Węglik spiekany to najpowszechniej stosowana klasa materiałów narzędziowych do obróbki szybkobieżnej (HSM), wytwarzanych w procesach metalurgii proszków i składających się z twardych cząstek węglika (zwykle węglika wolframu WC) oraz miękkiego spoiwa metalicznego. Obecnie dostępne są setki węglików spiekanych na bazie WC o różnym składzie, z których większość wykorzystuje kobalt (Co) jako spoiwo. Nikiel (Ni) i chrom (Cr) są również powszechnie stosowanymi spoiwami, a niektóre pierwiastki stopowe mogą być dodawane. Dlaczego istnieje tak wiele gatunków węglików spiekanych? Jak producenci narzędzi wybierają odpowiedni materiał narzędziowy do konkretnej operacji skrawania? Aby odpowiedzieć na te pytania, przyjrzyjmy się najpierw różnym właściwościom, które sprawiają, że węglik spiekany jest idealnym materiałem narzędziowym.
twardość i wytrzymałość
Węglik spiekany WC-Co charakteryzuje się wyjątkowymi zaletami zarówno pod względem twardości, jak i wytrzymałości. Węglik wolframu (WC) jest z natury bardzo twardy (twardszy niż korund lub tlenek glinu), a jego twardość rzadko spada wraz ze wzrostem temperatury pracy. Brakuje mu jednak odpowiedniej wytrzymałości, co jest cechą niezbędną dla narzędzi skrawających. Aby wykorzystać wysoką twardość węglika wolframu i poprawić jego wytrzymałość, stosuje się wiązania metalowe do łączenia węglika wolframu, dzięki czemu materiał ten ma twardość znacznie przewyższającą stal szybkotnącą, a jednocześnie jest w stanie wytrzymać większość operacji skrawania. Ponadto, jest on odporny na wysokie temperatury skrawania spowodowane obróbką z dużą prędkością.
Obecnie prawie wszystkie noże i wkładki WC-Co są powlekane, więc rola materiału bazowego wydaje się mniej istotna. W rzeczywistości jednak to wysoki moduł sprężystości materiału WC-Co (miara sztywności, która jest około trzykrotnie wyższa niż w przypadku stali szybkotnącej w temperaturze pokojowej) zapewnia nieodkształcalne podłoże dla powłoki. Matryca WC-Co zapewnia również wymaganą wytrzymałość. Właściwości te są podstawowymi właściwościami materiałów WC-Co, ale można je również dostosować, dostosowując skład i mikrostrukturę materiału podczas produkcji proszków węglików spiekanych. Dlatego też, przydatność narzędzia do konkretnej obróbki zależy w dużej mierze od początkowego procesu frezowania.
Proces mielenia
Proszek węglika wolframu uzyskuje się przez nawęglanie proszku wolframu (W). Właściwości proszku węglika wolframu (zwłaszcza jego wielkość cząstek) zależą głównie od wielkości cząstek surowca – proszku wolframu – oraz temperatury i czasu nawęglania. Kontrola chemiczna ma również kluczowe znaczenie, a zawartość węgla musi być utrzymywana na stałym poziomie (blisko wartości stechiometrycznej 6,13% wag.). Niewielka ilość wanadu i/lub chromu może być dodana przed nawęglaniem w celu kontrolowania wielkości cząstek proszku w kolejnych procesach. Różne warunki dalszego procesu i różne zastosowania końcowe wymagają specyficznej kombinacji wielkości cząstek węglika wolframu, zawartości węgla, wanadu i chromu, dzięki czemu można uzyskać różnorodne proszki węglika wolframu. Na przykład firma ATI Alldyne, produkująca proszek węglika wolframu, wytwarza 23 standardowe gatunki proszku węglika wolframu. Różnorodność odmian proszku węglika wolframu dostosowanych do wymagań użytkownika może być ponad 5-krotnie większa od standardowych gatunków proszku węglika wolframu.
