Karbür, toz metalurjisi işlemleriyle üretilen ve sert karbür (genellikle tungsten karbür WC) parçacıkları ile daha yumuşak bir metal bağlayıcı bileşiminden oluşan, yüksek hızlı işleme (HSM) takım malzemelerinin en yaygın kullanılan sınıfıdır. Şu anda, farklı bileşimlere sahip yüzlerce WC bazlı sertleştirilmiş karbür bulunmaktadır; bunların çoğu bağlayıcı olarak kobalt (Co) kullanırken, nikel (Ni) ve krom (Cr) da yaygın olarak kullanılan bağlayıcı elementlerdir ve ayrıca bazı alaşım elementleri de eklenebilir. Neden bu kadar çok karbür çeşidi var? Takım üreticileri belirli bir kesme işlemi için doğru takım malzemesini nasıl seçiyor? Bu soruları cevaplamak için, öncelikle sertleştirilmiş karbürü ideal bir takım malzemesi yapan çeşitli özelliklere bakalım.
sertlik ve dayanıklılık
WC-Co sertleştirilmiş karbür, hem sertlik hem de tokluk açısından benzersiz avantajlara sahiptir. Tungsten karbür (WC) doğası gereği çok serttir (korundum veya alüminadan daha serttir) ve çalışma sıcaklığı arttıkça sertliği nadiren azalır. Bununla birlikte, kesici takımlar için gerekli bir özellik olan yeterli tokluğa sahip değildir. Tungsten karbürün yüksek sertliğinden yararlanmak ve tokluğunu iyileştirmek için, tungsten karbür metal bağlayıcılar kullanılarak birbirine bağlanır; böylece bu malzeme, yüksek hızlı çeliğin sertliğini çok aşan bir sertliğe sahip olurken, çoğu kesme işlemine ve kesme kuvvetine dayanabilir. Ayrıca, yüksek hızlı işleme nedeniyle oluşan yüksek kesme sıcaklıklarına da dayanabilir.
Günümüzde neredeyse tüm WC-Co bıçakları ve kesici uçları kaplanmaktadır, bu nedenle temel malzemenin rolü daha az önemli gibi görünmektedir. Ancak aslında, kaplama için deforme olmayan bir alt tabaka sağlayan şey, WC-Co malzemesinin yüksek elastik modülüdür (oda sıcaklığında yüksek hız çeliğinin yaklaşık üç katı olan bir sertlik ölçüsü). WC-Co matrisi ayrıca gerekli tokluğu da sağlar. Bu özellikler WC-Co malzemelerinin temel özellikleridir, ancak malzeme özellikleri, sertleştirilmiş karbür tozları üretilirken malzeme bileşimi ve mikro yapısı ayarlanarak da özelleştirilebilir. Bu nedenle, takım performansının belirli bir işleme uygunluğu büyük ölçüde ilk frezeleme işlemine bağlıdır.
Öğütme işlemi
Tungsten karbür tozu, tungsten (W) tozunun karbürlenmesiyle elde edilir. Tungsten karbür tozunun özellikleri (özellikle parçacık boyutu), esas olarak ham madde tungsten tozunun parçacık boyutuna ve karbürleme sıcaklığına ve süresine bağlıdır. Kimyasal kontrol de kritik öneme sahiptir ve karbon içeriği sabit tutulmalıdır (ağırlıkça %6,13'lük stokiyometrik değere yakın). Toz parçacık boyutunu sonraki işlemler boyunca kontrol etmek için karbürleme işleminden önce az miktarda vanadyum ve/veya krom eklenebilir. Farklı sonraki işlem koşulları ve farklı son işleme kullanımları, tungsten karbür parçacık boyutu, karbon içeriği, vanadyum içeriği ve krom içeriğinin belirli bir kombinasyonunu gerektirir; bu sayede çeşitli farklı tungsten karbür tozları üretilebilir. Örneğin, tungsten karbür tozu üreticisi ATI Alldyne, 23 standart kalitede tungsten karbür tozu üretmektedir ve kullanıcı gereksinimlerine göre özelleştirilmiş tungsten karbür tozu çeşitleri, standart kalitedeki tungsten karbür tozunun 5 katından fazla olabilir.
