वोल्गस्टेन कार्बाइड गुणों ग्रेड और औद्योगिक उपयोगों की खोज

कल्पना कीजिए कि स्टील से कठिन सामग्री, उच्च गति वाले स्टील से अधिक पहनने के प्रतिरोध के साथ, अत्यधिक तापमान में भी उच्च गति से काटने में सक्षम है। यह सीमेंट कार्बाइड है,एक इंजीनियरिंग सामग्री जो आधुनिक उद्योग में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैइस लेख में इस "औद्योगिक दांतों" की विशेषताओं, वर्गीकरण और विभिन्न अनुप्रयोगों में गहराई से विचार किया गया है।

सीमेंट कार्बाइड क्या है?

सीमेंट कार्बाइड, जैसा कि नाम से पता चलता है, मुख्य रूप से लोहे के समूह की धातुओं के साथ बंधे हार्ड धातु कार्बाइड से बना एक मिश्र धातु है। सबसे प्रतिनिधि उदाहरण WC-Co मिश्र धातु है,जहां वोल्फ्रेम कार्बाइड (WC) हार्ड फेज और कोबाल्ट (Co) बाइंडर के रूप में कार्य करता हैविनिर्माण प्रक्रिया में WC और Co पाउडर को मिलाया जाता है, जिसके बाद 1400 डिग्री सेल्सियस पर एक असाधारण कठोरता और लोचदार मॉड्यूल वाली सामग्री बनाने के लिए सिंटर किया जाता है।सीमेंट कार्बाइड कठोरता में हीरे के बाद दूसरे स्थान पर है, इसे अत्यधिक पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है, जैसे कि काटने के उपकरण और स्टैम्पिंग मर।

सीमेंट कार्बाइड बनाम हाई-स्पीड स्टीलः एक प्रदर्शन तुलना

धातु प्रसंस्करण में, उच्च गति वाले इस्पात (एचएसएस) और सीमेंट कार्बाइड दो सामान्य उपकरण सामग्री हैं। सीमेंट कार्बाइड के फायदों को बेहतर ढंग से समझने के लिए, हम उनके गुणों की तुलना करते हैंः

तालिका से पता चलता है कि सीमेंट कार्बाइड कठोरता, लोचदार मॉड्यूल, संपीड़न शक्ति, थर्मल चालकता और घनत्व में एचएसएस से बेहतर है। हालांकि, इसमें कम थर्मल विस्तार गुणांक है,यह सीमेंटेड कार्बाइड को उच्च गति, सटीक काटने के लिए अधिक उपयुक्त बनाता है, लेकिन प्रभाव भार का सामना करने में कम सक्षम है।

सीमेंट कार्बाइड के फायदे

• असाधारण कठोरता और पहनने के प्रतिरोधःसीमेंट कार्बाइड की सबसे उल्लेखनीय विशेषता इसकी चरम कठोरता है, जो हीरे के बाद दूसरी है। एचएसएस और उपकरण स्टील की तुलना में, यह बेहतर पहनने के प्रतिरोध प्रदान करता है,मोल्ड के जीवनकाल को काफी बढ़ाता हैरखरखाव की आवृत्ति को कम करते हुए।
• उत्कृष्ट आयामी स्थिरता:अपने उच्च लोचदार मॉड्यूल और संपीड़न शक्ति के कारण, सीमेंटेड कार्बाइड विरूपण का विरोध करता है, जिससे इसे तंग सहिष्णुता की आवश्यकता वाले सटीक घटकों के निर्माण के लिए आदर्श बनाता है।
• पुनर्नवीनीकरणःसीमेंट कार्बाइड एक पर्यावरण के अनुकूल सामग्री है जिसे सतत विकास के सिद्धांतों के अनुरूप पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है।

सीमेंट कार्बाइड की सीमाएँ

• भंगुरता:अपनी चरम कठोरता के बावजूद, सीमेंट कार्बाइड अपेक्षाकृत भंगुर है, कुछ ग्रेडों में प्रभाव के तहत चिपके या टूटने की प्रवृत्ति होती है।
• उच्च लागत:वॉलफ्रेम और कोबाल्ट जैसी दुर्लभ धातुओं को शामिल करने से उत्पादन लागत बढ़ जाती है।
• चुनौतीपूर्ण मशीनीकरण:इसकी कठोरता हीरे के बाद दूसरी है और इसके लिए विशेष उपकरण जैसे हीरे के पीसने वाले पहियों, पीसने वाले मशीनों और ईडीएम मशीनों की आवश्यकता होती है।

भौतिक गुण

• कठोरता:यह स्टील और स्टेनलेस स्टील से बहुत आगे है, केवल हीरे के पीछे है।
• घनत्व:यह स्टील से लगभग दोगुना है, जो सोने से तुलनीय है।
• शक्ति और लोचःउच्च कठोरता को उत्कृष्ट शक्ति और लोच के साथ जोड़ती है।
• उच्च तापमान प्रदर्शनःन्यूनतम पहनने के साथ उच्च तापमान पर कठोरता बनाए रखता है।

निर्माण प्रक्रिया

सीमेंट कार्बाइड एक प्राकृतिक धातु नहीं है, बल्कि एक कृत्रिम रूप से इंजीनियर मिश्र धातु है। इसमें मुख्य रूप से वोल्फ्रेम कार्बाइड (WC) और कोबाल्ट (Co) होते हैं।WC का उच्च पिघलने का बिंदु (~ 2900°C) पारंपरिक पिघलने के तरीकों को रोकता हैइसके बजाय पाउडर धातु विज्ञान का प्रयोग किया जाता हैः WC और Co पाउडर को मिलाकर 1300°C से 1500°C पर सिंटर किया जाता है, जिसमें सिंटरिंग के दौरान Co एक बांधने वाले के रूप में कार्य करता है।

