مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
منبع:راسخون
مواد ابر سخت
اولین الماس مصنوعی با قابلیت تولید تجاری (
) در سال 1955 تولید شده است و در سال 1957، جنرال الکتریک پودر الماس مصنوعی را به طور تجاری به بازار عرضه کرد. در همان سال، همین کارخانه نیترید بور کیوبیک (
) را به بازار عرضه کرد، اما در حالی که کریستال های الماس و نیترید بور کیوبیک برای استفاده در چرخ های ساینده مناسب بودند و عوامل پولیش کاری خوبی بودند، این مواد را نمی توان برای تولید ابزارهای برشی، استفاده کرد. علت این مسئله تمایل به شکافته شدن این کریستال ها بود). همچنین از زمان های خیلی دور، محققین در پی تولید الماس پلی کریستال (PCD) و نیترید بور پلی کریستال (PCBN) بودند. تولید PCD به اوایل دهه ی 1970 بر می گردد و اندکی بعد نیز تولید PCBN گزارش شده است. این محصول با استفاده از زینترینگ پودر در دمای و فشار بسیار بالا (حدود 1500℃-Kbar 50-60) تولید می شد (بدون افزودن بایندر). PCD و PCBN موادی ایزوتروپ هستند و دارای تافنس و مقاومت به سایش بالاتری نسبت بهیا هستند.از آنجایی که ابزارهای برش اصولا ابزارهایی دو بعدی هستند، PCD و PCBN بیشتر به صورت لایه ای مورد استفاده قرار می گیرند (با ضخامت 0.2 تا 1 میلی متر) و بر روی زیرلایه هایی از فلزات سخت زینترشده، ایجاد می شوند ( دیسک هایی با قطر 34 میلی متر و یا بزرگتر). این شکل مورد استفاده دارای مزیت های زیادی است. ترکیب این دو ماده با همدیگر ارزان قیمت تر هستند و تافنس بالاتری دارند.
PCD برای برش کاری فلزات غیر آهنی در سرعت های برش بالا مناسب می باشند. این ماده به طور گسترده در صنعت اتومبیل و برای آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده قرار می گیرند. با استفاده از این ساینده ها سرعت سایش بالاست و سطح نهایی حاصله نیز بسیار خوب است. این ساینده ها همچنین برای ماشین کاری برنز، مس، بابیت، آلیاژهای مس- قلع و کامپوزیت های زمینه ی فلزی مناسب اند. همچنین این ساینده ها برای ماشین کاری لایه های کامپوزیتی دارای رزین، شیشه، فایبرگلاس، رابرها، گرافیت، تیتانیوم، آزبست ها، سرامیک ها و حتی چوب و مشتقات آنها مورد استفاده قرار می گیرند. این ماده همچنین برای ماشین کاری فلزات سخت زینترشده (برای مثال قالب ها) مورد استفاده قرار می گیرند و مقرون به صرفه می باشد. PCD برای ماشین کاری چدن ها و فولادها مناسب نیستند. PCBN برای ماشین کاری فولادهای تندبر، فولادهای آلیاژی، فولادهای سخت کاری شده، چدن های کوئنچ شده و سوپرآلیاژهای پایه کبالت مناسب هستند. به هر حال، این نوع از ساینده ها برای ماشین کاری فولادهای نرم، فولادهای آستنیتی و سوپرآلیاژهای پایه نیکل مناسب نیستند.
نتیجه گیری در زمینه ی مواد مورد استفاده در برش کاری
این بخش خلاصه ای درمورد مواد مورد استفاده در برش کاری ارائه می دهد. ما می دانیم که هر خانواده از مواد ساینده به منظور بهبود کارایی و بازده برش کاری و سایش مورد استفاده قرار می گیرند. این مسئله جالب توجه است که بدانید هر تراشکار با گستره ی وسیعی از مواد مواجه است که هر کدام دارای ویژگی خاصی هستند و در برخی اوقات این خواص هم پوشانی دارند. از این رو انتخاب یک نوع خاص از ساینده ها برای یک کاربرد خاص، کار آسانی نیست. علاوه بر این، امروزه تمایل به خرید ابزارهای با عملکرد بالاست نه خرید یک ابزار. در نتیجه، باید رابطه ی بیشتری میان خریداران و تولید کنندگان ایجاد شود.
