Spekaný karbid

Spekaný karbid je materiál na výrobu obrábacích nástrojov resp. rezných hrán obrábacích nástrojov.

Vyrábajú sa lisovaním a spekaním (sintrovaním, slinovaním) veľmi jemných kovových práškov (tzv. prášková metalurgia) - karbidov. Karbid je chemická zlúčenina uhlíka s kovom, ktorá sa vyznačuje vysokou tvrdosťou. Na technické účely sa najčastejšie používajú karbidy volfrámu (chemický vzorec W). Rezná hrana obrábacieho nástroja z karbidu sa vyznačuje vysokou tvrdosťou, odolnosťou voči opotrebeniu, oteruvzdornosťou a dobrou tepelnou odolnosťou. Je však zároveň krehká a má nižšiu mechanickú odolnosť (hlavne na ohyb). Preto sa obvykle používa iba na vyhotovenie reznej hrany nástroja, pričom jeho telo je vyrobené z ocele. Rezná hrana (inak brit, TK plátok) je k telu nástroja pripevnená mechanicky (skrutkou), alebo tvrdým spájkovaním (mosadzou).

 História a výroba 
Spekané karbidy boli pôvodne vyvinuté v Nemecku v 20. rokoch 20. storočia. Pod označením WIDIA (), vzhľadom na ich vysokú tvrdosť, boli predstavené verejnosti v roku 1927. Okrem vysokej tvrdosti sú spekané karbidy stále pri vysokých teplotách, majú vysokú pevnosť v tlaku a odolnosť proti oteru. 

Nástroj (platnička) sa vyrobí lisovaním jemného prášku a jeho následným vypálením. Základným druhom spekaných karbidov je W-Co, ktorý vzniká spekaním (pri 1400°C) zmesi práškov karbidu wolfrámu W a kobaltu. Častice prášku W majú obvykle rozmery niekoľko mikrometrov. Samotný proces spekania spravidla prebieha vo vákuu pri takej teplote, kedy sa prášok kobaltu roztaví a navzájom spojí častice W. Kobaltová matrica v spekanom karbide zabezpečuje potrebnú pevnosť v ohybe a húževnatosť. Z tohoto hľadiska možno spekané karbidy zaradiť medzi kompozity. 

Niektoré typy spekaných karbidov obsahujú spolu s karbidom volfrámu aj karbid titánu TiC, príp. karbid tantalu TaC a karbid chrómu typu Cr3C2. Jednotlivé typy spekaných karbidov sa odlišujú množstvom spojiva, množstvom jednotlivých typov karbidov, veľkosťou karbidických častíc, a pod.

Spekané karbidy sa delia podľa použitých karbidov na skupiny:
K - W + Co – obrábanie nekovových materiálov, liatiny, neželezných kovov a pod.
P - W + Co + TiC – používa sa na obrábanie ocelí, zliatin, feritických ocelí, materiálov s dlhou trieskou
M - W + Co + TiC + TaC + NbC – má univerzálne použitie, je vhodné aj pre tvárnu liatinu.

 Povlakovanie 
Väčšina vymeniteľných rezných doštičiek zo spekaných karbidov sa v súčasnosti používa s tvrdými povrchovými vrstvami - povlakmi. Povlakovaním nanášame na spekaný karbid materiál s vyššou pevnosťou a odolnosťou proti opotrebeniu. Povlaky na spekaných karbidoch bývajú obvykle viacvrstvové a obvykle ich tvoria tvrdé chemické zlúčeniny TiC, TiN a Al2O3. 

 Metódy povlakovania 
 Metóda PVD - fyzikálne naparovanie. Pri teplotách okolo 500°C sa na spekaný karbid v atmosfére argónu (Ar) alebo dusíka nanáša vrstva titánu (Ti). 
 Metóda CVD - chemické spracovanie - vylučovanie z plynnej fázy na povrch spekaného karbidu, teplota 500°C1500°C. Hrúbka vrstvy je od 610 um, naparuje sa TiCl4. 

 Použitie 
Spekané karbidy sa najčastejšie používajú na výrobu vymeniteľných rezných doštičiek pre sústružnícke nože, frézy, vrtáky na najnamáhanejšie časti tvárniacich nástrojov a na výrobu rôznych súčiastok vystavených opotrebovaniu, trysky, preťahovacie nástroje. Obrábaním nástrojmi zo spekaných karbidov sa získava povrch s nízkou drsnosťou, dá sa použiť aj na obrábanie tvrdokovov a na obrábanie kalených materiálov.

 Referencie 

 Iné projekty 

Kategória:Materiály