Un material de aleación hecho de un compuesto duro de un metal refractario y un metal aglutinante a través de un proceso de pulvimetalurgia. El carburo cementado tiene una serie de excelentes propiedades como alta dureza, resistencia al desgaste, buena resistencia y tenacidad, resistencia al calor y resistencia a la corrosión, especialmente su alta dureza y resistencia al desgaste, que permanecen básicamente sin cambios incluso a una temperatura de 500 °C, todavía tiene alta dureza a 1000 ℃. El carburo se usa ampliamente como material de herramienta, como herramientas de torneado, fresas, cepillos, taladros, herramientas de mandrinado, etc., para cortar hierro fundido, metales no ferrosos, plásticos, fibras químicas, grafito, vidrio, piedra y acero ordinario, y también se puede usar para cortar materiales difíciles de mecanizar como acero resistente al calor, acero inoxidable, acero con alto contenido de manganeso, acero para herramientas, etc. La velocidad de corte de las nuevas herramientas de carburo es ahora cientos de veces mayor que la del acero al carbono.
Aplicación de carburo cementado
(1) Material de la herramienta
El carburo es la mayor cantidad de material de herramienta, que se puede utilizar para hacer herramientas de torneado, fresas, cepillos, brocas, etc. Entre ellos, el carburo de tungsteno-cobalto es adecuado para el procesamiento de viruta corta de metales ferrosos y no ferrosos y el procesamiento de materiales no metálicos, como hierro fundido, latón fundido, baquelita, etc.; el carburo de tungsteno-titanio-cobalto es adecuado para el procesamiento a largo plazo de metales ferrosos como el acero. Mecanizado de viruta. Entre aleaciones similares, aquellas con mayor contenido de cobalto son adecuadas para el mecanizado de desbaste, y aquellas con menor contenido de cobalto son adecuadas para el acabado. Los carburos cementados de uso general tienen una vida útil de mecanizado mucho más larga que otros carburos cementados para materiales difíciles de mecanizar como el acero inoxidable.
(2) Material del molde
El carburo cementado se utiliza principalmente para matrices de trabajo en frío, como matrices de estirado en frío, matrices de punzonado en frío, matrices de extrusión en frío y matrices de muelle en frío.
Las matrices de carburo para estampación en frío deben tener buena tenacidad al impacto, a la fractura, resistencia a la fatiga, resistencia a la flexión y buena resistencia al desgaste en condiciones de trabajo resistentes al desgaste, ya sea por impacto o por impacto fuerte. Se suelen utilizar grados de aleaciones con contenido medio y alto de cobalto y de grano medio y grueso, como el YG15C.
En general, la relación entre la resistencia al desgaste y la tenacidad del carburo cementado es contradictoria: un aumento de la resistencia al desgaste conlleva una disminución de la tenacidad, y un aumento de la tenacidad conlleva inevitablemente una disminución de la resistencia al desgaste. Por lo tanto, al seleccionar los grados de aleación, es necesario cumplir con los requisitos específicos de uso según el objeto y las condiciones de procesamiento.
Si el grado seleccionado es propenso a agrietarse y dañarse prematuramente durante el uso, se debe seleccionar el grado con mayor tenacidad; si el grado seleccionado es propenso a desgastarse y dañarse prematuramente durante el uso, se debe seleccionar el grado con mayor dureza y mejor resistencia al desgaste. . Los siguientes grados: YG15C, YG18C, YG20C, YL60, YG22C, YG25C De izquierda a derecha, la dureza disminuye, la resistencia al desgaste disminuye y la tenacidad aumenta; por el contrario, es cierto lo contrario.
(3) Herramientas de medición y piezas resistentes al desgaste
El carburo se utiliza para incrustaciones de superficies resistentes al desgaste y piezas de herramientas de medición, cojinetes de precisión de amoladoras, placas guía y barras guía de amoladoras sin centro, partes superiores de tornos y otras piezas resistentes al desgaste.
Los metales aglutinantes son generalmente metales del grupo del hierro, comúnmente cobalto y níquel.
