دانش پایه در مورد مواد ابزار کاربیدی

کاربید پرکاربردترین دسته از مواد ابزار ماشینکاری پرسرعت (HSM) است که توسط فرآیندهای متالورژی پودر تولید می‌شوند و از ذرات سخت کاربید (معمولاً کاربید تنگستن WC) و یک ترکیب پیوند فلزی نرم‌تر تشکیل شده‌اند. در حال حاضر، صدها کاربید سیمانی مبتنی بر WC با ترکیبات مختلف وجود دارد که اکثر آنها از کبالت (Co) به عنوان چسب استفاده می‌کنند، نیکل (Ni) و کروم (Cr) نیز از عناصر چسباننده رایج هستند و برخی عناصر آلیاژی دیگر نیز می‌توانند اضافه شوند. چرا این همه گرید کاربید وجود دارد؟ تولیدکنندگان ابزار چگونه ماده ابزار مناسب را برای یک عملیات برش خاص انتخاب می‌کنند؟ برای پاسخ به این سؤالات، ابتدا به خواص مختلفی که کاربید سیمانی را به یک ماده ابزار ایده‌آل تبدیل می‌کند، نگاهی می‌اندازیم.

سختی و استحکام

کاربید سیمانی WC-Co از نظر سختی و چقرمگی مزایای منحصر به فردی دارد. کاربید تنگستن (WC) ذاتاً بسیار سخت است (بیشتر از کوراندوم یا آلومینا) و سختی آن به ندرت با افزایش دمای کار کاهش می‌یابد. با این حال، فاقد چقرمگی کافی است، یک ویژگی ضروری برای ابزارهای برش. به منظور بهره‌گیری از سختی بالای کاربید تنگستن و بهبود چقرمگی آن، افراد از پیوندهای فلزی برای اتصال کاربید تنگستن به یکدیگر استفاده می‌کنند، به طوری که این ماده سختی بسیار بیشتری نسبت به فولاد پرسرعت دارد، در حالی که قادر به تحمل اکثر عملیات برش است. نیروی برش. علاوه بر این، می‌تواند در برابر دمای برش بالای ناشی از ماشینکاری پرسرعت مقاومت کند.

امروزه تقریباً همه چاقوها و اینسرت‌های WC-Co روکش‌دار هستند، بنابراین نقش ماده پایه کم‌اهمیت‌تر به نظر می‌رسد. اما در واقع، مدول الاستیک بالای ماده WC-Co (معیاری از سختی که حدود سه برابر فولاد تندبر در دمای اتاق است) است که زیرلایه غیر قابل تغییر شکل را برای پوشش فراهم می‌کند. ماتریس WC-Co همچنین چقرمگی مورد نیاز را فراهم می‌کند. این خواص، خواص اساسی مواد WC-Co هستند، اما خواص مواد را می‌توان با تنظیم ترکیب مواد و ریزساختار هنگام تولید پودرهای کاربید سمانته نیز تنظیم کرد. بنابراین، مناسب بودن عملکرد ابزار برای یک ماشینکاری خاص تا حد زیادی به فرآیند فرزکاری اولیه بستگی دارد.

فرآیند فرزکاری

پودر کاربید تنگستن با کربن‌دهی پودر تنگستن (W) به دست می‌آید. ویژگی‌های پودر کاربید تنگستن (به‌ویژه اندازه ذرات آن) عمدتاً به اندازه ذرات پودر تنگستن خام و دما و زمان کربن‌دهی بستگی دارد. کنترل شیمیایی نیز بسیار مهم است و میزان کربن باید ثابت نگه داشته شود (نزدیک به مقدار استوکیومتری 6.13٪ وزنی). مقدار کمی وانادیوم و/یا کروم ممکن است قبل از عملیات کربن‌دهی اضافه شود تا اندازه ذرات پودر در فرآیندهای بعدی کنترل شود. شرایط مختلف فرآیندهای پایین‌دستی و کاربردهای مختلف فرآوری نهایی نیاز به ترکیب خاصی از اندازه ذرات کاربید تنگستن، میزان کربن، میزان وانادیوم و میزان کروم دارد که از طریق آن می‌توان پودرهای کاربید تنگستن متنوعی تولید کرد. برای مثال، ATI Alldyne، تولیدکننده پودر کاربید تنگستن، ۲۳ گرید استاندارد پودر کاربید تنگستن تولید می‌کند و انواع پودر کاربید تنگستن سفارشی‌شده بر اساس نیاز کاربر می‌تواند به بیش از ۵ برابر گریدهای استاندارد پودر کاربید تنگستن برسد.

