Was ist gesintertes Wolframcarbid?

„Hartmetall“ wird häufig als Oberbegriff für Verbundwerkstoffe verwendet, die harte Partikel enthalten, die aus Wolframcarbid bestehen, zusammen mit einem weicheren metallischen Trägermetall, das zum Halten oder „Zementieren“ der Partikel verwendet wird.

Die Herstellung dieses Materials beginnt mit Wolframerz, das zu Wolframpulver (W) aufbereitet wird.  Das Wolframpulver wird mit Kohlenstoff (C) kombiniert und auf hohe Temperatur erwärmt. Das führt zur chemischen Bindung von Kohlenstoff und Wolfram und zur Bildung von Wolframcarbid (WC). Nach dem Abkühlen wird das Material zerkleinert und zu einem Pulver mit bestimmten Sortengrößen gesiebt.

Sortenfertigung:

Wenn das WC-Pulver dann mit pulverförmigem Trägermetall, typischerweise Kobalt oder Nickel, sowie anderen Zusätzen gemischt wird, erhalten Sie ein „Sortenpulver“. Jede Sorte enthält unterschiedliche Mengen an WC und Trägermetall und hat eine unterschiedliche Korngröße des WC-Pulvers. Zentrifugen-Verschleißteile sind in der Regel aus 6–10 % Trägermetall und dem Rest WC, mit Korngrößen von unter 1 Mikron bis zu 3 Mikron und mit korrosionsbeständigen Zusätzen.

Formen des Pulvers:

Das Pressen des Sortenpulvers in eine Matrize mit einer Hydraulikpresse ist die wirtschaftlichste Methode für kleinere Teile, die in Massenproduktion produziert werden. Unsere Zentrifugenplatten werden mit dieser Methode hergestellt.

Bei der Herstellung großer oder komplexer Teile wie Ein- und Auslaufdüsen muss das Sortenpulver durch hydrostatischen Druck in „Posten“ verdichtet werden. Unabhängig davon, durch welche der beiden Methoden das Hartmetall verdichtet wurde, ist es noch immer ein sehr weiches, kreideähnliches Material und wird als „Grünling“ bezeichnet. Falls erforderlich, kann dieser Grünling oder Sinterling durch herkömmliche Verfahren wie Drehen, Bohren, Fräsen oder Schleifen geformt werden, um eine „Vorform“ zu schaffen. Wir sind auch in der Lage, Hartmetall-Vorformen per additiver Fertigung zu produzieren.

Sintern:

Die Hartmetall-„Vorform“ wird dann auf ein Tablett gelegt, das in einen Sinterofen geladen und bis zum Schmelzpunkt des Trägermetalls erhitzt wird, der im Allgemeinen bei 2.500 °F bis 2.800 °F liegt. Das Sintern bewirkt, dass das Teil in der linearen Dimension um etwa 20 % und im Volumen um etwa 50 % schrumpft. Nach dem Abkühlen haben Sie einen harten Hartmetall-Rohling. 

Schlichten:

Das Hartmetall kann „wie gesintert” verwendet und an Stahl gelötet werden, wie bei unseren Platten. Es kann mit Epoxidharz behandelt für eine bestimmte Auslaufdüse an dem Stahl befestigt werden oder für Komponenten mit kritischer Passform sogar auf genaue Toleranzen feinbearbeitet werden.

 

Gesinterte Wolframcarbid-Sorten

Wir bieten eine breite Palette an Hartmetallsorten, darunter Submikron, feine, mittlere und grobkörnige Wolframcarbide mit einer Mischung von Trägermetallen und Zusätzen, um das richtige Gleichgewicht zwischen Härte, Zähigkeit, Verschleiß und Korrosionswiderstand für die jeweilige Anwendung zu schaffen. 

Härte:

Die Härte wird durch den Anteil an Trägermetall und der Korngröße der Wolframcarbid-Partikel bestimmt. Im Allgemeinen gilt: je mehr Trägermetall, desto geringer die Härte, und je größer die Körner, desto niedriger die Härte.

Verschleißfestigkeit

Im Allgemeinen weisen Sorten mit mehr Trägermetall oder groberer Körnung (geringere Härte) weniger Verschleißfestigkeit auf. Sie verfügen jedoch über eine höhere Festigkeit. Es ist immer notwendig, ein Gleichgewicht zwischen hoher Härte/hoher Verschleißfestigkeit und niedriger Härte/hoher Festigkeit zu finden. Um die Verschleißfestigkeit unserer Hartmetallsorten zu testen, führen wir typischerweise einen Test mit trockenem Sand (G65) oder Schlamm (B611) durch. 

Härte, Festigkeit

Die Menge an Trägermetall und die Variation der Korngröße beeinflussen zudem auch die Schlagfestigkeit (eine Stoßbelastung) und die Bruchfestigkeit (ein Maß für Rissentstehung und Rissausbreitung). Mehr Trägermetall und/oder grobere Körner erhöhen im Allgemeinen die Schlag- und Bruchfestigkeit. Bei Sorten mit Submikron-Körnung verringert sich im Vergleich zu grobkörnigeren Sorten mit gleichem Kobaltgehalt die Schlag- und Bruchfestigkeit, allerdings erhöht sich dagegen die Härte.

Beispiel für gesintertes Hartmetall mit mittel-groben Körnern

Sortenname

Trägermetall

Trägermetall

(Gew. %)

Härte

Kornsorte

HRA

HV30

KFS33

Co

6

93,0

1800

Feinst

KFS64

Co

10

91,8

1590

Feinst

KFM65

Co

11

89,7

1310

Mittel

HARC

Co-Cr

6,9

93,3

1850

Fein

K701*

Co-Cr

10

92,4

1680

Fein

CNC68

Co-Ni-Cr

6,5

93,4

2000

Feinst

CNC10

Co-Ni-Cr

8,5

90,5

1410

Fein

KR855

Co-Ni-Cr

10

91,8

1580

Feinst

KR466

Co-Ni-Cr

12

90,0

1355

Fein-mittel

CN13S

Co-Ni-Cr

12,5

88,7

1220

Grob

KR887

Co-Ni-Cr

15

90,2

1370

Feinst

HAN6

Ni

6

90,5

1410

Mittel

GTD

Ni-Cr

9,2

91,6

1550

Fein

HAN10

Ni

10

90,0

1340

Fein

 

* K701 kann nicht gelötet werden.

Weitere gesinterte Wolframcarbid-Werkstoffe verfügbar, sowie auch ROCTEC- und Stellite-Optionen.

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