Avez-vous les connaissances de base des matériaux en carbure cimenté? 2

Le carbure cémenté est le matériau d'outil d'usinage à grande vitesse (HSM) le plus utilisé. Ce type de matériau est produit par un procédé de métallurgie des poudres, qui est composé de particules de carbure cémenté (généralement du carbure de tungstène WC) et d'une liaison métallique molle. À l'heure actuelle, il existe des centaines de composants différents de carbures cémentés à base de WC, la plupart d'entre eux utilisent du cobalt (CO) comme liant, du nickel (Ni) et du chrome (CR) sont également des éléments de liaison couramment utilisés, en outre, certains autres éléments d'alliage peuvent être ajouté.

Nuances de carbure cémenté simple

Ces nuances utilisées dans la coupe des métaux contiennent généralement du cobalt 3% – 12% (rapport pondéral). La gamme de tailles des grains de WC est généralement de 1 à 8 μ M. Comme pour les autres nuances, la dureté et la résistance à la rupture transversale (TRS) du WC peuvent être améliorées en réduisant sa taille de particules, mais sa ténacité peut être réduite. La dureté d'une marque de type unique est généralement comprise entre 89 et 93,5hra, et la résistance à la rupture transversale est généralement comprise entre 1,2 et 2,4 MPa (175 et 350 ksi). Il peut y avoir un grand nombre de matières premières recyclées dans la poudre de cette marque.

La marque pure peut être divisée en C1-C4 en système de marque C et en séries de marques K, N, s et H en système de marque ISO. Les marques simples avec des caractéristiques intermédiaires peuvent être classées comme des marques générales (telles que C2 ou K20), qui peuvent être utilisées pour le tournage, le fraisage, le rabotage et la découpe au wok; les marques avec une granulométrie plus petite ou une teneur en cobalt plus faible et une dureté plus élevée peuvent être classées comme marques de finition (comme C4 ou K01); les marques avec une plus grande taille de grain ou une teneur en cobalt plus élevée et une meilleure ténacité peuvent être classées en tant que marques de traitement brut (telles que C1 ou K30).

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L'outil de type pur peut être utilisé pour couper la fonte, l'acier inoxydable des séries 200 et 300, l'aluminium et d'autres métaux non ferreux, les alliages à haute température et l'acier trempé. Ces nuances peuvent également être utilisées dans le domaine de la coupe des non-métaux (comme les outils de forage de roches et géologiques). La granulométrie de ces nuances varie de 1,5 à 10 μm (ou plus) et la teneur en cobalt est de 6% – 16%. Une autre utilisation de coupe non métallique des nuances de carbure cémenté pur consiste à fabriquer des matrices et des poinçons. Ces nuances ont généralement une granulométrie moyenne et une teneur en cobalt de 16% – 30%.

Grades de carbure cémenté microcristallin

Ces marques contiennent généralement du cobalt 6% - 15%. Dans le processus de frittage en phase liquide, l'ajout de VCC et / ou de carbure de chrome peut contrôler la croissance du grain et obtenir la structure à grain fin avec une taille de grain inférieure à 1 μ M. Ce type de nuance à grain fin a une dureté très élevée et transversale résistance à la rupture supérieure à 3,45 mpa (500 ksi). La combinaison d'une résistance élevée et d'une ténacité suffisante permet à ce type d'outil d'adopter un angle de coupe positif plus grand, de manière à réduire la force de coupe et à produire des copeaux plus fins en coupant au lieu de pousser les matériaux métalliques.

Grâce à l'identification stricte de la qualité de diverses matières premières dans la production de poudre de carbure cémenté de qualité et au contrôle strict des conditions du processus de frittage, pour empêcher la formation de gros grains anormaux dans la microstructure du matériau, nous pouvons obtenir les propriétés appropriées du matériau. Afin de conserver une granulométrie fine et uniforme, la poudre recyclée ne peut être utilisée que lorsque la matière première et le processus de recyclage peuvent être entièrement contrôlés et qu'un contrôle qualité approfondi peut être effectué.

La marque microcristalline peut être classée selon la série de marques m dans le système de marque ISO. De plus, d'autres méthodes de classification dans le système de marque C et le système de marque ISO sont les mêmes que celles de la marque pure. La qualité microcristalline peut être utilisée pour fabriquer des outils pour couper des matériaux de pièce plus mous, car la surface de ces outils peut être usinée très lisse et peut maintenir une arête de coupe extrêmement tranchante.