هنگام مخلوط کردن و آسیاب کردن پودر کاربید تنگستن و پیوند فلزی برای تولید درجه خاصی از پودر کاربید سیمانی، می‌توان از ترکیبات مختلفی استفاده کرد. رایج‌ترین مقدار کبالت مورد استفاده 3٪ - 25٪ (نسبت وزنی) است و در صورت نیاز به افزایش مقاومت در برابر خوردگی ابزار، افزودن نیکل و کروم ضروری است. علاوه بر این، پیوند فلزی را می‌توان با افزودن سایر اجزای آلیاژی بهبود بخشید. به عنوان مثال، افزودن روتنیم به کاربید سیمانی WC-Co می‌تواند بدون کاهش سختی آن، چقرمگی آن را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. افزایش مقدار چسب نیز می‌تواند چقرمگی کاربید سیمانی را بهبود بخشد، اما سختی آن را کاهش می‌دهد.

کاهش اندازه ذرات کاربید تنگستن می‌تواند سختی ماده را افزایش دهد، اما اندازه ذرات کاربید تنگستن باید در طول فرآیند تفجوشی ثابت بماند. در طول تفجوشی، ذرات کاربید تنگستن از طریق فرآیند انحلال و رسوب مجدد با هم ترکیب شده و رشد می‌کنند. در فرآیند تفجوشی واقعی، برای تشکیل یک ماده کاملاً متراکم، پیوند فلزی مایع می‌شود (که تفجوشی فاز مایع نامیده می‌شود). سرعت رشد ذرات کاربید تنگستن را می‌توان با افزودن سایر کاربیدهای فلزات واسطه، از جمله کاربید وانادیوم (VC)، کاربید کروم (Cr3C2)، کاربید تیتانیوم (TiC)، کاربید تانتالوم (TaC) و کاربید نیوبیوم (NbC) کنترل کرد. این کاربیدهای فلزی معمولاً زمانی اضافه می‌شوند که پودر کاربید تنگستن با پیوند فلزی مخلوط و آسیاب شود، اگرچه کاربید وانادیوم و کاربید کروم نیز می‌توانند هنگام کربنیزه شدن پودر کاربید تنگستن تشکیل شوند.

پودر کاربید تنگستن همچنین می‌تواند با استفاده از مواد کاربید سیمانی بازیافتی تولید شود. بازیافت و استفاده مجدد از کاربیدهای قراضه سابقه طولانی در صنعت کاربید سیمانی دارد و بخش مهمی از کل زنجیره اقتصادی این صنعت است که به کاهش هزینه‌های مواد، صرفه‌جویی در منابع طبیعی و جلوگیری از ضایعات مواد کمک می‌کند. دفع مضر. کاربید سیمانی قراضه را می‌توان عموماً با فرآیند APT (آمونیوم پاراتنگستات)، فرآیند بازیابی روی یا با خرد کردن دوباره استفاده کرد. این پودرهای کاربید تنگستن "بازیافتی" عموماً تراکم بهتر و قابل پیش‌بینی‌تری دارند زیرا سطح مقطع کمتری نسبت به پودرهای کاربید تنگستن که مستقیماً از طریق فرآیند کربن‌دهی تنگستن ساخته می‌شوند، دارند.

شرایط فرآوری آسیاب مخلوط پودر کاربید تنگستن و پیوند فلزی نیز از پارامترهای حیاتی فرآیند هستند. دو تکنیک آسیاب که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند، آسیاب گلوله‌ای و میکروفرزکاری هستند. هر دو فرآیند امکان اختلاط یکنواخت پودرهای آسیاب شده و کاهش اندازه ذرات را فراهم می‌کنند. برای اینکه قطعه کار پرس شده بعدی استحکام کافی داشته باشد، شکل قطعه کار حفظ شود و اپراتور یا کاربر بتواند قطعه کار را برای کار بردارد، معمولاً لازم است در حین آسیاب کردن یک چسب آلی اضافه شود. ترکیب شیمیایی این چسب می‌تواند بر چگالی و استحکام قطعه کار پرس شده تأثیر بگذارد. برای تسهیل جابجایی، توصیه می‌شود چسب‌های با استحکام بالا اضافه شوند، اما این امر منجر به چگالی تراکم کمتر می‌شود و ممکن است توده‌هایی ایجاد کند که می‌توانند باعث ایجاد نقص در محصول نهایی شوند.