Podczas mieszania i mielenia proszku węglika wolframu i spoiwa metalicznego w celu uzyskania określonego gatunku proszku węglika spiekanego, można stosować różne kombinacje. Najczęściej stosowana zawartość kobaltu wynosi 3–25% (stosunek wagowy), a w przypadku konieczności zwiększenia odporności narzędzia na korozję, konieczne jest dodanie niklu i chromu. Ponadto, spoiwo metalowe można dodatkowo poprawić, dodając inne składniki stopowe. Na przykład, dodanie rutenu do węglika spiekanego WC-Co może znacznie poprawić jego udarność bez zmniejszenia twardości. Zwiększenie zawartości spoiwa również może poprawić udarność węglika spiekanego, ale spowoduje zmniejszenie jego twardości.
Zmniejszenie wielkości cząstek węglika wolframu może zwiększyć twardość materiału, ale wielkość cząstek węglika wolframu musi pozostać niezmieniona podczas procesu spiekania. Podczas spiekania cząstki węglika wolframu łączą się i rosną w procesie rozpuszczania i ponownego wytrącania. W rzeczywistym procesie spiekania, aby utworzyć w pełni gęsty materiał, wiązanie metalowe staje się ciekłe (tzw. spiekanie w fazie ciekłej). Tempo wzrostu cząstek węglika wolframu można kontrolować poprzez dodanie innych węglików metali przejściowych, w tym węglika wanadu (VC), węglika chromu (Cr3C2), węglika tytanu (TiC), węglika tantalu (TaC) i węglika niobu (NbC). Tego rodzaju węgliki metali dodaje się zazwyczaj podczas mieszania i mielenia proszku węglika wolframu ze spoiwem metalicznym, choć węglik wanadu i węglik chromu mogą również powstawać podczas nawęglania proszku węglika wolframu.
Proszek węglika wolframu można również wytwarzać z recyklingu materiałów z węglika spiekanego. Recykling i ponowne wykorzystanie złomu węglika spiekanego ma długą historię w branży węglika spiekanego i stanowi ważny element całego łańcucha ekonomicznego tej branży, przyczyniając się do redukcji kosztów materiałowych, oszczędzania zasobów naturalnych i unikania odpadów. Szkodliwa utylizacja. Złom węglika spiekanego można zazwyczaj ponownie wykorzystać w procesie APT (parawolframian amonu), procesie odzyskiwania cynku lub poprzez kruszenie. Te „recyklingowane” proszki węglika wolframu charakteryzują się zazwyczaj lepszym, przewidywalnym zagęszczeniem, ponieważ mają mniejszą powierzchnię niż proszki węglika wolframu wytwarzane bezpośrednio w procesie nawęglania wolframem.
Warunki mieszanego mielenia proszku węglika wolframu i spoiwa metalicznego są również kluczowymi parametrami procesu. Dwie najczęściej stosowane techniki mielenia to mielenie kulowe i mikromielenie. Obie metody umożliwiają równomierne mieszanie zmielonych proszków i zmniejszenie wielkości cząstek. Aby uzyskać odpowiednią wytrzymałość prasowanego przedmiotu obrabianego, zachować jego kształt i umożliwić operatorowi lub manipulatorowi podniesienie przedmiotu obrabianego do obróbki, zazwyczaj konieczne jest dodanie spoiwa organicznego podczas mielenia. Skład chemiczny tego spoiwa może wpływać na gęstość i wytrzymałość prasowanego przedmiotu obrabianego. Aby ułatwić manipulację, zaleca się dodanie spoiwa o wysokiej wytrzymałości, ale skutkuje to niższą gęstością zagęszczania i może powodować powstawanie grudek, które mogą powodować wady w produkcie końcowym.
Po zmieleniu proszek jest zazwyczaj suszony rozpyłowo w celu uzyskania sypkich aglomeratów, utrzymywanych razem przez spoiwa organiczne. Dostosowując skład spoiwa organicznego, można dostosować sypkość i gęstość ładunku tych aglomeratów do potrzeb. Poprzez odsiewanie grubszych lub drobniejszych cząstek, można dodatkowo dostosować rozkład wielkości cząstek aglomeratu, aby zapewnić dobrą sypkość po załadowaniu do gniazda formy.