مواد مورد استفاده برای سوراخ کاری (نفت و گاز طبیعی)، معدن کاری، ساختمان کاری و استفاده های عمومی
مواد مورد استفاده در این کاربردها، فلزات سخت زینتر شده هستند. علارغم هزینه های بالای آنها، PCD ها امروزه برای سوراخ کاری چرخشی سنگ های با سختی نسبتا کم مورد استفاده قرار می گیرد. فولادهای تندبر نیز برخی اوقات برای تولید دیسک های برشی مورد استفاده برای کار در سنگ های ترد نرم و شکننده مورد استفاده قرار می گیرند. سرمت های ( Ti,V)C-Ni/Mo و
تنها به صورت آزمایشگاهی در این کاربردها استفاده شده است و تجاری سازی نشده است. PCBN ها و سرامیک ها تاکنون کاربردهای زیادی در این زمینه پیدا نکرده اند.
فلزات سخت زینترشده
گریدهای دوتایی از WC-Co که معمولا در این کاربردها استفلاده می شوند، در اینجا در نظر گرفته شده اند. این محصولات یک سوم از کل تولید فلزات سخت زینتر شده را به خود اختصاص داده اند.شکل 1 به طور هندسی زمینه های مختلف کاربردهای فلزات سخت زینترشده را نشان می دهند.
ابزارهای مورد استفاده در معدن کاری و سوراخ کاری
استخراج منابع از پوسته ی زمین یکی از فعالیت های مهم می باشد که در این زمینه فلزات سخت زینتر شده، نقش مهمی ایفا می کنند. استخراج هم در منابع زیرزمینی و هم در منابع باز انجام می شود. معمولا از این منابع، مینرال های فلزی و غیر فلزی مانند کربن (زغال سنگ)، پتاس، کربنات سدیم و نفت خام می باشند که از طریق سوراخ کاری، استخراج می گردد. روش های استخراج و نوع ابزارهای مورد استفاده به نوع لایه بندی موجود در پوسته ی زمین بستگی دارد. ما می توانیم سوراخ کاری را به سه نوع طبقه بندی کنیم:سوراخ کاری چرخشی
سوراخ کاری ضربه ای
سوراخ کاری زیر سطحی بخش های مسطح
کاربردهای سوراخ کاری شامل حفر چاه های نفت یا گاز و حفر سوراخ در لایه های مختلف می باشد. کارایی این ابزار به طور قابل توجهی به خواص کاربیدها و طراحی ابزار بستگی دارد. لبه های برشی باید در برابر سایش مقاوم باشد در حالی که تافنس آنها به حد کافی بالا باشد و بتواند در برابر ورقه ای شدن مقاومت کند. فاکتورهای مهم که بر روی کارایی ابزار اثر می گذارند، استحکام و مقاومت در برابر سایش سنگ می باشد. میزان برجهندگی یا پلاستیسیته که بر روی عمل برش اثر می گذارد، همچنین بر روی قابلیت سوراخ کنندگی آن نیز اثرگذار است. یک سنگ که بدون تکه شدن یا شکستن جدا گردد، ممکن است سخت تر از تکه سنگی است که به سادگی تکه تکه می شود. در سوراخ کاری چرخشی از سرمته های سنگی استفاده می شود. این سرمته ها می توانند به صورت چنگالی و یا سه گوش باشند. سرمته های سه گوش برای استفاده در سنگ های سخت مورد استفاده قرار می گیرند. سرمته های برنجی ایجاد شده بر روی بدنه های فولادی مشکلاتی دارند زیرا در این مواد، تنش های کششی به دلیل وجود ضرایب انبساط حرارتی مختلف میان کاربیدها و فولاد ایجاد می شود. بنابراین، کاربیدهای مورد استفاده در این سری ها تافنس بالایی دارند و بنابراین مقاومت به سایش کمتری دارند. راه حل این مشکل تولید سرمته های میخی شکل شبه کروی می باشد. این سیلندرهای میخی شکل، به طور مکانیکی در بدنه ای فولادی قرار گرفته اند. هیچ پیوند متالورژیکی وجود ندارد و بنابراین تنش های کششی در بین این بخش ها ایجاد نمی شود. همین طور، ما می توانیم از این مواد سخت تری برای ساخت این سری ها استفاده کنیم و بنابراین از ایجاد سایش در این قطعات جلوگیری کنیم. سرعت چرخشی می تواند از 100 دور بر دقیقه (برای سنگ) و 1500 دور بر دقیقه برای زغال سنگ متغیر باشد. سوراخ کاری چرخشی فرایندی مؤثر است و قدرت نفوذ قابل توجهی در سنگ های نرم دارد اما در سنگ های سخت، شرایط سایش بحرانی است.