پس از آسیاب کردن، پودر معمولاً به صورت اسپری خشک می‌شود تا آگلومره‌های روان و آزاد تولید شود که توسط چسب‌های آلی به هم متصل شده‌اند. با تنظیم ترکیب چسب آلی، می‌توان جریان‌پذیری و چگالی بار این آگلومره‌ها را به دلخواه تنظیم کرد. با جدا کردن ذرات درشت‌تر یا ریزتر، توزیع اندازه ذرات آگلومره را می‌توان بیشتر تنظیم کرد تا جریان خوب هنگام بارگذاری در حفره قالب تضمین شود.

ساخت قطعه کار

قطعات کاربیدی را می‌توان با روش‌های فرآیندی متنوعی شکل‌دهی کرد. بسته به اندازه قطعه کار، سطح پیچیدگی شکل و دسته تولید، اکثر قطعات برشی با استفاده از قالب‌های صلب با فشار بالا و پایین قالب‌گیری می‌شوند. برای حفظ ثبات وزن و اندازه قطعه کار در طول هر پرس، لازم است اطمینان حاصل شود که مقدار پودر (جرم و حجم) ورودی به حفره دقیقاً یکسان است. سیالیت پودر عمدتاً توسط توزیع اندازه آگلومره‌ها و خواص چسب آلی کنترل می‌شود. قطعات قالب‌گیری شده (یا "قطعات خام") با اعمال فشار قالب‌گیری 10 تا 80 ksi (کیلو پوند بر فوت مربع) به پودر بارگذاری شده در حفره قالب، شکل‌دهی می‌شوند.

حتی تحت فشار قالب‌گیری بسیار بالا، ذرات سخت کاربید تنگستن تغییر شکل نمی‌دهند یا نمی‌شکنند، اما چسب آلی به شکاف‌های بین ذرات کاربید تنگستن فشرده می‌شود و در نتیجه موقعیت ذرات را ثابت می‌کند. هرچه فشار بیشتر باشد، پیوند ذرات کاربید تنگستن محکم‌تر و چگالی تراکم قطعه کار بیشتر می‌شود. خواص قالب‌گیری گریدهای پودر کاربید سیمانی ممکن است بسته به محتوای چسب فلزی، اندازه و شکل ذرات کاربید تنگستن، درجه تجمع و ترکیب و افزودن چسب آلی متفاوت باشد. به منظور ارائه اطلاعات کمی در مورد خواص تراکم گریدهای پودر کاربید سیمانی، رابطه بین چگالی قالب‌گیری و فشار قالب‌گیری معمولاً توسط سازنده پودر طراحی و ساخته می‌شود. این اطلاعات تضمین می‌کند که پودر عرضه شده با فرآیند قالب‌گیری سازنده ابزار سازگار است.

قطعات کاربیدی بزرگ یا قطعات کاربیدی با نسبت ابعاد بالا (مانند ساق فرزهای انگشتی و مته‌ها) معمولاً از پودر کاربید با درجه‌های یکنواخت فشرده شده در یک کیسه انعطاف‌پذیر ساخته می‌شوند. اگرچه چرخه تولید روش پرس متعادل طولانی‌تر از روش قالب‌گیری است، اما هزینه تولید ابزار کمتر است، بنابراین این روش برای تولید دسته‌ای کوچک مناسب‌تر است.

