ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับวัสดุเครื่องมือคาร์ไบด์

คาร์ไบด์เป็นวัสดุเครื่องมือประเภทการตัดเฉือนความเร็วสูง (HSM) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ซึ่งผลิตโดยกระบวนการโลหะผงและประกอบด้วยอนุภาคคาร์ไบด์แข็ง (ปกติคือทังสเตนคาร์ไบด์ WC) และองค์ประกอบพันธะโลหะที่อ่อนกว่าในปัจจุบัน มีซีเมนต์คาร์ไบด์ที่มีพื้นฐานเป็น WC หลายร้อยชนิดที่มีองค์ประกอบต่างกัน ซึ่งส่วนใหญ่ใช้โคบอลต์ (Co) เป็นสารยึดเกาะ นิกเกิล (Ni) และโครเมียม (Cr) ก็เป็นส่วนประกอบในการยึดเกาะที่ใช้กันทั่วไปเช่นกัน และสามารถเพิ่มสารยึดเกาะอื่นๆ ได้ .องค์ประกอบผสมบางอย่างทำไมจึงมีคาร์ไบด์หลายเกรดผู้ผลิตเครื่องมือจะเลือกวัสดุเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับการตัดเฉพาะได้อย่างไรเพื่อตอบคำถามเหล่านี้ อันดับแรก มาดูคุณสมบัติต่างๆ ที่ทำให้ซีเมนต์คาร์ไบด์เป็นวัสดุเครื่องมือในอุดมคติกันก่อน

ความแข็งและความเหนียว

คาร์ไบด์ซีเมนต์ WC-Co มีข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใครทั้งในด้านความแข็งและความเหนียวทังสเตนคาร์ไบด์ (WC) นั้นโดยเนื้อแท้แล้วมีความแข็งมาก (มากกว่าคอรันดัมหรืออลูมินา) และความแข็งของมันแทบจะไม่ลดลงเมื่ออุณหภูมิในการทำงานเพิ่มขึ้นอย่างไรก็ตาม มันยังขาดความเหนียวเพียงพอ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับเครื่องมือตัดเพื่อใช้ประโยชน์จากความแข็งสูงของทังสเตนคาร์ไบด์และปรับปรุงความเหนียว ผู้คนจึงใช้พันธะโลหะเพื่อเชื่อมทังสเตนคาร์ไบด์เข้าด้วยกัน เพื่อให้วัสดุนี้มีความแข็งมากเกินกว่าเหล็กความเร็วสูง ในขณะที่สามารถทนต่อการตัดส่วนใหญ่ได้ การดำเนินงานแรงตัดนอกจากนี้ยังสามารถทนต่ออุณหภูมิการตัดสูงที่เกิดจากการตัดเฉือนความเร็วสูงได้อีกด้วย

ปัจจุบัน มีดและเม็ดมีด WC-Co เกือบทั้งหมดเคลือบ ดังนั้นบทบาทของวัสดุฐานจึงดูมีความสำคัญน้อยลงแต่ในความเป็นจริงแล้ว โมดูลัสยืดหยุ่นสูงของวัสดุ WC-Co (การวัดความแข็ง ซึ่งเป็นประมาณสามเท่าของเหล็กความเร็วสูงที่อุณหภูมิห้อง) ที่ให้พื้นผิวที่ไม่เปลี่ยนรูปสำหรับการเคลือบเมทริกซ์ WC-Co ยังให้ความเหนียวที่จำเป็นคุณสมบัติเหล่านี้เป็นคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุ WC-Co แต่คุณสมบัติของวัสดุยังสามารถปรับแต่งได้โดยการปรับองค์ประกอบของวัสดุและโครงสร้างจุลภาคเมื่อผลิตผงซีเมนต์คาร์ไบด์ดังนั้น ความเหมาะสมของประสิทธิภาพของเครื่องมือกับการตัดเฉือนเฉพาะจึงขึ้นอยู่กับกระบวนการกัดเริ่มต้นเป็นส่วนใหญ่

กระบวนการกัด

ผงทังสเตนคาร์ไบด์ได้มาจากผงทังสเตนคาร์บูไรซิ่ง (W)ลักษณะของผงทังสเตนคาร์ไบด์ (โดยเฉพาะขนาดอนุภาค) ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคของผงทังสเตนวัตถุดิบและอุณหภูมิและเวลาของคาร์บูไรเซชันการควบคุมสารเคมีก็มีความสำคัญเช่นกัน และต้องรักษาปริมาณคาร์บอนให้คงที่ (ใกล้เคียงกับค่าสโตอิชิโอเมตริกที่ 6.13% โดยน้ำหนัก)อาจมีการเติมวาเนเดียมและ/หรือโครเมียมในปริมาณเล็กน้อยก่อนการบำบัดด้วยคาร์บูไรซิ่ง เพื่อควบคุมขนาดอนุภาคของผงผ่านกระบวนการที่ตามมาเงื่อนไขของกระบวนการดาวน์สตรีมที่แตกต่างกันและการใช้การประมวลผลปลายทางที่แตกต่างกันนั้นต้องการการผสมผสานเฉพาะของขนาดอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์ ปริมาณคาร์บอน ปริมาณวานาเดียม และปริมาณโครเมียม ซึ่งทำให้เกิดผงทังสเตนคาร์ไบด์ที่หลากหลายตัวอย่างเช่น ATI Alldyne ผู้ผลิตผงทังสเตนคาร์ไบด์ ผลิตผงทังสเตนคาร์ไบด์เกรดมาตรฐาน 23 เกรด และผงทังสเตนคาร์ไบด์หลากหลายประเภทที่ปรับแต่งตามความต้องการของผู้ใช้สามารถเข้าถึงมากกว่า 5 เท่าของผงทังสเตนคาร์ไบด์เกรดมาตรฐาน

