Твердосплавные плоские пластины являются важным материалом, используемым в различных отраслях промышленности благодаря своей высокой твердости и износостойкости. В этой статье представлен полный обзор твердосплавных плоских пластин, их состава, свойств, применения, технических характеристик, цен, сравнений и многого другого.
Обзор
Твердосплавные плоские пластины - это пластины, изготовленные из цементированных карбидов с исключительной твердостью, обычно превышающей 2000 HV. Твердосплавные пластины обладают повышенной износостойкостью, прочностью и долговечностью по сравнению с обычными стальными пластинами в условиях высоких контактных нагрузок, абразивного износа, коррозии и динамических воздействий.
Некоторые ключевые детали о плоских пластинах из твердого сплава:
- Изготавливаются из цементированных карбидов, обычно содержащих карбид вольфрама, а также карбиды кобальта, титана, тантала и т. д.
- Твердость варьируется от ~85 HRA до 95 HRA в зависимости от марки.
- Прочность на растяжение до 3500 МПа, выдерживает очень высокие нагрузки на сжатие
- Жесткость и устойчивость к изгибающим нагрузкам также очень высоки
- Химически инертен, очень устойчив к коррозии и окислению
- Выдерживают перепады температур от криогенных до ~1000°C
- Стабильность размеров лучше, чем у стали, благодаря меньшему тепловому расширению
- Электропроводящий, устойчивый к тепловым ударам, немагнитный
Твердосплавная плоская пластина Состав
Твердосплавные пластины содержат следующие основные элементы в своем металлургическом составе:
| Элемент | Диапазон композиций |
|---|---|
| Карбид вольфрама | 85-97% |
| Кобальт | 3-12% |
| Карбид титана | 0-8% |
| Карбид тантала | 0-8% |
Карбид вольфрама является основным компонентом, который придает цементированным карбидам исключительную твердость, прочность, жесткость и износостойкость. Кобальт выступает в качестве связующего вещества, которое удерживает частицы карбида вместе. При добавлении карбидов титана и тантала их свойства еще более усиливаются.
Относительные пропорции этих карбидов металлов и связующего могут быть изменены для получения различных марок цементированных карбидов, оптимизированных для конкретных применений. Процесс производства порошковой металлургии обеспечивает очень однородное смешивание и распределение карбидных соединений в связующей матрице.
Механические свойства
Ниже приведены выдающиеся механические свойства плоских пластин из карбида вольфрама:
| Недвижимость | Значения |
|---|---|
| Твердость | До 95 HRA |
| Прочность на сжатие | До 8 ГПа |
| Прочность на изгиб | До 3,5 ГПа |
| Вязкость разрушения | До 45 МПа√м |
| Модуль Юнга | 500-700 ГПа |
Высокая твердость более 90 HRA делает их чрезвычайно износостойкими и хорошо подходящими для работы с абразивными поверхностями или суспензиями. Показатели прочности и жесткости намного выше, чем у других материалов, что позволяет использовать их в конструкциях, рассчитанных на большие нагрузки. Они также демонстрируют отличную стабильность размеров в широком диапазоне температур и обладают высокой теплопроводностью для отвода тепла.
Устойчивость к коррозии и износу
Твердосплавные пластины обеспечивают исключительную устойчивость к воздействию:
- Абразивный и адгезивный износ
- Эрозия твердых частиц
- Фреттинг-износ
- Кавитация и эрозия шлама
- Коррозия в кислотах, щелочах, органических химических веществах
- Стойкость к окислению до ~1000°C
Основным механизмом сопротивления износу и коррозии является высокая химическая инертность и твердость вольфрама и других карбидов. Кобальтовая связка также вносит свой вклад, заполняя все поры.
Правильный выбор марки твердого сплава обеспечивает долговечность даже в чрезвычайно сложных эрозионно-коррозионных условиях с жидкостями, насыщенными частицами, или при длительном погружении в сильнокислотные химические среды.
Области применения твердосплавных плоских пластин
К типичным областям применения, в которых выгодно использовать плоские пластины из твердого сплава, относятся:
| Промышленность | Компоненты | Преимущества |
|---|---|---|
| Добыча | Футеровка желоба, пластины бункера | Устойчивость к износу и эрозии |
| Дноуглубительные работы | Рабочие колеса, шламовые трубы | Обработка твердых частиц |
| Нефть и газ | Детали клапанов, форсунки | Устойчивость к истиранию и коррозии |
| Сталь | Ролики, блоки для штамповки | Прочность и термическая стабильность |
| Цемент | Размольные барабаны, сепараторные конусы | Выдерживает абразивное воздействие |
| Бумага и целлюлоза | Пластины для рафинирования, шнековые конвейеры | Устойчивость к эрозии и химическим веществам |
| Сельское хозяйство | Плужные ножи, корморезки | Износостойкость в почве |
| Пищевая промышленность | Режущие ножи, форсунки | Устойчивость к коррозии и бактериям |
Постоянство свойств материала и состава твердого сплава обеспечивает надежную и предсказуемую долговременную работу в самых суровых условиях эксплуатации.
