Metalurgia de polvos y carburo de tungsteno

En la industria moderna, los productos de carburo de tungsteno se fabrican principalmente mediante pulvimetalurgia. Es posible que tenga muchas preguntas sobre la pulvimetalurgia y el carburo de tungsteno. ¿Qué es la pulvimetalurgia? ¿Qué es el carburo de tungsteno? ¿Y cómo se fabrica el carburo de tungsteno mediante pulvimetalurgia? En este largo artículo, obtendrás la respuesta.

El contenido principal de este artículo es el siguiente:

1.metalurgia de polvos

1.1 Breve introducción a la pulvimetalurgia

1.2Historia de la pulvimetalurgia

1.3Material a fabricar por pulvimetalurgia

1.4Proceso de fabricación por pulvimetalurgia

2. Carburo de tungsteno

2.1 Breve introducción de carburo de tungsteno

2.2Razones para aplicar la pulvimetalurgia

2.3Proceso de fabricación de carburo de tungsteno

3.Summary

1.metalurgia de polvos

1.1 breve introducción a la pulvimetalurgia

La pulvimetalurgia es un proceso de fabricación para fabricar materiales o componentes compactando el polvo en una determinada forma y sinterizándolo a una temperatura por debajo de los puntos de fusión. Este método no se reconoce como una forma superior de producir piezas de alta calidad hasta hace un cuarto de siglo. El proceso de carburo de tungsteno incluye principalmente dos partes: una es compactar el polvo en una matriz y la otra es calentar el compacto en un ambiente protector. Este método se puede utilizar para producir una gran cantidad de componentes estructurales de pulvimetalurgia, rodamientos autolubricantes y herramientas de corte. Durante este proceso, la pulvimetalurgia puede ayudar a disminuir las pérdidas de material y reducir el costo de los productos finales. En general, la pulvimetalurgia es adecuada para fabricar aquellos productos que costarán mucho mediante un proceso alternativo o que son únicos y solo pueden fabricarse mediante pulvimetalurgia. Una de las mayores ventajas de la pulvimetalurgia es que el proceso de pulvimetalurgia es lo suficientemente flexible como para permitir la adaptación de las características físicas de un producto para satisfacer sus requisitos específicos de propiedad y rendimiento. Estas características físicas incluyen la estructura y forma compleja, la porosidad, el rendimiento, el comportamiento en estrés, la absorción de vibraciones, la gran precisión, el buen acabado superficial, las grandes series de piezas con tolerancias estrechas y propiedades especiales como la dureza y la resistencia al desgaste.

1.2Historia de la pulvimetalurgia

La historia de la pulvimetalurgia comienza con el polvo metálico. Se encontraron algunos productos en polvo en las tumbas egipcias en el siglo III a. C., y se encontraron metales ferrosos y no ferrosos en el Medio Oriente y luego se extendieron a Europa y Asia. Los fundamentos científicos de la pulvimetalurgia fueron encontrados por el científico ruso Mikhail Lomonosov en el siglo XVI. Él es el primero en estudiar el proceso de convertir varios metales, como el plomo, en situaciones de polvo.

Sin embargo, en 1827, otro científico ruso, Peter G. Sobolevsky, presentó un nuevo método para fabricar joyas y otros artículos con polvos. A principios del siglo XX, el mundo cambió. Se utilizan tecnologías de pulvimetalurgia y, con el desarrollo de la electrónica, aumentó el interés. Después de mediados del siglo XXI, los productos producidos por pulvimetalurgia aumentaron mucho.

1.3Materiales a fabricar por pulvimetalurgia

Como hemos mencionado antes, la pulvimetalurgia es adecuada para fabricar aquellos productos que costarán mucho por un proceso alternativo o que son únicos y solo pueden fabricarse por pulvimetalurgia. En esta parte, hablaremos sobre estos materiales en detalle.

A. Materiales que cuestan mucho por un proceso alternativo

Las piezas estructurales y los materiales porosos son materiales que cuestan mucho por otros métodos. Las partes estructurales incluyen algunos metales, como cobre, latón, bronce, aluminio, etc. Se pueden fabricar por otros métodos. Sin embargo, a la gente le gusta la pulvimetalurgia debido al menor costo. Materiales porosos como la retención de aceite.Los cojinetes a menudo se fabrican mediante pulvimetalurgia. De esta forma, la aplicación de la pulvimetalurgia puede reducir los costes iniciales.

B. Materiales únicos que solo pueden fabricarse mediante pulvimetalurgia.

Hay dos tipos de materiales únicos que no pueden ser producidos por métodos alternativos. Son los metales refractarios y los materiales compuestos.