เมื่อผสมและบดผงทังสเตนคาร์ไบด์และพันธะโลหะเพื่อผลิตผงซีเมนต์คาร์ไบด์เกรดหนึ่ง สามารถใช้ส่วนผสมต่างๆ ได้ปริมาณโคบอลต์ที่ใช้บ่อยที่สุดคือ 3% – 25% (อัตราส่วนน้ำหนัก) และในกรณีที่จำเป็นต้องเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนของเครื่องมือ จำเป็นต้องเพิ่มนิกเกิลและโครเมียมนอกจากนี้ยังสามารถปรับปรุงพันธะโลหะให้ดียิ่งขึ้นโดยการเพิ่มส่วนประกอบโลหะผสมอื่นๆตัวอย่างเช่น การเติมรูทีเนียมลงในซีเมนต์คาร์ไบด์ของ WC-Co สามารถปรับปรุงความเหนียวได้อย่างมากโดยไม่ลดความแข็งลงการเพิ่มปริมาณสารยึดเกาะยังสามารถปรับปรุงความเหนียวของซีเมนต์คาร์ไบด์ได้ แต่จะลดความแข็งลง

การลดขนาดของอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์สามารถเพิ่มความแข็งของวัสดุได้ แต่ขนาดอนุภาคของทังสเตนคาร์ไบด์จะต้องยังคงเท่าเดิมในระหว่างกระบวนการเผาผนึกในระหว่างการเผาผนึก อนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์จะรวมกันและเติบโตผ่านกระบวนการละลายและการตกตะกอนในกระบวนการเผาผนึกจริง เพื่อสร้างวัสดุที่มีความหนาแน่นเต็มที่ พันธะโลหะจะกลายเป็นของเหลว (เรียกว่าการเผาเฟสของเหลว)อัตราการเติบโตของอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์สามารถควบคุมได้โดยการเพิ่มคาร์ไบด์โลหะทรานซิชันอื่นๆ รวมถึงวาเนเดียมคาร์ไบด์ (VC) โครเมียมคาร์ไบด์ (Cr3C2) ไทเทเนียมคาร์ไบด์ (TiC) แทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC) และไนโอเบียมคาร์ไบด์ (NbC)คาร์ไบด์โลหะเหล่านี้มักจะถูกเติมเมื่อผงทังสเตนคาร์ไบด์ถูกผสมและบดด้วยพันธะโลหะ แม้ว่าวานาเดียมคาร์ไบด์และโครเมียมคาร์ไบด์ยังสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อผงทังสเตนคาร์ไบด์ถูกคาร์บูไรซ์

ผงทังสเตนคาร์ไบด์สามารถผลิตได้โดยใช้วัสดุซีเมนต์คาร์ไบด์ที่รีไซเคิลแล้วการรีไซเคิลและการใช้เศษคาร์ไบด์ซ้ำมีประวัติศาสตร์อันยาวนานในอุตสาหกรรมซีเมนต์คาร์ไบด์ และเป็นส่วนสำคัญของห่วงโซ่เศรษฐกิจทั้งหมดของอุตสาหกรรม ช่วยลดต้นทุนวัสดุ ประหยัดทรัพยากรธรรมชาติ และหลีกเลี่ยงวัสดุเหลือใช้การกำจัดที่เป็นอันตรายเศษซีเมนต์คาร์ไบด์โดยทั่วไปสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยกระบวนการ APT (แอมโมเนียมพาราทังสเตต) กระบวนการกู้คืนสังกะสี หรือโดยการบดโดยทั่วไปผงทังสเตนคาร์ไบด์ที่ "รีไซเคิล" เหล่านี้มีความหนาแน่นที่ดีกว่าและคาดการณ์ได้ เนื่องจากมีพื้นที่ผิวน้อยกว่าผงทังสเตนคาร์ไบด์ที่ผลิตโดยตรงผ่านกระบวนการคาร์บูไรซิ่งทังสเตน

