Твёрдые сплавы ВК и ТК применяются в металлообработке, машиностроении, горнодобывающей и нефтегазовой промышленности, строительстве, энергетике, автомобилестроении и производстве износостойкого инструмента.
Из них изготавливают режущие пластины, резцы, фрезы, буровые элементы, волоки, штампы, матрицы, втулки, сопла, уплотнения и другие детали, которые должны выдерживать интенсивное трение, высокое давление, нагрев и абразивный износ.
При этом обозначение «ВК-ТК» не относится к одной конкретной марке материала. Так обычно называют две группы спечённых твёрдых сплавов:
- ВК — вольфрамокобальтовые;
- ТК — титановольфрамокобальтовые.
Состав и свойства этих материалов различаются, поэтому ВК и ТК применяются в разных условиях. Выбор марки зависит от обрабатываемого материала, характера нагрузки, температуры и требуемой износостойкости.
Что такое твёрдые сплавы ВК и ТК
Никель-катод, или катодный никель, — это первичный никель высокой степени чистоты, получаемый преимущественно методом электролитического рафинирования. В процессе производства очищенный металл осаждается на катодной основе, образуя металлические пластины.
После извлечения из электролизной ванны пластины могут поставляться целиком либо разрезаться на фрагменты определённого размера. Поэтому на рынке встречаются:
- полноразмерные никелевые катоды;
- резаные катоды;
- катодные квадраты;
- полосы и другие форматы, подготовленные под конкретное оборудование.
Высококачественный первичный никель, допускаемый к поставке по контрактам Лондонской биржи металлов, должен содержать не менее 99,8% никеля. Биржевые спецификации допускают поставку материала в форме цельных и резаных катодов, а также гранул, брикетов и других стандартизированных форм.
Катодный никель следует отличать от ферроникеля, никелевого чугуна и вторичного никельсодержащего сырья. Эти материалы также применяются в металлургии, но содержат больше сопутствующих элементов и не всегда подходят для производства продукции с жёсткими требованиями к химическому составу.
ВК и ТК представляют собой композиционные материалы, получаемые преимущественно методом порошковой металлургии. Твёрдые карбидные частицы соединяются металлической связкой, после чего смесь прессуют и спекают при высокой температуре.
В базовых вольфрамокобальтовых сплавах твёрдую фазу образует карбид вольфрама WC, а связующей фазой служит кобальт. В состав титановольфрамокобальтовых материалов дополнительно входит карбид титана TiC. Такие материалы сочетают твёрдость карбидов с прочностью металлической связки.
ГОСТ 3882-74 распространяется на спечённые твёрдые сплавы, предназначенные для изготовления режущего и горного инструмента, а также различных износостойких деталей. В стандарте приведены марки групп ВК, ТК и других карбидных материалов.
После спекания заготовка приобретает высокую твёрдость и окончательно обрабатывается шлифованием, доводкой или полированием. Обычная механическая обработка такого материала затруднена из-за его высокой износостойкости.
Как расшифровываются марки ВК и ТК
Маркировка твёрдого сплава указывает на его состав.
Марки группы ВК
В обозначении:
- «В» означает карбид вольфрама;
- «К» означает кобальт;
- цифра после букв показывает приблизительное содержание кобальта в процентах.
Например, ВК8 содержит около 8% кобальта, а оставшуюся часть в основном составляет карбид вольфрама.
Распространённые марки этой группы:
- ВК2;
- ВК3;
- ВК4;
- ВК6;
- ВК8;
- ВК10;
- ВК15;
- ВК20;
- ВК25.
В некоторых марках присутствуют дополнительные обозначения, характеризующие зернистость, назначение или особенности производства материала.
Марки группы ТК
В обозначении:
- «Т» показывает содержание карбида титана;
- «К» — содержание кобальта;
- оставшаяся часть преимущественно приходится на карбид вольфрама.
Например, в марке Т15К6 цифра 15 обозначает содержание карбида титана, а цифра 6 — содержание кобальта. Остальную часть состава преимущественно формирует карбид вольфрама.
К распространённым маркам относятся:
- Т5К10;
- Т5К12;
- Т14К8;
- Т15К6;
- Т30К4.
Точный химический состав и допустимое содержание примесей определяются стандартом и документацией производителя.
