Lega dura Francobolli, caratteristiche, applicazione. Utensile in metallo duro

I metalli solidi e le leghe sono materiali resistenti all'usura in grado di mantenere le loro caratteristiche a temperature elevate (900-1100 gradi). Sono conosciuti dall'uomo da oltre cento anni.

Caratteristiche generali

Le leghe dure sono fatte principalmente sulla base di cromo, tantalio, titanio, tungsteno con l'aggiunta di varie quantità di nichel o cobalto. Durante la produzione vengono utilizzati carburi durevoli che non sono soggetti a decomposizione e dissoluzione ad alte temperature. Il metallo duro può essere fuso o sinterizzato. I carburi sono fragili. A questo proposito, per la formazione di un materiale solido, i loro granuli sono legati da metalli adatti. Questi ultimi sono ferro, cobalto, nichel.

Composto fuso

Lo strumento in metallo duro ottenuto in questo modo ha un'elevata resistenza all'abrasione dal materiale del pezzo in lavorazione e dai trucioli discendenti. Non perdono le loro caratteristiche ad una temperatura di riscaldamento di 750 a 1100 gradi. È stato stabilito che i prodotti ottenuti dalla fusione o dalla fusione con l'aggiunta di un chilogrammo di tungsteno possono essere lavorati cinque volte di più rispetto a quelli prodotti da acciaio ad alta velocità con lo stesso contenuto di W. Uno degli inconvenienti di tali composti è la loro fragilità. Con una diminuzione della percentuale di cobalto, aumenta. La velocità delle frese in metallo duro è 3-4 volte superiore rispetto all'acciaio.

Materiali sinterizzati

Includono un composto simile al metallo legato da una lega o metallo. Come base, di regola viene utilizzato il carburo (incluso il complesso) di titanio o di tungsteno, nonché il tantalio, il carbonato di titanio. Meno comunemente usato nella produzione di boruri. Matrice per tenere i grani del materiale agisce in bundle: una lega o un metallo. Di regola, è cobalto. Questo è un elemento carbon neutral. Il cobalto non forma i suoi carburi e non distrugge gli altri. Meno comunemente, il legame utilizza il nichel e il suo composto con molibdeno.

Caratteristica comparativa

I materiali sinterizzati sono ottenuti con il metodo in polvere. La lavorazione di leghe dure di questo tipo viene effettuata solo mediante macinazione o metodi fisico-chimici (laser, incisione in acidi, ultrasuoni e altri). I prodotti cast sono temprati, ricotti, invecchiati e così via. Sono destinati alla superficie dello strumento. I materiali in polvere sono attaccati mediante saldatura o meccanicamente.

classificazione

Dipende dal contenuto di carburi di cobalto, tantalio, tungsteno e titanio. A questo proposito, i materiali in esame sono divisi in tre gruppi. Quando si marca marchi di composti, vengono utilizzate lettere:

1. Carburo di tungsteno - "B".
2. Cobalto - "K".
3. Carburo di titanio: la prima "T".
4. Carburo di tantalio - la seconda "T".

I numeri dopo le lettere indicano la percentuale approssimativa dei componenti. Il resto nel composto (fino al 100%) è in carburo di tungsteno. Le lettere indicate alla fine indicano la grana della struttura: "B" - grande, "M" - piccolo, "OM" - particolarmente piccolo. L'industria produce leghe dure di gradi VK (tungsteno), TTK (titanotantal-tungsten) e TC (titanio-tungsteno).

Caratteristiche distintive

Le principali proprietà delle leghe dure sono nella loro elevata resistenza all'usura. Allo stesso tempo, i materiali in questione sono caratterizzati da una minore viscosità e conducibilità termica rispetto all'acciaio. Questo deve essere considerato quando si usano i prodotti. Scegliendo una lega dura, devi rispettare una serie di raccomandazioni:

1. Rispetto ai prodotti al tungsteno di titanio, i prodotti di tungsteno hanno una temperatura inferiore di saldabilità con l'acciaio. A questo proposito, sono abituati a lavorare con ferro, metalli non ferrosi e materiali non metallici.
2. Per l'acciaio, si consiglia di utilizzare composti del gruppo TK.
3. Il grado di metallo duro TTK ha un'alta viscosità e precisione. È usato per lavorare con pezzi forgiati in acciaio, getti in condizioni avverse.
4. La finitura e la tornitura fine con una piccola sezione trasversale di trucioli forniscono frese in carburo con una struttura a grana fine e un contenuto inferiore di cobalto.
5. In condizioni avverse e lavori gravosi con materiali sottoposti a carichi d'urto, è consigliabile utilizzare composti ad alto contenuto di cobalto. Tuttavia, dovrebbero avere una struttura a grana grossa.
6. La finitura e la sgrossatura nel processo di taglio continuo vengono effettuate principalmente da composti con una percentuale media di cobalto.

Materiali in polvere

Sono rappresentati da due gruppi: contenenti e non contenenti il ​​tungsteno. Nel primo caso, la lega dura è rappresentata come una miscela di W in polvere tecnica e ferro-tungsteno con componenti di carburazione. È stato realizzato nell'URSS. Questa lega dura è chiamata "vocar". Il processo di creazione del materiale è il seguente:

1. Ferro di tungsteno di alta qualità e polvere tecnica W sono miscelati con coke macinato, fuliggine e altri componenti simili.
2. La massa risultante viene impastata con sciroppo di zucchero o resina in una pasta densa.
3. Le mattonelle vengono pressate dalla miscela, che sono leggermente bruciate. È necessario rimuovere composti volatili.
4. Dopo la cottura, i bricchetti vengono macinati e setacciati.

