभागले जाऊ शकते आणि ISO ग्रेड सिस्टीममध्ये K, N, S आणि H ग्रेड सिरीजनुसार वर्गीकृत केले जाऊ शकते. इंटरमीडिएट गुणधर्मांसह सिम्प्लेक्स ग्रेड सामान्य-उद्देशीय ग्रेड (जसे की C2 किंवा K20) म्हणून वर्गीकृत केले जाऊ शकतात आणि ते वळणे, मिलिंग, प्लॅनिंग आणि बोरिंगसाठी वापरले जाऊ शकतात; लहान धान्य आकार किंवा कमी कोबाल्ट सामग्री आणि उच्च कडकपणा असलेले ग्रेड फिनिशिंग ग्रेड (जसे की C4 किंवा K01) म्हणून वर्गीकृत केले जाऊ शकतात; मोठे धान्य आकार किंवा जास्त कोबाल्ट सामग्री आणि चांगली कडकपणा असलेले ग्रेड रफिंग ग्रेड (जसे की C1 किंवा K30) म्हणून वर्गीकृत केले जाऊ शकतात.
सिम्प्लेक्स ग्रेडमध्ये बनवलेली साधने कास्ट आयर्न, २०० आणि ३०० सिरीज स्टेनलेस स्टील, अॅल्युमिनियम आणि इतर नॉन-फेरस धातू, सुपरअॅलॉय आणि कडक स्टील्सच्या मशीनिंगसाठी वापरली जाऊ शकतात. हे ग्रेड नॉन-मेटल कटिंग अॅप्लिकेशन्समध्ये देखील वापरले जाऊ शकतात (उदा. रॉक आणि भूगर्भीय ड्रिलिंग टूल्स म्हणून), आणि या ग्रेडमध्ये धान्य आकार श्रेणी १.५-१०μm (किंवा त्याहून मोठी) आणि कोबाल्ट सामग्री ६%-१६% असते. साध्या कार्बाइड ग्रेडचा आणखी एक नॉन-मेटल कटिंग वापर म्हणजे डाय आणि पंचच्या निर्मितीमध्ये. या ग्रेडमध्ये सामान्यतः मध्यम धान्य आकार असतो ज्यामध्ये कोबाल्ट सामग्री १६%-३०% असते.
(२) मायक्रोक्रिस्टलाइन सिमेंटेड कार्बाइड ग्रेड
अशा ग्रेडमध्ये सामान्यतः ६%-१५% कोबाल्ट असते. लिक्विड फेज सिंटरिंग दरम्यान, व्हॅनेडियम कार्बाइड आणि/किंवा क्रोमियम कार्बाइड जोडल्याने धान्याची वाढ नियंत्रित करता येते आणि १ μm पेक्षा कमी कण आकाराची बारीक धान्य रचना मिळते. या बारीक-बारीक ग्रेडमध्ये ५००ksi पेक्षा जास्त कडकपणा आणि ट्रान्सव्हर्स रॅपचर ताकद खूप जास्त असते. उच्च ताकद आणि पुरेशी कडकपणा यांचे संयोजन या ग्रेडना मोठ्या पॉझिटिव्ह रेक अँगलचा वापर करण्यास अनुमती देते, जे कटिंग फोर्स कमी करते आणि धातूच्या साहित्याला ढकलण्याऐवजी कटिंग करून पातळ चिप्स तयार करते.
सिमेंटेड कार्बाइड पावडरच्या ग्रेडच्या उत्पादनात विविध कच्च्या मालाची काटेकोर गुणवत्ता ओळख आणि मटेरियल मायक्रोस्ट्रक्चरमध्ये असामान्यपणे मोठे धान्य तयार होण्यापासून रोखण्यासाठी सिंटरिंग प्रक्रियेच्या परिस्थितीचे कठोर नियंत्रण याद्वारे, योग्य मटेरियल गुणधर्म मिळवणे शक्य आहे. धान्याचा आकार लहान आणि एकसमान ठेवण्यासाठी, कच्च्या मालावर आणि पुनर्प्राप्ती प्रक्रियेवर पूर्ण नियंत्रण आणि व्यापक गुणवत्ता चाचणी असल्यासच पुनर्नवीनीकरण केलेले पुनर्नवीनीकरण केलेले पावडर वापरावे.
