Корзина
Ваша корзина пуста!
Это никогда не поздно исправить :)
Твердосплавная смесь порошка ВК20: состав и применение
Твердосплавная смесь порошка ВК20 — это готовая к прессованию композиция на основе карбида вольфрама (WC) с кобальтовой связкой, содержание которой составляет 20% по массе. Материал относится к группе вольфрамокобальтовых твердых сплавов и предназначен для изготовления изделий методом порошковой металлургии: прессования с последующим спеканием в вакууме или восстановительной атмосфере водорода.
Структура сплава ВК20 формируется из зерен карбида вольфрама, равномерно распределенных в пластичной кобальтовой фазе. Повышенное содержание кобальта обеспечивает материалу высокую вязкость разрушения и сопротивление циклическим нагрузкам, что принципиально отличает его от низкокобальтовых марок типа ВК6 или ВК8. Твердость по шкале HRA для спеченного состояния находится в диапазоне 84–86, а плотность — 13,4–13,7 г/см.
Технологические характеристики смеси
Порошковая смесь ВК20 поставляется в пластифицированном виде — с добавлением синтетического каучука или парафина в качестве временной технологической связки. Это обеспечивает стабильную сыпучую плотность и однородность насыпного слоя при автоматическом прессовании. Гранулометрический состав смеси контролируется в пределах 0,5–2,0 мкм для карбидной фазы, что позволяет получать изделия с равномерной микроструктурой без участков локального скопления кобальта.
Ключевые параметры смеси, влияющие на качество готового инструмента:
- содержание кобальта — 20 0,5% по массе;
- остаточное содержание углерода — 5,3–5,6%;
- насыпная плотность — 2,8–3,4 г/см;
- усадка при спекании — 18–22% линейных;
- температура спекания — 1380–1420 C.
Эксплуатационные свойства изделий из ВК20
Спеченные изделия из смеси ВК20 демонстрируют предел прочности при изгибе на уровне 1800–2100 МПа, что делает их пригодными для работы в условиях ударных нагрузок и знакопеременного нагружения. Сплав сохраняет работоспособность при температурах до 500 C, выше которых наблюдается интенсивная диффузия кобальта и снижение твердости.
Износостойкость ВК20 ниже, чем у марок с меньшим содержанием связки, однако высокая трещиностойкость компенсирует этот недостаток в приложениях, где доминирует абразивное и ударно-абразивное воздействие. Материал эффективно сопротивляется выкрашиванию режущей кромки и сколам при прерывистом резании.
Применение твердосплавной смеси ВК20
Изделия из ВК20 востребованы в горнодобывающей отрасли, металлообработке и деревообрабатывающей промышленности. Основные области использования:
- буровой инструмент для ударно-вращательного бурения — коронки, долота, расширители;
- рабочие органы дорожно-строительной техники — зубья фрез, наконечники рыхлителей;
- штамповый инструмент для холодной высадки и вырубки листовых материалов;
- валки и бандажи для прокатных станов сортового профиля;
- накатные ролики и фильеры для волочения прутка и проволоки.
В горном оборудовании ВК20 применяется для армирования шарошечных долот, работающих в породах средней крепости с включениями абразивных прослоек. В деревообработке из этого сплава изготавливают ножи для фрезерования древесно-стружечных плит и ламинированных панелей, где требуется сочетание стойкости к истиранию и устойчивости к вибрационным нагрузкам.
Сравнение марок вольфрамокобальтовых сплавов
| Марка | Содержание Co, % | Плотность, г/см | Твердость HRA | Прочность на изгиб, МПа |
|---|---|---|---|---|
| ВК6 | 6 | 14,8–15,1 | 88–89 | 1500–1700 |
| ВК8 | 8 | 14,5–14,8 | 87–88 | 1600–1800 |
| ВК15 | 15 | 13,9–14,2 | 85–87 | 1700–1900 |
| ВК20 | 20 | 13,4–13,7 | 84–86 | 1800–2100 |
При выборе между марками следует учитывать характер нагружения инструмента. Для чистовой обработки с постоянной глубиной резания рациональнее применять ВК6 или ВК8, тогда как ВК20 оправдан в условиях ударных нагрузок, вибраций и прерывистого контакта с обрабатываемым материалом.
Особенности заказа и входного контроля
При поставке твердосплавной смеси ВК20 контролируется химический состав каждой партии, гранулометрическое распределение и содержание технологической связки. Партии сопровождаются сертификатом качества с указанием результатов анализа. Хранение смеси должно исключать увлажнение и окисление — рекомендуется герметичная тара и складские помещения с относительной влажностью не более 60%.
Перед прессованием смесь может дополнительно гранулироваться для улучшения текучести при автоматической загрузке матриц. Для крупногабаритных изделий применяется изостатическое прессование, обеспечивающее равномерную плотность по всему объему заготовки.
Вопросы и ответы
Каковы оптимальные режимы спекания изделий из ВК20?
Спекание проводят в вакууме при температуре 1380–1420 C с выдержкой 40–60 минут. Для удаления пластификатора требуется предварительный нагрев до 400–600 C в водородной атмосфере.
Чем ВК20 отличается от ВК15 по эксплуатационным свойствам?
Увеличение содержания кобальта с 15% до 20% повышает прочность на изгиб на 10–15% и ударную вязкость, но снижает твердость на 1–2 единицы HRA и уменьшает износостойкость при абразивном изнашивании.
Для каких операций механической обработки пригоден инструмент из ВК20?
Сплав применяется для чернового точения и фрезерования с ударами, обработки труднообрабатываемых сталей с прерывистой поверхностью, а также для штампового инструмента, работающего при значительных ударных нагрузках.
Как контролируется качество порошковой смеси ВК20 при входном контроле?
Проверяют химический состав на содержание кобальта и общего углерода, насыпную плотность, текучесть и гранулометрический состав. Дополнительно изготавливаются контрольные образцы для определения твердости и прочности после спекания.