Produkcja detali
Elementy obrabiane z węglików spiekanych można formować różnymi metodami. W zależności od wielkości elementu obrabianego, stopnia złożoności kształtu i partii produkcyjnej, większość płytek skrawających jest formowana za pomocą sztywnych matryc z górnym i dolnym dociskiem. Aby zachować spójność masy i rozmiaru elementu obrabianego podczas każdego prasowania, konieczne jest zapewnienie, że ilość proszku (masa i objętość) wpływająca do gniazda formy jest dokładnie taka sama. Płynność proszku jest głównie kontrolowana przez rozkład wielkości aglomeratów oraz właściwości spoiwa organicznego. Formowane elementy obrabiane (lub „półfabrykaty”) są formowane poprzez zastosowanie ciśnienia formowania wynoszącego 10–80 ksi (kilo funtów na stopę kwadratową) do proszku załadowanego do gniazda formy.
Nawet przy ekstremalnie wysokim ciśnieniu formowania, twarde cząstki węglika wolframu nie odkształcą się ani nie pękną, ale spoiwo organiczne jest wciskane w szczeliny między cząstkami węglika wolframu, ustalając w ten sposób ich położenie. Im wyższe ciśnienie, tym ściślejsze wiązanie cząstek węglika wolframu i większa gęstość zagęszczenia przedmiotu obrabianego. Właściwości formowania różnych gatunków proszku węglika spiekanego mogą się różnić w zależności od zawartości spoiwa metalicznego, wielkości i kształtu cząstek węglika wolframu, stopnia aglomeracji oraz składu i dodatku spoiwa organicznego. Aby dostarczyć ilościowych informacji o właściwościach zagęszczania różnych gatunków proszku węglika spiekanego, producent proszku zazwyczaj projektuje i konstruuje zależność między gęstością zagęszczenia a ciśnieniem formowania. Informacje te zapewniają, że dostarczany proszek jest kompatybilny z procesem formowania stosowanym przez producenta narzędzi.
Wielkogabarytowe detale z węglików spiekanych lub detale z węglików spiekanych o dużym współczynniku kształtu (takie jak trzpienie do frezów trzpieniowych i wierteł) są zazwyczaj wytwarzane z równomiernie sprasowanych gatunków proszku węglikowego w elastycznym worku. Chociaż cykl produkcyjny metody prasowania zrównoważonego jest dłuższy niż metody formowania, koszt produkcji narzędzia jest niższy, dlatego metoda ta jest bardziej odpowiednia do produkcji małoseryjnej.
Ta metoda procesu polega na umieszczeniu proszku w worku, uszczelnieniu wlotu worka, a następnie umieszczeniu worka wypełnionego proszkiem w komorze i zastosowaniu ciśnienia 30-60 ksi za pomocą urządzenia hydraulicznego w celu sprasowania. Prasowane elementy są często obrabiane mechanicznie do określonych kształtów przed spiekaniem. Rozmiar worka jest powiększany, aby uwzględnić skurcz przedmiotu obrabianego podczas zagęszczania i zapewnić wystarczający margines dla operacji szlifowania. Ponieważ przedmiot obrabiany musi zostać poddany obróbce po sprasowaniu, wymagania dotyczące spójności załadunku nie są tak rygorystyczne, jak w przypadku metody formowania, ale nadal pożądane jest zapewnienie, aby za każdym razem do worka ładowana była taka sama ilość proszku. Zbyt mała gęstość załadunku proszku może prowadzić do niedostatecznej ilości proszku w worku, co spowoduje, że przedmiot obrabiany będzie zbyt mały i będzie musiał zostać zezłomowany. Jeśli gęstość załadunku proszku jest zbyt wysoka, a ilość proszku załadowanego do worka jest zbyt duża, przedmiot obrabiany musi zostać poddany obróbce w celu usunięcia większej ilości proszku po sprasowaniu. Chociaż nadmiar usuniętego proszku i zezłomowane elementy obrabiane można poddać recyklingowi, powoduje to zmniejszenie wydajności.