เงื่อนไขการประมวลผลของการบดแบบผสมของผงทังสเตนคาร์ไบด์และพันธะโลหะเป็นพารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญเช่นกันเทคนิคการกัดที่ใช้บ่อยที่สุดสองแบบคือการกัดลูกและการกัดไมโครทั้งสองกระบวนการทำให้ผสมผงแป้งได้สม่ำเสมอและลดขนาดอนุภาคลงได้ในการทำให้ชิ้นงานที่อัดในภายหลังมีความแข็งแรงเพียงพอ รักษารูปร่างของชิ้นงาน และทำให้ผู้ควบคุมหรือหุ่นยนต์หยิบจับชิ้นงานเพื่อดำเนินการได้ โดยปกติแล้วจำเป็นต้องเพิ่มสารยึดเกาะอินทรีย์ระหว่างการเจียรองค์ประกอบทางเคมีของพันธะนี้สามารถส่งผลต่อความหนาแน่นและความแข็งแรงของชิ้นงานที่ถูกกดเพื่ออำนวยความสะดวกในการจัดการ ขอแนะนำให้เพิ่มสารยึดเกาะที่มีความแข็งแรงสูง แต่จะทำให้ความหนาแน่นของการบดอัดต่ำลง และอาจทำให้เกิดก้อนที่อาจทำให้เกิดข้อบกพร่องในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

หลังจากการกัดสีแล้ว ผงมักจะถูกทำให้แห้งแบบพ่นฝอยเพื่อสร้างการเกาะตัวเป็นก้อนอย่างอิสระที่จับตัวกันด้วยสารยึดเกาะอินทรีย์ด้วยการปรับองค์ประกอบของสารยึดเกาะอินทรีย์ ความสามารถในการไหลและความหนาแน่นของประจุของการจับตัวเป็นก้อนเหล่านี้สามารถปรับแต่งได้ตามต้องการโดยการคัดแยกอนุภาคที่หยาบกว่าหรือละเอียดกว่าออก การกระจายขนาดอนุภาคของเกาะกลุ่มสามารถปรับแต่งเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่ามีการไหลที่ดีเมื่อโหลดเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์

การผลิตชิ้นงาน

ชิ้นงานคาร์ไบด์สามารถขึ้นรูปได้ด้วยวิธีกระบวนการที่หลากหลายขึ้นอยู่กับขนาดของชิ้นงาน ระดับความซับซ้อนของรูปร่าง และชุดการผลิต เม็ดมีดตัดส่วนใหญ่ขึ้นรูปโดยใช้แม่พิมพ์แข็งแรงดันบนและล่างเพื่อรักษาความสม่ำเสมอของน้ำหนักและขนาดของชิ้นงานในระหว่างการกดแต่ละครั้ง จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าปริมาณผง (มวลและปริมาตร) ที่ไหลเข้าไปในโพรงเท่ากันทุกประการความลื่นไหลของผงส่วนใหญ่ควบคุมโดยการกระจายขนาดของสารจับตัวเป็นก้อนและคุณสมบัติของสารยึดเกาะอินทรีย์ชิ้นงานขึ้นรูป (หรือ "ช่องว่าง") เกิดขึ้นจากการใช้แรงดันในการขึ้นรูป 10-80 ksi (กิโลปอนด์ต่อตารางฟุต) กับผงที่บรรจุเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์

แม้ภายใต้แรงดันการขึ้นรูปที่สูงมาก อนุภาคของทังสเตนคาร์ไบด์ที่แข็งจะไม่เปลี่ยนรูปหรือแตกหัก แต่สารยึดเกาะอินทรีย์จะถูกกดลงในช่องว่างระหว่างอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์ ดังนั้นจึงช่วยยึดตำแหน่งของอนุภาคยิ่งความดันสูง การยึดเกาะของอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์ก็ยิ่งแน่นขึ้น และความหนาแน่นของการบดอัดของชิ้นงานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นคุณสมบัติการขึ้นรูปของผงซีเมนต์คาร์ไบด์เกรดต่างๆ อาจแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของสารยึดเกาะโลหะ ขนาดและรูปร่างของอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์ ระดับของการเกาะตัวกัน และองค์ประกอบและการเพิ่มสารยึดเกาะอินทรีย์เพื่อให้ข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับคุณสมบัติการบดอัดของผงซีเมนต์คาร์ไบด์เกรดต่างๆ ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นในการขึ้นรูปและความดันในการขึ้นรูปมักจะได้รับการออกแบบและสร้างโดยผู้ผลิตผงข้อมูลนี้ช่วยให้แน่ใจว่าผงที่ให้มานั้นเข้ากันได้กับกระบวนการขึ้นรูปของผู้ผลิตเครื่องมือ

ชิ้นงานคาร์ไบด์ขนาดใหญ่หรือชิ้นงานคาร์ไบด์ที่มีอัตราส่วนกว้างยาวสูง (เช่น ด้ามสำหรับดอกเอ็นมิลและดอกสว่าน) โดยทั่วไปจะผลิตจากผงคาร์ไบด์เกรดที่ถูกอัดอย่างสม่ำเสมอในถุงยืดหยุ่นแม้ว่าวงจรการผลิตของวิธีการกดแบบสมดุลจะยาวกว่าของวิธีการขึ้นรูป แต่ต้นทุนการผลิตของเครื่องมือจะต่ำกว่า ดังนั้นวิธีนี้จึงเหมาะสำหรับการผลิตเป็นชุดจำนวนน้อย