Belirli bir kalitede sertleştirilmiş karbür tozu üretmek için tungsten karbür tozu ve metal bağlayıcı karıştırılıp öğütülürken çeşitli kombinasyonlar kullanılabilir. En yaygın kullanılan kobalt içeriği %3 – %25 (ağırlık oranı) olup, aletin korozyon direncini artırmak gerektiğinde nikel ve krom eklenmesi gerekir. Ayrıca, diğer alaşım bileşenleri eklenerek metal bağlayıcı daha da geliştirilebilir. Örneğin, WC-Co sertleştirilmiş karbüre rutenyum eklenmesi, sertliğini azaltmadan tokluğunu önemli ölçüde artırabilir. Bağlayıcı içeriğinin artırılması da sertleştirilmiş karbürün tokluğunu artırabilir, ancak sertliğini azaltacaktır.
Tungsten karbür parçacıklarının boyutunun küçültülmesi malzemenin sertliğini artırabilir, ancak sinterleme işlemi sırasında tungsten karbür parçacık boyutunun aynı kalması gerekir. Sinterleme sırasında, tungsten karbür parçacıkları çözünme ve yeniden çökelme süreciyle birleşir ve büyür. Gerçek sinterleme işleminde, tamamen yoğun bir malzeme oluşturmak için metal bağ sıvı hale gelir (sıvı faz sinterlemesi olarak adlandırılır). Tungsten karbür parçacıklarının büyüme hızı, vanadyum karbür (VC), krom karbür (Cr3C2), titanyum karbür (TiC), tantal karbür (TaC) ve niyobyum karbür (NbC) dahil olmak üzere diğer geçiş metal karbürleri eklenerek kontrol edilebilir. Bu metal karbürler genellikle tungsten karbür tozu metal bir bağlayıcı ile karıştırılıp öğütüldüğünde eklenir, ancak tungsten karbür tozu karbürleştirildiğinde vanadyum karbür ve krom karbür de oluşabilir.
Geri dönüştürülmüş atık sertleştirilmiş karbür malzemeler kullanılarak da tungsten karbür tozu üretilebilir. Hurda karbürün geri dönüşümü ve yeniden kullanımı, sertleştirilmiş karbür endüstrisinde uzun bir geçmişe sahiptir ve endüstrinin tüm ekonomik zincirinin önemli bir parçasıdır; malzeme maliyetlerini düşürmeye, doğal kaynakları korumaya ve atık malzemelerin zararlı şekilde bertaraf edilmesini önlemeye yardımcı olur. Hurda sertleştirilmiş karbür genellikle APT (amonyum paratungstat) işlemi, çinko geri kazanım işlemi veya kırma yoluyla yeniden kullanılabilir. Bu "geri dönüştürülmüş" tungsten karbür tozları, doğrudan tungsten karbürleme işlemiyle üretilen tungsten karbür tozlarına göre daha küçük bir yüzey alanına sahip oldukları için genellikle daha iyi ve öngörülebilir yoğunlaşmaya sahiptir.
Tungsten karbür tozu ve metal bağlayıcının karışık öğütülmesinin işlem koşulları da çok önemli proses parametreleridir. En yaygın kullanılan iki öğütme tekniği bilyalı öğütme ve mikro öğütmedir. Her iki işlem de öğütülmüş tozların homojen bir şekilde karıştırılmasını ve parçacık boyutunun küçültülmesini sağlar. Daha sonra preslenmiş iş parçasının yeterli mukavemete sahip olması, iş parçasının şeklini koruması ve operatörün veya manipülatörün iş parçasını işlem için kaldırabilmesi için, öğütme sırasında genellikle organik bir bağlayıcı eklemek gerekir. Bu bağlayıcının kimyasal bileşimi, preslenmiş iş parçasının yoğunluğunu ve mukavemetini etkileyebilir. İşlemeyi kolaylaştırmak için yüksek mukavemetli bağlayıcılar eklenmesi tavsiye edilir, ancak bu daha düşük bir sıkıştırma yoğunluğuna neden olur ve nihai üründe kusurlara yol açabilecek topaklar oluşturabilir.
Öğütme işleminden sonra, toz genellikle organik bağlayıcılarla bir arada tutulan serbest akışlı topaklar üretmek için püskürtmeli kurutma işlemine tabi tutulur. Organik bağlayıcının bileşimini ayarlayarak, bu topakların akışkanlığı ve yük yoğunluğu istenildiği gibi özelleştirilebilir. Daha iri veya daha ince parçacıklar elenerek, topakların parçacık boyutu dağılımı, kalıp boşluğuna yüklendiğinde iyi bir akış sağlamak için daha da özelleştirilebilir.
