O carboneto cimentado é um material compósito composto por carbonetos metálicos refratários de alta dureza e metais cimentados. Devido à sua alta dureza, resistência ao desgaste e propriedades químicas estáveis, é usado em materiais de ferramentas modernas e materiais resistentes ao desgaste. Materiais de alta temperatura e resistentes à corrosão ocupam uma posição importante. Atualmente, as ligas duras à base de carboneto de tungstênio são as mais amplamente utilizadas entre os carbonetos produzidos no mundo, com a maior produção e o maior uso. Entre elas, a liga dura WC usada em minas tem sido considerada o “dente” das indústrias de desenvolvimento de minas, perfuração de petróleo e exploração geológica, e tem recebido grande atenção. As ferramentas de perfuração de rocha são compostas por um corpo metálico formas embutidas nele e diferentes graus de dentes de broca de liga dura WC de acordo com diferentes condições de trabalho. Tome como exemplo as picaretas de eixo de picareta, o ambiente de trabalho das picaretas é severo e, além do desgaste abrasivo sob compressão, flexão e alta tensão, também tem uma força de impacto indefinida, portanto carbonetos ocorrem com frequência durante a mineração de carvão. A cabeça é quebrada e cai, o que leva ao desgaste prematuro e falha da matriz de coleta, o que torna a vida útil das palhetas em forma de palheta muito menor do que a vida útil projetada. Portanto, uma excelente liga dura para mineração deve ter alta resistência, alta dureza exigida para resistência à abrasão e alta tenacidade necessária para resistência à fratura de impacto.Ferramenta de desgaste de liga de WC O tosqueador do tosquiador está em contato direto com a costura de carvão durante o processo de trabalho. As características de desgaste abrasivo do shearer estão intimamente relacionadas com a estrutura e dureza da camada de carvão. A dureza do carvão é baixa, geralmente de 100 a 420 HV, mas o carvão freqüentemente contém dureza diferente. Impurezas como quartzo e pirita (900 a 1100 HV) têm alta dureza e têm grande influência nas características de desgaste abrasivo das palhetas. Na maioria dos exemplos operacionais, a resistência ao desgaste é uma função básica da dureza do material. Quanto maior a dureza, maior a resistência ao desgaste abrasivo. WC puro é muito duro e semelhante ao diamante. Em carboneto cimentado, as partículas de WC formam um esqueleto forte, pelo que os carbonetos cementados WC exibem uma dureza muito elevada. Além disso, WC pertence ao sistema de cristal hexagonal e tem anisotropia na dureza. A dureza Vickers da superfície inferior {0001} e a superfície da aresta {1010} é de 2 100 HV e 1 080 HV, respectivamente. No carboneto cimentado de grão grosso, a proporção de grãos de WC no plano é alta, e assim o carboneto contendo a CC de grãos grosseiros apresenta maior dureza. Ao mesmo tempo, a uma temperatura elevada de 1 000 ° C, as ligas duras de WC grosseiro têm maior dureza do que as ligas duras comuns e apresentam uma boa dureza vermelha. No processo de corte de carvão, as partículas de WC são expostas na superfície do cimento. carboneto após as fases cimentadas do carboneto cimentado na ponta da ferramenta protegida pela borda construída foram espremidas ou levadas por raspagem com abrasivo. As partículas de WC apoiadas por fase ligadas são facilmente esmagadas, destruídas e liberadas. Devido aos grãos grosseiros do WC, o metal duro tem uma forte força de retenção em relação ao WC, e os grãos do WC são difíceis de retirar e apresentam excelente resistência ao desgaste.1.2 Dureza do WC AlloyQuando o cortador corta a rocha de carvão, o cortador a cabeça é submetida a estresse de alta tensão, tensão de tração e tensão de cisalhamento sob a ação da carga de impacto. Quando a tensão excede o limite de resistência da liga, a cabeça de corte da liga será fragmentada. Mesmo que a tensão gerada não atinja o limite de resistência do metal duro, a fissuração por fadiga do metal duro ocorrerá sob a ação repetida da carga de impacto, e a expansão da trinca por fadiga pode fazer com que a cabeça da ferramenta caia ou lascar. Ao mesmo tempo, ao cortar a junta de carvão, o picador produz uma alta temperatura de 600-800 ° C na superfície de corte, e a junta de carvão de corte de corte é um movimento rotativo periódico. O aumento de temperatura está alternando, e a temperatura aumenta quando a cabeça de corte entra em contato com a rocha de carvão. , esfriar ao sair da rocha de carvão. Devido à