YG6 VS YG8 : Uma comparação das suas aplicações e seleção

I. Definição e caraterísticas de composição das classes de carboneto cimentado da série YG

Carboneto cimentado é um material de liga produzido através de processos de metalurgia do pó a partir de carbonetos metálicos refractários (tais como Carboneto de tungsténio, WC) e metais aglutinantes (como o cobalto, Co). YG6 VS YG8 são classes de carboneto cimentado de acordo com a norma chinesa. Sendo a categoria mais representativa da série YG, a sua designação segue as convenções da indústria: “Y” significa “Ying Zhi He Jin” (liga dura, a partir da inicial pinyin), “G” significa o metal aglutinante “Gu” (Cobalto, a partir da inicial pinyin) e o número subsequente indica a percentagem em massa de Cobalto.

YG6: A fração de massa do carboneto de tungsténio (WC) é de aproximadamente 94%, a fração de massa do cobalto (Co) é de 6%, pertencendo ao carboneto cimentado com baixo teor de cobalto. A sua dureza à temperatura ambiente pode atingir HRA 89,5-92, a densidade é de 14,6-15,0 g/cm³, a resistência à rutura transversal é de aproximadamente 1400-1600 MPa e a condutividade térmica é de aproximadamente 75 W/(m-K). Possui as caraterísticas principais de elevada dureza e elevada resistência ao desgaste.

YG8: A fração de massa de carboneto de tungsténio (WC) é de aproximadamente 92%, a fração de massa de cobalto (Co) é de 8%, pertencendo ao carboneto cimentado de teor médio de cobalto. A sua dureza à temperatura ambiente é HRA 89-90, a densidade é 14,5-14,9 g/cm³, a resistência à rutura transversal aumenta para 1600-1800 MPa e a condutividade térmica é aproximadamente 70 W/(m-K). Oferece uma tenacidade e uma resistência ao impacto mais proeminentes.

O teor de cobalto é o principal fator que causa a diferença de desempenho entre as duas qualidades: O cobalto actua como fase aglutinante; um teor mais elevado aumenta a dureza e a resistência ao impacto da liga, mas reduz correspondentemente a dureza e a resistência ao desgaste. Por outro lado, um teor mais baixo de cobalto melhora a dureza e a resistência ao desgaste, mas reduz a tenacidade.

II. Principais áreas de aplicação de YG6 VS YG8

A série YG é amplamente utilizada no processamento mecânico, mineração, fabrico eletrónico e outros campos devido à sua boa condutividade térmica, propriedades anti-adesão (menos propensas a reacções químicas com metais não ferrosos) e forte adaptabilidade à maquinação de materiais frágeis. Os cenários de aplicação específicos das duas classes têm as suas próprias ênfases:

(1) Aplicações típicas do YG6

Domínio do processamento mecânico: Utilizado principalmente para acabamento e semi-acabamento de metais não ferrosos (alumínio, cobre, ligas de zinco) e ferro fundido (ferro cinzento, ferro dúctil), tais como operações de torneamento de precisão, perfuração e alargamento. Pode processar peças de alta precisão, como blocos de motor, carris de guia de máquinas-ferramenta e caixas de rolamentos; também adequado para ferramentas de corte de precisão para materiais não metálicos, como plásticos duros, madeira e cerâmica.

Campo de moldes e ferramentas: Utilizado para o fabrico de peças de trabalho resistentes ao desgaste de moldes a frio, moldes de trefilagem, moldes de extrusão e ferramentas de precisão, como lâminas de limpeza de impressoras e facas de corte de caixas de cartão.

Eletrónica e fabrico de precisão: Utilizado para ferramentas de corte e retificação de materiais semicondutores (por exemplo, bolachas de silício) e vidro ótico, garantindo uma elevada planicidade da superfície maquinada.

(2) Aplicações típicas do YG8

Domínio do processamento mecânico: Centra-se no desbaste e no corte intermitente de ferro fundido e metais não ferrosos, como a remoção de portões de fundição e risers, torneamento em bruto de espaços em branco e fresagem intermitente. É particularmente adequado para maquinação de peças fundidas com furos de areia, furos de sopro ou materiais com dureza irregular; também pode ser utilizado para semi-acabamento de aços resistentes ao desgaste de alta resistência.

Perfuração mineira e geológica: Como material de ferramenta de perfuração, utilizado para o fabrico de pastilhas de botão em metal duro para minas de carvão, minas de ouro, minas de metais não ferrosos, e como matriz para brocas PDC utilizadas na perfuração de petróleo, adaptando-se a cenários com elevadas cargas de impacto em formações rochosas e condições de trabalho complexas.

Maquinaria de construção e peças resistentes ao desgaste: Utilizado para o fabrico de componentes resistentes ao desgaste e ao impacto, tais como dentes de baldes de escavadoras, martelos de trituradores, pokers de vibradores de betão, bem como ferramentas propensas ao impacto, como lâminas de plainas para trabalhar madeira, lâminas de pulverizadores e lâmina de carboneto de tungsténio para raspadores de correias transportadoras.

III. Comparação das vantagens e desvantagens: YG6 VS YG8

(1) Vantagens e desvantagens do YG6

Vantagens:

Elevada dureza, excelente resistência ao desgaste, elevada precisão de maquinagem, capaz de atingir uma rugosidade superficial baixa como Ra ≤ 0,8 μm, adequada para requisitos de maquinagem de alta precisão. Fortes propriedades anti-aderentes, menos propensas a arestas acumuladas na maquinagem de metais não ferrosos, garantindo a qualidade da superfície maquinada. Densidade ligeiramente superior, boa estabilidade, longa vida útil da ferramenta, adequada para condições de corte contínuo.