Elementy z węglików spiekanych można również formować za pomocą matryc wytłaczających lub wtryskowych. Proces wytłaczania jest bardziej odpowiedni do masowej produkcji elementów o osiowosymetrycznym kształcie, natomiast proces formowania wtryskowego jest zazwyczaj stosowany do masowej produkcji elementów o złożonych kształtach. W obu procesach formowania, różne gatunki proszku węglika spiekanego są zawieszane w organicznym spoiwie, które nadaje mieszance węglika spiekanego konsystencję pasty do zębów. Następnie związek jest wytłaczany przez otwór lub wtryskiwany do gniazda formującego. Charakterystyka gatunku proszku węglika spiekanego determinuje optymalny stosunek proszku do spoiwa w mieszance i ma istotny wpływ na płynność mieszanki przez otwór wytłaczający lub wtrysk do gniazda formującego.
Po uformowaniu przedmiotu obrabianego metodą formowania wtryskowego, prasowania izostatycznego, wytłaczania lub formowania wtryskowego, spoiwo organiczne musi zostać usunięte z przedmiotu obrabianego przed końcowym etapem spiekania. Spiekanie usuwa porowatość z przedmiotu obrabianego, nadając mu pełną (lub znaczną) gęstość. Podczas spiekania wiązanie metalowe w uformowanym przez prasowanie przedmiocie obrabianym staje się płynne, ale przedmiot obrabiany zachowuje swój kształt pod wpływem połączonego działania sił kapilarnych i wiązania cząstek.
Po spiekaniu geometria przedmiotu obrabianego pozostaje taka sama, ale wymiary ulegają zmniejszeniu. Aby uzyskać wymagany rozmiar przedmiotu obrabianego po spiekaniu, należy uwzględnić skurcz spiekany podczas projektowania narzędzia. Gatunek proszku węglikowego używanego do produkcji każdego narzędzia musi być tak dobrany, aby zapewniał prawidłowy skurcz po sprasowaniu pod odpowiednim ciśnieniem.
W niemal wszystkich przypadkach wymagana jest obróbka spiekanego przedmiotu po spiekaniu. Najbardziej podstawową obróbką narzędzi skrawających jest ostrzenie krawędzi skrawającej. Wiele narzędzi wymaga szlifowania geometrii i wymiarów po spiekaniu. Niektóre narzędzia wymagają szlifowania od góry i od dołu; inne wymagają szlifowania obwodowego (z ostrzeniem krawędzi skrawającej lub bez). Wszystkie wióry węglikowe powstałe w wyniku szlifowania nadają się do recyklingu.
Powłoka przedmiotu obrabianego
W wielu przypadkach gotowy przedmiot obrabiany wymaga pokrycia. Powłoka zapewnia smarowność i zwiększoną twardość, a także stanowi barierę dyfuzyjną dla podłoża, zapobiegając utlenianiu w wysokich temperaturach. Podłoże z węglika spiekanego ma kluczowe znaczenie dla wydajności powłoki. Oprócz dostosowania głównych właściwości proszku matrycowego, właściwości powierzchniowe matrycy można również dostosować poprzez dobór składu chemicznego i zmianę metody spiekania. Poprzez migrację kobaltu, można wzbogacić jego większą ilość w najbardziej zewnętrznej warstwie powierzchni ostrza o grubości 20-30 μm w porównaniu z resztą przedmiotu obrabianego, co zapewnia powierzchni podłoża lepszą wytrzymałość i udarność, a tym samym większą odporność na odkształcenia.
Na podstawie własnego procesu produkcyjnego (takiego jak metoda odparafinowania, szybkość nagrzewania, czas spiekania, temperatura i napięcie nawęglania), producent narzędzi może mieć pewne specjalne wymagania dotyczące gatunku użytego proszku węglika spiekanego. Niektórzy producenci narzędzi mogą spiekać przedmiot obrabiany w piecu próżniowym, podczas gdy inni mogą używać pieca do spiekania na gorąco (HIP) (który poddaje przedmiot obrabiany ciśnieniu pod koniec cyklu procesu w celu usunięcia wszelkich pozostałości (porów). Przedmioty obrabiane spiekane w piecu próżniowym mogą również wymagać prasowania izostatycznego na gorąco w dodatkowym procesie w celu zwiększenia gęstości przedmiotu obrabianego. Niektórzy producenci narzędzi mogą stosować wyższe temperatury spiekania próżniowego w celu zwiększenia gęstości spieku mieszanek o niższej zawartości kobaltu, ale takie podejście może zgrubić ich mikrostrukturę. Aby zachować drobny rozmiar ziarna, można wybrać proszki o mniejszym rozmiarze cząstek węglika wolframu. Aby spełnić wymagania konkretnego sprzętu produkcyjnego, warunki odparafinowania i napięcie nawęglania muszą spełniać różne wymagania dotyczące zawartości węgla w proszku węglika spiekanego.