constante mudança da temperatura da superfície, a densidade de deslocamento aumenta e se concentra, e a superfície do padrão de serpentina aparece. A profundidade das rachaduras e a taxa de propagação diminuem com o aumento do tamanho do grão de metal duro e a morfologia, direção e profundidade de rachaduras também variam com o tamanho do grão WC. As rachaduras em ligas finas são na maior parte retas e pequenas e longas; as rachaduras de liga grossa grossa são irregulares e curtas. As rachaduras se estendem principalmente no limite de grão fraco. No carboneto cementado de grão grosso, se as microtrincas contornam os grãos de WC de granulação grossa, elas são em forma de ziguezague e devem ter energia que corresponda à área da fratura; se eles passarem Quando os grãos de WC são expandidos, eles devem ter energia de fratura considerável. Como resultado, os grãos de WC de granulação grossa têm deflexão e bifurcação aumentada de trincas, o que pode impedir a propagação adicional de microtrincas e aumentar a tenacidade do carboneto cimentado. Com o mesmo teor de fase cimentícia, a liga de grão grosso possui uma fase de colagem mais grossa, que é benéfica para a deformação plástica da fase de colagem, inibe a extensão de trincas e apresenta boa tenacidade. Estudos sobre a resistência e estrutura da WC -O carboneto cementado também mostra que há uma certa regra entre a resistência do metal duro e o tamanho do grão do WC. Quando o teor de cobalto é constante, a resistência das ligas de baixo cobalto convencionais sempre aumenta à medida que o tamanho de grãos de WC no metal duro torna-se mais grosseiro, e a resistência da liga com maiores picos de cobalto com engrossamento de grãos de WC. Processo de preparação de Mineração WC AlloyAt presente, pós de carboneto de tungstênio são geralmente preparados pelo processo de redução de óxido de tungstênio para obter pó de tungstênio grosso, pó de tungstênio obtido por alta temperatura de carbonização para obter pó de WC grosso e pó WC e pó Co através da mistura, moagem úmida e sinterização. Entre eles, a escolha de preparação de pó grosso WC, processo de sinterização e equipamentos afeta diretamente o desempenho da liga de WC da mina.2.1 Preparação de WC em pó (1) Preparação de pó de tungstênio grosso Os resultados do teste de Luo Binhui mostram que o teor de oxigênio do óxido de tungstênio bruto material afeta diretamente o tamanho de partícula de pó de tungstênio. Para produzir pó de tungstênio ultrafino, o óxido de tungstênio com menor teor de oxigênio deve ser selecionado como matéria-prima (geralmente o tungstênio roxo), e o pó de tungstênio mais grosso deve ser selecionado para a produção de oxigênio. Um alto teor de óxido de tungstênio (tungstênio amarelo ou tungstênio azul) é usado como matéria-prima. Os resultados de Zhang Li et al. mostrou que, em comparação com o tungstênio amarelo, o uso de tungstênio azul para obter pó de tungstênio de grão grosso não tem vantagem no tamanho e distribuição das partículas. No entanto, os microporos de superfície são menos pó de tungstênio feito de tungstênio amarelo, e o desempenho geral dos carbonetos cimentados é melhor. Sabe-se que a adição de um metal alcalino ao óxido de tungsténio contribui para a aspereza longa do pó de tungsténio, mas o metal alcalino residual no pó de tungsténio suprime o crescimento dos grãos de cristal do WC. Sun Baoqi et al. usado óxido de tungstênio ativado por lítio para redução de hidrogênio para preparar pó de tungstênio grosso. Com base nos resultados experimentais, ele explorou o mecanismo de ativação e crescimento de grãos. Ele acreditava que, adicionando sal de lítio volátil, a taxa de deposição volátil durante a redução do óxido de tungstênio era acelerada, resultando no crescimento do tungstênio a temperaturas mais baixas. Huang Xin adicionou sal de Na em WO 3 para redução de temperatura intermediária. O tamanho de partícula do pó de tungstênio é proporcional à quantidade de Na adicionada. Com o aumento da adição de Na, o número de grandes grãos de cristal aumentou de 50 para 100 μm. (2) Classificação de pó de tungstênioGao Hui acredita que a classificação do pó de tungstênio pode efetivamente alterar as propriedades do pó e resolver o problema da espessura desigual de pó. Reduza a diferença entre os diâmetros de partícula mínimo, máximo e médio para produzir um pó de WC mais grosseiro e uniforme; devido às características do tungstênio, ele não é facilmente quebrado, e esmagamento moderado é