این روش فرآیند به این صورت است که پودر را داخل کیسه قرار می‌دهند و دهانه کیسه را می‌بندند و سپس کیسه پر از پودر را در یک محفظه قرار می‌دهند و از طریق یک دستگاه هیدرولیک فشاری معادل 30 تا 60 کیلو پاسکال برای پرس اعمال می‌کنند. قطعات پرس شده اغلب قبل از تف‌جوشی با هندسه‌های خاص ماشینکاری می‌شوند. اندازه کیسه بزرگ می‌شود تا انقباض قطعه کار در حین فشرده‌سازی را در خود جای دهد و حاشیه کافی برای عملیات سنگ‌زنی فراهم کند. از آنجایی که قطعه کار پس از پرس نیاز به پردازش دارد، الزامات مربوط به یکنواختی شارژ به اندازه روش قالب‌گیری سختگیرانه نیست، اما همچنان مطلوب است که اطمینان حاصل شود که هر بار مقدار پودر یکسانی در کیسه بارگذاری می‌شود. اگر چگالی شارژ پودر خیلی کم باشد، ممکن است منجر به کمبود پودر در کیسه شود و در نتیجه قطعه کار خیلی کوچک شده و نیاز به دور ریختن داشته باشد. اگر چگالی بارگذاری پودر خیلی زیاد باشد و پودر بارگذاری شده در کیسه خیلی زیاد باشد، قطعه کار باید پس از پرس شدن برای حذف پودر بیشتر پردازش شود. اگرچه پودر اضافی برداشته شده و قطعات کار دور ریخته شده قابل بازیافت هستند، اما انجام این کار بهره‌وری را کاهش می‌دهد.

قطعات کاربیدی را می‌توان با استفاده از قالب‌های اکستروژن یا تزریق نیز شکل داد. فرآیند قالب‌گیری اکستروژن برای تولید انبوه قطعات با شکل متقارن محوری مناسب‌تر است، در حالی که فرآیند قالب‌گیری تزریقی معمولاً برای تولید انبوه قطعات با شکل پیچیده استفاده می‌شود. در هر دو فرآیند قالب‌گیری، انواع پودر کاربید سیمانی در یک چسب آلی معلق می‌شوند که به مخلوط کاربید سیمانی، غلظتی شبیه خمیردندان می‌دهد. سپس این ترکیب یا از طریق یک سوراخ اکسترود می‌شود یا برای شکل‌گیری به داخل یک حفره تزریق می‌شود. ویژگی‌های نوع پودر کاربید سیمانی، نسبت بهینه پودر به چسب در مخلوط را تعیین می‌کند و تأثیر مهمی بر جریان‌پذیری مخلوط از طریق سوراخ اکستروژن یا تزریق به داخل حفره دارد.

پس از اینکه قطعه کار با قالب‌گیری، پرس ایزواستاتیک، اکستروژن یا قالب‌گیری تزریقی شکل داده شد، چسب آلی باید قبل از مرحله نهایی پخت از قطعه کار حذف شود. پخت، تخلخل را از قطعه کار حذف می‌کند و آن را کاملاً (یا اساساً) متراکم می‌سازد. در طول پخت، پیوند فلزی در قطعه کار پرس شده مایع می‌شود، اما قطعه کار تحت عمل ترکیبی نیروهای مویرگی و پیوند ذرات، شکل خود را حفظ می‌کند.

پس از تفجوشی، هندسه قطعه کار ثابت می‌ماند، اما ابعاد آن کاهش می‌یابد. برای به دست آوردن اندازه قطعه کار مورد نیاز پس از تفجوشی، هنگام طراحی ابزار باید میزان انقباض در نظر گرفته شود. درجه پودر کاربید مورد استفاده برای ساخت هر ابزار باید به گونه‌ای طراحی شود که هنگام فشرده شدن تحت فشار مناسب، انقباض صحیحی داشته باشد.

تقریباً در همه موارد، عملیات پس از تفجوشی قطعه کار تفجوشی شده مورد نیاز است. اساسی‌ترین عملیات ابزارهای برشی، تیز کردن لبه برش است. بسیاری از ابزارها پس از تفجوشی نیاز به سنگ‌زنی هندسه و ابعاد خود دارند. برخی از ابزارها نیاز به سنگ‌زنی از بالا و پایین دارند؛ برخی دیگر نیاز به سنگ‌زنی محیطی (با یا بدون تیز کردن لبه برش) دارند. تمام براده‌های کاربید حاصل از سنگ‌زنی قابل بازیافت هستند.