Klasyfikacja stopni
Zmiany kombinacji różnych rodzajów proszku węglika wolframu, składu mieszanki i zawartości spoiwa metalicznego, rodzaju i ilości inhibitora wzrostu ziarna itp. składają się na różnorodność gatunków węglika spiekanego. Parametry te determinują mikrostrukturę węglika spiekanego i jego właściwości. Niektóre specyficzne kombinacje właściwości stały się priorytetem dla niektórych zastosowań przetwórczych, co uzasadnia klasyfikację różnych gatunków węglika spiekanego.
Dwa najczęściej stosowane systemy klasyfikacji węglików spiekanych do zastosowań w obróbce skrawaniem to system oznaczeń C i system oznaczeń ISO. Chociaż żaden z systemów nie odzwierciedla w pełni właściwości materiału, które wpływają na wybór gatunków węglików spiekanych, stanowią one punkt wyjścia do dyskusji. Dla każdej klasyfikacji wielu producentów oferuje własne, specjalne gatunki, co przekłada się na szeroką gamę gatunków węglików.
Gatunki węglików spiekanych można również klasyfikować według składu. Gatunki węglika wolframu (WC) można podzielić na trzy podstawowe typy: proste, mikrokrystaliczne i stopowe. Gatunki simplex składają się głównie ze spoiwa węglika wolframu i kobaltu, ale mogą również zawierać niewielkie ilości inhibitorów wzrostu ziarna. Gatunek mikrokrystaliczny składa się z węglika wolframu i spoiwa kobaltowego z dodatkiem kilku tysięcznych węglika wanadu (VC) i (lub) węglika chromu (Cr3C2), a jego wielkość ziarna może osiągać 1 μm lub mniej. Gatunki stopowe składają się ze spoiwa węglika wolframu i kobaltu zawierającego kilka procent węglika tytanu (TiC), węglika tantalu (TaC) i węglika niobu (NbC). Dodatki te są również znane jako węgliki sześcienne ze względu na ich właściwości spiekania. Otrzymana mikrostruktura wykazuje niejednorodną strukturę trójfazową.
1) Proste gatunki węglików spiekanych
Te gatunki węglika wolframu do obróbki skrawaniem zawierają zazwyczaj od 3% do 12% kobaltu (wagowo). Zakres wielkości ziaren węglika wolframu wynosi zazwyczaj od 1 do 8 μm. Podobnie jak w przypadku innych gatunków, zmniejszenie wielkości cząstek węglika wolframu zwiększa jego twardość i wytrzymałość na zginanie poprzeczne (TRS), ale zmniejsza jego udarność. Twardość czystego gatunku mieści się zazwyczaj w zakresie HRA89–93,5; wytrzymałość na zginanie poprzeczne wynosi zazwyczaj od 175 do 350 ksi. Proszki tych gatunków mogą zawierać duże ilości materiałów pochodzących z recyklingu.
Gatunki proste można podzielić na C1-C4 w systemie gatunków C i można je klasyfikować według serii gatunków K, N, S i H w systemie gatunków ISO. Gatunki proste o właściwościach pośrednich można sklasyfikować jako gatunki ogólnego przeznaczenia (takie jak C2 lub K20) i mogą być stosowane do toczenia, frezowania, strugania i rozwiercania; gatunki o mniejszym rozmiarze ziarna lub niższej zawartości kobaltu i wyższej twardości można sklasyfikować jako gatunki wykańczające (takie jak C4 lub K01); gatunki o większym rozmiarze ziarna lub wyższej zawartości kobaltu i lepszej wytrzymałości można sklasyfikować jako gatunki zgrubne (takie jak C1 lub K30).