İş parçası imalatı
Karbür iş parçaları çeşitli işlem yöntemleriyle şekillendirilebilir. İş parçasının boyutuna, şekil karmaşıklığı seviyesine ve üretim partisine bağlı olarak, çoğu kesici uç, üstten ve alttan basınçlı rijit kalıplar kullanılarak kalıplanır. Her presleme sırasında iş parçasının ağırlığının ve boyutunun tutarlılığını korumak için, kalıba akan toz miktarının (kütle ve hacim) tam olarak aynı olması gerekir. Tozun akışkanlığı esas olarak aglomeratların boyut dağılımı ve organik bağlayıcının özellikleri tarafından kontrol edilir. Kalıplanmış iş parçaları (veya "boş parçalar"), kalıp boşluğuna yüklenen toza 10-80 ksi (kilo pound/fit kare) kalıplama basıncı uygulanarak oluşturulur.
Son derece yüksek kalıplama basıncı altında bile, sert tungsten karbür parçacıkları deforme olmaz veya kırılmaz, ancak organik bağlayıcı, tungsten karbür parçacıkları arasındaki boşluklara bastırılarak parçacıkların konumunu sabitler. Basınç ne kadar yüksek olursa, tungsten karbür parçacıklarının bağlanması o kadar sıkı ve iş parçasının sıkıştırma yoğunluğu o kadar yüksek olur. Sementli karbür tozu kalitelerinin kalıplama özellikleri, metalik bağlayıcı içeriğine, tungsten karbür parçacıklarının boyutuna ve şekline, kümelenme derecesine ve organik bağlayıcının bileşimine ve ilavesine bağlı olarak değişebilir. Sementli karbür tozu kalitelerinin sıkıştırma özellikleri hakkında nicel bilgi sağlamak için, toz üreticisi genellikle kalıplama yoğunluğu ve kalıplama basıncı arasındaki ilişkiyi tasarlar ve oluşturur. Bu bilgi, tedarik edilen tozun takım üreticisinin kalıplama işlemiyle uyumlu olmasını sağlar.
Büyük boyutlu karbür iş parçaları veya yüksek en boy oranına sahip karbür iş parçaları (örneğin freze ve matkap uçları için şaftlar), genellikle esnek bir torbada homojen şekilde preslenmiş karbür tozundan üretilir. Dengeli presleme yönteminin üretim döngüsü kalıplama yöntemine göre daha uzun olsa da, aletin üretim maliyeti daha düşüktür, bu nedenle bu yöntem küçük parti üretim için daha uygundur.
Bu işlem yönteminde, toz torbaya konulur, torba ağzı kapatılır ve ardından toz dolu torba bir hazneye yerleştirilir ve hidrolik bir cihaz aracılığıyla 30-60 ksi basınç uygulanarak preslenir. Preslenmiş iş parçaları, sinterlemeden önce genellikle belirli geometrilere göre işlenir. Torbanın boyutu, sıkıştırma sırasında iş parçasının büzülmesini karşılamak ve taşlama işlemleri için yeterli pay sağlamak üzere büyütülür. İş parçası preslendikten sonra işlenmesi gerektiğinden, yükleme tutarlılığına ilişkin gereksinimler kalıplama yöntemindeki kadar katı değildir, ancak yine de her seferinde torbaya aynı miktarda toz yüklenmesini sağlamak arzu edilir. Toz yükleme yoğunluğu çok düşükse, torbada yetersiz toz bulunmasına ve iş parçasının çok küçük olmasına ve hurdaya çıkarılmasına yol açabilir. Toz yükleme yoğunluğu çok yüksekse ve torbaya çok fazla toz yüklenirse, preslendikten sonra iş parçasından daha fazla toz çıkarılması gerekir. Çıkarılan fazla toz ve hurdaya çıkarılan iş parçaları geri dönüştürülebilse de, bu durum verimliliği düşürür.
