YG6 VS YG8 : Ein Vergleich ihrer Anwendungen und Auswahl

I. Definition und Zusammensetzungsmerkmale der Hartmetallsorten der YG-Serie

Sinterkarbid ist ein Legierungsmaterial, das durch pulvermetallurgische Verfahren aus refraktären Metallkarbiden (wie Wolframkarbid, WC) und Bindemetalle (wie Kobalt, Co). YG6 VS YG8 sind Hartmetallsorten nach der chinesischen Norm. Als die repräsentativste Kategorie innerhalb der YG-Reihe folgt ihre Sortenbezeichnung den Konventionen der Industrie: “Y” steht für “Ying Zhi He Jin” (Hartlegierung, von der Pinyin-Initiale), “G” steht für das Bindemetall “Gu” (Kobalt, von der Pinyin-Initiale), und die nachfolgende Zahl gibt den prozentualen Anteil von Kobalt an.

YG6: Der Massenanteil von Wolframkarbid (WC) beträgt ca. 94%, der Massenanteil von Kobalt (Co) beträgt 6% und gehört zu den kobaltarmen Hartmetallen. Bei Raumtemperatur erreicht es eine Härte von 89,5-92 HRA, eine Dichte von 14,6-15,0 g/cm³, eine Querbruchfestigkeit von etwa 1400-1600 MPa und eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 75 W/(m-K). Es verfügt über die Kerneigenschaften hohe Härte und hohe Verschleißfestigkeit.

YG8: Der Massenanteil von Wolframkarbid (WC) beträgt ca. 92%, der Massenanteil von Kobalt (Co) 8% und gehört damit zu den mittelkobalthaltigen Hartmetallen. Die Härte bei Raumtemperatur beträgt HRA 89-90, die Dichte 14,5-14,9 g/cm³, die Querbruchfestigkeit steigt auf 1600-1800 MPa und die Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa 70 W/(m-K). Es bietet eine höhere Zähigkeit und Schlagfestigkeit.

Der Kobaltgehalt ist der wichtigste Faktor für den Leistungsunterschied zwischen den beiden Sorten: Kobalt fungiert als Bindephase; ein höherer Gehalt erhöht die Zähigkeit und Schlagfestigkeit der Legierung, verringert aber entsprechend die Härte und Verschleißfestigkeit. Umgekehrt verbessert ein geringerer Kobaltgehalt die Härte und Verschleißfestigkeit, verringert aber die Zähigkeit.

II. Hauptanwendungsbereiche von YG6 VS YG8

Die YG-Serie wird aufgrund ihrer guten Wärmeleitfähigkeit, ihrer Antihafteigenschaften (geringere Neigung zu chemischen Reaktionen mit Nichteisenmetallen) und ihrer hohen Anpassungsfähigkeit bei der Bearbeitung spröder Werkstoffe häufig in der mechanischen Bearbeitung, im Bergbau, in der Elektronikfertigung und in anderen Bereichen eingesetzt. Die spezifischen Anwendungsszenarien der beiden Sorten haben ihre eigenen Schwerpunkte:

(1) Typische Anwendungen von YG6

Bereich der mechanischen Bearbeitung: Hauptsächlich für die Endbearbeitung und Halbfeinbearbeitung von Nichteisenmetallen (Aluminium, Kupfer, Zinklegierungen) und Gusseisen (Grauguss, Sphäroguss), wie z. B. Präzisionsdreh-, Bohr- und Reibvorgänge. Es können hochpräzise Teile wie Motorblöcke, Führungsschienen für Werkzeugmaschinen und Lagergehäuse bearbeitet werden; auch geeignet für Präzisionsschneidwerkzeuge für nichtmetallische Werkstoffe wie harte Kunststoffe, Holz und Keramik.

Bereich Formen und Werkzeuge: Zur Herstellung von verschleißfesten Arbeitsteilen für Kaltformwerkzeuge, Drahtziehwerkzeuge, Extrusionswerkzeuge und Präzisionswerkzeuge wie Druckerreinigungsklingen und Kartonschlitzmesser.

Elektronik und Präzisionsfertigung: Wird für Schneid- und Schleifwerkzeuge für Halbleitermaterialien (z. B. Siliziumwafer) und optisches Glas verwendet und gewährleistet eine hohe Ebenheit der bearbeiteten Oberfläche.