برای سنگ های سخت، سوراخ کاری چرخشی با دقت بالا انجام می شود. در روش سوراخ کاری، وقتی از سری های کاربیدی استفاده می کنیم، به سنگ ها ضربه زده می شود. در این حالت در سنگ، موج های فشاری ایجاد می شود و انعکاس این موج ها موجب پدید آمدن موج های کششی می شود. با بوجود آمدن این موج ها در سنگ، نفوذ درسنگ ایجاد می شود. سپس، سری می چرخد و به سنگ ضربه می زند. اندازه ی سوراخ ایجاد شده در این روش به انرژی ضربه بستگی دارد. بیشتر سرمته های سنگی میزان مناسبی از نیرو را در فرکانس های 1500 تا 3000 ضربه بر دقیقه، ایجاد می کنند. برای سنگ های سخت و سایشی، این پیشنهاد می شود که عملیات با اعمال نیروی بالا در هر ضربه و کاهش سرعت چرخش، انجام شود؛ در حالی که برای سنگ های ترد و نازک، باید در نیروهای متوسط و سرعت های چرخش بالا کار کرد. سرمته های سنگی که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند بصورت عمودی هستند یا زاویه اندکی با بستر دارند. نوآوری اصلی در زمینه ی توسعه ی ابزارهای دقیق که در سال 1960 انجام شده است، این صنعت را به سمت تولید سرمته هایی با شکل نیم کروی و با قابلیت خود تیز شونده، سوق داده است.
حفاری بر روی لایه های مسطح مانند منابع کربن، پتاس، سدیم کربنات، ژیپس و ... با کمک ابزارهای برشی تحتانی انجام می شود. این ابزارها از یک سری کاربیدی تشکیل شده اند که به یک بخش فولادی جوشکاری شده است. لایه های مسطح معمولا از لایه های سخت و نرمی تشکیل شده اند که به طور متناوب قرار گرفته اند. از بین رفتن بخش های سخت قرار گرفته در برابر این سری ها موجب می شود تا لبه های برشی تحت یک سری شوک های مداوم قرار گیرند. این امکان وجود دارد که این شوک ها به 600 عدد بر دقیقه نیز برسند. دما نیز ممکن است در نقطه ی تماس به 800℃ نیز برسد. از این رو بخش جوشکاری شده ی این ابزارها ممکن است تحت خستگی گرمایی قرار گیرد.
نکته ی جالب توجه در زمینه ی حفاری های معدنی این است که با توسعه ی تکنولوژی های تولید سرمته ها، دستگاه های حفاری نیز پیشرفت کرده اند و در کمتر از یک قرن پیش، سرعت حفاری 100 برابر شده است. برای مثال، برخی از پیشرفت ها در زمینه ی ابزارهای برشی عبارتند از سال 1925، چکش های بادی، سال 1936، سرمته های مخروطی شکل پیچ دار با قابلیت تعویض شدن، سال 1940 تا 1945، تولید سرمته های کاربیدی، سال 1945، متداول شدن سرمتهه ای الماسی و ... . مواد مورد استفاده در ساخت این بخش ها عمدتا از نوع گرید های دوتایی WC-Co با درصدهای متغیر کبالت از 5 تا 20 % و متوسط اندازه دانه ی WC بین 0.8 تا 25 میکرون، می باشند. برای دیدن ویژگی های مهم این گریدها به شکل 3 تا 9 بخش قبلی این مقاله مراجعه کنید. افزودن TiC در این کاربردها دارای اثر منفی بوده است زیرا مقاومت به سایش را کاهش می دهد. به طور مشابه پوشش های کاربیدی نیز در این کاربردها جایگاهی ندارند.