วิธีกระบวนการนี้คือการใส่ผงลงในถุงและปิดปากถุง จากนั้นใส่ถุงที่เต็มไปด้วยผงในห้องและใช้แรงดัน 30-60ksi ผ่านอุปกรณ์ไฮดรอลิกเพื่อกดชิ้นงานอัดขึ้นรูปมักจะถูกกลึงตามรูปทรงเรขาคณิตเฉพาะก่อนการเผาผนึกขนาดของกระสอบถูกขยายให้ใหญ่ขึ้นเพื่อรองรับการหดตัวของชิ้นงานระหว่างการบดอัด และเพื่อให้มีระยะขอบที่เพียงพอสำหรับการเจียรเนื่องจากชิ้นงานต้องได้รับการประมวลผลหลังจากการกด ดังนั้นข้อกำหนดสำหรับความสม่ำเสมอของการชาร์จจึงไม่เข้มงวดเท่ากับวิธีการขึ้นรูป แต่ก็ยังต้องการให้แน่ใจว่ามีการบรรจุผงในปริมาณที่เท่ากันในถุงแต่ละครั้งหากความหนาแน่นของการชาร์จของผงน้อยเกินไป อาจทำให้มีผงไม่เพียงพอในถุง ส่งผลให้ชิ้นงานมีขนาดเล็กเกินไปและต้องถูกทิ้งหากความหนาแน่นในการโหลดของผงสูงเกินไป และผงที่บรรจุลงในถุงมีมากเกินไป ชิ้นงานจำเป็นต้องผ่านกระบวนการเพื่อขจัดผงเพิ่มเติมหลังจากกดแล้วแม้ว่าจะสามารถนำผงส่วนเกินออกและชิ้นงานที่เสียไปรีไซเคิลได้ แต่การทำเช่นนั้นจะลดประสิทธิภาพการผลิต

ชิ้นงานคาร์ไบด์สามารถขึ้นรูปโดยใช้แม่พิมพ์อัดรีดหรือแม่พิมพ์ฉีดกระบวนการอัดรีดขึ้นรูปแบบเหมาะสมกว่าสำหรับการผลิตชิ้นงานรูปทรงแกนสมมาตรจำนวนมาก ในขณะที่กระบวนการฉีดขึ้นรูปมักจะใช้สำหรับการผลิตจำนวนมากของชิ้นงานรูปทรงซับซ้อนในทั้งสองกระบวนการขึ้นรูป เกรดของผงซีเมนต์คาร์ไบด์จะถูกแขวนลอยอยู่ในสารยึดเกาะอินทรีย์ซึ่งให้ความสม่ำเสมอเหมือนยาสีฟันกับส่วนผสมของซีเมนต์คาร์ไบด์จากนั้นสารประกอบจะถูกอัดผ่านรูหรือฉีดเข้าไปในโพรงเพื่อสร้างลักษณะของเกรดของผงซีเมนต์คาร์ไบด์กำหนดอัตราส่วนที่เหมาะสมของผงต่อสารยึดเกาะในส่วนผสม และมีอิทธิพลสำคัญต่อความสามารถในการไหลของส่วนผสมผ่านรูอัดขึ้นรูปหรือการฉีดเข้าไปในโพรง

หลังจากขึ้นรูปชิ้นงานด้วยการขึ้นรูป การกดแบบไอโซสแตติก การอัดขึ้นรูป หรือการฉีดขึ้นรูป จำเป็นต้องนำสารประสานอินทรีย์ออกจากชิ้นงานก่อนขั้นตอนการเผาขั้นสุดท้ายการเผาผนึกจะขจัดรูพรุนออกจากชิ้นงาน ทำให้มีความหนาแน่นเต็มที่ (หรือมาก)ในระหว่างการเผาผนึก พันธะโลหะในชิ้นงานขึ้นรูปจะกลายเป็นของเหลว แต่ชิ้นงานจะคงรูปร่างไว้ได้ภายใต้แรงกระทำร่วมกันของแรงฝอยและการเชื่อมโยงของอนุภาค

หลังจากการเผาผนึก รูปทรงของชิ้นงานยังคงเหมือนเดิม แต่ขนาดจะลดลงเพื่อให้ได้ขนาดชิ้นงานที่ต้องการหลังจากการเผาผนึก จำเป็นต้องพิจารณาอัตราการหดตัวเมื่อออกแบบเครื่องมือเกรดของผงคาร์ไบด์ที่ใช้ทำเครื่องมือแต่ละชิ้นต้องได้รับการออกแบบให้มีการหดตัวที่ถูกต้องเมื่อบีบอัดภายใต้แรงกดที่เหมาะสม