En la fabricación de carburo cementado, el tamaño de partícula del polvo de materia prima seleccionada oscila entre 1 y 2 micras, con una pureza muy alta. Las materias primas se dosifican según la proporción de composición prescrita y se muelen en húmedo mediante alcohol u otros medios en un molino de bolas húmedo para mezclarlas y pulverizarlas por completo. La mezcla se tamiza. A continuación, se granula, se prensa y se calienta a una temperatura cercana al punto de fusión del metal aglutinante (1300-1500 °C). La fase endurecida y el metal aglutinante forman una aleación eutéctica. Tras el enfriamiento, las fases endurecidas se distribuyen en la malla del metal aglutinante y se conectan estrechamente entre sí para formar un conjunto sólido. La dureza del carburo cementado depende del contenido de fase endurecida y del tamaño de grano; es decir, cuanto mayor sea el contenido de fase endurecida y más finos los granos, mayor será la dureza. La tenacidad del carburo cementado está determinada por el metal aglutinante. Cuanto mayor sea el contenido de metal aglutinante, mayor será la resistencia a la flexión.
En 1923, Schlerter, de Alemania, añadió entre un 10 % y un 20 % de cobalto al polvo de carburo de tungsteno como aglutinante e inventó una nueva aleación de carburo de tungsteno y cobalto. Su dureza es superada solo por la del diamante. Se fabricó el primer carburo cementado. Al cortar acero con una herramienta de esta aleación, el filo se desgasta rápidamente e incluso se agrieta. En 1929, Schwarzkov, de Estados Unidos, añadió una cierta cantidad de carburos compuestos de carburo de tungsteno y carburo de titanio a la composición original, lo que mejoró el rendimiento de la herramienta al cortar acero. Este es otro logro en la historia del desarrollo del carburo cementado.
El carburo cementado tiene una serie de excelentes propiedades tales como alta dureza, resistencia al desgaste, buena resistencia y tenacidad, resistencia al calor y resistencia a la corrosión, especialmente su alta dureza y resistencia al desgaste, que permanecen básicamente sin cambios incluso a una temperatura de 500 °C, todavía tiene alta dureza a 1000 ℃. El carburo es ampliamente utilizado como material de herramienta, tales como herramientas de torneado, fresas, cepillos, taladros, herramientas de mandrinado, etc., para cortar hierro fundido, metales no ferrosos, plásticos, fibras químicas, grafito, vidrio, piedra y acero ordinario, y también puede ser utilizado para cortar materiales difíciles de mecanizar tales como acero resistente al calor, acero inoxidable, acero de alto manganeso, acero para herramientas, etc. La velocidad de corte de las nuevas herramientas de carburo es ahora cientos de veces la del acero al carbono.
El carburo también se puede utilizar para fabricar herramientas de perforación de rocas, herramientas de minería, herramientas de perforación, herramientas de medición, piezas resistentes al desgaste, abrasivos metálicos, revestimientos de cilindros, cojinetes de precisión, boquillas, moldes de metal (como matrices de trefilado, matrices de pernos, matrices de tuercas y varios moldes de sujetadores, el excelente rendimiento del carburo cementado reemplazó gradualmente a los moldes de acero anteriores).
Posteriormente, también se introdujo el carburo cementado recubierto. En 1969, Suecia desarrolló con éxito una herramienta recubierta de carburo de titanio. La base de la herramienta es carburo de tungsteno-titanio-cobalto o carburo de tungsteno-cobalto. El espesor del recubrimiento de carburo de titanio en la superficie es de tan solo unas pocas micras, pero en comparación con herramientas de aleación de la misma marca, la vida útil se triplica y la velocidad de corte aumenta entre un 25 % y un 50 %. En la década de 1970, apareció una cuarta generación de herramientas recubiertas para cortar materiales difíciles de mecanizar.
¿Cómo se sinteriza el carburo cementado?
El carburo cementado es un material metálico fabricado mediante pulvimetalurgia de carburos y metales aglutinantes de uno o más metales refractarios.
Mprincipales países productores
Hay más de 50 países en el mundo que producen carburo cementado, con una producción total de 27.000-28.000t-. Los principales productores son Estados Unidos, Rusia, Suecia, China, Alemania, Japón, Reino Unido, Francia, etc. El mercado mundial de carburo cementado está básicamente saturado. , la competencia en el mercado es muy feroz. La industria china del carburo cementado comenzó a tomar forma a finales de la década de 1950. Desde la década de 1960 hasta la de 1970, la industria china del carburo cementado se desarrolló rápidamente. A principios de la década de 1990, la capacidad de producción total de carburo cementado de China alcanzó las 6000t, y la producción total de carburo cementado alcanzó las 5000t, solo superada por Rusia y Estados Unidos, ocupa el tercer lugar en el mundo.
Cortador de WC
①Carburo cementado de tungsteno y cobalto
Los componentes principales son carburo de tungsteno (WC) y aglutinante cobalto (Co).