شکل 3 تا 9
سایش این ابزارها عمده ترین فاکتوری است که انرژی و سرعت مورد نیاز برای حفاری را تعیین می کند. همچنین این فاکتور بر روی انتخاب روش سوراخ کاری و نوع کاربید مورد استفاده نیز اثر گذار است. رفتار سایشی فلزات سخت زینترشده به تعداد فاکتورهای معینی بستگی دارد. مهمترین این فاکتورها عبارتند از:
تخریب به دلیل ایجاد شوک: سایش با نیروهای ضربه ای قابل مقایسه است.
تخریب به دلیل شوک ها و خستگی
این دو اثر در سوراخ کاری ضربه ای سنگ های سخت، اثرگذار می باشند:سائیدگی به دلیل لغزش: سایش با نیروی اعمال شده، فاصله ی لغزشی و مقاومت در برابر سایش و تخریب سنگ، قابل مقایسه است. این مهم ترین روش برای سوراخ کاری در سنگ های نرم و غیر ساینده است.
خستگی گرمایی: این تخریب با ایجاد ترک های پوسته ماری همراه است و در سوراخ کاری سنگ های نرم و غیر ساینده مشاهده می شود.
تمام مکانیزم ها در یک زمان رخ می دهد و شدت آنها بدون توجه به مکانیزم های دیگر تغییر می کند.
از آنجایی که سطح سوراخ کاری شده تحت تنش ها و دماهای بالایی قرار می گیرد، کارایی ابزار به طور قابل توجهی به خواص رسانایی و مکانیکی گرید های WC-Co در دماهای بالا، بستگی دارد.
مقاومت به سایش در مقیاس شوک های ایجاد شده با تافنس کاربیدها قابل مقایسه است و وقتی اندازه ی دانه ی WC رشد می کند و طول پویش آزاد میانگین در کبالت افزایش می یابد، افزایش می یابد.
مقاومت به سایش به سختی، مقدار کبالت و اندازه ی دانه ی WC وابسته است. برای گریدهای سخت تر، که در آنها سایش موجب پدید آمدن گسستگی های میکرویی در سطح مشترک WC-Co و پارگی دانه های WC می شود، دانه های بسیار ریزتر (0.4 تا 1 میکرون) مقاومت سایش بهتری ایجاد می کنند. برای گریدهای نرم تر که سایش به دلیل جدایش ترجیحی کبالت ایجاد می شود. در این حالت، ذرات درشت تر (10تا 25 میکرون) مقاومت به سایش بهتری ایجاد می کند.
جدیدترین اختراع در این زمینه که DP نامیده می شوند، قادر هستند تا مقاومت در برابر سایش را بهبود دهند و علاوه برآن، در این گریدها تافنس نیز بهبود قابل ملاحظه ای یافته است. با کمک ایجاد یک توزیع مجدد کنترل شده از فاز چسبنده (کبالت)، امکان توسعه ی اجزایی است که شامل سه ناحیه ی ریزساختاری با خواص مختلف هستند. این گریدها که دارای ضرایب انبساط حرارتی مختلفی هستند، دارای توزیع مجددی از تنش های داخلی هستند و بنابراین، امکان ایجاد یک لایه ی سطحی فوق العاده سخت و مقاوم در برابر سایش، وجود دارد. به دلیل وجود تنش های اولیه در این مواد، از انتشار و اشاعه ی ترک جلوگیری می شود. ناحیه ی زیری غنی از کبالت است و بنابراین دارای تافنس بالایی است. ناحیه ی مرکزی دارای مقدار متوسطی کبالت می باشد و قبل از عملیات DP دارای استحکام می باشد.
غیر از کیفیت کاربید، هندسه ی بخش های برنده، آرایش آنها بر روی سری ابزار برش و روش لحیم کاری بر روی کارایی مؤثر است. به هر حال، وقتی موادی الماسی به این بخش وارد شدند، استفاده از این مواد نیز کمتر شد.
ابزارهای برشی مورد استفاده در ساختمان سازی، کارهای عمومی و نجاری
فلزات سخت زینترشده (گریدهای اولیه ی WC-Co) به طور گسترده برای ساخت این ابزارها مورد استفاده قرار می گیرند.درصد کبالت ممکن است بین 5 تا 15درصد باشد و اندازه ی متوسط ذرات WC در این ساینده ها بین0.8 تا 20 میکرون می باشد. سختی این بخش ها بین 1100 تا 1600 ویکرز می باشد.
