Διαδικασία παραγωγής χιτώνιο άξονα καρβιδίου βολφραμίου: Επεξήγηση μεταλλουργίας σκόνης

Τι είναι ένα χιτώνιο άξονα καρβιδίου βολφραμίου;

Ένα χιτώνιο άξονα καρβιδίου βολφραμίου είναι ένα εξάρτημα-ανθεκτικό στη φθορά, σε σχήμα δακτυλίου-που τοποθετείται πάνω σε έναν χαλύβδινο άξονα για να προστατεύει την επιφάνεια του άξονα από τριβή, διάβρωση και τσακίσματα σε αντλίες, αναμικτήρες, κοχλιωτούς μεταφορείς, εξοπλισμό εξόρυξης και μηχανήματα χαρτιού. Το υλικό είναι ένα καρβίδιο με τσιμέντο: σκληροί κόκκοι καρβιδίου βολφραμίου που συνδέονται με μια μεταλλική μήτρα κοβαλτίου. Ο συνδυασμός αποδίδει σκληρότητα κοντά σε αυτή ενός κοπτικού εργαλείου, ενώ διατηρεί αρκετή σκληρότητα για να επιβιώσει κατά τη λειτουργία κρουσμάτων.

Επειδή το τσιμεντοειδές καρβίδιο δεν μπορεί να διαμορφωθεί με τήξη και χύτευση, το χιτώνιο κατασκευάζεται από μεταλλουργία σκόνης. Κάθε βήμα - επιλογής σκόνης, φρεζάρισμα, διαμόρφωση, πυροσυσσωμάτωση και φινίρισμα με διαμάντια - αλλάζει την τελική μικροδομή, επομένως ο έλεγχος της διαδικασίας είναι αυτός που διαχωρίζει ένα χιτώνιο που διαρκεί χρόνια από αυτό που θρυμματίζεται σε εβδομάδες.

Επιλογή πρώτων υλών και σκόνης

Σκόνη καρβιδίου βολφραμίου: η σκληρή φάση, που παρέχεται με καθορισμένο μέγεθος σωματιδίων και περιεκτικότητα σε άνθρακα

Σκόνη κοβαλτίου: το συνδετικό που παρέχει σκληρότητα. Οι τυπικές προσθήκες κυμαίνονται από 6% έως 15% κατά βάρος

Αναστολείς ανάπτυξης δημητριακών-όπως το βανάδιο ή το καρβίδιο του χρωμίου σε ποιότητες υπομικρών

Πρόσθετα καρβίδια όπως καρβίδιο τιτανίου ή καρβίδιο νιοβίου τανταλίου για θερμή σκληρότητα σε συγκεκριμένες ποιότητες

Η λεπτότερη σκόνη WC παράγει ένα πιο σκληρό, πιο ανθεκτικό στη φθορά χιτώνιο με μεγαλύτερη αντοχή σε εγκάρσια θραύση. Η χοντρή σκόνη είναι πιο οικονομική και πιο επιεική σε εφαρμογές βαριών κραδασμών. Η περιεκτικότητα σε άνθρακα πρέπει να εξισορροπηθεί προσεκτικά: η ελαφρά ανεπάρκεια άνθρακα παράγει την εύθραυστη φάση eta, ενώ η περίσσεια άνθρακα σχηματίζει ελεύθερο γραφίτη και αμφότερα μειώνουν την αντοχή.

Άλεσμα, ανάμειξη και ξήρανση με ψεκασμό

Οι ακατέργαστες σκόνες ζυγίζονται σε μια φόρμουλα παρτίδας και στη συνέχεια αλέθονται, συνήθως σε τριφωτή ή σφαιρόμυλο με μέσα καρβιδίου με τσιμέντο, σε υγρό μέσο όπως αιθανόλη ή ακετόνη. Το φρεζάρισμα κάνει δύο εργασίες ταυτόχρονα: μειώνει και ομογενοποιεί το μέγεθος των σωματιδίων και διανέμει το συνδετικό κοβαλτίου ως λεπτή μεμβράνη στους κόκκους καρβιδίου.

Μετά την άλεση, ο πολτός ξηραίνεται με ψεκασμό σε ελεύθερα-ρέοντες κόκκους με συνδετικό όπως κερί παραφίνης ή πολυαιθυλενογλυκόλη. Σφαιρικοί, πυκνοί κόκκοι ρέουν ομοιόμορφα στη μήτρα, κάτι που είναι απαραίτητο για ένα χιτώνιο με ομοιόμορφο πάχος τοιχώματος. Η κατανομή του μεγέθους των κόκκων ελέγχεται πριν από την συμπίεση, επειδή τα συσσωματώματα ή τα λεπτά σωματίδια μεταφράζονται σε κλίσεις πυκνότητας και, αργότερα, σε παραμόρφωση κατά τη σύντηξη.

