فرایند تولید تیغچه

فلزات سختی که تقریباً تمامی آن ها از کاربیدهای تف جوشی (زینتر شده) تشکیل شده اند، یک محدوده از آلیاژهای خیلی سخت، دیرگداز و مقاوم به سایش را تشکیل می دهند که توسط فرایند متالورژی پودر به دست می آیند و تحت عنوان کاربیدهای سمانته نامیده می شوند.

کاربیدهای سمانته یکی از معروف ترین محصولات متالورژی پودر هستند که به دلیل دارا بودن خواص منحصر به فرد، دارای کاربرد گسترده ای در ابزار برشی می باشند. این کامپوزیت ها اصولاً از تجمع ذرات کاربیدهای فلزی دیرگداز و دارای سختی بالا که با یک اتصال دهنده فلزی به صورت تف جوشی فاز مایع اتصال می یابند، تشکیل یافته اند و در واقع اجزاء کاربیدی ترد و سخت در یک اتصال دهنده نرم و داکتیل قرار می گیرند.

کاربیدهای ریخته گری دارای مقاومت به سایش خوبی هستند، ولی ترد و شکننده می باشند، در صورتی که کاربیدهای تف جوشی شده که متشکل از یک فاز اتصال دهنده (مانند کبالت، نیکل و …) و فازهای کاربیدی (مانند TaC ،TiC ،WC و …) می باشند چند خاصیت مهم نظیر استحکام بالا، چقرمگی زیاد و سختی و مقاومت به سایش بالا را با یکدیگر تلفیق کرده اند و این خواص سبب استفاده روزافزون آن ها به عنوان ابزارهای برشی شده است. 

مواد ابزار برشی کاربید سمانته دارای خواص متفاوتی می باشند. کاربید نسبت به بیشتر مواد ابزاری دیگر، در درجه حرارت محیط سخت تر می باشد و می تواند خود را در درجه حرارت های بالاتر حفظ نماید.

فلزات سخت پایه کاربید تنگستن که معمول ترین و پرمصرف ترین نوع می باشند عمدتاً توسط کبالت به عنوان فاز اتصال دهنده تولید می شوند. کبالت گران و کمیاب و دارای منابع محدودی می باشد. علیرغم تلاش های انجام شده برای یافتن یک فاز اتصال دهنده جایگزین و رضایت بخش فلزات سخت پایه WC با یک فاز اتصال دهنده مناسب و جایگزین، هنوز در مقیاس صنعتی تولید نشده اند. تحقیقات نشان داده است که آهن و یا نیکل (با مقادیر کمی کبالت) به جای کبالت می تواند خواص مکانیکی قابل مقایسه ای را ایجاد نماید و امکان جایگزینی کبالت وجود دارد. 

ابزارهای برشی کاربید سمانته دارای کاربردهای فراوانی نظیر تیغچه های الماسه، مته، قالب های کشش سیم، ابزارهای مورد استفاده در استخراج معادن، ابزارها و قالب های فرم دهی فلزات و قطعات سایشی می باشند.

 

 

فرایند تولید تیغچه

 

فرایند تولید تیغچه به روش متالورژی پودر توسط کاربیدهای سمانته تولید تیغچه، مستلزم یک سلسله عملیات پیچیده و طولانی می باشد که در آن تقریباً هر عاملی بحرانی است. محصول نهایی از ذرات کاربید تنگستن به عنوان جزء سخت و مقاوم به سایش تشکیل یافته است که با کبالت فلزی چقرم اتصال داده می شود. کاربید تنگستن اغلب به توسط کاربیدهای تیتانیم، تانتالیم، نایابیوم، کرم، وانادیم، مولبیدن و یا هافنیم به طور مستقل یا به صورت ترکیبی، تکمیل یا جایگزین می گردد. در حالی که کبالت نیز ممکن است با نیکل و یا نیکل – مولیبدن آلیاژ گردد و یا حتی جایگزین شود. 

 

مراحل عمده تولید، به طور کلی عبارتند از:

١- تولید پودر فلز تنگستن

۲- تهیه کاربیدها

٣- تهیه کاربیدهای آلیاژی و دیگر کاربیدها

۴- افزودن و مخلوط کردن کبالت برای ایجاد پودرهای درجه بندی شده

۵- اضافه کردن روانکار پرسکاری

۶- پرسکاری

۷- عملیت زینتر (پیش زینتر و زینتر نهایی)

۸- عملیات کنترل 

 

محصول به دست آمده به ندرت به صورت تف جوشی شده مصرف می شود، بلکه معمولاً عملیات سنگ زنی پولیش، شات بلاست آبکاری و یا پوشش های رسوب گذاری فیزیکی و شیمیایی به عنوان عملیات نهایی و با توجه به محل مصرف روی تیغچه انجام می شود، تا محصول تولیدی دارای شکل دقیق تر و یا سطح سخت تر و دیرگدازتر شود.

در فرایند تولید تیغچه به روش متالورژی پودر استفاده از مرحله تف جوشی به عنوان اصلی ترین مرحله مورد نظر است، زیرا امکان به دست آوردن محصولات مناسب به واسطه ذوب کردن ممکن نمی باشد. 

کاربیدها یا مستقیماً از اسیدها یا پودرهای فلزی و به طور منفرد تولید می شوند یا در شکل محلول های جامد با پودر کبالت مخلوط می گردند. این مخلوط ها به صورت تر آسیاب می شوند و به صورت لجن کبالت – کاربید به خوبی بخش شده و هموژن می گردند. این لجن خشک شده و در صورت لزوم مجدداً احیاء و به صورت تیغچه هایی در شکل نهایی فشرده و پرس و در نهایت در کوره های ویژه تف جوشی می شوند. 

 

منبع: آشنایی با فرایندها و خطوط تولید – نوشته مهندس عالی و همکاران