Твердосплавная смесь порошка ВК11ВК в Минске

Твердосплавная смесь порошка ВК11ВК: состав и применение

Твердосплавная смесь порошка ВК11ВК — это готовый к прессованию порошковый материал на основе карбида вольфрама (WC) с кобальтовой связкой (Co) в количестве 11% по массе. Индекс «ВК» в маркировке указывает на принадлежность к вольфрамокобальтовой группе твердых сплавов, а буква «К» в конце обозначает крупнозернистую структуру карбидной фазы. Материал поставляется в виде механической смеси или с частичным легированием, предназначен для изготовления изделий методом порошковой металлургии — прессования с последующим спеканием в вакууме или восстановительной атмосфере.

Крупнозернистая структура ВК11ВК обеспечивает повышенную вязкость разрушения (трещиностойкость) по сравнению с мелкозернистыми аналогами при сохранении высокой твердости. Средний размер зерен WC в спеченном состоянии составляет 3–5 мкм, что достигается использованием соответствующего исходного порошка карбида вольфрама и контролем температурно-временных параметров спекания. Плотность спеченного сплава — 14,2–14,4 г/см, твердость по шкале HRA — 86,0–88,0, предел прочности при изгибе — не менее 1700 МПа.

Технологические характеристики порошковой смеси

Порошковая смесь ВК11ВК характеризуется насыпной плотностью в пределах 3,2–4,0 г/см и текучестью, обеспечивающей равномерное заполнение пресс-форм при автоматическом прессовании. Гранулометрический состав оптимизирован для получения однородной микроструктуры после спекания: содержание фракции менее 40 мкм — не менее 90%. Для улучшения прессуемости в смесь вводят технологические пластификаторы (синтетический каучук, парафин или поливинилбутираль) в количестве 1,5–2,5% по массе, которые полностью удаляются на стадии предварительного спекания при температуре 400–600 C.

Рекомендуемое давление прессования — 100–200 МПа в зависимости от конфигурации изделия. Спекание проводят в две стадии: предварительное при 800–900 C для удаления пластификатора и окончательное при 1380–1420 C с выдержкой 40–60 минут. Контроль содержания углерода в смеси — критический параметр: отклонение от стехиометрического состава WC приводит к образованию -фазы (при недостатке углерода) или графитовых включений (при избытке), что снижает механические свойства готового изделия.

Области применения изделий из ВК11ВК

Крупнозернистая структура и повышенная ударная вязкость определяют специализацию ВК11ВК для условий ударно-абразивного изнашивания и знакопеременных нагрузок. Основные группы изделий:

• буровой инструмент для вращательно-ударного бурения — коронки, долота, расширители для горнодобывающей отрасли;
• рабочие органы дорожно-строительной техники — наконечники рыхлителей, зубья ковшей экскаваторов, резцы для фрезерования асфальта;
• штамповый инструмент — пуансоны, матрицы, вытяжные кольца для холодной объемной штамповки;
• износостойкие накладки и вставки для дробильного оборудования — брони конусных и щековых дробилок;
• валки и ролики для прокатных станов, работающие при повышенных ударных нагрузках.

В горнодобывающей промышленности ВК11ВК применяется для армирования шарошечных долот диаметром 93–490 мм, работающих в породах средней крепости и крепких с коэффициентом крепости по Протодьяконову f = 6–14. В нефтегазовом секторе материал используется для изготовления твердосплавных пластин буровых коронок, эксплуатируемых при забойных температурах до 250 C и осевых нагрузках до 200 кН.

Сравнение с другими вольфрамокобальтовыми сплавами

По сравнению со стандартным сплавом ВК11 (среднезернистая структура), ВК11ВК демонстрирует на 15–20% более высокую трещиностойкость K_1C, что критично при ударных нагрузках. Уступая по твердости сплавам ВК8 и ВК10, материал выигрывает по сопротивлению выкрашиванию режущей кромки. От сплава ВК15 отличается меньшим содержанием кобальта, что обеспечивает более высокую износостойкость при абразивном воздействии, но несколько меньшую прочность на изгиб.

Контроль качества и стандартизация

Производство порошковой смеси ВК11ВК регламентируется требованиями ГОСТ 3882-74 (для спеченных сплавов) и техническими условиями на порошковые смеси. Химический состав контролируется на каждой партии: содержание WC — 88,5–89,5%, Co — 10,5–11,5%, свободного углерода — не более 0,2%, железа — не более 0,3%. Контроль гранулометрического состава выполняется методом лазерной дифракции, контроль насыпной плотности — по ГОСТ 19440-94.

При заказе порошковой смеси ВК11ВК необходимо указывать требуемую массу партии, тип пластификатора (при необходимости), а также требования к текучести, если изделия прессуются на автоматических прессах с производительностью свыше 10 изделий в минуту. Хранение смеси осуществляется в герметичной таре при относительной влажности не более 60% для предотвращения окисления кобальтовой связки.

Вопросы и ответы