ในเกือบทุกกรณี จำเป็นต้องมีการบำบัดชิ้นงานหลังการเผาการรักษาเครื่องมือตัดขั้นพื้นฐานที่สุดคือการลับคมตัดเครื่องมือจำนวนมากต้องการการเจียระไนรูปทรงและขนาดหลังจากการเผาผนึกเครื่องมือบางอย่างต้องมีการเจียรด้านบนและด้านล่างส่วนอื่น ๆ ต้องการการเจียรขอบ (โดยมีหรือไม่มีการลับคมคมตัด)เศษคาร์ไบด์ทั้งหมดจากการเจียรสามารถนำไปรีไซเคิลได้

เคลือบชิ้นงาน

ในหลายกรณี จำเป็นต้องเคลือบชิ้นงานสำเร็จรูปสารเคลือบนี้ให้การหล่อลื่นและเพิ่มความแข็ง รวมทั้งป้องกันการแพร่กระจายไปยังพื้นผิว ป้องกันการเกิดออกซิเดชันเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูงซับสเตรตซีเมนต์คาร์ไบด์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของการเคลือบผิวนอกจากการปรับแต่งคุณสมบัติหลักของผงเมทริกซ์แล้ว ยังสามารถปรับคุณสมบัติพื้นผิวของเมทริกซ์ได้ด้วยการเลือกสารเคมีและการเปลี่ยนวิธีการเผาจากการโยกย้ายโคบอลต์ ทำให้สามารถเพิ่มโคบอลต์ได้มากขึ้นในชั้นนอกสุดของพื้นผิวใบมีดภายในความหนา 20-30 ไมครอนเมื่อเทียบกับส่วนที่เหลือของชิ้นงาน จึงทำให้พื้นผิวของวัสดุพิมพ์มีความแข็งแรงและความเหนียวดีขึ้น ทำให้มีมากขึ้น ทนต่อการเสียรูป

ขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตของตนเอง (เช่น วิธีการล้างแว็กซ์ อัตราการให้ความร้อน เวลาในการเผาผนึก อุณหภูมิ และแรงดันคาร์บูไรซิ่ง) ผู้ผลิตเครื่องมืออาจมีข้อกำหนดพิเศษบางประการสำหรับเกรดของผงซีเมนต์คาร์ไบด์ที่ใช้ผู้ผลิตเครื่องมือบางรายอาจเผาชิ้นงานในเตาสุญญากาศ ในขณะที่รายอื่นอาจใช้เตาเผาผนึกร้อนแบบไอโซสแตติก (HIP) (ซึ่งจะอัดแรงดันชิ้นงานในช่วงใกล้สิ้นสุดรอบกระบวนการเพื่อขจัดสิ่งตกค้างใดๆ) รูพรุน)ชิ้นงานที่เผาในเตาสุญญากาศอาจต้องถูกกดด้วยความร้อนแบบคงที่ด้วยความร้อนผ่านกระบวนการเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของชิ้นงานผู้ผลิตเครื่องมือบางรายอาจใช้อุณหภูมิการเผาผนึกสุญญากาศที่สูงขึ้นเพื่อเพิ่มความหนาแน่นในการเผาผนึกของสารผสมที่มีปริมาณโคบอลต์ต่ำ แต่วิธีการนี้อาจทำให้โครงสร้างจุลภาคจับตัวเป็นก้อนเพื่อรักษาขนาดเม็ดละเอียด สามารถเลือกผงที่มีขนาดอนุภาคเล็กกว่าของทังสเตนคาร์ไบด์ได้เพื่อให้เข้ากับอุปกรณ์การผลิตเฉพาะ เงื่อนไขการล้างแว็กซ์และแรงดันไฟฟ้าคาร์บูไรซิ่งยังมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับปริมาณคาร์บอนในผงซีเมนต์คาร์ไบด์

การจำแนกเกรด

การเปลี่ยนแปลงร่วมกันของผงทังสเตนคาร์ไบด์ประเภทต่างๆ ส่วนประกอบของส่วนผสมและปริมาณสารยึดเกาะโลหะ ประเภทและปริมาณของสารยับยั้งการเจริญเติบโตของเกรน ฯลฯ ประกอบขึ้นเป็นซีเมนต์คาร์ไบด์เกรดต่างๆพารามิเตอร์เหล่านี้จะกำหนดโครงสร้างจุลภาคของซีเมนต์คาร์ไบด์และคุณสมบัติของมันการผสมผสานคุณสมบัติเฉพาะบางอย่างได้กลายเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการประมวลผลเฉพาะบางอย่าง ทำให้การจำแนกเกรดคาร์ไบด์ซีเมนต์ต่างๆ มีความหมาย