Karbür iş parçaları, ekstrüzyon kalıpları veya enjeksiyon kalıpları kullanılarak da şekillendirilebilir. Ekstrüzyon kalıplama işlemi, eksenel simetrik şekilli iş parçalarının seri üretimi için daha uygundur, enjeksiyon kalıplama işlemi ise genellikle karmaşık şekilli iş parçalarının seri üretimi için kullanılır. Her iki kalıplama işleminde de, sertleştirilmiş karbür tozunun kalitesi, sertleştirilmiş karbür karışımına diş macunu benzeri bir kıvam veren organik bir bağlayıcı içinde süspansiyon haline getirilir. Daha sonra bileşik, şekillendirmek için bir delikten ekstrüde edilir veya bir boşluğa enjekte edilir. Sertleştirilmiş karbür tozunun kalitesinin özellikleri, karışımdaki toz-bağlayıcı oranının optimum oranını belirler ve karışımın ekstrüzyon deliğinden veya boşluğa enjeksiyonundan akışkanlığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
İş parçası kalıplama, izostatik presleme, ekstrüzyon veya enjeksiyon kalıplama ile şekillendirildikten sonra, son sinterleme aşamasından önce organik bağlayıcının iş parçasından uzaklaştırılması gerekir. Sinterleme, iş parçasındaki gözenekliliği gidererek onu tamamen (veya büyük ölçüde) yoğun hale getirir. Sinterleme sırasında, presle şekillendirilmiş iş parçasındaki metal bağ sıvı hale gelir, ancak iş parçası kılcal kuvvetler ve parçacık bağlantısının birleşik etkisi altında şeklini korur.
Sinterleme işleminden sonra iş parçasının geometrisi aynı kalır, ancak boyutları küçülür. Sinterleme sonrasında istenen iş parçası boyutunu elde etmek için, takım tasarımı yapılırken büzülme oranı dikkate alınmalıdır. Her bir takımın yapımında kullanılan karbür tozunun kalitesi, uygun basınç altında sıkıştırıldığında doğru büzülme oranına sahip olacak şekilde tasarlanmalıdır.
Hemen hemen tüm durumlarda, sinterlenmiş iş parçasının sinterleme sonrası işlemine ihtiyaç duyulur. Kesici takımların en temel işlemi, kesici kenarın bilenmesidir. Birçok takım, sinterlemeden sonra geometrisinin ve boyutlarının taşlanmasını gerektirir. Bazı takımlar üst ve alt taşlama gerektirirken, diğerleri çevresel taşlama (kesici kenarın bilenmesiyle veya bilenmeden) gerektirir. Taşlamadan elde edilen tüm karbür talaşları geri dönüştürülebilir.
İş parçası kaplaması
Birçok durumda, işlenmiş parçanın kaplanması gerekir. Kaplama, kayganlık ve artırılmış sertlik sağlar, ayrıca alt tabakaya difüzyon bariyeri oluşturarak yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında oksidasyonu önler. Sementli karbür alt tabaka, kaplamanın performansı için kritik öneme sahiptir. Matris tozunun ana özelliklerinin ayarlanmasına ek olarak, matrisin yüzey özellikleri de kimyasal seçim ve sinterleme yönteminin değiştirilmesiyle ayarlanabilir. Kobaltın göçü yoluyla, iş parçasının geri kalanına göre 20-30 μm kalınlığındaki bıçak yüzeyinin en dış katmanında daha fazla kobalt zenginleştirilebilir, böylece alt tabakanın yüzeyine daha iyi mukavemet ve tokluk kazandırılarak deformasyona karşı daha dirençli hale getirilir.
Kendi üretim süreçlerine (örneğin mum giderme yöntemi, ısıtma hızı, sinterleme süresi, sıcaklık ve karbürleme voltajı) bağlı olarak, takım üreticisinin kullanılan sertleştirilmiş karbür tozunun kalitesi için bazı özel gereksinimleri olabilir. Bazı takım üreticileri iş parçasını vakumlu fırında sinterleyebilirken, diğerleri sıcak izostatik presleme (HIP) sinterleme fırını kullanabilir (iş parçasını işlem döngüsünün sonuna yakın bir zamanda basınçlandırarak kalıntıları giderir). Vakumlu fırında sinterlenen iş parçalarının yoğunluğunu artırmak için ek bir işlemle sıcak izostatik olarak preslenmesi de gerekebilir. Bazı takım üreticileri, daha düşük kobalt içeriğine sahip karışımların sinterlenmiş yoğunluğunu artırmak için daha yüksek vakumlu sinterleme sıcaklıkları kullanabilir, ancak bu yaklaşım mikro yapılarını kaba hale getirebilir. İnce tane boyutunu korumak için, daha küçük parçacık boyutuna sahip tungsten karbür tozları seçilebilir. Üretim ekipmanına uygun olması için, mum alma koşulları ve karbonlama voltajı da sertleştirilmiş karbür tozundaki karbon içeriği açısından farklı gereksinimlere sahiptir.