realizado antes da classificação para separar as partículas aglomeradas no pó. (3) Preparo grosso de WC em pó A preparação de pós de WC de granulação grossa por carbonização a alta temperatura de pós de granulação grossa de tungstênio é um método clássico e clássico. Os pós de tungstênio de grão grosso são misturados com negro de fumo e depois misturados em um forno de tubo de carbono. A temperatura de carbonização dos pós de tungsténio grosso é geralmente de cerca de 1 600 ° C, e o tempo de carbonização é de 1 a 2 horas. Devido à carbonização a alta temperatura durante muito tempo, este método minimiza os defeitos de rede da CC e minimiza a deformação microscópica, melhorando assim a plasticidade da CC. Nos últimos anos, o processo de carbonização do pó de tungstênio tem sido continuamente desenvolvido. Algumas fábricas de produção de metal duro começaram a adotar fornos de indução de freqüência intermediária avançados para carbonização a vácuo e hidrogenação. Devido ao fenômeno de sinterização e crescimento de partículas de WC, as partículas de WC crescem mais espessas e espessas em altas temperaturas. Além disso, quanto mais fino for o pó de tungstênio original, mais óbvio será o fenômeno da alta temperatura e do crescimento do grão WC. É baseado neste princípio que o uso de pó de tungstênio de granulação média e até mesmo pós de granulação fina de tungstênio para carbonização de alta temperatura para obter carboneto de tungstênio de granulação grossa. O uso de pó de tungstênio (Fisher sub-peneira sixer, Fsss 5,61 a 9,45 µm) foi relatado na literatura. A temperatura de carbonização foi de 1 800 a 1 900 ° C e o pó WC com Fsss 7,5 a 11,80 μm foi obtido. Pó fino de tungstênio foi usado. (Fsss <2,5 μm), temperatura de carbonização 2 000 ° C, pó WC com Fsss de 7 a 8 μm foi preparado. Devido à grande diferença de densidade entre tungstênio e WC, as partículas de tungstênio se convertem em partículas WC durante a conversão de tungstênio para WC. As partículas de WC resultantes contêm grande energia de deformação e algumas das partículas de WC estouram como resultado, e as partículas WC tornar-se menor após a detonação. Huang Xin et al. adotou um método de carbonização em duas etapas. Como a primeira vez foi a carbonização incompleta, a parte central da partícula permaneceu pura tungstênio e a camada superficial das partículas foi completamente carbonizada. O tungstênio puro pode ser recristalizado para consumir parte da energia de tensão, reduzindo assim o craqueamento de grãos. A probabilidade. Comparado com o pó de WC de um passo convencional, o pó de WC de granulação grossa produzido pelo método de dois passos tem uma composição de fase única e quase nenhuma W 2 C, WC (1-x) e outras fases diversas. Zhang Li et al. Estudou-se o efeito da Co dopagem no tamanho de grão e micro-morfologia de pós de WC grosso e grosso. Os resultados mostram que o Co doping é benéfico para o aumento do tamanho de grão e carbono livre do pó de WC e é benéfico para cristais individuais. WC em pó Quando o teor de dopagem de Co é de 0,035%, a integridade cristalina dos grãos de WC é significativamente melhorada, mostrando um distinto passo de crescimento e plano de crescimento. (4) processo térmico de alumínio grosso A característica distintiva é que o carboneto de tungstênio pode ser usado diretamente produzir carboneto de tungstênio e o pó de carboneto de tungstênio produzido é particularmente espesso e carbonizado. Uma mistura de minério de tungstênio e óxido de ferro é reduzida com alumínio, enquanto o carboneto é usado para carboneto de cálcio. Enquanto a carga é inflamada, a reação ocorre espontaneamente, resultando em uma reação exotérmica com uma temperatura de autoaquecimento de até 2500 ° C. Após a reação, o forno de reação e o material são resfriados. A parte inferior do forno produzirá uma camada de bloco à base de WC, e o restante será metal ferro, manganês, excesso de alumínio metálico e uma pequena quantidade de escória. A camada de escória superior foi separada, o lingote inferior foi triturado, o excesso de carboneto de cálcio foi removido por lavagem com água, ferro, manganês e alumínio foram removidos por tratamento ácido e, finalmente, os cristais WC foram classificados por gravidade. O WC produzido por este processo é triturado a um nível de mícron para uso com uma variedade de diferentes carbonetos cimentados.2.2 Sinterização de WC Carbide (1) Sinterização a vácuo Na sinterização a vácuo, a molhabilidade do metal de