Il materiale finito ha quindi l'aspetto di fragili granelli neri. La loro dimensione è 1-3 mm. Una caratteristica distintiva di tali materiali è la loro grande densità apparente.

stalinite

Questa lega dura non contiene tungsteno, che causa il suo basso costo. È stato anche inventato negli anni sovietici ed è ampiamente usato nell'industria. Come dimostrato dalla prassi, nonostante questa lega dura non contenga il tungsteno, presenta elevate caratteristiche meccaniche, nella maggior parte dei casi soddisfa i requisiti tecnici. Stalinit ha notevoli vantaggi rispetto ai materiali di tungsteno. Prima di tutto, è basso (1300-1350 gradi) punto di fusione. I materiali in tungsteno sono soggetti a modifiche, solo a partire da 2700 gradi. Il punto di fusione di 1300-1350 gradi facilita notevolmente la deposizione, migliora le sue prestazioni. Come base della stalinite viene utilizzata una miscela di ferroleghe in polvere a buon mercato, ferromanganese e ferrocromo. La fabbricazione di questo materiale è simile al processo di produzione di composti di tungsteno. In stalinite c'è il 16-20% di cromo, il 13-17% di manganese.

applicazione

Nell'industria moderna, le leghe dure sono molto diffuse. In questo caso, i materiali vengono costantemente migliorati. Lo sviluppo di questo settore manifatturiero si svolge in due direzioni. Prima di tutto, le composizioni di leghe sono migliorate, la loro tecnologia di produzione viene migliorata. Inoltre, vengono introdotti metodi innovativi di applicazione dei composti ai prodotti. Gli utensili al carburo contribuiscono a un significativo aumento della produttività. Ciò è garantito dall'elevata resistenza all'usura e dalla resistenza al calore dei prodotti. Tali caratteristiche consentono di lavorare a velocità che sono 3-5 volte superiori a quelle per l'acciaio. Tali vantaggi, ad esempio, hanno bave moderne. I materiali in metallo duro prodotti utilizzando tecnologie avanzate (metodi elettrochimici ed elettrofisici), compreso l'uso di billette diamantate, sono oggi uno dei più popolari nel settore.

disegno

Oggi sono in corso diversi studi nell'industria nazionale, compresa un'analisi approfondita della possibilità di migliorare le caratteristiche delle leghe dure. Riguardano principalmente la composizione granulometrica e chimica dei materiali.

Come esempio di successo negli ultimi anni, si possono citare composti del gruppo TSN. Tali leghe sono appositamente progettate per le unità di attrito che operano in un ambiente acido aggressivo. Questo gruppo continua a sviluppare nuovi composti nel gruppo VN proposti dal NIITS russo.

Durante la ricerca, è stato riscontrato che con una diminuzione della dimensione del grano della fase di metallo duro, le caratteristiche come la resistenza e la durezza delle leghe sono aumentate in modo significativo. L'uso di tecnologie per la regolazione e il ripristino del plasma della distribuzione delle dimensioni delle particelle oggi consente la produzione di materiali il cui valore di frazione è inferiore a un micron. Oggi il marchio TSN è ampiamente utilizzato nella produzione di unità di pompe per petrolio e gas e chimici.

Industria russa

Una delle principali imprese impegnate nella produzione e nello sviluppo scientifico è l'impianto di leghe dure di Kirovograd. KZTS ha una vasta esperienza nella realizzazione di tecnologie innovative nella produzione. Questo gli consente di occupare la prima posizione nel mercato industriale della Russia. L'azienda è specializzata nella produzione di utensili e prodotti in metallo duro sinterizzato, polveri metalliche. Problema rettificato dal gennaio 1942. Alla fine degli anni '90, la società fu aggiornata. Negli ultimi anni, l'impianto di leghe dure di Kirovograd ha indirizzato le proprie attività alla produzione di piastre intercambiabili migliorate con rivestimento multistrato resistente all'usura. L'azienda sviluppa anche nuovi composti senza tungsteno.

conclusione

L'esperienza positiva di molte imprese industriali suggerisce che nel prossimo futuro le leghe senza tungsteno diventeranno non solo più popolari, ma anche in grado di sostituire altri materiali usati per la produzione di prodotti di stampaggio e taglio, parti di macchine, lavori in condizioni difficili, utensili e accessori. Oggi è già stato creato un intero gruppo di composti a base di carbonitruro e carburo di titanio. Sono utilizzati in molte aree di produzione. Le leghe dure TV4, LTSK20, KTN16, TH50, TH20 sono ampiamente distribuite, in particolare. I nuovi sviluppi includono materiali del tantalio TaC, niobio NbC, hafnium HfC e gruppi TiC di titanio. La produzione di utensili che utilizzano queste leghe consente di sostituire il tungsteno con additivi relativamente economici, ampliando così la gamma di materie prime utilizzate. Questo, a sua volta, garantisce il rilascio di prodotti con proprietà specifiche, caratteristiche di prestazioni più elevate.