Основные свойства ВК-ТК
Широкое применение сплавов ВК и ТК связано с сочетанием нескольких характеристик.
Высокая твёрдость
Карбид вольфрама и карбид титана значительно твёрже большинства конструкционных сталей. Благодаря этому инструменты из ВК-ТК могут обрабатывать металлические и неметаллические материалы, сохраняя форму режущей кромки.
Износостойкость
Главным преимуществом твёрдых сплавов считается сопротивление износу. Материал применяется там, где детали постоянно контактируют с абразивом, металлической стружкой, горной породой, песком или движущимися элементами оборудования.
Сопротивление сжатию и деформации
Твёрдосплавные детали способны работать под значительным давлением. Поэтому материал используется в штампах, волоках, прокатных элементах, буровом инструменте и клапанной арматуре.
Сохранение свойств при нагреве
При резании, бурении и трении рабочая зона сильно нагревается. Твёрдые сплавы дольше сохраняют режущие и геометрические свойства при повышенной температуре, чем обычные инструментальные стали.
Ограниченная ударная вязкость
Высокая твёрдость сопровождается относительной хрупкостью. Твёрдосплавная пластина может разрушиться при ударе, вибрации, перекосе инструмента или неправильно выбранном режиме обработки.
Поэтому состав материала всегда подбирается с учётом баланса между твёрдостью и прочностью.
Чем ВК отличается от ТК
Главное различие заключается в составе и поведении материала во время работы.
Особенности сплавов ВК
Вольфрамокобальтовые сплавы состоят преимущественно из карбида вольфрама и кобальта. Они обладают сравнительно высокой прочностью и лучше переносят ударные и переменные нагрузки.
Сплавы WC-Co рекомендуются для обработки:
- серого и отбеленного чугуна;
- цветных металлов;
- алюминиевых и медных сплавов;
- стеклопластиков;
- ряда жаропрочных и труднообрабатываемых материалов;
- других заготовок, образующих короткую стружку.
Такие материалы также широко применяются в буровом инструменте и износостойких деталях.
Особенности сплавов ТК
Добавление карбида титана повышает стойкость материала к нагреву, окислению и износу передней поверхности режущего инструмента. Поэтому сплавы ТК преимущественно используются при обработке сталей, особенно при достаточно высоких скоростях резания и образовании непрерывной сливной стружки.
При этом ТК обычно уступает ВК по сопротивлению ударным нагрузкам. Из-за этого титановольфрамокобальтовые пластины менее предпочтительны для операций с сильными ударами, вибрацией и нестабильным прерывистым резанием.
В каких отраслях применяется ВК-ТК
1. Металлообработка
Основная область применения ВК и ТК — обработка материалов резанием.
Из твёрдых сплавов изготавливают или ими оснащают:
- токарные резцы;
- фрезы;
- свёрла;
- зенкеры;
- развёртки;
- расточные инструменты;
- протяжки;
- отрезные инструменты;
- сменные многогранные пластины;
- коронки и пильные элементы.
Сплавы ВК чаще выбирают для обработки чугуна, цветных металлов, неметаллических и абразивных материалов. Сплавы ТК преимущественно применяют для точения и других видов обработки углеродистых и легированных сталей.
Правильный выбор твёрдого сплава позволяет повысить скорость резания, увеличить стойкость инструмента и сократить число его замен.
2. Машиностроение
В машиностроительной отрасли ВК-ТК используется как для изготовления режущего инструмента, так и для производства деталей, работающих в условиях интенсивного износа.
Из твёрдых сплавов производят:
- направляющие элементы;
- втулки;
- опоры;
- седла клапанов;
- ролики;
- уплотнительные кольца;
- наконечники;
- калибры;
- элементы прессового оборудования;
- детали узлов трения.
Материал применяется в производстве промышленного оборудования, двигателей, трансмиссий, насосов и автоматизированных линий. Твёрдосплавные компоненты востребованы там, где стальные детали слишком быстро теряют размеры или требуют частой замены.
3. Горнодобывающая промышленность
В горной отрасли особенно востребованы вольфрамокобальтовые сплавы ВК, способные сочетать износостойкость с сопротивлением ударным нагрузкам.