Narzędzia wykonane z węglików spiekanych Simplex mogą być stosowane do obróbki żeliwa, stali nierdzewnej serii 200 i 300, aluminium i innych metali nieżelaznych, nadstopów oraz stali hartowanych. Gatunki te mogą być również stosowane w obróbce skrawaniem materiałów niemetalicznych (np. jako narzędzia do wiercenia w skałach i geologii). Gatunki te charakteryzują się wielkością ziarna 1,5-10 μm (lub większą) i zawartością kobaltu 6-16%. Innym zastosowaniem węglików spiekanych do obróbki skrawaniem materiałów niemetalicznych jest produkcja matryc i stempli. Gatunki te charakteryzują się zazwyczaj średnią wielkością ziarna i zawartością kobaltu 16-30%.
(2) Gatunki węglików spiekanych mikrokrystalicznych
Takie gatunki zawierają zazwyczaj 6–15% kobaltu. Podczas spiekania w fazie ciekłej dodatek węglika wanadu i/lub węglika chromu pozwala kontrolować wzrost ziarna, uzyskując drobnoziarnistą strukturę o wielkości cząstek poniżej 1 μm. Ten drobnoziarnisty gatunek charakteryzuje się bardzo wysoką twardością i wytrzymałością na zerwanie poprzeczne powyżej 500 ksi. Połączenie wysokiej wytrzymałości i odpowiedniej ciągliwości pozwala tym gatunkom na zastosowanie większego dodatniego kąta natarcia, co zmniejsza siły skrawania i generuje cieńsze wióry poprzez skrawanie, a nie odpychanie metalu.
Dzięki ścisłej identyfikacji jakościowej różnych surowców w produkcji różnych gatunków proszku węglika spiekanego oraz ścisłej kontroli warunków procesu spiekania, zapobiegającej tworzeniu się nienormalnie dużych ziaren w mikrostrukturze materiału, możliwe jest uzyskanie odpowiednich właściwości materiału. Aby zachować mały i jednolity rozmiar ziarna, proszek z recyklingu powinien być stosowany wyłącznie pod pełną kontrolą surowca i procesu odzysku oraz przy rygorystycznych testach jakości.
Gatunki mikrokrystaliczne można klasyfikować według serii M w systemie ISO. Ponadto inne metody klasyfikacji w systemie C i ISO są takie same jak w przypadku gatunków czystych. Gatunki mikrokrystaliczne można stosować do produkcji narzędzi skrawających miękkie materiały obrabiane, ponieważ powierzchnia narzędzia może być obrabiana bardzo gładko i zachowuje niezwykle ostrą krawędź skrawającą.
Gatunki mikrokrystaliczne mogą być również stosowane do obróbki superstopów na bazie niklu, ponieważ wytrzymują temperatury skrawania do 1200°C. W obróbce superstopów i innych materiałów specjalnych, zastosowanie narzędzi mikrokrystalicznych i czystych zawierających ruten pozwala jednocześnie poprawić ich odporność na zużycie, odkształcenia i udarność. Gatunki mikrokrystaliczne nadają się również do produkcji narzędzi obrotowych, takich jak wiertła generujące naprężenia ścinające. Istnieje wiertło wykonane z kompozytowych gatunków węglika spiekanego. W poszczególnych częściach tego samego wiertła zawartość kobaltu w materiale jest zmienna, dzięki czemu twardość i udarność wiertła są optymalizowane w zależności od potrzeb obróbki.
(3) Gatunki węglików spiekanych typu stopowego
Gatunki te są głównie używane do obróbki skrawaniem elementów stalowych, a ich zawartość kobaltu wynosi zazwyczaj 5%-10%, a wielkość ziarna mieści się w zakresie 0,8-2 μm. Dodanie 4%-25% węglika tytanu (TiC) pozwala zmniejszyć tendencję węglika wolframu (WC) do dyfuzji na powierzchnię wiórów stalowych. Wytrzymałość narzędzia, odporność na zużycie kraterowe i odporność na szok termiczny można poprawić, dodając do 25% węglika tantalu (TaC) i węglika niobu (NbC). Dodatek takich węglików regularnych zwiększa również twardość narzędzia, pomagając uniknąć jego odkształceń termicznych podczas intensywnego skrawania lub innych operacji, w których krawędź skrawająca generuje wysokie temperatury. Ponadto węglik tytanu może zapewniać miejsca zarodkowania podczas spiekania, poprawiając równomierność rozkładu węglików regularnych w obrabianym przedmiocie.