Sınıflandırma
Farklı tungsten karbür tozu türlerinin, karışım bileşiminin ve metal bağlayıcı içeriğinin, tane büyümesini engelleyici maddenin türü ve miktarının vb. kombinasyon değişiklikleri, çeşitli sertleştirilmiş karbür kalitelerini oluşturur. Bu parametreler, sertleştirilmiş karbürün mikro yapısını ve özelliklerini belirleyecektir. Bazı özel özellik kombinasyonları, bazı özel işleme uygulamaları için öncelik kazanmış olup, çeşitli sertleştirilmiş karbür kalitelerinin sınıflandırılmasını anlamlı kılmaktadır.
İşleme uygulamalarında en yaygın kullanılan iki karbür sınıflandırma sistemi, C sınıflandırma sistemi ve ISO sınıflandırma sistemidir. Her iki sistem de sertleştirilmiş karbür kalitelerinin seçimini etkileyen malzeme özelliklerini tam olarak yansıtmasa da, tartışma için bir başlangıç noktası sağlarlar. Her sınıflandırma için birçok üreticinin kendi özel kaliteleri vardır ve bu da çok çeşitli karbür kalitelerine yol açar.
Karbür kaliteleri bileşimlerine göre de sınıflandırılabilir. Tungsten karbür (WC) kaliteleri üç temel tipe ayrılabilir: basit, mikrokristalin ve alaşımlı. Basit kaliteler esas olarak tungsten karbür ve kobalt bağlayıcılardan oluşur, ancak az miktarda tane büyüme inhibitörü de içerebilir. Mikrokristalin kalite, birkaç binde bir oranında vanadyum karbür (VC) ve/veya krom karbür (Cr3C2) ilave edilmiş tungsten karbür ve kobalt bağlayıcıdan oluşur ve tane boyutu 1 μm veya daha az olabilir. Alaşımlı kaliteler, birkaç yüzdelik titanyum karbür (TiC), tantal karbür (TaC) ve niyobyum karbür (NbC) içeren tungsten karbür ve kobalt bağlayıcılardan oluşur. Bu ilaveler, sinterleme özelliklerinden dolayı kübik karbürler olarak da bilinir. Ortaya çıkan mikroyapı, homojen olmayan üç fazlı bir yapı sergiler.
1) Basit karbür kaliteleri
Metal kesme için kullanılan bu kaliteler genellikle ağırlıkça %3 ila %12 kobalt içerir. Tungsten karbür tanelerinin boyut aralığı genellikle 1-8 μm arasındadır. Diğer kalitelerde olduğu gibi, tungsten karbürün parçacık boyutunun küçültülmesi sertliğini ve enine kırılma dayanımını (TRS) artırır, ancak tokluğunu azaltır. Saf tipin sertliği genellikle HRA89-93,5 arasındadır; enine kırılma dayanımı genellikle 175-350 ksi arasındadır. Bu kalitelerin tozları büyük miktarda geri dönüştürülmüş malzeme içerebilir.
Basit tip kaliteler, C kalite sisteminde C1-C4 olarak ayrılabilir ve ISO kalite sisteminde K, N, S ve H kalite serilerine göre sınıflandırılabilir. Ara özelliklere sahip simplex kaliteler, genel amaçlı kaliteler (örneğin C2 veya K20) olarak sınıflandırılabilir ve tornalama, frezeleme, planyalama ve delme işlemlerinde kullanılabilir; daha küçük tane boyutuna veya daha düşük kobalt içeriğine ve daha yüksek sertliğe sahip kaliteler, son işleme kaliteleri (örneğin C4 veya K01) olarak sınıflandırılabilir; daha büyük tane boyutuna veya daha yüksek kobalt içeriğine ve daha iyi tokluğa sahip kaliteler ise kaba işleme kaliteleri (örneğin C1 veya K30) olarak sınıflandırılabilir.