در این جا برخی مثال ها در استفاده از این ساینده ها در ساختمان سازی و کارهای عمومی بیان شده است:
راه سازی، تراز کردن جاده ها، تثبیت زمین، بازیافت آسفالت
سوراخ کاری افقی و عمودی (دستگاه های خاکبرداری، مته ها، مته های نمونه برداری) به منظور حفر چاه ها، کلکتورها، خندق ها، فنداسیون ساختمان و پارکینگ های زیر زمینی، تونل های آب و نفت؛
کاربردهای متفرقه: پره های برف روب، استوک های جلوگیری کننده از لغزش یا کشف های گلف
به طور مشابه، برای تراز کردن راه ها، سری های کاربیدی بر روی یک غلظک چرخنده مانت می شوند و از آن برای جداکردن آسفالت و یا بتن از سطح جاده، استفاده می شود. همچنین می توان از این روش برای براده برداری تا میزان 25 سانتیمتر استفاده کرد. هر سری کاربیدی در محل خود ثابت می شود به نحوی که می تواند بر روی محورش بچرخد. این کار موجب خود تیز شوندگی و افزایش عمر مفید این وسایل می شود. کف سازی های بتنی از آسفالت سخت تر هستند و نیاز است تا کاربید مورد استفاده نسبت به شوک ها و سایش مقاوم باشند. گریدهای دارای 9.5 % Co و دانه های WC درشت (10 تا 20 میکرون) برای این کار مناسب هستند. کف سازی های آسفالتی که سختی کمتری دارند، نیاز به گریدهای با سختی کمتر هستند ( گریدهای دارای 6 % Co).
ابزارهای تولید شده از فلزات سخت زینترشده هم اکنون در کاربردهای چوبی و جنگلداری مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از این وسایل موجب افزایش سطح تولید، دقت ابعادی بالاتر، سطح نهایی بهتر و کاهش هزینه ها می شود برای مثال:
در اره کاری (اره های مدور) و پوست کن ها تنه ی درخت از گریدهای دارای 10-12 % Co استفاده می شود.
اسکنه ها: این ابزارهای لبه ای در صنعت چوب استفاده می شوند.
الماس و PCD
الماس در فشار اتمسفر، از لحاظ ترمودینامیکی پایدار نیست اما تبدیل این ماده به گرافیت در دمای زیر 800℃ بسیار آهسته انجام می شود. سنتز این ماده برای اولین بار در سال 1955 انجام شده است. این سنتز با استفاده از گرافیت در دمای 2700℃ و تحت فشار 12 Gpa انجام شده است. این فرایند در حضور یک کاتالیست (1 تا 2 % B، Be، Si و ...) انجام می شود. لازم به توضیح است که بگوییم این فرانید تنها می تواند در یک بخش انجام شود که از جنس فلزات سخت زینتر شده ی WC-Co می باشد. تولید سالانه ی جهانی این نوع الماس در حدود 400 میلیون قیراط می باشد. این تولید 3 برابر تولید الماس طبیعی است (هر قیراط یک پنجم گرم است).PCD (الماس پلی کریستال) با استفاده از زینترینگ پودر الماس در حضور بایندرهای فلزی (Co، Ni یا Fe) در دمای 1350-1500℃ و در فشار 5 Gpa تولید می شود. همچنین می توان یک لایه ی الماسی (با ضخامت 0.5 میلی متر) بر روی زیرلایه ای از جنس فلزات سخت زینترشده، تولید کرد. کبالت موجود در زیرلایه در زینترینگ الماس شرکت می کند و موجب می شود تا PCD بر روی زیرلایه بچسبد. با استفاده از این روش، امکان تولید سری های با قطر 75 میلی متر و سختی 5000 تا 8000 ویکرز وجود دارد.
حفاری های نفت یکی از زمینه های خاص برای استفاده از مواد الماسی و PCD است. یک چاه نفت با استفاده از سری های مته ای حفاری می شود که در انتهای لوله ی مته متصل شده اند. گاهی اوقات عمق این چاه ها تا بیش از 5000 متر نیز می رسد. با اتصال شفت به شفت، طول مته افزایش می یابد. سرمته ها که دارای قطری در گستره ی 2 تا 40 سانتیمتر هستند، بر روی بستر چاه قرار می گیرد و تحت اعمال نیروی حاصل از وزن شافت ها و مته، به چرخش در می آید. یک عامل خنک کننده اطراف مته را گرفته است و بدین صورت خنک سازی انجام می شود. علاوه بر خنک سازی، این مایع خنک کننده وظیفه ی انتقال براده های سنگ را بر عهده دارد. با انتقال مایع از بخش های پایین به سطح زمین، براده های حاصل از مته کاری، خارج می شود. مایع مورد استفاده در حفاری عمدتا از جنس آب یا سوسپانسیونی از رس (بنتونیت) می باشد.