आयएसओ ग्रेड सिस्टीममधील एम ग्रेड सिरीजनुसार मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेडचे वर्गीकरण केले जाऊ शकते. याव्यतिरिक्त, सी ग्रेड सिस्टीम आणि आयएसओ ग्रेड सिस्टीममधील इतर वर्गीकरण पद्धती शुद्ध ग्रेड सारख्याच आहेत. मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेडचा वापर मऊ वर्कपीस मटेरियल कापणारी साधने बनवण्यासाठी केला जाऊ शकतो, कारण टूलची पृष्ठभाग खूप गुळगुळीत मशीन केली जाऊ शकते आणि अत्यंत तीक्ष्ण कटिंग एज राखू शकते.
निकेल-आधारित सुपरअॅलॉय मशीन करण्यासाठी मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेड देखील वापरले जाऊ शकतात, कारण ते १२००°C पर्यंत कटिंग तापमान सहन करू शकतात. सुपरअॅलॉय आणि इतर विशेष सामग्रीच्या प्रक्रियेसाठी, मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेड टूल्स आणि रुथेनियम असलेल्या शुद्ध ग्रेड टूल्सचा वापर एकाच वेळी त्यांचा पोशाख प्रतिरोध, विकृती प्रतिरोध आणि कडकपणा सुधारू शकतो. कातरणेचा ताण निर्माण करणाऱ्या ड्रिलसारख्या फिरत्या साधनांच्या निर्मितीसाठी मायक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेड देखील योग्य आहेत. सिमेंटेड कार्बाइडच्या संमिश्र ग्रेडपासून बनवलेले एक ड्रिल आहे. त्याच ड्रिलच्या विशिष्ट भागांमध्ये, मटेरियलमधील कोबाल्टचे प्रमाण बदलते, ज्यामुळे ड्रिलची कडकपणा आणि कडकपणा प्रक्रियेच्या गरजेनुसार ऑप्टिमाइझ केला जातो.
(३) मिश्रधातूच्या प्रकारातील सिमेंटेड कार्बाइड ग्रेड
हे ग्रेड प्रामुख्याने स्टीलचे भाग कापण्यासाठी वापरले जातात आणि त्यांच्यात कोबाल्टचे प्रमाण सामान्यतः 5%-10% असते आणि धान्याचा आकार 0.8-2μm पर्यंत असतो. 4%-25% टायटॅनियम कार्बाइड (TiC) जोडून, स्टील चिप्सच्या पृष्ठभागावर पसरण्याची टंगस्टन कार्बाइड (WC) ची प्रवृत्ती कमी करता येते. 25% पर्यंत टॅंटलम कार्बाइड (TaC) आणि निओबियम कार्बाइड (NbC) जोडून टूल स्ट्रेंथ, क्रेटर वेअर रेझिस्टन्स आणि थर्मल शॉक रेझिस्टन्स सुधारता येतात. अशा क्यूबिक कार्बाइड्स जोडल्याने टूलची लाल कडकपणा देखील वाढते, जड कटिंग किंवा इतर ऑपरेशन्समध्ये जिथे कटिंग एज उच्च तापमान निर्माण करेल अशा टूलचे थर्मल डिफॉर्मेशन टाळण्यास मदत होते. याव्यतिरिक्त, टायटॅनियम कार्बाइड सिंटरिंग दरम्यान न्यूक्लिएशन साइट्स प्रदान करू शकते, ज्यामुळे वर्कपीसमध्ये क्यूबिक कार्बाइड वितरणाची एकसमानता सुधारते.
