Аналіз фізічных уласцівасцей цвёрдасплаўных пласцін

Пласціны з цвёрдага сплаву, якія складаюцца з цвёрдых карбідных фаз (напрыклад, карбіду вальфраму) і металічных злучных (звычайна кобальту), шырока выкарыстоўваюцца ў апрацоўцы, горназдабыўной прамысловасці і машынабудаванні дзякуючы сваім выдатным фізічным уласцівасцям. Дэталёвы аналіз іх асноўных фізічных уласцівасцей неабходны для разумення сферы іх прымянення і пераваг у прадукцыйнасці.

1. Шчыльнасць

Шчыльнасць - гэта фундаментальная фізічная ўласцівасць пліт з цвёрдага сплаву, якая звычайна складае ад 12,0 да 15,0 г/см³. Гэтая высокая шчыльнасць у асноўным звязана з высокай атамнай масай вальфраму ў карбідзе вальфраму (асноўны кампанент). Высокая шчыльнасць надае пласцінам добрую стабільнасць памераў — яны менш схільныя дэфармацыі пад уздзеяннем знешніх сіл або перападаў тэмпературы, што вельмі важна для прэцызійных апрацоўчых інструментаў, якія патрабуюць строгага кантролю памераў. Акрамя таго, высокая шчыльнасць у пэўнай ступені павышае ўдаратрываласць пласцін, паколькі шчыльная структура можа лепш паглынаць і рассейваць знешнюю энергію ўдару.

2. Цвёрдасць і зносаўстойлівасць

Цвёрдасць - адна з найбольш прыкметных уласцівасцей цвёрдасплаўных пліт. Іх цвёрдасць па Віккерсу звычайна перавышае 1500 HV, што значна вышэй, чым у хуткарэзнай сталі і іншых распаўсюджаных інструментальных матэрыялаў. Такая высокая цвёрдасць тлумачыцца цвёрдымі карбіднымі фазамі, якія ўтвараюць цвёрдую шкілетную структуру. З цвёрдасцю цесна звязана зносаўстойлівасць - высокая цвёрдасць азначае, што пласціны могуць супрацьстаяць драпінам, ізаляцыі і адгезіі матэрыялу падчас выкарыстання. Напрыклад, пры рэзцы металу цвёрдасплаўныя пласціны захоўваюць вострыя рэжучыя беражкі на працягу доўгага часу, не зношваючыся матэрыялам нарыхтоўкі, значна падаўжаючы тэрмін службы інструментаў. Аднак цвёрдасць пласцін можна рэгуляваць, змяняючы ўтрыманне металічнага злучнага: павелічэнне ўтрымання кобальту нязначна зніжае цвёрдасць, але паляпшае трываласць, а памяншэнне ўтрымання кобальту павялічвае цвёрдасць і зносаўстойлівасць.

3. Трываласць і трываласць

У той час як пласціны з цэментаванага карбіду вельмі цвёрдыя, іх трываласць і трываласць таксама з'яўляюцца важнымі паказчыкамі практычнай працы. Іх трываласць на папярочны разрыў (TRS) звычайна вагаецца ад 1500 да 3000 МПа, што дазваляе ім вытрымліваць вялікія сілы выгібу падчас механічнай апрацоўкі або горных работ. Цвёрдасць, якая адносіцца да здольнасці супраціўляцца разбурэння пры ўдары, у асноўным вызначаецца металічным злучным. Кобальтавае злучнае ўтварае пластычную фазу паміж зернямі цвёрдага карбіду, прадухіляючы хуткае распаўсюджванне расколін, калі пласціна падвяргаецца ўдару. Такі баланс высокай трываласці і ўмеранай трываласці пазбягае праблемы далікатнасці, якая прысутнічае ў некаторых звышцвёрдых матэрыялаў, робячы пласціны з цвёрдага сплаву прыдатнымі як для працы з высокімі нагрузкамі, так і для ўмоў працы, схільных ударам.

4. Каэфіцыент цеплавога пашырэння і цеплаправоднасць

Каэфіцыент цеплавога пашырэння пласцін з цэментаванага карбіду адносна нізкі, звычайна ад 5×10⁻⁶/°C да 7×10⁻⁶/°C. Такое нізкае цеплавое пашырэнне гарантуе, што пласціны не адчуваюць істотных змяненняў памераў пры ўздзеянні тэмпературных ваганняў (напрыклад, падчас высакахуткаснага рэзання, калі трэнне вылучае цяпло). Гэтая стабільнасць мае вырашальнае значэнне для падтрымання дакладнасці апрацоўкі, паколькі тэрмічная дэфармацыя прывядзе да адхіленняў у памерах нарыхтоўкі. Што тычыцца цеплаправоднасці, цвёрдасплаўныя пласціны маюць сярэднюю цеплаправоднасць (100-150 Вт/(м·К)), што дазваляе ім хутка перадаваць выпрацаванае цяпло трымальніку або сістэме астуджэння. Такая здольнасць адводзіць цяпло прадухіляе лакальны перагрэў, які можа змякчыць злучную фазу і паменшыць цвёрдасць і зносаўстойлівасць пласцін.

Такім чынам, фізічныя ўласцівасці цвёрдасплаўных пласцін — высокая шчыльнасць, выдатная цвёрдасць і зносаўстойлівасць, збалансаваная трываласць і ўстойлівасць, а таксама стабільныя цеплавыя характарыстыкі — у сукупнасці вызначаюць іх выдатную прадукцыйнасць у розных прамысловых прымяненнях. Разуменне гэтых уласцівасцей дапамагае аптымізаваць выбар і выкарыстанне цвёрдасплаўных пласцін, павялічваючы іх практычную каштоўнасць.