Los metales refractarios tienen puntos de fusión altos y son difíciles de producir por fusión y fundición. La mayoría de estos metales también son frágiles. El tungsteno, el molibdeno, el niobio, el tantalio y el renio pertenecen a estos metales.

En cuanto a los materiales compuestos, hay varios materiales, como material de contacto eléctrico, metales duros, materiales de fricción, herramientas de corte de diamante, varios productos forjados, compuestos magnéticos blandos, etc. Estos compuestos de dos o más metales son insolubles y algunos metales tienen puntos de fusión altos.

1.4Proceso de fabricación por pulvimetalurgia

El principal proceso de fabricación en la pulvimetalurgia es el mezclado, la compactación y la sinterización.

1.4.1 Mezclar

Mezclar el polvo o polvos metálicos. Este proceso se lleva a cabo en una fresadora de bolas con metal ligante.

1.4.2 Compacto

Cargue la mezcla en una matriz o molde y aplique presión. En este proceso, los compactos se denominan carburo de tungsteno verde, lo que significa carburo de tungsteno sin sinterizar.

1.4.3 Sinterizado

Caliente el carburo de tungsteno verde en una atmósfera protectora a una temperatura por debajo del punto de fusión de los componentes principales para que las partículas de polvo se suelden entre sí y confieran la resistencia suficiente al objeto para el uso previsto. Esto se llama sinterización.

2. Carburo de tungsteno

2.1 Breve introducción de carburo de tungsteno

El carburo de tungsteno, también llamado aleación de tungsteno, aleación dura, metal duro o carburo cementado, es uno de los materiales para herramientas más duros del mundo, solo después del diamante. Como compuesto de tungsteno y carbono, el carburo de tungsteno hereda las ventajas de las dos materias primas. Tiene muchas buenas propiedades, como alta dureza, buena resistencia, resistencia al desgaste, resistencia al impacto, resistencia a los golpes, durabilidad, etc. Los grados también pueden influir en el rendimiento del propio carburo de tungsteno. Hay muchas series de graduados, como YG, YW, YK, etc. Estas series de grados son diferentes del polvo aglutinante agregado en el carburo de tungsteno. El carburo de tungsteno de la serie YG selecciona cobalto como aglutinante, mientras que el carburo de tungsteno de la serie YK utiliza níquel como aglutinante.

Con tantas ventajas concentradas en este tipo de material para herramientas, el carburo de tungsteno tiene amplias aplicaciones. El carburo de tungsteno se puede fabricar en muchos tipos de productos, incluidos botones de carburo de tungsteno, varillas de carburo de tungsteno, placas de carburo de tungsteno, fresas de extremo de carburo de tungsteno, fresas de carburo de tungsteno, hojas de carburo de tungsteno, punzones de carburo de tungsteno, varillas compuestas de soldadura de carburo de tungsteno, etc. en. Se pueden usar ampliamente como parte de brocas para excavación de túneles y minería. Y se pueden aplicar como herramienta de corte para cortar, fresar, tornear, ranurar, etc. A excepción de la aplicación industrial, el carburo de tungsteno también se puede usar en la vida diaria, como la pequeña bola en la punta de la pluma de gel.

2.2Razones para aplicar la pulvimetalurgia

El carburo de tungsteno es un metal refractario, por lo que es difícil de procesar mediante métodos de fabricación ordinarios. El carburo de tungsteno es un material que solo puede fabricarse mediante pulvimetalurgia. A excepción del carburo de tungsteno, los productos de carburo de tungsteno también contienen otros metales, como cobalto, níquel, titanio o tantalio. Se mezclan, se prensan mediante moldes y luego se sinterizan a altas temperaturas. El carburo de tungsteno tiene un alto punto de fusión y debe sinterizarse a una temperatura alta de 2000° para formar el tamaño y la forma deseados y obtener una alta dureza.

2.3Proceso de fabricación de carburo de tungsteno

En la fábrica, aplicamos pulvimetalurgia para fabricar productos de carburo de tungsteno.El proceso principal de la pulvimetalurgia es mezclar los polvos, los polvos compactos y los compactos verdes sinterizados. Teniendo en cuenta las propiedades especiales del carburo de tungsteno de las que hemos hablado en 2.1 Breves introducciones al carburo de tungsteno, el proceso de fabricación del carburo de tungsteno es más complejo. Los detalles son los siguientes:

2.3.1 Mezcla

Durante la mezcla, los trabajadores mezclarán el polvo de carburo de tungsteno de alta calidad y el polvo aglutinante, que es principalmente polvo de cobalto o níquel, en cierta proporción. La proporción está determinada por el grado que requieren los clientes. Por ejemplo, hay un 8 % de polvo de cobalto en el carburo de tungsteno YG8. Diferentes polvos aglutinantes tienen diferentes ventajas. Como el más común, el cobalto puede humedecer las partículas de carburo de tungsteno y unirlas con mucha fuerza. Sin embargo, el precio del cobalto está aumentando y el cobalto metálico es cada vez más escaso. Los otros dos metales aglutinantes son el níquel y el hierro. Los productos de carburo de tungsteno con polvo de hierro como aglutinante tienen una resistencia mecánica menor que la del polvo de cobalto. A veces, las fábricas utilizan níquel como sustituto del cobalto, pero las propiedades de los productos de carburo de tungsteno y níquel serán inferiores a las de los productos de carburo de tungsteno y cobalto.