साधारणपणे सांगायचे तर, मिश्रधातू-प्रकारच्या सिमेंटेड कार्बाइड ग्रेडची कडकपणा श्रेणी HRA91-94 आहे आणि ट्रान्सव्हर्स फ्रॅक्चर स्ट्रेंथ 150-300ksi आहे. शुद्ध ग्रेडच्या तुलनेत, मिश्रधातूच्या ग्रेडमध्ये कमी पोशाख प्रतिरोधकता आणि कमी ताकद असते, परंतु चिकट पोशाखांना चांगले प्रतिकार असते. मिश्रधातूचे ग्रेड C ग्रेड सिस्टीममध्ये C5-C8 मध्ये विभागले जाऊ शकतात आणि ISO ग्रेड सिस्टीममध्ये P आणि M ग्रेड सिरीजनुसार वर्गीकृत केले जाऊ शकतात. इंटरमीडिएट गुणधर्मांसह मिश्रधातूचे ग्रेड सामान्य उद्देश ग्रेड (जसे की C6 किंवा P30) म्हणून वर्गीकृत केले जाऊ शकतात आणि ते वळणे, टॅपिंग, प्लॅनिंग आणि मिलिंगसाठी वापरले जाऊ शकतात. सर्वात कठीण ग्रेड फिनिशिंग टर्निंग आणि बोरिंग ऑपरेशन्ससाठी फिनिशिंग ग्रेड (जसे की C8 आणि P01) म्हणून वर्गीकृत केले जाऊ शकतात. या ग्रेडमध्ये सामान्यत: लहान धान्य आकार आणि आवश्यक कडकपणा आणि पोशाख प्रतिरोध मिळविण्यासाठी कमी कोबाल्ट सामग्री असते. तथापि, अधिक क्यूबिक कार्बाइड जोडून समान सामग्री गुणधर्म मिळवता येतात. सर्वाधिक कडकपणा असलेले ग्रेड रफिंग ग्रेड (उदा. C5 किंवा P50) म्हणून वर्गीकृत केले जाऊ शकतात. या ग्रेडमध्ये सामान्यतः मध्यम धान्य आकार आणि उच्च कोबाल्ट सामग्री असते, ज्यामध्ये क्यूबिक कार्बाइड्सची कमी भर घातली जाते ज्यामुळे क्रॅकची वाढ रोखून इच्छित कडकपणा प्राप्त होतो. व्यत्यय आणलेल्या टर्निंग ऑपरेशन्समध्ये, टूल पृष्ठभागावर उच्च कोबाल्ट सामग्रीसह वर उल्लेखित कोबाल्ट-समृद्ध ग्रेड वापरून कटिंग कामगिरी आणखी सुधारता येते.
स्टेनलेस स्टील आणि लवचिक लोखंडावर प्रक्रिया करण्यासाठी कमी टायटॅनियम कार्बाइड सामग्री असलेले मिश्रधातू ग्रेड वापरले जातात, परंतु निकेल-आधारित सुपरअॅलॉय सारख्या नॉन-फेरस धातूंवर प्रक्रिया करण्यासाठी देखील वापरले जाऊ शकतात. या ग्रेडचा धान्य आकार सामान्यतः 1 μm पेक्षा कमी असतो आणि कोबाल्ट सामग्री 8%-12% असते. M10 सारखे कठीण ग्रेड, लवचिक लोखंड फिरवण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात; M40 सारखे कठीण ग्रेड, स्टील मिलिंग आणि प्लॅनिंगसाठी किंवा स्टेनलेस स्टील किंवा सुपरअॅलॉय फिरवण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात.
मिश्रधातूच्या प्रकारातील सिमेंटेड कार्बाइड ग्रेडचा वापर धातू नसलेल्या कापणीसाठी देखील केला जाऊ शकतो, प्रामुख्याने पोशाख-प्रतिरोधक भागांच्या निर्मितीसाठी. या ग्रेडचा कण आकार सामान्यतः 1.2-2 μm असतो आणि कोबाल्टचे प्रमाण 7%-10% असते. या ग्रेडचे उत्पादन करताना, पुनर्नवीनीकरण केलेल्या कच्च्या मालाची उच्च टक्केवारी सहसा जोडली जाते, ज्यामुळे पोशाख भागांच्या अनुप्रयोगांमध्ये उच्च किफायतशीरता येते. पोशाख भागांना चांगला गंज प्रतिकार आणि उच्च कडकपणा आवश्यक असतो, जो या ग्रेडचे उत्पादन करताना निकेल आणि क्रोमियम कार्बाइड जोडून मिळवता येतो.
टूल उत्पादकांच्या तांत्रिक आणि आर्थिक गरजा पूर्ण करण्यासाठी, कार्बाइड पावडर हा महत्त्वाचा घटक आहे. टूल उत्पादकांच्या मशीनिंग उपकरणे आणि प्रक्रिया पॅरामीटर्ससाठी डिझाइन केलेले पावडर तयार केलेल्या वर्कपीसची कार्यक्षमता सुनिश्चित करतात आणि त्यामुळे शेकडो कार्बाइड ग्रेड तयार होतात. कार्बाइड मटेरियलचे पुनर्वापर करण्यायोग्य स्वरूप आणि पावडर पुरवठादारांशी थेट काम करण्याची क्षमता टूल निर्मात्यांना त्यांच्या उत्पादनाची गुणवत्ता आणि साहित्याच्या किमती प्रभावीपणे नियंत्रित करण्यास अनुमती देते.
पोस्ट वेळ: ऑक्टोबर-१८-२०२२