سری های مته از جنس فولاد و فلزات سخت زینترشده مجبور هستند با مته های حفاری الماسه رقابت کنند. سرمته های الماسی دارای دو مزیت هستند: اول اینکه، به دلیل سختی بالای آنها، می توان از آنها در سوراخ کاری سنگ های بسیار سخت استفاده کرد. دوم اینکه، به دلیل مقاومت به سایش بالای این مواد، در سوراخ کاری سنگ های نرم، عمر مفید این سرمته ها بالاست و این مسئله موجب می شود تا هزینه ی تعویض سرمته کاهش یابد. در هنگام سوراخ کاری، تمام سنگ هایی که باید تخریب شوند در جلوی مته قرار دارند و با زمینه ی سخت تولید شده از WC-Co مواجه می شود. سطوح جانبی مته که دارای درصد الماس کمتری است، تحت سایش کمتری هستند. مرکز سرمته توخالی است زیرا الماس ها که در نزدیکی محور چرخش قرار گرفته اند، دارای سرعت خطی کاهش یافته هستند و در صورتی که در تماس مستقیم با سنگ باشند، تخریب می شوند. کانال هایی درمیان باندهای الماسی تعبیه شده است تا بدین صورت اطمینان حاصل گردد، جریان مایع خنک کننده به طور مناسب حرکت می کند. الماس های قرار گرفته بر روی تاج مته ممکن است 4 تا 20 قیراط باشد. این میزان به نوع سنگ بستگی دارد.
تلاش ها برای جایگزینی الماس تک کریستالی با PCDs موفقیت آمیز نبوده است. به عبارت دیگر، مته های فولادی فیت شده با سری فلزی سخت زینترشده ی دارای پوشش PCD برای سوراخ کاری سنگ های نسبتا نرم، موفق بوده است. سرمته ها به طور نمونه وار مانند ابزارهای برشی با خاصیت تمیزکاری نامناسب عمل می کنند و در فشارهای معمولی تراشه زایی می کند. به دلیل اینکه کاربیدها سایش سریع تری نسبت به PCD دارند، بنابراین اثر خود تیز شوندگی بوجود می آید که این اثر منجر به جلوگیری از تیزشدگی لبه های برشی PCD می شود.
مواد مورد استفاده در تولید ابزارها و اجزای مقاوم در برابر سایش، خستگی و خوردگی
سایش، خستگی و خوردگی سه موضوعی است که در هر سیستم مکانیکی وجود دارد. این مباحث هزینه های نگهداری و جابجایی را افزایش می دهد. به دلیل وجود خواص مکانیکی منحصربفرد فلزات سخت زینترشده، این مواد در این کاربردها جایگزین مواد دیگر شده اند. جدول 1 سهم بازار بخش های سایشی را بیان می کند.
ابزارهای کار سرد
ابزارهای شکل دهی
گریدهای WC-Co دارای 14 تا 26% Co، و اندازه ی ذره ی WC 0.7 تا 3.5 میکرون، برای ایجاد قالب های فرجینگ مورد استفاده قرار می گیرند.برای نورد سرد (مانند نورد سرد)، نوردهای آسیابی با قطرهایی در گستره ی 6 تا 400 میلی متر با استفاده از گریدهای دوتایی که دارای 5 تا 30 % Co هستند، تولید می شوند. این مواد دارای ذرات WC با قطر 3 تا 5 میکرون هستند و سختی آنها در گستره ی 600 تا 1400 ویکرز می باشد. در مقایسه با نوردهای فولادی، یک نورد کاربیدی که برای نورد سرد فولاد مورد استفاده قرار می گیرد، ضخامت یکنواخت تری ایجاد می کند.