Simplex kalitelerinde üretilen takımlar, dökme demir, 200 ve 300 serisi paslanmaz çelik, alüminyum ve diğer demir dışı metaller, süper alaşımlar ve sertleştirilmiş çeliklerin işlenmesinde kullanılabilir. Bu kaliteler ayrıca metal dışı kesme uygulamalarında da (örneğin kaya ve jeolojik sondaj aletleri olarak) kullanılabilir ve bu kalitelerin tane boyutu aralığı 1,5-10 μm (veya daha büyük) ve kobalt içeriği %6-%16'dır. Basit karbür kalitelerinin metal dışı kesme uygulamalarından bir diğeri de kalıp ve zımba imalatıdır. Bu kaliteler tipik olarak orta tane boyutuna ve %16-%30 kobalt içeriğine sahiptir.
(2) Mikrokristalin çimentolu karbür kaliteleri
Bu tür kaliteler genellikle %6-15 kobalt içerir. Sıvı faz sinterleme sırasında, vanadyum karbür ve/veya krom karbür ilavesi, 1 μm'den daha küçük parçacık boyutuna sahip ince taneli bir yapı elde etmek için tane büyümesini kontrol edebilir. Bu ince taneli kalite, çok yüksek sertliğe ve 500 ksi'nin üzerinde enine kırılma dayanımına sahiptir. Yüksek mukavemet ve yeterli tokluğun birleşimi, bu kalitelerin daha büyük pozitif talaş açısı kullanmasına olanak tanır; bu da kesme kuvvetlerini azaltır ve metal malzemeyi itmek yerine keserek daha ince talaşlar üretir.
Sementli karbür tozu üretiminde kullanılan çeşitli hammaddelerin sıkı kalite kontrolünden geçirilmesi ve malzeme mikroyapısında anormal derecede büyük tanelerin oluşmasını önlemek için sinterleme prosesi koşullarının sıkı bir şekilde kontrol edilmesi sayesinde uygun malzeme özellikleri elde edilebilir. Tane boyutunun küçük ve homojen kalması için, geri dönüştürülmüş toz ancak hammadde ve geri kazanım sürecinin tam kontrolü ve kapsamlı kalite testleri yapıldıktan sonra kullanılmalıdır.
Mikrokristalin kaliteler, ISO kalite sisteminde M kalite serisine göre sınıflandırılabilir. Ayrıca, C kalite sistemi ve ISO kalite sistemindeki diğer sınıflandırma yöntemleri, saf kalitelerle aynıdır. Mikrokristalin kaliteler, daha yumuşak iş parçası malzemelerini kesen takımlar yapmak için kullanılabilir, çünkü takım yüzeyi çok düzgün işlenebilir ve son derece keskin bir kesme kenarı koruyabilir.
Mikrokristalin kaliteler, 1200°C'ye kadar kesme sıcaklıklarına dayanabildikleri için nikel bazlı süper alaşımların işlenmesinde de kullanılabilir. Süper alaşımların ve diğer özel malzemelerin işlenmesinde, mikrokristalin kalite takımların ve rutenyum içeren saf kalite takımların kullanılması, aşınma direncini, deformasyon direncini ve tokluğu aynı anda iyileştirebilir. Mikrokristalin kaliteler ayrıca, kesme gerilimi oluşturan matkaplar gibi dönen takımların imalatı için de uygundur. Sementli karbürün kompozit kalitelerinden yapılmış bir matkap da mevcuttur. Aynı matkabın belirli kısımlarında, malzemedeki kobalt içeriği değişmekte, böylece matkabın sertliği ve tokluğu işleme ihtiyaçlarına göre optimize edilmektedir.
(3) Alaşım tipi sertleştirilmiş karbür kaliteleri
Bu kaliteler esas olarak çelik parçaların kesilmesinde kullanılır ve kobalt içerikleri genellikle %5-10 arasındadır ve tane boyutu 0,8-2 μm aralığındadır. %4-25 oranında titanyum karbür (TiC) eklenmesiyle, tungsten karbürün (WC) çelik talaşlarının yüzeyine yayılma eğilimi azaltılabilir. %25'e kadar tantal karbür (TaC) ve niyobyum karbür (NbC) eklenmesiyle takım mukavemeti, krater aşınma direnci ve termal şok direnci iyileştirilebilir. Bu tür kübik karbürlerin eklenmesi ayrıca takımın kırmızı sertliğini artırarak, ağır kesim veya kesici kenarın yüksek sıcaklıklar üreteceği diğer işlemlerde takımın termal deformasyonunu önlemeye yardımcı olur. Ek olarak, titanyum karbür, sinterleme sırasında çekirdeklenme bölgeleri sağlayarak, iş parçasındaki kübik karbür dağılımının homojenliğini iyileştirebilir.