(2) Typische Anwendungen von YG8

Bereich Mechanische Bearbeitung: Konzentriert sich auf das Schruppen und intermittierende Schneiden von Gusseisen und Nichteisenmetallen, wie das Entfernen von Gussanschnitten und Speisern, das Schruppdrehen von Rohlingen und das intermittierende Fräsen. Sie eignet sich besonders für die Bearbeitung von Gussteilen mit Sandlöchern, Lunkern oder Materialien mit ungleichmäßiger Härte; kann auch für die Vorschlichtung von hochfesten verschleißfesten Stählen verwendet werden.

Bergbau und geologische Bohrungen: Als Kernbohrwerkzeugmaterial, verwendet für die Herstellung Sinterkarbid-Knopfeinsätze für Kohlebergwerke, Goldminen, Nichteisenmetallminen und als Matrix für PDC-Bohrer, die bei Erdölbohrungen eingesetzt werden und sich an Szenarien mit hohen Schlagbelastungen in Gesteinsschichten und komplexen Arbeitsbedingungen anpassen.

Baumaschinen und verschleißfeste Teile: Zur Herstellung von verschleiß- und stoßfesten Bauteilen wie Baggerzähnen, Brecherhämmern, Betonrüttlern sowie stoßempfindlichen Werkzeugen wie Hobelmessern für die Holzbearbeitung, Pulverisiermessern und Wolframkarbidklinge für Förderbandabstreifer.

III. Vorteile und Nachteile im Vergleich: YG6 VS YG8

(1) Vorteile und Nachteile von YG6

Vorteile:

Hohe Härte, exzellente Verschleißfestigkeit, hohe Bearbeitungsgenauigkeit, niedrige Oberflächenrauhigkeit wie Ra ≤ 0,8 μm, geeignet für hochpräzise Bearbeitungsanforderungen. Starke Antihafteigenschaften, weniger anfällig für Aufbauschneiden bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen, Gewährleistung der Qualität der bearbeiteten Oberfläche. Etwas höhere Dichte, gute Stabilität, lange Standzeit, geeignet für kontinuierliche Schnittbedingungen.

Benachteiligungen:

Geringe Zähigkeit, unzureichende Schlagzähigkeit. Neigt bei intermittierendem Schnitt oder bei ungleichmäßiger Materialhärte oder Verunreinigungen zu Ausbrüchen und Brüchen. Empfindlich gegenüber Stoßbelastungen, nicht geeignet für Schrupp- oder Bearbeitungssituationen mit starken Vibrationen.

(2) Vorteile und Nachteile von YG8

Vorteile:

Ausgezeichnete Zähigkeit, hohe Schlagzähigkeit und Ausbruchsicherheit, geeignet für raue Bedingungen wie intermittierendes Schneiden und hohe Schlagbelastung. Hohe Querbruchfestigkeit, gute Werkzeugbeständigkeit, stabile Leistung bei der Bearbeitung von Materialien mit Verunreinigungen oder schwankender Härte. Breite Anpassungsfähigkeit, kann sowohl in der mechanischen Bearbeitung als auch zur Erfüllung der Anforderungen an hohe Verschleiß- und Schlagfestigkeit in Bergbau und Baumaschinen eingesetzt werden.

Benachteiligungen:

Härte und Verschleißfestigkeit sind etwas geringer als bei YG6, die Bearbeitungsgenauigkeit ist etwas schlechter, die Oberflächenrauhigkeit kann die Anforderungen an hohe Präzision nur schwer erfüllen. Die Verschleißfestigkeit ist begrenzt; bei der kontinuierlichen Endbearbeitung oder bei der Bearbeitung von Werkstoffen mit hoher Härte ist die Standzeit kürzer als bei YG6.

IV. Präzise Auswahl: Empfohlene Qualitäten nach Anwendungsbereich

Auf der Grundlage der charakteristischen Unterschiede zwischen den beiden Sorten werden die Empfehlungen wie folgt nach Anwendungsszenarien klassifiziert:

(1) Mechanische Verarbeitungsindustrie

YG6 empfehlen für:

Endbearbeitung von Nichteisenmetallen (Aluminium, Kupferlegierungen), Gusseisen (z. B. Enddrehen, Feinbohren). Zerspanende Bearbeitung von Präzisionsteilen und elektronischen Komponenten. Kontinuierliche Zerspanungsbedingungen, die eine hohe Oberflächenqualität (Ra ≤ 1,6 μm) und lange Werkzeugstandzeiten erfordern.

