Cementinio karbido plokščių fizinių savybių analizė

Cementuotos karbido plokštės, sudarytos iš kietųjų karbido fazių (pvz., volframo karbido) ir metalinių rišiklių (paprastai kobalto), dėl puikių fizinių savybių yra plačiai naudojamos apdirbimo, kasybos ir inžinerijos srityse. Išsami jų pagrindinių fizinių savybių analizė yra būtina norint suprasti jų taikymo sritį ir našumo pranašumus.

1. Tankis

Tankis yra pagrindinė fizinė cementuotų karbido plokščių savybė, paprastai ji svyruoja nuo 12,0 iki 15,0 g/cm³. Šis didelis tankis daugiausia atsiranda dėl didelio volframo atominio svorio volframo karbide (pagrindiniame komponente). Didelis tankis suteikia plokštėms gerą matmenų stabilumą – jos yra mažiau linkusios deformuotis veikiant išorinėms jėgoms ar temperatūros pokyčiams, o tai labai svarbu tiksliojo apdirbimo įrankiams, kuriems reikalinga griežta dydžio kontrolė. Be to, didelis tankis tam tikru mastu padidina plokščių atsparumą smūgiams, nes tanki struktūra gali geriau sugerti ir išsklaidyti išorinio smūgio energiją.

2. Kietumas ir atsparumas dilimui

Kietumas yra viena iš ryškiausių cementinio karbido plokščių savybių. Jų Vickers kietumas paprastai viršija 1500 HV, daug didesnis nei greitaeigio plieno ir kitų įprastų įrankių medžiagų. Šis didelis kietumas priskiriamas kietojo karbido fazėms, kurios sudaro standžią skeleto struktūrą. Su kietumu glaudžiai susijęs yra atsparumas dilimui – didelis kietumas reiškia, kad plokštės gali būti atsparios įbrėžimams, trinčiai ir medžiagos sukibimui naudojimo metu. Pavyzdžiui, pjaustant metalą, cementuotos karbido plokštės ilgą laiką išlaiko aštrias pjovimo briaunas, nenusidėdamos nuo ruošinio medžiagos, todėl žymiai pailgėja įrankių tarnavimo laikas. Tačiau plokščių kietumą galima reguliuoti keičiant metalo rišiklio kiekį: padidinus kobalto kiekį, kietumas šiek tiek sumažėja, bet pagerėja kietumas, o sumažinus kobalto kiekį, padidėja kietumas ir atsparumas dilimui.

3. Stiprumas ir tvirtumas

Nors cementuotos karbido plokštės yra itin kietos, jų stiprumas ir kietumas taip pat yra svarbūs praktinio veikimo rodikliai. Jų skersinis plyšimo stiprumas (TRS) paprastai svyruoja nuo 1500 iki 3000 MPa, todėl jie gali atlaikyti dideles lenkimo jėgas apdirbimo ar kasybos operacijų metu. Tvirtumą, kuris reiškia gebėjimą atsispirti lūžiams smūgio metu, daugiausia lemia metalo rišiklis. Kobalto rišiklis sudaro plastišką fazę tarp kietojo karbido grūdelių, neleidžiančių įtrūkimams greitai plisti, kai plokštė yra veikiama smūgio. Dėl tokio didelio stiprumo ir vidutinio kietumo balanso išvengiama trapumo problemos, kuri kankina kai kurias itin kietas medžiagas, todėl cementuotos karbido plokštės tinka tiek didelėms apkrovoms, tiek smūgiams jautrioms darbo sąlygoms.

4. Šiluminio plėtimosi koeficientas ir šilumos laidumas

Cementuotų karbido plokščių šiluminio plėtimosi koeficientas yra santykinai mažas, paprastai nuo 5×10⁻⁶/°C iki 7×10⁻⁶/°C. Šis mažas terminis plėtimasis užtikrina, kad plokštės nepatirs didelių matmenų pokyčių, kai jas veikia temperatūros svyravimai (pvz., pjaunant dideliu greičiu, kai dėl trinties susidaro šiluma). Šis stabilumas yra labai svarbus norint išlaikyti apdirbimo tikslumą, nes šiluminė deformacija sukeltų ruošinio matmenų nukrypimus. Kalbant apie šilumos laidumą, cementuoto karbido plokštės pasižymi vidutiniu šilumos laidumu (100-150 W/(m·K)), todėl susidariusią šilumą greitai perduoda į įrankių laikiklį arba aušinimo sistemą. Ši šilumos išsklaidymo galimybė apsaugo nuo vietinio perkaitimo, o tai gali suminkštinti rišiklio fazę ir sumažinti plokščių kietumą bei atsparumą dilimui.

Apibendrinant galima pasakyti, kad cementuotų karbido plokščių fizinės savybės – didelis tankis, puikus kietumas ir atsparumas dilimui, subalansuotas stiprumas ir tvirtumas bei stabilios šiluminės charakteristikos – kartu lemia jų pranašumą įvairiose pramonės srityse. Šių savybių supratimas padeda optimizuoti cementinio karbido plokščių pasirinkimą ir naudojimą, maksimaliai padidinant jų praktinę vertę.