پوشش قطعه کار

در بسیاری از موارد، قطعه کار نهایی نیاز به پوشش دارد. این پوشش، روانکاری و افزایش سختی و همچنین یک مانع نفوذ برای زیرلایه فراهم می‌کند و از اکسیداسیون در معرض دماهای بالا جلوگیری می‌کند. زیرلایه کاربید سیمانی شده برای عملکرد پوشش بسیار مهم است. علاوه بر تنظیم خواص اصلی پودر ماتریس، خواص سطحی ماتریس را نیز می‌توان با انتخاب شیمیایی و تغییر روش پخت تنظیم کرد. از طریق مهاجرت کبالت، می‌توان کبالت بیشتری را در خارجی‌ترین لایه سطح تیغه با ضخامت 20 تا 30 میکرومتر نسبت به بقیه قطعه کار غنی کرد و در نتیجه به سطح زیرلایه استحکام و چقرمگی بهتری بخشید و آن را در برابر تغییر شکل مقاوم‌تر کرد.

بر اساس فرآیند تولید خود (مانند روش موم‌زدایی، نرخ گرمایش، زمان پخت، دما و ولتاژ کربن‌دهی)، سازنده ابزار ممکن است الزامات خاصی برای درجه پودر کاربید سیمانی مورد استفاده داشته باشد. برخی از سازندگان ابزار ممکن است قطعه کار را در کوره خلاء پخت کنند، در حالی که برخی دیگر ممکن است از کوره پخت ایزواستاتیک گرم (HIP) استفاده کنند (که قطعه کار را در نزدیکی پایان چرخه فرآیند تحت فشار قرار می‌دهد تا هرگونه منافذ باقی مانده را از بین ببرد). قطعات کاری که در کوره خلاء پخت می‌شوند، ممکن است نیاز به پرس ایزواستاتیک گرم از طریق یک فرآیند اضافی برای افزایش چگالی قطعه کار داشته باشند. برخی از تولیدکنندگان ابزار ممکن است از دماهای پخت خلاء بالاتر برای افزایش چگالی پخت مخلوط‌ها با محتوای کبالت کمتر استفاده کنند، اما این رویکرد ممکن است ریزساختار آنها را درشت کند. به منظور حفظ اندازه دانه ریز، می‌توان پودرهایی با اندازه ذرات کوچکتر کاربید تنگستن را انتخاب کرد. به منظور مطابقت با تجهیزات تولید خاص، شرایط موم‌زدایی و ولتاژ کربن‌دهی نیز الزامات متفاوتی برای محتوای کربن در پودر کاربید سیمانی دارند.

طبقه بندی درجه

تغییرات ترکیبی انواع مختلف پودر کاربید تنگستن، ترکیب مخلوط و محتوای چسب فلزی، نوع و مقدار بازدارنده رشد دانه و غیره، انواع گریدهای کاربید سیمانی را تشکیل می‌دهند. این پارامترها ریزساختار کاربید سیمانی و خواص آن را تعیین می‌کنند. برخی از ترکیبات خاص از خواص برای برخی از کاربردهای خاص فرآوری در اولویت قرار گرفته‌اند و طبقه‌بندی گریدهای مختلف کاربید سیمانی را معنادار می‌کنند.

دو سیستم طبقه‌بندی کاربید که معمولاً برای کاربردهای ماشینکاری استفاده می‌شوند، سیستم نامگذاری C و سیستم نامگذاری ISO هستند. اگرچه هیچ‌کدام از این سیستم‌ها به طور کامل خواص موادی را که بر انتخاب گریدهای کاربید سمنتت تأثیر می‌گذارند، منعکس نمی‌کنند، اما نقطه شروعی برای بحث ارائه می‌دهند. برای هر طبقه‌بندی، بسیاری از تولیدکنندگان گریدهای خاص خود را دارند که منجر به طیف گسترده‌ای از گریدهای کاربید می‌شود.

