Плоские пластины из карбида вольфрама это жесткие металлические пластины, изготовленные из карбида вольфрама, чрезвычайно твердого металлокерамического материала. В этом руководстве представлен полный обзор плоских пластин из карбида вольфрама, их свойств, производства, марок, размеров, применения и поставщиков.
Обзор плоской пластины из карбида вольфрама
Плоские пластины из карбида вольфрама - это плоские куски материала из карбида вольфрама, доступные в различных размерах и толщинах. Это чрезвычайно жесткие, прочные и термостойкие пластины с высокой прочностью на сжатие.
Сам по себе карбид вольфрама представляет собой композитный материал, содержащий металлический вольфрам и углерод. Его принято называть керметом (металлокерамическим материалом). Наиболее распространенный тип, используемый в пластинах, содержит смесь карбида вольфрама с кобальтом 6% - 15% в качестве связующего.
Основные свойства, которые делают карбид вольфрама ценным для плоских пластин, включают:
- Исключительная твердость и жесткость - один из самых твердых металлов.
- Отличная износостойкость и долговечность
- Высокая прочность на удар, изгиб и раздавливание
- Выдерживает высокие температуры и устойчив к термоударам
- Коррозионная и химическая стойкость
Эти свойства позволяют пластинам из карбида вольфрама выдерживать жесткие условия эксплуатации в критически важных областях промышленности. Чрезвычайная твердость делает их очень износостойкими, позволяя им превосходить по сроку службы сталь и другие материалы.
Плоские пластины из карбида вольфрама чаще всего используются для облицовки оборудования или создания очень прочных рабочих поверхностей. Общие примеры включают:
- Футеровка для шаровых мельниц, дробилок, центрифуг и реакторов
- Твердое покрытие для насосов, клапанов, труб и желобов
- Кровати для прецизионного оборудования для механической обработки
- Штампы для экструзии, штамповки и волочения проволоки
- Компоненты для горных и буровых инструментов
Непрерывные инновации в технологии производства карбида вольфрама позволяют создавать марки, оптимизированные по таким параметрам, как вязкость, прочность или специфические условия эксплуатации.
Состав Плоские пластины из карбида вольфрама
Карбид вольфрама, используемый в пластинах, содержит:
- Карбид вольфрама (WC) 85% - 95% обеспечивает твердость и износостойкость
- 5% - 15% кобальт (Co) в качестве вязкого металлического связующего, удерживающего карбид вольфрама вместе
Содержание кобальта определяет такие свойства, как вязкость разрушения и износостойкость. Сорта WC с низким содержанием кобальта имеют более высокую твердость и износостойкость, но являются более хрупкими. Марки WC с более высоким содержанием кобальта более твердые, но немного менее твердые и износостойкие.
Типичная смесь карбида вольфрама, используемая в пластинах:
| Состав | Диапазон |
|---|---|
| Карбид вольфрама (WC) | 85-95% |
| Кобальтовое (Co) связующее | 5-15% |
Размер исходного порошка WC, используемого в производстве, также влияет на достигаемые свойства материала. Меньшие размеры зерен WC обычно повышают твердость и износостойкость.
Смесь карбида вольфрама формируется и спекается с использованием специализированных технологий порошковой металлургии для создания готового пластинчатого изделия.
Свойства Плоские пластины из карбида вольфрама
Физические свойства:
| Недвижимость | Значение |
|---|---|
| Плотность | 14,95 - 15,1 г/см3 |
| Температура плавления | 2870°C |
| Модуль упругости | 520 - 630 ГПа |
| Коэффициент Пуассона | 0,22 - 0,24 |
| Модуль сдвига | 262 ГПа |
| Электрическое сопротивление | 25-35 мкм.см |
| CTE | ~4,6 мкм/м-К |
Механические свойства зависит от содержания кобальта и размера зерна карбида:
| Недвижимость | Диапазон |
|---|---|
| Твердость | 86-93 HRA (~2500 HV) |
| Прочность на сжатие | 1,9 - 6,8 ГПа |
| Предел прочности при поперечном разрыве | От 600 до 3100 МПа |
| Вязкость разрушения (K1C) | От 7 до 30 МПа√м |
Ключевые характеристики:
- Чрезвычайно твердый - до 2500 единиц по Виккерсу при содержании кобальта от 6 до 10%
- Очень жесткие, с высоким модулем Юнга - минимальный прогиб
- Выдерживает до 1200°C без окисления
- Химически инертны и устойчивы к коррозии
Градуировка пластин из карбида вольфрама
Существует множество марок карбида вольфрама для пластин, которые подразделяются по таким свойствам, как твердость, прочность и содержание кобальта. Основные типы марок включают:
1. Марки твердого сплава общего назначения
- Хорошее сочетание износостойкости и прочности
- Кобальт варьируется от 6% до 16%
- Твердость около 86 HRA; от 850 до 1000 HV
- Общее применение - быстроизнашивающиеся детали и инструменты
2. Марки упрочненного карбида
- Повышенная прочность на удар и изгиб благодаря добавлению никеля
- Твердость около 84 HRA
- Используется там, где требуется высокая надежность
3. Микрозернистые марки твердого сплава
- Карбидный порошок менее 1 микрона для максимальной твердости и износостойкости
- Твердость более 90 HRA; ~2500 по Виккерсу
- Самая высокая стойкость к истиранию среди марок WC
- Хрупкие; используются для обработки абразивных материалов
Сравнение основных марок пластин из карбида вольфрама
| Тип класса | Диапазон твердости | Содержание кобальта | Основные характеристики |
|---|---|---|---|
| Общее назначение | 86-88 HRA | 6-10% | Хорошие характеристики износостойкости |
| Упрочненная | 82-85 HRA | 8-12% Добавки из никеля | Повышенная вязкость и прочность на изгиб |
| Микрозерно | До 93 HRA | 6-8% | Максимальная износостойкость при обработке абразивных материалов |
Плоские пластины из карбида вольфрама Технические характеристики
Плоские пластины из карбида вольфрама поставляются на склад или изготавливаются на заказ в различных размерах и с различными допусками на размеры, что соответствует сотням спецификаций карбида.