Διαμόρφωση: Πρέσα καλουπιού και Ψυχρή ισοστατική πίεση

Το πράσινο σχήμα καθορίζει την κατανομή της πυκνότητας και για ένα χιτώνιο είναι η πιο κρίσιμη απόφαση διαμόρφωσης.

Πρεσάρισμα μήτρας: γρήγορο και οικονομικό για ίσια κυλινδρικά μανίκια, αλλά η πυκνότητα είναι ελαφρώς μη-ομοιόμορφη κατά μήκος του άξονα συμπίεσης

Ψυχρή ισοστατική συμπίεση: η σκόνη συμπιέζεται σε ένα εύκαμπτο καλούπι υπό ομοιόμορφη πίεση, δίνοντας πολύ καλύτερη ομοιομορφία πυκνότητας για μακριά ή λεπτά μανίκια-

Πράσινη κατεργασία: τα μανίκια με σκαλοπάτια, αυλακώσεις ή χαρακτηριστικά φλάντζας συχνά έχουν εκ των προτέρων σχήμα-και στη συνέχεια γυρίζουν σε πράσινη κατάσταση, πριν το υλικό γίνει σκληρό

Η πράσινη πυκνότητα συνήθως φτάνει το 55% έως 65% της θεωρητικής και πρέπει να είναι συνεπής σε όλο το μήκος. μια ζώνη χαμηλής-πυκνότητας θα συρρικνωθεί διαφορετικά και θα τραβήξει την οπή από το γύρο.

Πυροσυσσωμάτωση

Το συμπιεσμένο χιτώνιο συντήκεται σε κλίβανο κενού ή ατμόσφαιρας υδρογόνου, ακολουθούμενο συχνά από θερμή ισοστατική συμπίεση. Σε περίπου 1380 μοίρες έως 1500 μοίρες το συνδετικό κοβαλτίου λιώνει και διαβρέχει τους κόκκους καρβιδίου του βολφραμίου και το συμπαγές συμπυκνώνεται με πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης σε σχεδόν-πλήρη πυκνότητα.

Ο ρυθμός θέρμανσης και ο χρόνος παραμονής ελέγχουν την ανάπτυξη των κόκκων. Η υπερβολική παραμονή τραχύνει τους κόκκους καρβιδίου και μειώνει τη σκληρότητα

Η πυροσυσσωμάτωση σε κενό αφαιρεί το συνδετικό παραφίνης σε ένα ελεγχόμενο στάδιο αποκήρωσης και αποτρέπει την οξείδωση

Η θερμή ισοστατική πίεση στα 1000 bar περίπου κλείνει το υπολειπόμενο πορώδες και ανυψώνει την αντοχή σε εγκάρσια θραύση

Η γραμμική συρρίκνωση από 18% έως 25% πρέπει να αντισταθμίζεται στις πράσινες διαστάσεις, γι' αυτό ο σχεδιασμός της μήτρας είναι βαθμονομημένος έναντι της μετρούμενης συρρίκνωσης για κάθε βαθμό

Φινίρισμα και Ποιοτικός Έλεγχος

Τα πυροσυσσωματωμένα χιτώνια είναι σκληρά, επομένως όλη η τελική διαμόρφωση γίνεται με διαμαντένια εργαλεία: εξωτερική και εσωτερική κυλινδρική λείανση, λείανση προσώπου, λείανση ή περιτύλιξη της οπής και στίλβωση όπου απαιτείται-μια επιφάνεια χαμηλής τριβής. Η στρογγυλότητα της οπής, η ευθύτητα και η τραχύτητα της επιφάνειας είναι τα χαρακτηριστικά που καθορίζουν εάν το χιτώνιο σφραγίζει και λειτουργεί στον άξονα.

Οι τυπικές δοκιμές αποδοχής συνδυάζουν καταστροφικές και μη-μεθόδους:

Η περιεκτικότητα σε κοβάλτιο καθορίζει την ισορροπία. Η ποιότητα κοβαλτίου 6% δίνει την υψηλότερη σκληρότητα και αντοχή στη φθορά, η οποία ταιριάζει σε μανίκια που τρέχουν έναντι λειαντικών πολτών με σταθερό φορτίο. Ένας βαθμός κοβαλτίου 10% έως 15% θυσιάζει κάποια σκληρότητα για σκληρότητα και προτιμάται όταν συμβαίνει κρούση ή κακή ευθυγράμμιση. Η ταξινόμηση βαθμίδας ακολουθεί το ISO 513 για τα υλικά κοπής και το GB/T 18376.1 για τις ποιότητες καρβιδίου.

