Semente tungsten karbürün izin verilen gerilimi

Çimentolu tungsten karbür mühendislik tasarımında sıklıkla kullanılır ve semente tungsten karbürün izin verilen geriliminin anlaşılması mühendislerin uygun malzemeleri seçmesine yardımcı olur. İzin verilen gerilim, bir malzemenin uzun vadede güvenle dayanabileceği maksimum gerilimi ifade eder; bu değerin aşılması deformasyona veya kırılmaya neden olabilir. Temsili bir sert alaşım olan semente tungsten karbürün izin verilen gerilimi bileşim, sıcaklık, işleme teknikleri ve diğer faktörlerden etkilenir. Spesifik değerler gerçek koşullara dayalı analiz gerektirir.

Tungsten ve karbon atomlarından oluşan semente tungsten karbür, doğal elmasın sertliğine yaklaşır ve olağanüstü aşınma direnci sergiler. Bu malzeme genellikle bağlayıcı faz olarak kobalt kullanır; daha yüksek kobalt içeriği tokluğu artırır ancak sertliği ve izin verilen gerilimi azaltabilir. Örneğin, 6% kobaltlı semente tungsten karbür tipik olarak 4.000-5.000 MPa arasında bir basınç dayanımına sahiptir, ancak pratikte izin verilen gerilme, tipik olarak basınç dayanımının 1/5 ila 1/3'ü arasında bir güvenlik faktörü uygular.

Sıcaklık, izin verilen gerilimi önemli ölçüde etkiler. Oda sıcaklığında kararlı olsa da, semente tungsten karbür 500°C'nin üzerinde yumuşar ve izin verilen gerilimin keskin bir şekilde düşmesine neden olur. Deneysel veriler, izin verilen gerilimin 100°C sıcaklık artışı başına yaklaşık 8%-12% azaldığını göstermektedir. Yüksek sıcaklık uygulamaları, soğutma sistemi tasarımına ve sıcaklık izlemesine dikkat edilmesini gerektirir.

Düşük basınçlı sinterleme yoluyla üretilen çimentolu tungsten karbür, geleneksel yöntemlere kıyasla gözenekliliği 0,5%-1% azaltarak izin verilen gerilimi 15%'nin üzerinde artırır. Kimyasal buhar biriktirme (CVD) kaplamaları gibi yüzey işlemleri, 5-10 μm titanyum nitrür tabakası oluşturarak, yığın tokluğundan ödün vermeden yüzeyde izin verilen gerilimi yaklaşık 20% artırır.

Pratik uygulamalarda gerilim yoğunlaşması ele alınmalıdır. Kırılganlığı nedeniyle parça tasarımında keskin kenarlardan kaçınılmalıdır. Bir takım üreticisi, kesme kenarı yarıçapını 0,1 mm'den 0,3 mm'ye çıkarmanın takım ömrünü üç kat uzattığını bildirmiştir. Aşırı gerilim mikro çatlakları başlatabileceğinden, montaj sırasında ön yük kontrolü de kritik önem taşır.

İzin verilen gerilim değerleri standartlar arasında değişiklik gösterir. ASTM B657, endüstriyel sınıf semente tungsten karbür için 800-1.200 MPa'lık bir izin verilebilir gerilim aralığı belirtirken, DIN 4990 belirli koşullar için 600-1.000 MPa sağlar. Seçim, uygulama senaryosunu dikkate almalıdır; örneğin, darbe yükleri için daha düşük değerler ve statik yükler için orta ila üst değerler.

Bakım, izin verilen gerilimin dayanıklılığını etkiler. Yüzey aşınması için düzenli kontrol şarttır; 0,2 mm'yi aşan dökülmeler yük taşıma kapasitesini 30% kadar azaltabilir. Yağlayıcı seçimi de önemlidir: katı yağ içeren gres Yağlayıcılar standart yağlara kıyasla temas stresini 15%-20% oranında azaltabilir.

Malzeme kontrolü, izin verilen gerilimi sağlamak için çok önemlidir. Ultrasonik test 0,1 mm kadar küçük iç kusurları tespit eder ve X-ışını kırınımı artık gerilim dağılımını analiz eder. Üç noktalı eğme ve sıkıştırma testleri de dahil olmak üzere yıkıcı testler, tasarım gerekliliklerine uygunluğu doğrulamak için her parti için gerçekleştirilmelidir.

Bir mühendislik vaka çalışması, madencilik makinelerindeki bir dişli milinin semente tungsten karbür ile değiştirilmesinin, izin verilen gerilimi orijinal tasarıma kıyasla 50% artırdığını, ancak bunun gelişmiş destek yapıları gerektirdiğini göstermektedir. Bu değişiklik, ekipman ömrünü 6 aydan 3 yıla uzatarak izin verilen gerilme verilerinin doğru şekilde uygulanmasının önemli faydalarını ortaya koymuştur. Malzeme parametrelerinin asla körü körüne uygulanmaması gerektiğini unutmayın; belirli çalışma koşullarına göre uyarlanmış kapsamlı analiz şarttır.