Размеры пластин
Доступны метрические и имперские размеры, вплоть до плит 2000 x 1000 мм. Стандартная толщина варьируется от 2 мм до 75 мм. Распространенные размеры включают:
- 50 x 50 мм
- 100 x 100 мм
- 150 x 150 мм
- 200 x 200 мм
- 300 x 300 мм
- 500 x 500 мм
Нестандартные пластины могут быть изготовлены любой необходимой длины, ширины и толщины.
Допуски на размеры
Плиты обычно поставляются с допусками от прецизионной шлифовки +/- 0,02 мм до более спокойных допусков +/- 0,50 мм на размеры. Специальные допуски включают:
- Класс G (точность) - +/- 0,013 мм
- Класс S или B - +/- 0,05 мм
- Степень A - +/- 0,1 мм
- Класс GP - +/- 0,50 мм
Класс влияет на цену - чем жестче класс допуска, тем выше цена. Допуск на размеры влияет на пригодность пластин для использования в прецизионном оборудовании.
Производственный процесс
Плоские пластины из карбида вольфрама изготавливаются методами порошковой металлургии и спекания:
Шаги:
- Смешайте порошки карбида вольфрама и кобальта вместе
- Прессование компаунда в "зеленую" преформу путем холодного изостатического прессования
- Спекание преформы при температуре от 1400°C до 1500°C в вакуумной атмосфере
- Отжиг твердосплавной пластины для оптимального сочетания твердости и прочности
- Обработка пластин до окончательных размеров и шлифовка поверхности
- Качественные испытания проверяют твердость, микроструктуру, размеры, дефекты
- Окончательный визуальный контроль перед отгрузкой
Метод порошковой металлургии позволяет массово производить сложные геометрические формы карбида вольфрама. Он позволяет добиться постоянства свойств от детали к детали.
Плоские пластины из карбида вольфрама Применение и использование
Благодаря исключительной твердости, износостойкости и термостойкости плоские пластины из карбида вольфрама находят широкое применение в промышленности, в том числе:
Применение при износе и истирании:
- Твердые покрытия для насосов, клапанов, труб, транспортирующих абразивные суспензии
- Футеровка желобов, бункеров, винтовых конвейеров
- Футеровки для дробилок, пульверизаторов, центрифуг, реакторов
- Валки для прокатных станов
- Инструментальная оснастка RVSP
Прецизионное оборудование:
- Кровати для прецизионных шлифовальных станков
- Основания для координатно-измерительных машин
- Скользящие направляющие для прецизионных станков
Обработка металла:
- Экструзионные фильеры для цветных металлов
- Волочильные штампы для медной и алюминиевой проволоки
- Штамповочные головки
Добыча и бурение
- Направляющие и анкеры для бурения скальных пород
- Вставки для форсунок
Электроника
- Несущие плиты для сверлильных станков для печатных плат
- Конвейеры для пластин
Сравнение основных областей применения пластин из карбида вольфрама
| Промышленность | Ключевые приложения | Драйверы спроса |
|---|---|---|
| Добыча | Футеровка оборудования, оснастка | Износостойкость |
| Обработка металла | Экструзионные штампы, штамповка | Твердость, термостойкость |
| Пищевая промышленность | Футеровка мельниц, конвейеры | Стойкость к истиранию и химическому воздействию |
| Нефть и газ | Клапаны, насосы | Износостойкость и коррозионная стойкость |
| Аэрокосмическая промышленность | Шлифовальные станины, обработка | Точность размеров, обработка поверхности |
Поставщики и ценообразование
Твердосплавные плоские пластины можно приобрести у специализированных поставщиков, специализирующихся на деталях машин из карбида вольфрама. Интернет-магазины также предлагают пластины популярных размеров.
Типичный диапазон цен:
US$60 - US$250 за пластину 50 x 50 x 10 мм, в зависимости от марки и допуска. Розничные цены при небольших объемах продаж выше.