ligação à fase dura é significativamente melhorada. e o produto não é facilmente cementado e descarbonizado. Portanto, muitos dos famosos fabricantes de metal duro do mundo usam sinterização a vácuo, e a sinterização a vácuo na produção industrial da China substituiu gradualmente a sinterização por hidrogênio. Mo Shengqiu estudou a preparação de carboneto cementado WC-Co com baixo teor de cobalto por sinterização a vácuo, e apontou que o sistema de processo na fase de pré-queima é a chave para a sinterização de carboneto cementado WC-Co com baixo teor de cobalto. Neste estágio, as impurezas e o oxigênio na liga são eliminados, a contração volumétrica é relativamente intensa e a densidade aumenta rapidamente. O vácuo pré-queima na liga de 0,11 a 0,21 MPa tem melhor desempenho final. Para carbonetos cimentados WC-Co de granulação grossa com teor de cobalto entre 4% e 6%, para alta resistência, a temperatura de pré-sinterização deve estar entre 1 320 e 1 370 ° C (2) Pressostática isostática a baixa pressãoCarboneto cementado sinterizado a vácuo tem uma pequena quantidade de poros e defeitos. Esses poros e defeitos não afetam apenas o desempenho do material, mas também tendem a ser a fonte da fratura durante o uso. A tecnologia de pressão isostática a quente é um método eficaz para resolver este problema. Desde o início da década de 90, foram introduzidos fornos de sinterização a quente isostáticos de baixa pressão em algumas grandes empresas na China, como a Jianghan Bit Factory, a Zhuzhou Cemented Carbide Factory e a Zigong Cemented Carbide Factory; Fornos de sinterização de baixa pressão, desenvolvidos independentemente pelo Instituto de Pesquisa Iron Iron and Steel, foram colocados em operação. usar. A aplicação de prensagem isostática a quente de baixa pressão reduz a porosidade do metal duro e a estrutura é densa e melhora a tenacidade ao impacto da liga e melhora a vida útil do metal duro.Jia Zuocheng e outros resultados experimentais mostram que a baixa pressão quente O processo de prensagem isostática é benéfico para a eliminação de vazios no crescimento de grãos de liga e WC, e aumenta a resistência à flexão de ligas WC-15Co e WC-22Co de granulação grossa. Xie Hong et al. estudaram os efeitos da sinterização a vácuo e da sinterização a baixa pressão nas propriedades dos carbonetos cementados da WC-6Co. Os resultados mostram que a dureza Vickers material de sinterização a vácuo 1 690 kg / mm 2, a resistência à ruptura transversal é 1 830 MPa, enquanto a dureza Vickers material sinterizado de baixa pressão é aumentada para 1 720 kg / mm 2, a resistência à ruptura transversal é 2140 MPa. Wang Yimin também produziu ligas WC-8Co por sinterização a vácuo e sinterização a baixa pressão. Os resultados mostram que o material sinterizado a vácuo tem uma dureza de 89,5 HRA e uma resistência à ruptura transversal de 2270 MPa; e o material sinterizado de baixa pressão tem uma dureza aumentada de 89,9 HRA e fratura transversal. A força é de 2 520 MPa. A uniformidade de temperatura do forno de sinterização é um fator importante que afeta a qualidade dos produtos de metal duro de alto desempenho. Um grande número de estudos simulou e otimizou o campo de temperatura no forno de sinterização. A literatura propõe um método de simulação por partes consistente com os resultados experimentais. A distribuição de temperatura no tubo de grafite não é uniforme, o que se deve principalmente à disposição não razoável do barco de grafite e do produto sinterizado e da estrutura do tubo de grafite. No teste, medidas de otimização foram propostas para reduzir o desvio de temperatura superficial dos produtos sinterizados em aproximadamente 10 K durante a fase de vácuo e dentro de ± 7 K durante a fase de aquecimento do gás, melhorando assim a qualidade de sinterização. ) Método de sinterização sob condições pressurizadas usando energia de descarga instantânea e intermitente. O mecanismo de sinterização SPS ainda é controverso. Acadêmicos no país e no exterior conduziram extensas pesquisas sobre esse assunto. Acredita-se geralmente que um plasma de descarga é gerado instantaneamente quando um pulso de corrente direta é aplicado a um eletrodo, de modo que o calor gerado uniformemente por cada partícula no corpo sinterizado ativa a superfície da partícula, e a sinterização é realizada pelo autoaquecedor. efeito do interior do pó. Liu Xuemei et al usaram XRD, EBSD e outros métodos de teste para comparar a composição de fases, a microestrutura e