Su grado se compone de “YG” (“duro y cobalto” en chino Pinyin) y el porcentaje de contenido promedio de cobalto.
Por ejemplo, YG8 significa WCo promedio = 8%, y el resto es carburo de tungsteno-cobalto de carburo de tungsteno.
Cuchillos TIC
②Carburo de tungsteno-titanio-cobalto
Los componentes principales son carburo de tungsteno, carburo de titanio (TiC) y cobalto.
Su grado está compuesto por “YT” (“duro, titanio” dos caracteres del prefijo chino Pinyin) y el contenido promedio de carburo de titanio.
Por ejemplo, YT15 significa WTi promedio = 15%, y el resto es carburo de tungsteno y carburo de tungsteno-titanio-cobalto con contenido de cobalto.
Herramienta de tungsteno, titanio y tantalio
③Carburo cementado de tungsteno-titanio-tantalio (niobio)
Los componentes principales son carburo de tungsteno, carburo de titanio, carburo de tántalo (o carburo de niobio) y cobalto. Este tipo de carburo cementado también se denomina carburo cementado general o carburo cementado universal.
Su grado se compone de “YW” (el prefijo fonético chino de “duro” y “wan”) más un número de secuencia, como YW1.
Características de rendimiento
Insertos soldados de carburo
Alta dureza (86～93HRA, equivalente a 69～81HRC);
Buena dureza térmica (hasta 900～1000℃, mantiene 60HRC);
Buena resistencia a la abrasión.
Las herramientas de corte de carburo son de 4 a 7 veces más rápidas que el acero de alta velocidad, y su vida útil es de 5 a 80 veces mayor. En la fabricación de moldes y herramientas de medición, su vida útil es de 20 a 150 veces mayor que la del acero aleado para herramientas. Puede cortar materiales duros de aproximadamente 50 HRC.
Sin embargo, el carburo cementado es frágil y no se puede mecanizar, lo que dificulta la fabricación de herramientas integrales con formas complejas. Por lo tanto, a menudo se fabrican cuchillas de diferentes formas, que se instalan en el cuerpo de la herramienta o del molde mediante soldadura, unión, sujeción mecánica, etc.
Barra de forma especial
Sinterización
El moldeo por sinterización de carburo cementado consiste en prensar el polvo en un tocho y luego ingresarlo al horno de sinterización para calentarlo a una cierta temperatura (temperatura de sinterización), mantenerlo durante un cierto tiempo (tiempo de retención) y luego enfriarlo para obtener un material de carburo cementado con las propiedades requeridas.
El proceso de sinterización de carburo cementado se puede dividir en cuatro etapas básicas:
1: En la etapa de eliminación del agente formador y presinterización, el cuerpo sinterizado cambia de la siguiente manera:
La eliminación del agente de moldeo, con el aumento de temperatura en la etapa inicial de sinterización, provoca la descomposición o vaporización gradual del agente de moldeo, eliminando así el cuerpo sinterizado. El tipo, la cantidad y el proceso de sinterización varían.
Los óxidos en la superficie del polvo se reducen. A la temperatura de sinterización, el hidrógeno puede reducir los óxidos de cobalto y tungsteno. Si el agente de formación se elimina al vacío y se sinteriza, la reacción carbono-oxígeno es menos intensa. La tensión de contacto entre las partículas de polvo se elimina gradualmente, el polvo metálico de unión comienza a recuperarse y recristalizarse, se produce la difusión superficial y se mejora la resistencia al briquetado.
2: Etapa de sinterización en fase sólida (800 ℃ – temperatura eutéctica)
A la temperatura anterior a la aparición de la fase líquida, además de continuar el proceso de la etapa anterior, se intensifican la reacción y la difusión de la fase sólida, se mejora el flujo plástico y el cuerpo sinterizado se contrae significativamente.
3: Etapa de sinterización en fase líquida (temperatura eutéctica – temperatura de sinterización)
Cuando la fase líquida aparece en el cuerpo sinterizado, la contracción se completa rápidamente, seguida de una transformación cristalográfica para formar la estructura básica y la estructura de la aleación.
4: Etapa de enfriamiento (temperatura de sinterización – temperatura ambiente)
En esta etapa, la estructura y la composición de fases de la aleación experimentan cambios con las diferentes condiciones de enfriamiento. Esta característica permite calentar el carburo cementado y mejorar sus propiedades físicas y mecánicas.
Hora de publicación: 11 de abril de 2022