ระบบการจำแนกประเภทคาร์ไบด์ที่ใช้บ่อยที่สุดสองระบบสำหรับการตัดเฉือนคือระบบการระบุ C และระบบการระบุ ISOแม้ว่าระบบทั้งสองจะไม่สะท้อนถึงคุณสมบัติของวัสดุที่มีอิทธิพลต่อการเลือกใช้เกรดซีเมนต์คาร์ไบด์อย่างสมบูรณ์ แต่ระบบเหล่านี้ก็เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการสนทนาสำหรับแต่ละประเภท ผู้ผลิตหลายรายมีเกรดพิเศษของตนเอง ทำให้มีเกรดคาร์ไบด์ที่หลากหลาย。

เกรดคาร์ไบด์สามารถจำแนกตามองค์ประกอบได้เช่นกันเกรดทังสเตนคาร์ไบด์ (WC) สามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภทพื้นฐาน ได้แก่ แบบธรรมดา แบบคริสตัลไลน์ขนาดเล็ก และแบบอัลลอยด์เกรด Simplex ประกอบด้วยทังสเตนคาร์ไบด์และสารประสานโคบอลต์เป็นหลัก แต่อาจมีสารยับยั้งการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชในปริมาณเล็กน้อยด้วยเกรด microcrystalline ประกอบด้วยทังสเตนคาร์ไบด์และสารยึดประสานโคบอลต์ที่เติมด้วยวาเนเดียมคาร์ไบด์ (VC) และ (หรือ) โครเมียมคาร์ไบด์ (Cr3C2) หลายพันส่วน และขนาดของเกรนอาจสูงถึง 1 ไมโครเมตรหรือน้อยกว่าเกรดโลหะผสมประกอบด้วยทังสเตนคาร์ไบด์และสารประสานโคบอลต์ที่มีไทเทเนียมคาร์ไบด์ (TiC) แทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC) และไนโอเบียมคาร์ไบด์ (NbC) เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ส่วนเพิ่มเติมเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าคิวบิกคาร์ไบด์เนื่องจากคุณสมบัติการเผาโครงสร้างจุลภาคที่ได้นั้นแสดงโครงสร้างสามเฟสที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน

1) เกรดคาร์ไบด์อย่างง่าย

เกรดสำหรับการตัดโลหะเหล่านี้มักมีโคบอลต์ 3% ถึง 12% (โดยน้ำหนัก)ช่วงขนาดของเม็ดทังสเตนคาร์ไบด์มักจะอยู่ระหว่าง 1-8 ไมครอนเช่นเดียวกับเกรดอื่นๆ การลดขนาดอนุภาคของทังสเตนคาร์ไบด์จะเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงในการแตกตามขวาง (TRS) แต่จะลดความเหนียวลงความแข็งของชนิดบริสุทธิ์มักจะอยู่ระหว่าง HRA89-93.5;ความแข็งแรงของการแตกตามขวางมักจะอยู่ระหว่าง 175-350ksiผงของเกรดเหล่านี้อาจมีวัสดุรีไซเคิลจำนวนมาก

เกรดประเภทง่ายสามารถแบ่งออกเป็น C1-C4 ในระบบเกรด C และสามารถจำแนกตามซีรีส์เกรด K, N, S และ H ในระบบเกรด ISOเกรด Simplex ที่มีคุณสมบัติระดับกลางสามารถจัดประเภทเป็นเกรดสำหรับใช้งานทั่วไป (เช่น C2 หรือ K20) และสามารถใช้สำหรับการกลึง การกัด การไส และการคว้านเกรดที่มีขนาดเกรนเล็กลงหรือมีปริมาณโคบอลต์ต่ำและมีความแข็งสูงสามารถจัดประเภทเป็นเกรดสำหรับตกแต่ง (เช่น C4 หรือ K01)เกรดที่มีขนาดเกรนใหญ่กว่าหรือมีปริมาณโคบอลต์สูงกว่าและมีความเหนียวดีกว่าสามารถจำแนกเป็นเกรดหยาบ (เช่น C1 หรือ K30)

เครื่องมือที่ผลิตในเกรด Simplex สามารถใช้สำหรับการตัดเฉือนเหล็กหล่อ, เหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 200 และ 300, อะลูมิเนียมและโลหะนอกกลุ่มเหล็กอื่นๆ, ซูเปอร์อัลลอยและเหล็กกล้าชุบแข็งเกรดเหล่านี้สามารถใช้ในงานตัดที่ไม่ใช่โลหะ (เช่น เป็นเครื่องมือขุดเจาะหินและธรณีวิทยา) และเกรดเหล่านี้มีช่วงขนาดเกรนตั้งแต่ 1.5-10μm (หรือใหญ่กว่า) และปริมาณโคบอลต์ 6%-16%การใช้เกรดคาร์ไบด์อย่างง่ายในการตัดแบบไม่ใช้โลหะอีกประเภทหนึ่งคือการผลิตแม่พิมพ์และการเจาะโดยทั่วไปเกรดเหล่านี้จะมีเกรนขนาดกลางที่มีปริมาณโคบอลต์อยู่ที่ 16%-30%