YG8 empfehlen für:

Schruppen und Halbschlichten von Gusseisen und Nichteisenmetallen (z. B. Schruppdrehen, Schruppfräsen). Intermittierendes Schneiden, Bearbeitung von Werkstoffen mit Verunreinigungen oder ungleichmäßiger Härte (z. B. Schruppen von Gussstücken). Halbschlichten von hochfesten, verschleißfesten Stählen und Schwerzerspanung von Materialien wie Holz und Kunststoffen.

(2) Bergbau und Bohrindustrie

Empfehlen Sie YG8 vorrangig für:

Hartmetalleinsätze und -knöpfe, die in Bohrkronen für Kernbohrungen in Kohle- und Metallbergwerken verwendet werden. Verschleißfeste Teile für Öl- und Gasbohrungen, wie z. B. Buchsen aus Wolframkarbid. Zerkleinerungswerkzeuge für den Tagebau und Steinbrüche (z. B. Backenplatten, Hämmer), wo der Zähigkeitsvorteil von YG8 aufgrund der hohen Schlagbelastung stärker zum Tragen kommt.

(3) Formen- und Werkzeugbau

YG6 empfehlen für:

Präzisionskaltmatrizen, Drahtziehmatrizen, Strangpressmatrizen (für die Verarbeitung von weichen Metallen oder nichtmetallischen Werkstoffen). Hochpräzisionswerkzeuge (z. B. Reibahlen, Bohrwerkzeuge), Präzisionsabstreifer für Drucker/Kopierer.

YG8 empfehlen für:

Schwere Kaltschneidwerkzeuge, Werkzeuge zum Stanzen dicker Platten. Schlaggefährdete Werkzeuge wie Hobelmesser für die Holzbearbeitung, Pulverisiermesser, Messer zum Schlitzen von Kartons.

(4) Baumaschinenindustrie

YG8 empfehlen für:

Baggerschaufelzähne, Schaufelkanten für Lader, Raupenschuhe für Bulldozer. Schlagfeste Verschleißteile wie Betonbrecherhämmer und Rüttlerstößel; YG8 kann Abplatzungen wirksam verhindern und die Lebensdauer verlängern.

(5) Synthetische Diamantindustrie

YG8 empfehlen.

Ambosse aus Sinterkarbid sind Schlüsselkomponenten im Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahren (HPHT) zur Synthese von synthetischen Diamanten und im Labor gezüchteten Diamanten und dienen als Kernkomponenten in kubischen Pressen. Sechs Ambosse wirken synchron auf eine Pyrophyllit-Druckkammer ein und ermöglichen die Umwandlung von Graphit in Diamant mit Hilfe eines Katalysators. In China werden in erster Linie Wolframkarbid-Kobalt-Legierungen wie YG8 verwendet.

V. Zusammenfassung

YG6 und YG8, die Kernsorten der YG-Serie, stellen im Wesentlichen einen Kompromiss zwischen “Härte” und “Zähigkeit” dar: Der Hauptvorteil von YG6 liegt in der “hohen Präzision und Verschleißfestigkeit”, die sich für die Endbearbeitung und für Anwendungen mit geringer Beanspruchung eignet; die Hauptstärke von YG8 liegt in der ’hohen Zähigkeit und Schlagfestigkeit“, die sich für Schrupparbeiten und raue Arbeitsbedingungen eignet. Bei der Auswahl sollte der Grundsatz ”YG6 für Präzision, YG8 für Zähigkeit“ beachtet werden. Eine umfassende Beurteilung auf der Grundlage der Bearbeitungstechnologie (Schruppen/Schlichten, kontinuierlich/intermittierend), der Materialeigenschaften (Härte, Gehalt an Verunreinigungen) und der Arbeitsbedingungen (Stoßbelastung, Vibrationsniveau) ist notwendig, um die Leistungsvorteile von Hartmetall zu maximieren und die Produktionskosten zu senken.

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