گریدهای کاربید را می‌توان بر اساس ترکیب نیز طبقه‌بندی کرد. گریدهای کاربید تنگستن (WC) را می‌توان به سه نوع اساسی تقسیم کرد: ساده، ریزبلوری و آلیاژی. گریدهای سیمپلکس عمدتاً از کاربید تنگستن و چسب کبالت تشکیل شده‌اند، اما ممکن است حاوی مقادیر کمی از مهارکننده‌های رشد دانه نیز باشند. گرید میکروکریستالی از کاربید تنگستن و چسب کبالت به همراه چند هزارم کاربید وانادیوم (VC) و (یا) کاربید کروم (Cr3C2) تشکیل شده است و اندازه دانه آن می‌تواند به 1 میکرومتر یا کمتر برسد. گریدهای آلیاژی از چسب‌های کاربید تنگستن و کبالت حاوی چند درصد کاربید تیتانیوم (TiC)، کاربید تانتالوم (TaC) و کاربید نیوبیوم (NbC) تشکیل شده‌اند. این افزودنی‌ها به دلیل خاصیت پخت آنها به عنوان کاربیدهای مکعبی نیز شناخته می‌شوند. ریزساختار حاصل، یک ساختار سه فازی ناهمگن را نشان می‌دهد.

۱) گریدهای ساده کاربید

این گریدهای مخصوص برش فلز معمولاً حاوی ۳٪ تا ۱۲٪ کبالت (بر حسب وزن) هستند. محدوده اندازه دانه‌های کاربید تنگستن معمولاً بین ۱ تا ۸ میکرومتر است. همانند سایر گریدها، کاهش اندازه ذرات کاربید تنگستن، سختی و استحکام پارگی عرضی (TRS) آن را افزایش می‌دهد، اما چقرمگی آن را کاهش می‌دهد. سختی نوع خالص معمولاً بین HRA89-93.5 است؛ استحکام پارگی عرضی معمولاً بین ۱۷۵ تا ۳۵۰ کیلوژول بر اینچ مربع است. پودرهای این گریدها ممکن است حاوی مقادیر زیادی مواد بازیافتی باشند.

گریدهای نوع ساده را می‌توان در سیستم گرید C به C1-C4 تقسیم کرد و در سیستم گرید ISO می‌توان آنها را بر اساس سری گریدهای K، N، S و H طبقه‌بندی کرد. گریدهای سیمپلکس با خواص متوسط ​​را می‌توان به عنوان گریدهای عمومی (مانند C2 یا K20) طبقه‌بندی کرد و می‌توان از آنها برای تراشکاری، فرزکاری، صفحه‌کاری و بورینگ استفاده کرد؛ گریدهایی با اندازه دانه کوچکتر یا محتوای کبالت کمتر و سختی بالاتر را می‌توان به عنوان گریدهای پرداخت (مانند C4 یا K01) طبقه‌بندی کرد؛ گریدهایی با اندازه دانه بزرگتر یا محتوای کبالت بیشتر و چقرمگی بهتر را می‌توان به عنوان گریدهای خشن‌کاری (مانند C1 یا K30) طبقه‌بندی کرد.

ابزارهای ساخته شده در گریدهای سیمپلکس می‌توانند برای ماشینکاری چدن، فولاد ضد زنگ سری 200 و 300، آلومینیوم و سایر فلزات غیر آهنی، سوپرآلیاژها و فولادهای سخت شده استفاده شوند. این گریدها همچنین می‌توانند در کاربردهای برش غیرفلزی (مثلاً به عنوان ابزار حفاری سنگ و زمین شناسی) مورد استفاده قرار گیرند و این گریدها دارای محدوده اندازه دانه 1.5 تا 10 میکرومتر (یا بزرگتر) و محتوای کبالت 6٪ تا 16٪ هستند. یکی دیگر از کاربردهای برش غیرفلزی گریدهای کاربید ساده در ساخت قالب‌ها و پانچ‌ها است. این گریدها معمولاً دارای اندازه دانه متوسط ​​​​با محتوای کبالت 16٪ تا 30٪ هستند.