Ogólnie rzecz biorąc, zakres twardości gatunków węglików spiekanych typu stopowego wynosi HRA91-94, a wytrzymałość na pękanie poprzeczne wynosi 150-300 ksi. W porównaniu z czystymi gatunkami, gatunki stopowe mają słabą odporność na zużycie i niższą wytrzymałość, ale lepszą odporność na zużycie adhezyjne. Gatunki stopowe można podzielić na C5-C8 w systemie gatunków C i można je klasyfikować zgodnie z serią gatunków P i M w systemie gatunków ISO. Gatunki stopowe o pośrednich właściwościach można sklasyfikować jako gatunki ogólnego przeznaczenia (takie jak C6 lub P30) i mogą być stosowane do toczenia, gwintowania, strugania i frezowania. Najtwardsze gatunki można sklasyfikować jako gatunki wykańczające (takie jak C8 i P01) do operacji wykańczającego toczenia i rozwiercania. Gatunki te zazwyczaj mają mniejsze rozmiary ziarna i niższą zawartość kobaltu, aby uzyskać wymaganą twardość i odporność na zużycie. Jednak podobne właściwości materiału można uzyskać poprzez dodanie większej ilości węglików regularnych. Gatunki o najwyższej udarności można sklasyfikować jako gatunki do obróbki zgrubnej (np. C5 lub P50). Gatunki te charakteryzują się zazwyczaj średnią wielkością ziarna i wysoką zawartością kobaltu, z niewielkim dodatkiem węglików regularnych, co pozwala uzyskać pożądaną wytrzymałość poprzez hamowanie rozwoju pęknięć. W przypadku toczenia przerywanego, wydajność skrawania można dodatkowo poprawić, stosując wyżej wymienione gatunki bogate w kobalt, charakteryzujące się wyższą zawartością kobaltu na powierzchni narzędzia.
Gatunki stopowe o niższej zawartości węglika tytanu są stosowane do obróbki stali nierdzewnej i żeliwa ciągliwego, ale mogą być również stosowane do obróbki metali nieżelaznych, takich jak superstopy na bazie niklu. Wielkość ziarna tych gatunków wynosi zazwyczaj mniej niż 1 μm, a zawartość kobaltu wynosi 8–12%. Twardsze gatunki, takie jak M10, mogą być stosowane do toczenia żeliwa ciągliwego; bardziej wytrzymałe gatunki, takie jak M40, mogą być stosowane do frezowania i strugania stali lub do toczenia stali nierdzewnej lub superstopów.
Gatunki węglików spiekanych typu stopowego mogą być również stosowane do obróbki skrawaniem metali, głównie do produkcji części odpornych na zużycie. Wielkość cząstek tych gatunków wynosi zazwyczaj 1,2-2 μm, a zawartość kobaltu 7-10%. Podczas produkcji tych gatunków zazwyczaj dodaje się wysoki procent surowców pochodzących z recyklingu, co przekłada się na wysoką opłacalność w produkcji części eksploatacyjnych. Części eksploatacyjne wymagają dobrej odporności na korozję i wysokiej twardości, co można uzyskać poprzez dodanie węglika niklu i chromu podczas produkcji tych gatunków.
Aby sprostać technicznym i ekonomicznym wymaganiom producentów narzędzi, kluczowym elementem jest proszek węglikowy. Proszki przeznaczone do urządzeń obróbkowych i parametrów procesu producentów narzędzi zapewniają wydajność gotowego przedmiotu obrabianego i zaowocowały powstaniem setek gatunków węglików. Możliwość recyklingu materiałów węglikowych i bezpośrednia współpraca z dostawcami proszków pozwalają producentom narzędzi skutecznie kontrolować jakość produktów i koszty materiałów.
Czas publikacji: 18 października 2022 r.