कच्चे माल के स्रोत

कोबाल्ट के मुख्य स्रोतों में चीन, रूस और दक्षिण कोरिया शामिल हैं। कोबाल्ट फिनलैंड, कनाडा, ऑस्ट्रेलिया और कांगो लोकतांत्रिक गणराज्य में अयस्क से निकाला जाता है।

आवेदन

• काटने के उपकरण:ड्रिल, फ्रिलिंग कटर और धातु के काम के लिए टर्न टूल्स।
• मोल्ड:एल्यूमीनियम पेय के लिए डिब्बे के मोल्ड, ऑटोमोबाइल इंजन भागों के लिए पाउडर बनाने वाले मोल्ड, और स्मार्टफोन जैसे इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए मोल्ड।
• निर्माण मशीनरी:कठोर चट्टानों में सुरंग बनाने के लिए औजार और डामर काटना।

कार्यात्मक वर्गीकरण

• कट-ग्रेड:पी-प्रकार (स्टील के लिए), एम-प्रकार (सामान्य प्रयोजन) और के-प्रकार (कास्ट आयरन के लिए) के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
• पहनने के प्रतिरोधी ग्रेडःइसके अलावा बाइडर के प्रकार, WC अनाज के आकार और कठोरता के आधार पर विभाजित है।

निर्माता अक्सर विशिष्ट चुनौतियों का सामना करने के लिए विशेष ग्रेड विकसित करते हैं, विभिन्न जरूरतों के लिए गुणों को अनुकूलित करते हैं।

तुलनात्मक विश्लेषण

सीमेंट कार्बाइड बनाम सिरेमिक

मिट्टी के बरतनों की कठोरता मोहस पैमाने पर (9+ बनाम हीरे के 10 पर) हीरे के करीब होती है, जो वोल्फ्रेम और अन्य कठिन धातुओं से बेहतर होती है।सीमेंट कार्बाइड के गुणों WC अनाज आकार समायोजित करके ठीक से समायोजित किया जा सकता हैविभिन्न अनुप्रयोगों के लिए बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करते हैं।

सीमेंट कार्बाइड बनाम सर्मेट

दोनों कार्बाइड/नाइट्राइड पाउडर धातु के साथ बंधे होते हैं। सीमेंट कार्बाइड मुख्य रूप से WC का उपयोग Co/Ni बांधने वालों के साथ करता है, जबकि सर्मेट Ni/Co के साथ बंधे टाइटेनियम यौगिकों (TiC, TiCN) पर निर्भर करता है।इनकी मुख्य भिन्नता रचना में निहित है.

सीमेंट कार्बाइड बनाम एचएसएस

सीमेंट कार्बाइड कठोरता, गर्मी प्रतिरोध और शक्ति में उत्कृष्ट है, जबकि एचएसएस अधिक प्रभाव कठोरता प्रदान करता है। कच्चे माल और विनिर्माण विधियों के कारण लागत काफी भिन्न होती है,आवेदन और प्रतिस्थापन चक्रों के आधार पर एक संतुलित मूल्यांकन की आवश्यकता.

कमजोरी

• निचली कठोरता:पारंपरिक स्टील मिश्र धातुओं की तुलना में, सीमेंटेड कार्बाइड की भंगुरता के कारण किनारे के टुकड़े या स्पैलिंग हो सकते हैं।
• उच्च घनत्व:इसका वजन स्टील से दोगुना होना कुछ अनुप्रयोगों में एक नुकसान हो सकता है।

क्रैकिंग के कारण

सीमेंटेड कार्बाइड और धातुओं के बीच थर्मल विस्तार गुणांक अंतर हस्तक्षेप-फिट घटकों में दरारों का कारण बन सकता है जब ऑपरेटिंग तापमान डिजाइन मानों से महत्वपूर्ण रूप से विचलित होते हैं।उच्च प्रभाव बल भी दरार का कारण बन सकता है, जिससे फ्रैक्चर टिकाऊपन की आवश्यकताओं पर सावधानीपूर्वक विचार करना आवश्यक है।

अत्याधुनिक सीमेंट कार्बाइड का चयन

सामग्री का चयन काम के टुकड़े की विशेषताओं और मोटाई पर निर्भर करता है।अल्ट्रा-फाइन-ग्रेन सीमेंटेड कार्बाइड (सबमाइक्रोन WC कणों से बना) अक्सर पसंद किया जाता है.

सीमेंट कार्बाइड टूल्स के फायदे

एक प्रमुख लाभ उच्च तापमान पर कठोरता को बनाए रखना है, जो उच्च गति वाले मशीनिंग के दौरान भी स्थिर प्रदर्शन सुनिश्चित करता है जो उपकरण तापमान को बढ़ाता है।

कठोरता सीमा

सामान्य कठोरता HRA88 से HRA92 तक होती है। उच्च कठोरता पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाती है लेकिन प्रभाव प्रतिरोध को कम करती है, जिससे चिपके जाने का खतरा बढ़ जाता है।

प्राथमिक रचना

सीमेंटेड कार्बाइड का मुख्य घटक WC है, जो Co या Ni के साथ बंधा हुआ है। विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए विशेष गुणों को अनुकूलित करने के लिए क्रोमियम (Cr) जैसे additives को शामिल किया जा सकता है।