2.3.2 Molienda húmeda

Las mezclas se colocan en una máquina de molienda de bolas, en la que hay revestimientos de carburo de tungsteno o revestimientos de acero inoxidable. Durante la molienda en húmedo, se añaden etanol y agua. El tamaño de grano de las partículas de carburo de tungsteno afectará las propiedades de los productos finales. En términos generales, el carburo de tungsteno con un tamaño de grano más grande tendrá una dureza menor.

Después de la molienda en húmedo, la mezcla de suspensión se vierte en el recipiente después del tamizado, que es una medida importante para evitar la contaminación del carburo de tungsteno. El carburo de tungsteno en suspensión se mantiene en el contenedor a la espera de los siguientes pasos.

2.3.3 Aerosol seco

Este proceso consiste en evaporar el agua y el etanol en el carburo de tungsteno y secar el polvo de la mezcla de carburo de tungsteno en una torre de secado por aspersión. Los gases nobles se agregan a la torre de aspersión. Para garantizar la calidad del carburo de tungsteno final, el líquido del carburo de tungsteno debe secarse por completo.

2.3.4 Tamizado

Después de la pulverización en seco, los trabajadores tamizarán el polvo de carburo de tungsteno para eliminar los posibles grumos de oxidación, que afectarán la compactación y sinterización del carburo de tungsteno.

2.3.5 Compactación

Durante la compactación, el trabajador utilizará máquinas para producir compactos verdes de carburo de tungsteno en diferentes tamaños y formas según los dibujos. En general, los compactos verdes son prensados ​​por máquinas automáticas. Algunos productos son diferentes. Por ejemplo, las varillas de carburo de tungsteno se fabrican mediante máquinas de extrusión o máquinas isostáticas de bolsa seca. El tamaño de los compactos verdes es mayor que el de los productos finales de carburo de tungsteno, ya que los compactos se encogerán durante la sinterización. Durante la compactación se añadirán algunos formadores como la cera de parafina para obtener los compactos esperados.

2.3.6 Sinterización

Parece que la sinterización es un proceso simple porque los trabajadores solo necesitan colocar los compactos verdes en el horno de sinterización. De hecho, la sinterización es compleja y hay cuatro etapas durante la sinterización. Son la eliminación del agente de moldeo y la etapa de precombustión, la etapa de sinterización en fase sólida, la etapa de sinterización en fase líquida y la etapa de enfriamiento. Los productos de carburo de tungsteno se contraen mucho durante la etapa de sinterización en fase sólida.

En la sinterización, la temperatura debe aumentar gradualmente y la temperatura alcanzará su punto máximo en la tercera etapa, la etapa de sinterización en fase líquida. El entorno de sinterización debe estar muy limpio. Los productos de carburo de tungsteno se encogerán mucho durante este proceso.

2.3.7 Verificación final

Antes de que los trabajadores empaquen los productos de carburo de tungsteno y los envíen a los clientes, cada pieza del producto de carburo de tungsteno debe inspeccionarse cuidadosamente. Diversos equipos en laboratorios.se utilizará en este proceso, como un probador de dureza Rockwell, un microscopio metalúrgico, un probador de densidad, un coercimetro, etc. Su calidad y propiedades, como dureza, densidad, estructura interna, cantidad de cobalto y otras propiedades, deben inspeccionarse y asegurarse.

3.Summary

Como material para herramientas popular y ampliamente utilizado, el carburo de tungsteno tiene un amplio mercado en la industria manufacturera. Como mencionamos anteriormente, el carburo de tungsteno tiene un alto punto de fusión. Y es un compuesto de tungsteno, carbono y algunos otros metales, por lo que el carburo de tungsteno es difícil de fabricar con otros métodos tradicionales. La pulvimetalurgia desempeña un papel importante en la fabricación de productos de carburo de tungsteno. Por pulvimetalurgia, los productos de carburo de tungsteno obtienen una variedad de propiedades después de una serie de procesos de fabricación. Estas propiedades, como la dureza, la fuerza, la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión, etc., hicieron que el carburo de tungsteno se usara ampliamente en minería, corte, construcción, energía, fabricación, militar, aeroespacial, etc.

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