Pulvertechnologie von Hartmetall-Schneidwerkzeugen

- Nov 25, 2020-

Hartmetall-Schneidwerkzeuge werden hauptsächlich aus Wolframkarbidpulver durch Aufkohlungsbehandlung erhalten. Die Eigenschaften von Wolframcarbidpulver (insbesondere seine Partikelgröße) hängen von der Partikelgröße des Wolframpulvers und der Temperatur und Zeit des Aufkohlens ab. Um die Partikelgröße des Pulvers durch nachfolgende Prozesse zu steuern, kann eine kleine Menge Vanadium oder Chrom verwendet werden vor der Aufkohlungsbehandlung hinzugefügt werden.

Verschiedene Kombinationen können angewendet werden, wenn Wolframcarbidpulver und Metallbindung gemischt und gemahlen werden, um eine bestimmte Qualität von Hartmetallwerkzeugen herzustellen. Das am häufigsten verwendete Gewichtsverhältnis des Kobaltgehalts beträgt 3 bis 25%, es ist jedoch erforderlich, Nickel und Chrom zuzusetzen, wenn das Schneidwerkzeug eine bessere Korrosionsbeständigkeit benötigt. Daneben können auch andere Legierungskomponenten hinzugefügt werden, um die Metallbindung weiter zu verbessern. Das Hinzufügen des Bindemittelgehalts kann zwar zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit des Hartmetallwerkzeugs beitragen, verringert jedoch die Härte des Werkzeugs.

Das Verringern der Größe von Wolframcarbidpartikeln kann die Härte des Materials erhöhen, aber die Partikelgröße von Wolframcarbid muss während des Sinterprozesses unverändert bleiben. Beim eigentlichen Sinterprozess muss die Metallbindung flüssig werden (Flüssigphasensintern genannt), um ein vollständig dichtes Material zu bilden. Durch Zugabe anderer Übergangsmetallcarbide, einschließlich Vanadiumcarbid (VC), Chromcarbid (Cr3C2), Titancarbid (TiC), Tantalcarbid (TaC) und Niobcarbid (NbC), kann die Wachstumsrate von Wolframcarbidpartikeln gesteuert werden. Diese Metallcarbide werden normalerweise zugesetzt, wenn Wolframcarbidpulver gemischt und mit einem Metallbindemittel gemahlen wird, obwohl Vanadiumcarbid und Chromcarbid auch gebildet werden können, wenn Wolframcarbidpulver aufgekohlt wird.

Die Verarbeitungsbedingungen für das gemischte Mahlen von Wolframcarbidpulver und Metallbindung sind ebenfalls entscheidende Prozessparameter. Die beiden am häufigsten verwendeten Frästechniken sind Kugelmahlen und Ultramikrofräsen. Beide Verfahren können das gemahlene Pulver gleichmäßig mischen und die Partikelgröße verringern. Damit die gepressten Werkstücke eine ausreichende Festigkeit aufweisen, die Form des Werkstücks beibehalten und für den Bediener oder Manipulator leicht zu bedienen sind, muss während des Schleifvorgangs ein organisches Bindemittel hinzugefügt werden. Die chemische Zusammensetzung dieses Bindemittels kann die Dichte und Festigkeit des gepressten Werkstücks beeinflussen. Um den Betrieb zu erleichtern, ist es besser, ein hochfestes Bindemittel zuzusetzen. Dies führt jedoch zu einer geringeren Verdichtungsdichte und kann zu Klumpen führen, die zu Defekten im Endprodukt führen.

Nach dem Mahlen wird das Pulver von Hartmetallwerkzeugen normalerweise sprühgetrocknet, um frei fließende Agglomerate herzustellen, die durch organische Bindemittel aggregiert werden. Durch Einstellen der Zusammensetzung des organischen Bindemittels können die Fließfähigkeit und die Ladungsdichte dieser Agglomerate nach Bedarf angepasst werden. Durch Heraussieben von gröberen oder feineren Partikeln kann die Partikelgrößenverteilung des Agglomerats weiter angepasst werden, um sicherzustellen, dass es eine gute Fließfähigkeit aufweist, wenn es in den Formhohlraum geladen wird.