as propriedades dos materiais de liga dura obtidos por prensagem a quente e sinterização por plasma de faísca. Os resultados mostram que os materiais sinterizados SPS possuem alta tenacidade à fratura. Xia Yanghua, etc. usando tecnologia SPS com uma pressão inicial de 30 MPa, temperatura de sinterização 1 350 ° C, mantendo 8 min, a temperatura de 200 ° C / min preparou dureza de carboneto de 91 HRA, resistência à fratura transversal de 1 269 MPa. A literatura utiliza a tecnologia SPS para sinterizar carbonetos cementados WC-Co. Pode produzir WC- com densidade relativa de 99%, HRA ≥ 93 e boa formação de fase e microestrutura uniforme sob temperatura de sinterização de 1270 ° C e pressão de sinterização de 90 MPa. Co Carbide. Zhao et al. da Universidade da Califórnia, EUA, preparou o metal duro sem aglutinante pelo método SPS. A pressão de sinterização foi de 126 MPa, a temperatura de sinterização foi de 1 750 ° C e não foi obtido tempo de retenção. Obteve-se uma liga totalmente densa, mas continha uma pequena quantidade de fase W2C. Para remover as impurezas, foi adicionado um excesso de carbono. A temperatura de sinterização era de 1 550 ° C e a temperatura de manutenção era de 5 μm. A densidade do material permaneceu inalterada e a dureza Vickers foi de 2 500 kg / mm2. Estacione a sinterização por plasma como um novo tipo de tecnologia de sinterização rápida tem amplas perspectivas de aplicação. No entanto, a pesquisa no país e no exterior ainda é limitada ao estágio de pesquisa de laboratório. O mecanismo de sinterização e equipamentos de sinterização são os principais obstáculos ao seu desenvolvimento. O mecanismo de sinterização SPS ainda é controverso, especialmente os processos intermediários e os fenômenos de sinterização ainda precisam ser mais estudados. Além disso, o equipamento SPS usa grafite como molde. Devido à sua alta fragilidade e baixa resistência, não é propício para sinterização a alta temperatura e alta pressão. Portanto, a taxa de utilização de molde é baixa. Para a produção real, é necessário desenvolver novos materiais de molde com maior resistência e reutilização do que os materiais de moldagem atualmente usados (grafite), a fim de aumentar a capacidade de suporte do molde e reduzir o custo do molde. No processo, é necessário estabelecer a diferença de temperatura entre a temperatura do molde e a temperatura real da peça para controlar melhor a qualidade do produto. (4) Sinterização por micro-ondasUm método no qual a energia de microondas é convertida em energia térmica para sinterização por usando a perda dielétrica de um dielétrico em um campo elétrico de alta frequência, e todo o material é uniformemente aquecido a uma certa temperatura para atingir densificação e sinterização. O calor é gerado a partir do acoplamento do próprio material com o microondas, e não da fonte externa de calor. A equipe da Monika estudou a sinterização por microondas e a densificação tradicional de sinterização de carbonetos cementados da WC-6Co. Os resultados experimentais mostram que o grau de densificação da sinterização por microondas é mais rápido que o da sinterização tradicional. Pesquisadores da Universidade da Pensilvânia estudaram a produção de produtos de carboneto de tungstênio na indústria de sinterização por microondas. Apresentam propriedades mecânicas superiores às dos produtos convencionais, e apresentam boa uniformidade de microestrutura e baixa porosidade. O processo de sinterização por microondas de carboneto cementado WC-10Co por sinterização por microondas foi estudado no sistema omni-peak. Foi analisada a interação do campo elétrico de microondas, campo magnético e campo eletromagnético de micro-ondas em carboneto cementado WC-10Co. A falta de dados e equipamentos de propriedades de materiais são dois grandes obstáculos para o desenvolvimento da tecnologia de sinterização por microondas. Sem os dados sobre as propriedades dos materiais, não se pode conhecer o mecanismo de ação com as microondas. Devido à forte seletividade dos fornos de sinterização por microondas para produtos, os parâmetros dos fornos de microondas necessários para diferentes produtos são muito diferentes. É difícil fabricar equipamentos de sinterização por microondas com alto grau de automação, com frequência variável e funções de sintonia automática, que é um gargalo que restringe seu desenvolvimento.Veja nossas ferramentas de mineração aqui
Fonte: Meeyou Carbide

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