Твердые сплавы для различных областей применения
| Приложение | Рекомендуемые классы |
|---|---|
| Износостойкость | Микрозернистые сорта с мелкими карбидами размером ~1 микрон |
| Коррозионная стойкость | Степени с кобальтовым связующим >10% |
| Высокая твердость | Ультрамелкие или нанозернистые карбиды размером <0,5 мкм |
| Устойчивость к ударам | Гранулы с некоторым содержанием TiC и TaC |
| Высокая прочность | Средние ~2-6 микронные частицы карбида |
Технические характеристики
Твердосплавные пластины доступны в стандартных или нестандартных геометриях и размерах в соответствии с требованиями приложения:
Стандартный диапазон размеров:
- Толщина: от 2 мм до 300 мм
- Ширина и длина: До 2000 мм x 5000 мм соответственно
Отделка поверхности:
- Прецизионная шлифовка с точностью до 1 микрона Ra
- Возможна полированная отделка
Допуск плоскостности:
- До 0,02 мм на линейный фут
- Может быть обработан и отшлифован с точными допусками
Нестандартные формы:
- Операции резки и профилирования позволяют создавать сложные геометрические формы
- Формованные пластины для футеровки цилиндрических сосудов
- Резьбовые отверстия, вставки, контуры в соответствии с чертежами
Оценки и стандарты:
| Стандарт | Классы | Диапазон твердости |
|---|---|---|
| ISO 513 | C1, C2, C3 и т.д. | До 95 HRA |
| ASTM B274 | A, B, C, D и т.д. | 88-93 HRA |
| DIN/EN | K01, K05, K10 и т.д. | 85-90 HRA |
Марка выбирается в зависимости от области применения, необходимых свойств, соблюдения международных стандартов и т.д. Также предлагаются запатентованные марки.
Ценообразование из твердосплавная плоская пластина
Диапазон цен:
- $20 - $300 за кг
- $50 - $1000 за пластину
При больших заказах предоставляются оптовые скидки.
Драйверы цен:
- Марка и чистота карбида
- Допуски и отделка
- Количество заказов
- Уровень настройки
- Региональные тарифы и налоги
Советы по экономии:
- Выбор стандартных размеров и распространенных марок в производстве
- Объедините несколько небольших заказов, чтобы получить выгоду от оптовых цен
- Обеспечивают более длительное и предсказуемое время выполнения заказа
- Заключайте контракты с годовыми тарифами для больших объемов использования
- Квалифицируйте местных производителей, чтобы сэкономить на логистике
Сравнение цен с альтернативными вариантами:
| Материал | Цена за кг |
|---|---|
| Карбид вольфрама | $100-300 |
| Нержавеющая сталь | $5-15 |
| Закаленная сталь | $10-25 |
| Чугун | $2-6 |
| Накладка из карбида хрома | $30-60 |
Твердосплавные пластины обладают гораздо лучшими износостойкими свойствами и выгоднее по стоимости жизненного цикла по сравнению с более дешевыми альтернативами, которые могут нуждаться в частой замене. Экономия на производительности и техническом обслуживании перевешивает более высокую первоначальную цену.
Производители и поставщики
К числу ведущих мировых поставщиков твердосплавных пластин относятся:
| Компания | Места | Классы | Возможности |
|---|---|---|---|
| Kennametal | США, Германия | K01-K40, пользовательский | Литье, механическая обработка |
| Sandvik | Швеция, Индия | GC20, пользовательский | Производство полного ассортимента |
| Mitsubishi Materials | Япония | Пользовательское | Литье, обработка поверхности |
| Искар | Израиль, Азия | C1-C5 | Резка, профилирование |
| Kyocera | Япония | Ультратонкие на заказ | Передовая обработка порошков |
Помимо этих брендовых производителей, многочисленные региональные производители и механические мастерские также предлагают услуги по изготовлению и отделке стандартных и нестандартных твердосплавных пластин.
Выбор поставщиков, способных совместно разрабатывать и производить интегрированные твердосплавные компоненты для конкретных применений, позволяет добиться наилучших характеристик. Местные дистрибьюторы, располагающие стандартными запасами, могут удовлетворить потребности общего назначения.