(2) เกรดคาร์ไบด์ซีเมนต์ไมโครคริสตัลไลน์

เกรดดังกล่าวมักประกอบด้วยโคบอลต์ 6%-15%ในระหว่างการเผาผนึกเฟสของเหลว การเติมวาเนเดียมคาร์ไบด์และ/หรือโครเมียมคาร์ไบด์สามารถควบคุมการเจริญเติบโตของเกรนเพื่อให้ได้โครงสร้างเกรนละเอียดที่มีขนาดอนุภาคน้อยกว่า 1 ไมครอนเกรดเนื้อละเอียดนี้มีความแข็งสูงมากและมีความแข็งแรงในการแตกตามขวางมากกว่า 500ksiการผสมผสานระหว่างความแข็งแรงสูงและความเหนียวที่เพียงพอช่วยให้เกรดเหล่านี้ใช้มุมคายบวกที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งช่วยลดแรงตัดและสร้างเศษที่บางขึ้นโดยการตัดแทนการดันวัสดุโลหะ

ด้วยการระบุคุณภาพที่เข้มงวดของวัตถุดิบต่างๆ ในการผลิตผงซีเมนต์คาร์ไบด์หลายเกรด และการควบคุมเงื่อนไขกระบวนการเผาผนึกอย่างเข้มงวด เพื่อป้องกันการก่อตัวของเกรนขนาดใหญ่ผิดปกติในโครงสร้างจุลภาคของวัสดุ ทำให้ได้คุณสมบัติของวัสดุที่เหมาะสมเพื่อรักษาขนาดของเกรนให้เล็กและสม่ำเสมอ ควรใช้ผงรีไซเคิลที่นำกลับมาใช้เฉพาะเมื่อมีการควบคุมวัตถุดิบและกระบวนการกู้คืนอย่างเต็มรูปแบบ รวมถึงการทดสอบคุณภาพอย่างครอบคลุม

เกรดไมโครคริสตัลไลน์สามารถจำแนกตามซีรีส์เกรด M ในระบบเกรด ISOนอกจากนี้ วิธีการจำแนกประเภทอื่นๆ ในระบบเกรด C และระบบเกรด ISO จะเหมือนกับเกรดบริสุทธิ์เกรดไมโครคริสตัลไลน์สามารถใช้ทำเครื่องมือที่ตัดวัสดุชิ้นงานที่นิ่มกว่าได้ เนื่องจากพื้นผิวของเครื่องมือสามารถกลึงได้เรียบมากและสามารถรักษาคมตัดที่คมมากได้

เกรดไมโครคริสตัลไลน์ยังสามารถใช้กับการตัดเฉือนซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบ เนื่องจากสามารถทนต่ออุณหภูมิการตัดได้สูงถึง 1200°Cสำหรับการแปรรูปซูเปอร์อัลลอยและวัสดุพิเศษอื่นๆ การใช้เครื่องมือเกรดไมโครคริสตัลไลน์และเครื่องมือเกรดบริสุทธิ์ที่มีรูทีเนียมสามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานการเสียรูป และความเหนียวได้พร้อมกันเกรดไมโครคริสตัลไลน์ยังเหมาะสำหรับการผลิตเครื่องมือแบบหมุน เช่น ดอกสว่านที่สร้างแรงเฉือนมีดอกสว่านที่ทำจากซีเมนต์คาร์ไบด์เกรดคอมโพสิตในบางส่วนของดอกสว่านเดียวกัน ปริมาณโคบอลต์ในวัสดุจะแตกต่างกันไป เพื่อให้ความแข็งและความเหนียวของดอกสว่านได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดตามความต้องการในการประมวลผล

(3) เกรดคาร์ไบด์ซีเมนต์ชนิดโลหะผสม

เกรดเหล่านี้ใช้เป็นหลักในการตัดชิ้นส่วนเหล็ก และโดยทั่วไปแล้วปริมาณโคบอลต์จะอยู่ที่ 5%-10% และขนาดเม็ดมีตั้งแต่ 0.8-2μmด้วยการเติมไททาเนียมคาร์ไบด์ (TiC) 4%-25% แนวโน้มของทังสเตนคาร์ไบด์ (WC) ในการแพร่กระจายไปยังพื้นผิวของเศษเหล็กจะลดลงความแข็งแรงของเครื่องมือ ความทนทานต่อการสึกหรอของปล่องภูเขาไฟ และความต้านทานต่อความร้อนช็อกสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มแทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC) และไนโอเบียมคาร์ไบด์ (NbC) สูงสุด 25%การเพิ่มลูกบาศก์คาร์ไบด์ดังกล่าวยังเพิ่มความแข็งสีแดงของเครื่องมือ ช่วยหลีกเลี่ยงการเสียรูปเนื่องจากความร้อนของเครื่องมือในการตัดหนักหรือการทำงานอื่นๆ ที่คมตัดจะสร้างอุณหภูมิสูงนอกจากนี้ ไททาเนียมคาร์ไบด์ยังสามารถให้ตำแหน่งการเกิดนิวเคลียสระหว่างการเผาผนึก ซึ่งช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอของการกระจายลูกบาศก์คาร์ไบด์ในชิ้นงาน