Genel olarak, alaşım tipi sertleştirilmiş karbür kalitelerinin sertlik aralığı HRA91-94'tür ve enine kırılma dayanımı 150-300 ksi'dir. Saf kalitelerle karşılaştırıldığında, alaşım kaliteleri daha düşük aşınma direncine ve daha düşük mukavemete sahiptir, ancak yapışkan aşınmaya karşı daha iyi direnç gösterirler. Alaşım kaliteleri, C kalite sisteminde C5-C8 olarak ayrılabilir ve ISO kalite sisteminde P ve M kalite serilerine göre sınıflandırılabilir. Orta özelliklere sahip alaşım kaliteleri, genel amaçlı kaliteler (örneğin C6 veya P30) olarak sınıflandırılabilir ve tornalama, kılavuz çekme, planyalama ve frezeleme işlemlerinde kullanılabilir. En sert kaliteler, son işlem tornalama ve delme işlemleri için son işlem kaliteleri (örneğin C8 ve P01) olarak sınıflandırılabilir. Bu kaliteler, gerekli sertliği ve aşınma direncini elde etmek için genellikle daha küçük tane boyutlarına ve daha düşük kobalt içeriğine sahiptir. Bununla birlikte, daha fazla kübik karbür eklenerek benzer malzeme özellikleri elde edilebilir. En yüksek tokluğa sahip kaliteler, kaba işleme kaliteleri (örneğin C5 veya P50) olarak sınıflandırılabilir. Bu kaliteler tipik olarak orta tane boyutuna ve yüksek kobalt içeriğine sahiptir; çatlak büyümesini engelleyerek istenen tokluğu elde etmek için düşük miktarda kübik karbür ilavesi içerirler. Kesintili tornalama işlemlerinde, takım yüzeyinde daha yüksek kobalt içeriğine sahip yukarıda belirtilen kobaltça zengin kalitelerin kullanılmasıyla kesme performansı daha da iyileştirilebilir.
Daha düşük titanyum karbür içeriğine sahip alaşım kaliteleri, paslanmaz çelik ve dövülebilir dökme demirin işlenmesinde kullanılır, ancak nikel bazlı süper alaşımlar gibi demir dışı metallerin işlenmesinde de kullanılabilir. Bu kalitelerin tane boyutu genellikle 1 μm'den azdır ve kobalt içeriği %8-12 arasındadır. M10 gibi daha sert kaliteler dövülebilir dökme demirin tornalanmasında; M40 gibi daha dayanıklı kaliteler ise çeliğin frezelenmesi ve planyalanmasında veya paslanmaz çelik veya süper alaşımların tornalanmasında kullanılabilir.
Alaşımlı sertleştirilmiş karbür kaliteleri, esas olarak aşınmaya dayanıklı parçaların imalatında olmak üzere, metal dışı kesme amaçları için de kullanılabilir. Bu kalitelerin partikül boyutu genellikle 1,2-2 μm'dir ve kobalt içeriği %7-10'dur. Bu kalitelerin üretiminde genellikle yüksek oranda geri dönüştürülmüş hammadde eklenir, bu da aşınma parçaları uygulamalarında yüksek maliyet etkinliği sağlar. Aşınma parçaları, iyi korozyon direnci ve yüksek sertlik gerektirir; bu da bu kalitelerin üretiminde nikel ve krom karbür eklenerek elde edilebilir.
Takım üreticilerinin teknik ve ekonomik gereksinimlerini karşılamak için karbür tozu kilit unsurdur. Takım üreticilerinin işleme ekipmanları ve proses parametreleri için tasarlanan tozlar, işlenmiş parçanın performansını garanti eder ve yüzlerce karbür çeşidinin ortaya çıkmasına yol açmıştır. Karbür malzemelerin geri dönüştürülebilir yapısı ve toz tedarikçileriyle doğrudan çalışma olanağı, takım üreticilerinin ürün kalitesini ve malzeme maliyetlerini etkin bir şekilde kontrol etmelerini sağlar.
Yayın tarihi: 18 Ekim 2022