Крупнейшие мировые поставщики
| Компания | Расположение штаб-квартиры |
|---|---|
| Производство Tunco | США |
| Вольфрамовая служба Среднего Запада | США |
| Федеральная карбидная компания | США |
| Группа компаний "Кератит | Люксембург |
| Sandvik | Швеция |
Покупка пластин у ведущих производителей гарантирует надежные стандарты качества. Некоторые из них предлагают дополнительные услуги, такие как прецизионная шлифовка и изготовление на заказ.
Факторы, определяющие затраты:
- Класс допуска - прецизионное шлифование увеличивает цену
- Количество и размер - крупные оптовые заказы дешевле за штуку
- Выбор сорта - премиальные сорта микрозерна имеют более высокую цену
- Дополнительное изготовление - дополнительная обработка означает более высокую стоимость
Советы по оптимизации цен
- Для типичного использования инструмента стандартная марка предлагает наилучшее соотношение цены и качества.
- Покупайте самые большие размеры, которые можно использовать, по более низкой цене за штуку
- По возможности корректируйте конструкции, чтобы использовать стандартные размеры пластин
- Для легких точных работ часто достаточно допуска класса B.
Сравнительный анализ
Против Стали:
- Значительно более высокая твердость и износостойкость
- Более жесткие и устойчивые под действием силы
- Выдерживает более высокие рабочие температуры
- Более химически стойкие и инертные
- Значительно более дорогой материал
vs Пластины из вольфрамового сплава
- 2x тверже, чем чистая вольфрамовая пластина
- Значительно более высокая температура - более 1200°C
- Превосходные характеристики износа
- Легче обрабатывать с точными допусками
- Меньшая масса при данном размере пластины
В сравнении с пластинами из карбида кремния:
- Очень похожая твердость и химическая стойкость
- Сопоставимые показатели износа в абразивных средах
- Менее подвержены хрупкому разрушению при ударе
- Требуется высокоточное производство
- Карбид кремния обеспечивает более высокую температуру
Плюсы и минусы
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Исключительная твердость и жесткость | Дорогой материал |
| Исключительная износостойкость и устойчивость к истиранию | Низкая прочность; хрупкость |
| Выдерживает высокие температуры | Пластины большой плотности |
| Химически инертны и стабильны | Сложность производства и обработки |
| Стабильность размеров под нагрузкой | Низкая устойчивость к тепловым ударам в незащищенном состоянии |
| Постоянство свойств материала | Чувствителен к выщелачиванию кобальта в процессе эксплуатации |
Идеально подходит для:
- Чрезвычайно абразивные среды
- Кровати для прецизионного оборудования
- Общие области применения инструмента
Не рекомендуется для:
- Высокотемпературные условия усталости
- Высокоагрессивные химические процессы
- Области применения, подверженные внезапным ударным нагрузкам
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Вопрос: Какой толщины пластины из карбида вольфрама следует использовать для облицовки дробилки?
О: Для футеровки дробилок типична толщина пластин из карбида вольфрама от 18 мм до 28 мм в зависимости от размера машины и подачи. Более тонкие пластины быстро изнашиваются. Слишком толстые пластины неэкономичны.
В: Можно ли сваривать или паять плоские поверхности из карбида вольфрама?
О: Карбид вольфрама сам по себе не поддается прямой пайке или сварке. Пластины часто припаивают в вакууме к стальной подложке или другой основе в качестве сборки. Необходимо использовать специальные низкотемпературные припои, предназначенные для соединения карбидов.
Вопрос: Можно ли использовать пластины из карбида вольфрама в кислотах?
О: Карбид вольфрама сам по себе обладает отличной коррозионной стойкостью и демонстрирует незначительное воздействие большинства минеральных кислот. Однако длительное воздействие может привести к преимущественному выщелачиванию кобальтовой связки, которая ослабляет внутреннюю структуру. За годы работы с кислотами ожидается некоторая потеря прочности конструкции.
Вопрос: Что вызывает растрескивание пластин из карбида вольфрама?
О: Внутренние трещины или откровенные разрушения в карбиде вольфрама обычно вызваны либо дефектами материала при производстве, либо механическими повреждениями при эксплуатации. Дефекты включают образование пустот во время спекания или образование кобальтовых пулов. Механическое повреждение может произойти из-за внезапных высоких нагрузок, превышающих относительно низкую вязкость разрушения. Тепловой удар при нагреве также часто вызывает поверхностное растрескивание.
Вопрос: Можно ли повторно использовать или перерабатывать плоские пластины из карбида вольфрама?
О: Использованные пластины из карбида вольфрама могут быть использованы и переработаны. Они могут быть отсортированы по сортам и переработаны в свежие пластины с использованием специализированных методов повторного прессования и повторного спекания. Этот процесс регенерации помогает восстановить дорогостоящее содержание вольфрама для повторного использования. Однако с каждым циклом переработки его свойства ухудшаются.