โดยทั่วไปแล้ว ช่วงความแข็งของเกรดคาร์ไบด์ซีเมนต์ชนิดอัลลอยด์คือ HRA91-94 และความแข็งแรงในการแตกหักตามขวางคือ 150-300ksiเมื่อเปรียบเทียบกับเกรดบริสุทธิ์แล้ว เกรดโลหะผสมมีความทนทานต่อการสึกหรอต่ำและมีความแข็งแรงต่ำกว่า แต่มีความทนทานต่อการสึกหรอจากกาวได้ดีกว่าเกรดโลหะผสมสามารถแบ่งออกเป็น C5-C8 ในระบบเกรด C และสามารถจำแนกตามซีรีย์เกรด P และ M ในระบบเกรด ISOเกรดโลหะผสมที่มีคุณสมบัติระดับกลางสามารถจัดประเภทเป็นเกรดสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไป (เช่น C6 หรือ P30) และสามารถใช้สำหรับการกลึง การต๊าป การไส และการกัดเกรดที่แข็งที่สุดสามารถจำแนกเป็นเกรดการเก็บผิวละเอียด (เช่น C8 และ P01) สำหรับการกลึงเก็บผิวละเอียดและการคว้านเกรดเหล่านี้มักมีขนาดเกรนที่เล็กกว่าและมีปริมาณโคบอลต์ต่ำเพื่อให้ได้ความแข็งและความต้านทานต่อการสึกหรอตามที่ต้องการอย่างไรก็ตาม สามารถรับคุณสมบัติของวัสดุที่คล้ายคลึงกันได้โดยการเพิ่มลูกบาศก์คาร์ไบด์ให้มากขึ้นเกรดที่มีความเหนียวสูงสุดสามารถจำแนกเป็นเกรดหยาบ (เช่น C5 หรือ P50)เกรดเหล่านี้มักมีขนาดเกรนปานกลางและมีปริมาณโคบอลต์สูง โดยมีการเติมคิวบิกคาร์ไบด์ในปริมาณที่ต่ำเพื่อให้ได้ความเหนียวที่ต้องการโดยการยับยั้งการเติบโตของรอยแตกในการกลึงแบบขัดจังหวะ ประสิทธิภาพการตัดสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้โดยใช้เกรดที่มีโคบอลต์สูงที่กล่าวถึงข้างต้นซึ่งมีปริมาณโคบอลต์สูงกว่าบนพื้นผิวเครื่องมือ

เกรดโลหะผสมที่มีปริมาณไททาเนียมคาร์ไบด์ต่ำกว่าจะใช้สำหรับการตัดเฉือนเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กอ่อน แต่ยังสามารถใช้สำหรับการตัดเฉือนโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบขนาดเกรนของเกรดเหล่านี้มักน้อยกว่า 1 μm และปริมาณโคบอลต์อยู่ที่ 8%-12%เกรดที่แข็งกว่า เช่น M10 สามารถใช้สำหรับการกลึงเหล็กอ่อนได้เกรดที่แข็งกว่า เช่น M40 สามารถใช้สำหรับการกัดและไสเหล็กกล้า หรือสำหรับการกลึงเหล็กกล้าไร้สนิมหรือซูเปอร์อัลลอย

เกรดคาร์ไบด์ซีเมนต์ชนิดอัลลอยด์ยังสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการตัดที่ไม่ใช่โลหะ โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรอขนาดอนุภาคของเกรดเหล่านี้มักจะอยู่ที่ 1.2-2 ไมครอน และปริมาณโคบอลต์อยู่ที่ 7%-10%เมื่อผลิตเกรดเหล่านี้ มักจะมีการเติมวัตถุดิบรีไซเคิลในสัดส่วนที่สูง ส่งผลให้ประหยัดค่าใช้จ่ายสูงในการใช้งานชิ้นส่วนสึกหรอชิ้นส่วนที่สึกหรอต้องการความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีและมีความแข็งสูง ซึ่งสามารถหาได้จากการเติมนิกเกิลและโครเมียมคาร์ไบด์ในการผลิตเกรดเหล่านี้

เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดทางเทคนิคและประหยัดของผู้ผลิตเครื่องมือ ผงคาร์ไบด์เป็นองค์ประกอบหลักผงที่ออกแบบสำหรับอุปกรณ์การตัดเฉือนและพารามิเตอร์กระบวนการของผู้ผลิตเครื่องมือช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพของชิ้นงานที่เสร็จสมบูรณ์ และส่งผลให้มีเกรดคาร์ไบด์หลายร้อยเกรดลักษณะการรีไซเคิลของวัสดุคาร์ไบด์และความสามารถในการทำงานร่วมกับซัพพลายเออร์ผงโดยตรงช่วยให้ผู้ผลิตเครื่องมือสามารถควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์และต้นทุนวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