Desvantagens:

Fraca tenacidade, resistência insuficiente ao impacto. Propenso a lascar e a fraturar durante o corte intermitente, ou quando a dureza do material é irregular ou contém impurezas. Sensível a cargas de impacto, não é adequado para cenários de desbaste ou maquinagem com vibrações fortes.

(2) Vantagens e desvantagens do YG8

Vantagens:

Excelente tenacidade, forte resistência ao impacto e capacidade anti-corte, capaz de se adaptar a condições difíceis como corte intermitente e cargas de impacto elevadas. Elevada resistência à rutura transversal, boa durabilidade da ferramenta, desempenho estável na maquinagem de materiais que contêm impurezas ou com dureza variável. Ampla adaptabilidade, pode ser utilizado tanto no processamento mecânico como para satisfazer as exigências de elevada resistência ao desgaste e ao impacto em máquinas de exploração mineira e de construção.

Desvantagens:

A dureza e a resistência ao desgaste são ligeiramente inferiores às do YG6, a precisão da maquinagem é um pouco inferior, a rugosidade da superfície é difícil de satisfazer os requisitos de alta precisão. A resistência ao desgaste é limitada; no acabamento contínuo ou na maquinação de materiais de elevada dureza, a vida útil é inferior à do YG6.

IV. Seleção precisa: Classes recomendadas por campo de aplicação

Com base nas diferenças caraterísticas entre as duas classes, as recomendações são classificadas por cenário de aplicação da seguinte forma:

(1) Indústria de transformação mecânica

Recomendar o YG6 para:

Acabamento de metais não ferrosos (alumínio, ligas de cobre), ferro fundido (por exemplo, torneamento final, perfuração fina). Processamento de corte de peças de instrumentos de precisão e componentes electrónicos. Condições de corte contínuo que exigem uma elevada qualidade da superfície (Ra ≤ 1,6 μm) e uma longa vida útil da ferramenta.

Recomendar o YG8 para:

Desbaste e semi-acabamento de ferro fundido e metais não ferrosos (por exemplo, torneamento em desbaste, fresagem em desbaste). Corte intermitente, cenários de maquinagem em que os materiais contêm impurezas ou têm dureza irregular (por exemplo, maquinagem em bruto de peças fundidas). Semi-acabamento de aços resistentes ao desgaste de alta resistência e corte pesado de materiais como madeira e plásticos.

(2) Indústria mineira e de perfuração

Dar prioridade à recomendação do YG8 para:

Pastilhas e botões de carboneto cimentado utilizados em brocas de perfuração para minas de carvão e minas de metal. Peças resistentes ao desgaste para perfuração de petróleo e gás, tais como casquilhos de carboneto de tungsténio. Ferramentas de trituração para minas a céu aberto e pedreiras (por exemplo, placas de mandíbulas, martelos), onde a vantagem da tenacidade do YG8 é mais proeminente devido a cargas de impacto elevadas.

(3) Indústria de moldes e ferramentas

Recomendar o YG6 para:

Matrizes de precisão a frio, matrizes de trefilagem, matrizes de extrusão (para o tratamento de metais macios ou de materiais não metálicos). Ferramentas de alta precisão (por exemplo, alargadores, ferramentas de perfuração), raspadores de precisão para impressoras/copiadoras.

Recomendar o YG8 para:

Cunhos e matrizes a frio para trabalhos pesados, cunhos e matrizes para corte de chapas grossas. Ferramentas propensas ao impacto, como lâminas de plaina para trabalhar madeira, lâminas de pulverização, facas para entalhar caixas de cartão.

(4) Indústria de máquinas de construção

Recomendar o YG8 para:

Dentes de baldes de escavadoras, bordos de lâminas de carregadoras, sapatas de rastos de escavadoras. Peças de desgaste resistentes ao impacto, como martelos demolidores de betão e vibradores; o YG8 pode prevenir eficazmente a lascagem e prolongar a vida útil.

(5) Indústria dos diamantes sintéticos

Recomendar o YG8.

As bigornas de carboneto cimentado são componentes chave no método de alta pressão e alta temperatura (HPHT) para sintetizar diamantes sintéticos e diamantes cultivados em laboratório, servindo como componentes centrais em prensas cúbicas. Seis bigornas actuam em sincronia numa câmara de pressão de pirofilite, permitindo a conversão de grafite em diamante com a ajuda de um catalisador. Na China, são utilizadas principalmente ligas de carboneto de tungsténio e cobalto, como a YG8.

V. Resumo

YG6 VS YG8, como classes principais da série YG, representam essencialmente um compromisso entre “dureza” e “tenacidade”: A YG6 tem como principal vantagem a “elevada precisão, elevada resistência ao desgaste”, adequada para acabamento e cenários de baixo impacto; a principal força da YG8 reside na ’elevada dureza, resistência ao impacto“, adequada para desbaste e condições de trabalho difíceis. Durante a seleção, deve ser seguido o princípio ”dar prioridade ao YG6 para precisão, dar prioridade ao YG8 para tenacidade“. Uma avaliação abrangente baseada na tecnologia de processamento (desbaste/acabamento, contínuo/intermitente), nas caraterísticas do material (dureza, teor de impurezas) e nas condições de trabalho (carga de impacto, (nível de vibração) é necessário para maximizar as vantagens de desempenho do metal duro e reduzir os custos de produção.

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