Сравнение с альтернативами
Vs. Нержавеющая сталь
| Твердый сплав | Нержавеющая сталь | |
|---|---|---|
| Твердость | Намного выше ~90 HRA | Нижний ~200 BHN |
| Прочность | Выше 2-4X | Умеренный |
| Износостойкость | Чрезвычайно высокая твердость | Низкая устойчивость к истиранию |
| Коррозионная стойкость | Высокое содержание большинства химических веществ | Выше - большинство кислот, щелочей |
| Выдерживает температуру | Лучше при температуре свыше 550°C | Низкая температура размягчения |
| Относительная цена | В 5-10 раз дороже | Нижний |
| Простота обработки | Вызов | Легко обрабатывать и изготавливать |
Vs. Закаленная инструментальная сталь
| Твердый сплав | Закаленная сталь | |
|---|---|---|
| Сохранение твердости | Превосходно работает при высоких температурах | Быстрое опускание за пределы 500°C |
| Тепловые свойства | Большая стабильность размеров | Более высокий коэффициент расширения |
| Сопротивление разрушению | Нижний | Менее хрупкие в тонких сечениях |
| Изготовление | Ограниченная способность к формованию | Легче обрабатывать и шлифовать |
| Реактивные металлы | Без ограничений | Не может работать с титановыми сплавами и т.д. |
| Интеграция частей | Сложные переходы между материалами | Более легкая гибкость конструкции |
Vs. Чугун и белый чугун
| Твердый сплав | Литой/белый чугун | |
|---|---|---|
| Твердость | Гораздо более последовательный | Изменчивость свойств |
| Диапазон оценок | Более широкая гибкость | Ограниченные сплавы |
| Коррозионная стойкость | Значительно лучше | Подвержен химическим атакам |
| Размер компонента | Маленькие тарелки и детали | Возможны более объемные секции |
| Изготовление | Контролируемый процесс порошковой металлургии | Возможны дефекты литья |
Среди всех конкурирующих материалов цементированные карбиды обладают исключительными сочетаниями твердости, прочности, химической и температурной стойкости, необходимыми в особо ответственных областях применения. Передовое производство порошков и возможность разработки целого ряда возможных составов и микроструктур карбидов делает их незаменимыми, несмотря на более высокую цену.
Плюсы и минусы
Преимущества
- Высочайшая твердость для обеспечения износостойкости
- Сохраняет прочность при высоких температурах
- Химически очень инертны
- Настраиваемый состав и микроструктура
- Постоянные однородные свойства
- Обеспечивает легкую и компактную конструкцию компонентов
Ограничения
- Хрупкие с пониженной вязкостью разрушения
- Сложность изготовления сложных форм
- Более высокая стоимость по сравнению со стальными альтернативами
- Нелегко отремонтировать или изменить после изготовления
- Требуется кобальтовое связующее, ограничивающее использование при высоких температурах
- Сложно обрабатывать с помощью обычных инструментов
Тщательный подбор градации, выбор конструкции и оптимизация производственного процесса позволяют смягчить недостатки и в полной мере воспользоваться многочисленными преимуществами.
Вопросы и ответы
В: Подходят ли твердосплавные пластины для применения в пищевой/фармацевтической промышленности?
О: Да, марки, не содержащие кобальта и соответствующие таким стандартам, как ISO 23529, можно смело использовать. Устойчивость к коррозии и непористая природа также сводят к минимуму прилипание бактерий.
В: Какой диапазон толщины доступен для небольших изношенных деталей футеровки?
О: Миниатюрные пластины толщиной до 2 мм с очень мелким размером зерна карбида ~1 микрон могут быть изготовлены методом прессования и шлифования. Для более толстых секций возможна паяная основа.
В: Можно ли устанавливать твердосплавные вкладыши в полевых условиях для ускорения ремонта?
О: Да, точные сборные модули сменных твердосплавных пластин могут быть разработаны для быстрой установки с использованием подходящих винтов, зажимов и уплотнений.
Вопрос: Как очистить поверхности из твердого сплава от масла, смазки, углеродистых отложений?
О: Большинство процедур химической/растворительной очистки металлов применимы и для твердых сплавов. Убедитесь, что выбраны совместимые неопасные обезжиривающие средства.
В: Каким стандартам должны соответствовать поставщики?
О: Авторитетные производители твердого сплава должны следовать системе качества ISO 9001, а также металлургическим стандартам, таким как ISO 513, ASTM B274, и экологическим нормам.
Заключение
Твердосплавные плоские пластины обладают непревзойденным ресурсом износостойкости, что делает их стратегически важным инженерным материалом во многих отраслях промышленности. В данном руководстве рассматриваются основы состава, свойств и областей применения, чтобы наши читатели могли сделать оптимальный выбор на основе данных. Обращайтесь к нам с дополнительными вопросами!