(2) گریدهای کاربید سیمانی میکروکریستالی

چنین گریدهایی معمولاً حاوی ۶٪ تا ۱۵٪ کبالت هستند. در طول تف‌جوشی فاز مایع، افزودن کاربید وانادیوم و/یا کاربید کروم می‌تواند رشد دانه را کنترل کند تا ساختار دانه‌ای ریز با اندازه ذرات کمتر از ۱ میکرومتر به دست آید. این گرید دانه‌ریز، سختی بسیار بالا و استحکام پارگی عرضی بالای ۵۰۰ksi دارد. ترکیب استحکام بالا و چقرمگی کافی به این گریدها اجازه می‌دهد تا از زاویه براده مثبت بزرگتری استفاده کنند که نیروهای برش را کاهش می‌دهد و با برش به جای فشار دادن ماده فلزی، براده‌های نازک‌تری تولید می‌کند.

از طریق شناسایی دقیق کیفیت مواد اولیه مختلف در تولید گریدهای پودر کاربید سمانته و کنترل دقیق شرایط فرآیند پخت برای جلوگیری از تشکیل دانه‌های غیرطبیعی بزرگ در ریزساختار ماده، می‌توان به خواص مناسب مواد دست یافت. برای کوچک و یکنواخت نگه داشتن اندازه دانه، پودر بازیافتی بازیافتی فقط باید در صورتی استفاده شود که کنترل کامل بر مواد اولیه و فرآیند بازیابی و آزمایش‌های کیفی گسترده وجود داشته باشد.

گریدهای میکروکریستالی را می‌توان بر اساس سری گرید M در سیستم گرید ISO طبقه‌بندی کرد. علاوه بر این، سایر روش‌های طبقه‌بندی در سیستم گرید C و سیستم گرید ISO مشابه گریدهای خالص هستند. گریدهای میکروکریستالی را می‌توان برای ساخت ابزارهایی که مواد نرم‌تر قطعه کار را برش می‌دهند، استفاده کرد، زیرا سطح ابزار را می‌توان بسیار صاف ماشینکاری کرد و لبه برش بسیار تیزی را حفظ کرد.

گریدهای میکروکریستالی همچنین می‌توانند برای ماشینکاری سوپرآلیاژهای پایه نیکل استفاده شوند، زیرا می‌توانند دمای برش تا 1200 درجه سانتیگراد را تحمل کنند. برای پردازش سوپرآلیاژها و سایر مواد ویژه، استفاده از ابزارهای گرید میکروکریستالی و ابزارهای گرید خالص حاوی روتنیم می‌تواند به طور همزمان مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر تغییر شکل و چقرمگی آنها را بهبود بخشد. گریدهای میکروکریستالی همچنین برای ساخت ابزارهای چرخشی مانند مته‌هایی که تنش برشی ایجاد می‌کنند، مناسب هستند. مته‌ای وجود دارد که از گریدهای کامپوزیتی کاربید سیمانی ساخته شده است. در قسمت‌های خاصی از همان مته، میزان کبالت موجود در ماده متفاوت است، به طوری که سختی و چقرمگی مته با توجه به نیازهای پردازش بهینه می‌شود.

(3) گریدهای کاربید سیمانی از نوع آلیاژی

این گریدها عمدتاً برای برش قطعات فولادی استفاده می‌شوند و میزان کبالت آنها معمولاً 5٪ تا 10٪ است و اندازه دانه از 0.8 تا 2μm متغیر است. با افزودن 4٪ تا 25٪ کاربید تیتانیوم (TiC)، تمایل کاربید تنگستن (WC) به پخش شدن در سطح براده‌های فولادی می‌تواند کاهش یابد. استحکام ابزار، مقاومت در برابر سایش دهانه و مقاومت در برابر شوک حرارتی را می‌توان با افزودن تا 25٪ کاربید تانتالوم (TaC) و کاربید نیوبیوم (NbC) بهبود بخشید. افزودن چنین کاربیدهای مکعبی همچنین سختی قرمز ابزار را افزایش می‌دهد و به جلوگیری از تغییر شکل حرارتی ابزار در برش سنگین یا سایر عملیات‌هایی که لبه برش دمای بالایی ایجاد می‌کند، کمک می‌کند. علاوه بر این، کاربید تیتانیوم می‌تواند در طول تفجوشی، مکان‌های جوانه‌زنی ایجاد کند و یکنواختی توزیع کاربید مکعبی را در قطعه کار بهبود بخشد.