Des outils microcristallins peuvent également être utilisés pour traiter des superalliages à base de nickel car ils peuvent résister à des températures de coupe allant jusqu'à 1200 ℃. Pour le traitement des superalliages et d'autres matériaux spéciaux, l'utilisation de coupeurs de qualité microcristalline et de coupeurs de qualité pure contenant du ruthénium peut améliorer leur résistance à l'usure, leur résistance à la déformation et leur ténacité en même temps. Les nuances microcristallines sont utilisées pour créer un outil rotatif (tel qu'un foret) qui produira une contrainte de cisaillement. Un type de foret est en carbure cémenté de qualité composite. La teneur en cobalt du matériau est différente dans la partie spécifique du même trépan, de sorte que la dureté et la ténacité du trépan sont optimisées en fonction des besoins de traitement.

Grades de carbure cémenté

Ces nuances sont principalement utilisées pour couper des pièces en acier, avec une teneur en cobalt de 5% - 10% et une taille de grain de 0,8 à 2 μ M. En ajoutant du carbure de titane (TIC) 4% ~ 25%, la tendance à la diffusion de WC à la surface des copeaux d'acier peut être réduit. En n'ajoutant pas plus de carbure de tantale 25% (TAC) et Carbyne (NBC), la résistance, la résistance à l'usure et la résistance aux chocs de l'outil peuvent être améliorées. L'ajout d'un tel carbure cubique peut également améliorer la dureté rouge de l'outil, ce qui est utile pour éviter la déformation thermique de l'outil lors de la coupe à forte charge ou d'autres processus où l'arête de coupe générera une température élevée. De plus, le carbure de titane peut fournir une position de nucléation et améliorer l'uniformité de distribution du carbure cubique dans la pièce.

De manière générale, la plage de dureté du carbure cémenté de type alliage est de 91 ~ 94HRA et la résistance à la rupture transversale est de 1 ~ 2KPa (150 ~ 300ksi). Par rapport au type pur, la résistance à l'usure du type alliage est pire et la résistance est plus faible, mais la résistance à l'usure adhésive est meilleure. Les nuances d'alliage peuvent être divisées en C5-C8 dans le système de nuance C et les nuances P et M dans le système de nuance ISO. Les nuances de type alliage aux propriétés intermédiaires peuvent être classées comme nuances universelles (telles que C6 ou P30), qui peuvent être utilisées pour le tournage, le taraudage, le rabotage et le fraisage. Les grades de dureté les plus élevés peuvent être classés en grades de finition (tels que C8 et P01) pour la finition et le clavetage. Ces qualités ont généralement une granulométrie plus petite et une teneur en cobalt plus faible pour obtenir la dureté et la résistance à l'usure requises. Cependant, des propriétés de matériau similaires peuvent être obtenues en ajoutant plus de carbures cubiques. Les nuances ayant la meilleure ténacité peuvent être classées comme nuances d'usinage grossières (telles que C5 ou P50). Ces qualités ont généralement une granulométrie moyenne et une teneur élevée en cobalt, et l'addition de carbure cubique est moindre, de manière à obtenir la ténacité requise en inhibant la croissance des fissures. En tournage intermittent, les performances de coupe peuvent être encore améliorées en adoptant la qualité riche en cobalt avec une teneur élevée en cobalt sur la surface de l'outil de coupe.

Les nuances d'alliage à faible teneur en carbure de titane sont utilisées pour la coupe de l'acier inoxydable et de la fonte malléable, mais aussi pour le traitement des métaux non ferreux (comme les superalliages à base de nickel). La granulométrie de ces marques est généralement inférieure à 1 μm et la teneur en cobalt est de 8% - 12%. Des nuances avec une dureté plus élevée (telles que M10) peuvent être utilisées pour le tournage de la fonte malléable, tandis que des nuances avec une meilleure ténacité (telles que M40) peuvent être utilisées pour le fraisage et le rabotage de pièces en acier, ou pour le tournage d'acier inoxydable ou de super alliage.

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Les nuances de carbure cémenté de type alliage peuvent également être utilisées à des fins de coupe non métallique, principalement pour la fabrication de pièces résistantes à l'usure. La granulométrie de ces marques est généralement de 1,2 à 2 μm et la teneur en cobalt est de 7% - 10%. Dans la production de ces marques, une grande proportion de matières premières recyclées est généralement ajoutée, afin d'obtenir une rentabilité élevée dans l'application de pièces résistantes à l'usure. Les pièces résistantes à l'usure doivent avoir une résistance à la corrosion très élevée et une dureté élevée. Ces propriétés peuvent être obtenues en ajoutant du nickel et du carbure de chrome dans la production de ces marques.

Afin de répondre aux exigences techniques et économiques des fabricants d'outils, la poudre de carbure cémenté est l'élément clé. La poudre conçue pour l'équipement d'usinage et les paramètres de processus du fabricant d'outils peut garantir les performances de la pièce finie et conduire à des centaines de marques de carbure cémenté. Les caractéristiques de recyclage des matériaux en carbure cémenté et la capacité de travailler directement avec les fournisseurs de poudre permettent aux fabricants d'outils de contrôler efficacement la qualité de leurs produits et les coûts des matériaux.