قالب های مورد استفاده در متراکم سازی پودرها، دارای 6 تا 16 % Co هستند و اندازه ی ذرات WC نیز در این قالب ها در گستره ی 2 تا 8 میکرون می باشد. برای مثال از این قالب ها در صنعت داروسازی، استفاده می شود. قالب های کششی عموما دارای 3 تا 16 % Co هستند و اندازه ی ذرات WC در این قالب ها در گستره ی 0.4 تا 1.8 میکرون قرار دارند. سختی این قالب ها در گستره ی 1350 تا 2300 ویکرز می باشد.
الماس و PCD عموما در کشش سیم های با قطر کوچک مورد استفاده قرار می گیرد. قالب های کششی اغلب از یک هسته ی PCD و یک حلقه ی WC-Co تشکیل شده اند. آلومینا و زیرکونیای پایدار شده کاربردهایی در تولید چرخ تسمه، پولی ها، غلطک ها و بخش های راهنمای سیم پیدا کرده اند.
ابزارهای برشی و آیتم های مشابه
بدون توجه به اینکه ماده ی مورد استفاده برای برش استفاده می شود یا برای پانچ کردن، گریدهای دوتایی با 2-11 % Co به طور گسترده جایگزین فولادهای تندبر و سایر انواع فولاد شده اند. استفاده از این مواد در این کاربردها، ما را قادر می سازند تا اطمینان حاصل کنیم سرعت تولید مناسب ایجاد شود. این سرعت تولید معمولا 10 برابر سرعت تولید با استفاده از مواد قبلی است. چاقوهای برش دهنده یا پره های برش کاغذ دارای 6 تا 10 % Co هستند و اندازه ی ذرات WC در آنها بین 0.5 تا 2 میکرون است. در برچسب زنی قوطی های غذا، برخی از اجزای سرامیکی وارد شده اند. مثلا در این کاربردها از زیرکونیا، کامپوزیت های آلومینا- سیلیسیم کاربید و سیلیسیم نیترید- سیلیسیم کاربید مورد استفاده قرار می گیرند. دراکستروژن گرم نیز از قالب ها و پانچ هایی سرمتی استفاده می شود.ابزارهای کار گرم
غلطک های مورد استفاده در آسیاب های میله ای را نمی توان با سرعت هایی بیشتر از 500 متر بر ثانیه استفاده کرد. در محیط های خورنده ی خاص، کبالت را می توان با آلیاژی از کبالت، نیکل و کروم جایگزین کرد.بدون فلزات سخت زینترشده، سنتز الماس و نیترید بور کیوبیک، زینترینگ PCD و PCBN امکان پذیر نیست. محفظه های تحت فشار و دما بالا از یک قالب و یک پانچ تولید شده از گرید های دوتایی WC-Co تشکیل شده اند.
نتیجه گیری
اتصال های نوسان کننده
استفاده از اتصال های نوسان کننده تولید شده از فلزات سخت زینترشده متداول شده است. علت این مسئله قابلیت اطمینان بالای این بخش ها در شرایط عملیاتی سخت مانند خوردگی، سایش، سرعت بالای چرخش، دما و فشار بالا می باشد. در محیط های خورنده می تواند از گریدهای خاص این ابزارهای برشی استفاده کرد.در کاربردهایی که نیاز به ایجاد اتصال های نوسان کننده بدون تحمل تافنس وجود دارد، سیلیسیم کاربید می تواند با فلزات سخت زینتر شده، جایگزین شود.
نتیجه گیری
همانگونه که در این مقاله گفته شد، در جاهای مختلف، ترکیبی از خواص استثنایی با توجه به طبیعت کامپوزیت های تولید شده از فلزات سخت زینتر شده دلیلی بر این موضوع است که چرا از این کامپوزیت ها در زمینه های مختلف استفاده می شود. با وجود اینکه 75 سال از کشف این مواد گذشته است، توسعه ی این مواد هنوز هم در حال رشد است. ظهور مواد جدید (سرامیک ها و مواد ابرسخت) نیز موجب نشده تا تحقیقات اصولی و فنی در زمینه ی فلزات سخت زینترشده کاهش یابد. تأکید امروزه بر روی بازده فنی و افزایش عمر مفید این ابزارها و همچنین بازیافت این محصولات است.استفاده از مطالب این مقاله با ذکر منبع راسخون بلامانع می باشد.
/ج