به طور کلی، محدوده سختی گریدهای کاربید سمانته از نوع آلیاژی HRA91-94 و استحکام شکست عرضی 150-300ksi است. در مقایسه با گریدهای خالص، گریدهای آلیاژی مقاومت سایشی ضعیف و استحکام کمتری دارند، اما مقاومت بهتری در برابر سایش چسبنده دارند. گریدهای آلیاژی را می‌توان در سیستم گرید C به C5-C8 تقسیم کرد و در سیستم گرید ISO می‌توان آنها را بر اساس سری گریدهای P و M طبقه‌بندی کرد. گریدهای آلیاژی با خواص متوسط ​​را می‌توان به عنوان گریدهای عمومی (مانند C6 یا P30) طبقه‌بندی کرد و می‌توان از آنها برای تراشکاری، قلاویزکاری، رنده‌کاری و فرزکاری استفاده کرد. سخت‌ترین گریدها را می‌توان به عنوان گریدهای پرداخت‌کاری (مانند C8 و P01) برای عملیات پرداخت‌کاری و بورینگ طبقه‌بندی کرد. این گریدها معمولاً اندازه دانه‌های کوچکتر و محتوای کبالت کمتری دارند تا سختی و مقاومت سایشی مورد نیاز را به دست آورند. با این حال، با افزودن کاربیدهای مکعبی بیشتر می‌توان به خواص مواد مشابه دست یافت. گریدهایی با بالاترین چقرمگی را می‌توان به عنوان گریدهای خشن‌کاری (مثلاً C5 یا P50) طبقه‌بندی کرد. این گریدها معمولاً دارای اندازه دانه متوسط ​​و محتوای کبالت بالا هستند و با افزودن کم کاربیدهای مکعبی، چقرمگی مطلوب را با مهار رشد ترک به دست می‌آورند. در عملیات تراشکاری منقطع، عملکرد برش را می‌توان با استفاده از گریدهای غنی از کبالت فوق‌الذکر با محتوای کبالت بالاتر روی سطح ابزار، بهبود بیشتری بخشید.

گریدهای آلیاژی با محتوای کاربید تیتانیوم کمتر برای ماشینکاری فولاد ضد زنگ و چدن چکش‌خوار استفاده می‌شوند، اما می‌توانند برای ماشینکاری فلزات غیرآهنی مانند سوپرآلیاژهای پایه نیکل نیز مورد استفاده قرار گیرند. اندازه دانه این گریدها معمولاً کمتر از 1 میکرومتر و محتوای کبالت 8٪ -12٪ است. گریدهای سخت‌تر، مانند M10، می‌توانند برای تراشکاری چدن چکش‌خوار استفاده شوند؛ گریدهای سخت‌تر، مانند M40، می‌توانند برای فرزکاری و صفحه‌کاری فولاد یا برای تراشکاری فولاد ضد زنگ یا سوپرآلیاژها استفاده شوند.

گریدهای کاربید سمانته از نوع آلیاژی همچنین می‌توانند برای برش غیرفلزات، عمدتاً برای ساخت قطعات مقاوم در برابر سایش، استفاده شوند. اندازه ذرات این گریدها معمولاً 1.2-2 میکرومتر و میزان کبالت 7٪-10٪ است. هنگام تولید این گریدها، معمولاً درصد بالایی از مواد اولیه بازیافتی اضافه می‌شود که منجر به مقرون به صرفه بودن بالا در کاربردهای قطعات سایشی می‌شود. قطعات سایشی نیاز به مقاومت در برابر خوردگی خوب و سختی بالا دارند که می‌توان با افزودن کاربید نیکل و کروم هنگام تولید این گریدها به آنها دست یافت.

به منظور برآورده کردن نیازهای فنی و اقتصادی تولیدکنندگان ابزار، پودر کاربید عنصر کلیدی است. پودرهای طراحی شده برای تجهیزات ماشینکاری و پارامترهای فرآیند تولیدکنندگان ابزار، عملکرد قطعه کار نهایی را تضمین می‌کنند و منجر به صدها گرید کاربید شده‌اند. ماهیت قابل بازیافت مواد کاربیدی و امکان همکاری مستقیم با تامین‌کنندگان پودر، به سازندگان ابزار اجازه می‌دهد تا کیفیت محصول و هزینه‌های مواد خود را به طور موثر کنترل کنند.