Твердосплавные стержни необходимы для высокопроизводительной обработки, изготовления инструментов и промышленного применения. Однако одно из часто упускаемых из виду свойств тепловое расширение-критический фактор, определяющий характеристики материала в условиях высоких температур.
Свойства теплового расширения Твердосплавные стержни
Что такое тепловое расширение?
Тепловое расширение - это тенденция материала расширяться под воздействием тепла. Это явление происходит потому, что повышение температуры вызывает колебания атомов, что приводит к увеличению размеров материала. При механической обработке даже незначительное расширение может привести к неточностям при резке, что влечет за собой потери материала или брак продукции.
Почему тепловое расширение имеет значение для твердосплавных стержней?
Твердосплавные стержни, состоящие в основном из карбида вольфрама (WC) и кобальтовой связки (Co), имеют более низкий коэффициент теплового расширения (КТР) по сравнению со сталью или алюминием. Однако расширение все равно происходит, особенно при высокоскоростной обработке, когда выделяется большое количество тепла. Если не учитывать расширение, это может привести к перекосу инструмента, снижению точности и сокращению срока службы инструмента.
Коэффициенты теплового расширения распространенных марок твердого сплава
Различные марки твердого сплава имеют разные свойства расширения. Вот сравнение:
| Степень твердости | Состав (WC/Co) | CTE (мкм/м-К) | Твердость (HRA) | Плотность (г/см³) |
|---|---|---|---|---|
| YG6X | 94/6 | 5.0 | 91.5 | 14.9 |
| YG8 | 92/8 | 5.2 | 90.5 | 14.8 |
| YL10.2 | 90/10 | 5.3 | 92.0 | 14.7 |
| K40 | 88/12 | 5.6 | 91.2 | 14.6 |
| YG15 | 85/15 | 6.0 | 89.5 | 14.4 |
| GT55 | 95/5 | 4.9 | 92.5 | 15.0 |
| H10F | 91/9 | 5.4 | 92.3 | 14.7 |
| ZK30UF | 93/7 | 5.1 | 92.8 | 14.8 |
| MG18 | 88/12 | 5.7 | 91.0 | 14.5 |
| TF15 | 86/14 | 5.8 | 90.0 | 14.3 |
Сравнение карбида с другими материалами
- Сталь: 11-13 мкм/м-К (расширение в два раза больше, чем у карбида вольфрама)
- Алюминий: 23-25 мкм/м-К (в пять раз большее расширение)
- Керамика: 2-5 мкм/м-К (похож на карбид, но хрупкий)
Факторы, влияющие на тепловое расширение
1. Содержание переплета
Процентное содержание кобальта (Co) в карбиде напрямую влияет на тепловое расширение. Более высокое содержание Co = более высокое расширение из-за более высокого CTE кобальта по сравнению с карбидом вольфрама.
2. Размер зерна
Мелкозернистый карбид имеет низкое расширение и высокая твердостьВ то время как крупнозернистый материал обеспечивает большее расширение, но повышает прочность.
3. Диапазон температур
Большинство вольфрама твёрдосплавные стержни используются при температурах ниже 800°Cпри котором расширение остается управляемым. При превышении этого значения может произойти окисление и разрушение структуры.
4. Условия нагрузки и напряжения
Высокие механические нагрузки в сочетании с тепловым расширением могут привести к короблению, растрескиванию или разрушению материала. Правильная компенсация при проектировании имеет решающее значение.
Применение и решения для теплового расширения
1. Инструменты для высокоскоростной обработки
Твердосплавные стержни в концевых фрезах, сверлах и развертках должны сохранять стабильность размеров при нагреве, чтобы предотвратить смещение и износ инструмента.
2. Аэрокосмические и автомобильные компоненты
Для прецизионных деталей требуются материалы с низким коэффициентом расширения, чтобы обеспечить точность работы при перепадах температур.
3. Производство штампов и пресс-форм
Твердосплавные штампы и пресс-формы подвергаются частым циклам нагрева и охлаждения. Низкий уровень CTE помогает минимизировать деформации.
4. Электроника и полупроводниковая промышленность
Карбид вольфрама идеально подходит для полупроводникового оборудования благодаря своей устойчивости к тепловому расширению по сравнению с такими металлами, как медь или алюминий.
Как выбрать вольфрам Твердосплавные стержни Для ваших нужд
| Фактор | Рекомендация |
|---|---|
| Высокоточная резка | Выбирайте мелкозернистый твердый сплав с низким содержанием Co |
| Сверхмощная обработка | Для повышения прочности выбирайте марки с более высоким содержанием солей (YG15, MG18). |
| Экстремальные тепловые условия | Используйте специализированные жаропрочные марки, такие как GT55 или TF15 |
| Соображения, связанные с затратами | Сорта с более низким содержанием солей более экономичны, но немного хрупки. |
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
| Вопрос | Ответить |
|---|---|
| Каков типичный коэффициент теплового расширения карбида вольфрама? | Она варьируется от 4,9 - 6,0 мкм/м-Кв зависимости от содержания связующего и размера зерна. |
| Как тепловое расширение влияет на производительность инструмента? | Чрезмерное расширение может вызвать несоосность, что приведет к ошибкам в точности и ускоренному износу. |
| Может ли карбид вольфрама выдерживать экстремальные температуры? | Да, но она должна быть ниже 800°C чтобы избежать окисления и структурных изменений. |
| Как компенсировать тепловое расширение твердого сплава? | Использование низкая успеваемость по программе CTEПравильный зажим и система охлаждения помогают минимизировать эффект расширения. |
| Является ли карбид вольфрама лучше стали в высокотемпературных областях применения? | Да, потому что он меньше расширяется, сохраняет твердость и лучше сопротивляется деформации, чем сталь. |