Σημειώσεις εφαρμογής για μανίκια άξονα

Η ανοχή στη διάτρηση και η στρογγυλότητα έχουν μεγαλύτερη σημασία από το εξωτερικό φινίρισμα: ένα χιτώνιο που δεν είναι ομόκεντρο θα δονείται και θα φθείρει τον άξονα

Οι προσαρμογές παρεμβολής πρέπει να υπολογίζονται με τη θερμική διαστολή καρβιδίου, η οποία είναι χαμηλότερη από τον χάλυβα

Τα μανίκια καρβιδίου είναι εύθραυστα σε τάση, επομένως οι δυνάμεις πίεσης πρέπει να εφαρμόζονται μέσω μαλακών μαξιλαριών

Διατηρήστε την υπολειπόμενη θλιπτική τάση από το τρόχισμα αποφεύγοντας υπερθερμασμένα, βαριά αποθέματα-αφαίρεσης

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Γιατί ένα χιτώνιο άξονα καρβιδίου βολφραμίου δεν χυτεύεται ή σφυρηλατείται;
Το τσιμεντοειδές καρβίδιο είναι ένα σύνθετο από κόκκους καρβιδίου βολφραμίου που συνδέονται με κοβάλτιο. Δεν σχηματίζει ένα συμβατικό τήγμα που μπορεί να χυθεί και είναι πολύ δύσκολο να σφυρηλατηθεί. Η μεταλλουργία σκόνης με πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης είναι η μόνη πρακτική οδός παραγωγής.

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της συμπίεσης μήτρας και της ψυχρής ισοστατικής συμπίεσης;
Η συμπίεση συμπυκνώνει τη σκόνη σε ένα άκαμπτο καλούπι και είναι γρήγορη, αλλά η πυκνότητα είναι ανομοιόμορφη κατά την κατεύθυνση της πίεσης. Η ψυχρή ισοστατική συμπίεση χρησιμοποιεί ομοιόμορφη υδραυλική πίεση σε ένα εύκαμπτο καλούπι, δίνοντας πιο ομοιόμορφη πράσινη πυκνότητα και λιγότερη παραμόρφωση μετά την πυροσυσσωμάτωση.

Ε: Ποια περιεκτικότητα σε κοβάλτιο είναι η καλύτερη για φορεμένο μανίκι;
Για σταθερή λειαντική φθορά, η ποιότητα κοβαλτίου 6% δίνει τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, επειδή η σκληρότητα είναι η υψηλότερη. Για εφαρμογές με κρούση, κακή ευθυγράμμιση ή θερμική ανακύκλωση, 10% έως 15% κοβάλτιο παρέχει την απαιτούμενη σκληρότητα για την αποφυγή θρυμματισμού.

Ε: Γιατί η οπή χρειάζεται λείανση και λείανση διαμαντιών;
Η πυροσυσσωμάτωση αφήνει μόνο-σχήμα διχτυού και η πυροσυσσωματωμένη επιφάνεια δεν μπορεί να κρατήσει την απαιτούμενη στρογγυλότητα ή φινίρισμα επιφάνειας. Η λείανση και η λείανση διαμαντιών καθορίζουν την τελική γεωμετρία της οπής, η οποία ελέγχει την εφαρμογή, την ομοκεντρικότητα και την απόδοση σφράγισης.

Ε: Τι προκαλεί το πορώδες σε ένα πυροσυσσωματωμένο χιτώνιο;
Ανεπαρκής πυκνότητα πράσινου, ατελής αποκήρωση, κακή στάθμη κενού ή ανεπαρκής θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης και διατήρηση. Το πορώδες ταξινομείται έναντι του ASTM B276 και κανονικά ελέγχεται στις λεπτότερες κατηγορίες για εξαρτήματα φθοράς.

Ε: Πόσο συρρικνώνεται το εξάρτημα κατά τη σύντηξη;
Η γραμμική συρρίκνωση κυμαίνεται συνήθως από 18% έως 25%, ανάλογα κυρίως με την περιεκτικότητα σε κοβάλτιο και την πράσινη πυκνότητα. Οι μήτρες βαθμονομούνται από μετρούμενα δεδομένα συρρίκνωσης για κάθε συγκεκριμένο βαθμό και διαδρομή πίεσης.