Их применяют в производстве:
- буровых коронок;
- твёрдосплавных зубков;
- штырей и кнопок для бурения;
- проходческого инструмента;
- элементов дробильного оборудования;
- деталей для измельчения руды;
- защитных пластин;
- компонентов валковых прессов высокого давления.
Твёрдосплавные элементы работают в непосредственном контакте с камнем, рудой и другими абразивными материалами. Они используются при разведочном бурении, добыче полезных ископаемых, дроблении и транспортировке горной массы.
4. Нефтегазовая промышленность
В нефтегазовой отрасли твёрдые сплавы применяются в буровом, добывающем и регулирующем оборудовании.
Из них изготавливают:
- элементы буровых долот;
- детали забойного инструмента;
- втулки и кольца;
- сопла;
- штуцеры;
- седла и запорные элементы клапанов;
- компоненты насосов;
- детали систем управления потоком;
- износостойкие поверхности оборудования.
Такие изделия должны работать под высоким давлением и воздействием абразивных частиц, жидкости, газа и химически активных сред. Твёрдосплавные компоненты используются в направленном бурении, скважинном оборудовании и регулирующей арматуре.
5. Строительство и производство дорожного инструмента
Сплавы ВК используются в инструменте для обработки камня, бетона, кирпича и асфальта.
К этой категории относятся:
- буровые коронки;
- зубья дорожных фрез;
- пики для отбойных молотков;
- резцы проходческих машин;
- наконечники для дробильного оборудования;
- твердосплавные элементы свёрл;
- детали инструмента для обработки природного камня.
Карбид вольфрама помогает рабочей части инструмента сопротивляться абразивному износу. Однако конкретная марка должна соответствовать уровню ударной нагрузки и твёрдости обрабатываемого материала.
6. Обработка металлов давлением
Твёрдые сплавы ВК применяются при холодном формовании металлических изделий.
Из материала производят:
- пуансоны;
- матрицы;
- высадочные вставки;
- штампы;
- калибрующие элементы;
- инструменты для выдавливания;
- детали пресс-форм.
Например, ГОСТ 10285-81 предусматривает изготовление заготовок для высадочного инструмента из определённых марок спечённых твёрдых сплавов группы ВК.
Твёрдосплавный инструмент позволяет выпускать крупные серии крепежа, проволочных изделий и других деталей с меньшим износом рабочих поверхностей.
7. Производство проволоки и кабеля
ВК-ТК используется при волочении металла — протягивании заготовки через отверстие для уменьшения её диаметра и получения проволоки.
Из твёрдого сплава изготавливают волоки для производства:
- стальной проволоки;
- медной проволоки;
- алюминиевого провода;
- кабельных жил;
- проволоки для пружин;
- сварочной проволоки;
- металлического корда.
ГОСТ 5426-76 предусматривает изготовление волок-заготовок из сплавов ВК6, ВК8 и ВК10.
Высокая износостойкость материала помогает сохранять диаметр отверстия и стабильные размеры выпускаемой продукции.
8. Автомобильная промышленность
В автомобилестроении ВК и ТК применяются на разных этапах производства.
Твёрдые сплавы используются для:
- обработки деталей двигателей;
- точения тормозных дисков;
- изготовления элементов трансмиссий;
- обработки чугунных блоков и стальных валов;
- производства штампов и прессового инструмента;
- изготовления износостойких деталей оборудования;
- обработки алюминиевых автомобильных компонентов.
При серийном производстве автомобилей важны высокая скорость обработки, повторяемость размеров и минимизация простоев. Твёрдосплавный инструмент позволяет дольше работать без переточки и замены режущей части.
Производители твёрдых сплавов выделяют автомобилестроение, двигатели и трансмиссии в качестве самостоятельных направлений использования износостойких карбидных компонентов.
9. Авиационная и космическая промышленность
В авиационной отрасли твёрдосплавный инструмент применяется при обработке алюминиевых, титановых, никелевых и композиционных материалов.
Из ВК и других карбидных материалов изготавливают:
- свёрла;
- фрезы;
- развёртки;
- режущие пластины;
- детали оснастки;
- износостойкие направляющие;
- элементы производственного оборудования.
Жаропрочные никелевые и титановые сплавы создают высокую температуру в зоне резания и склонны к налипанию на инструмент. Для их обработки используются специально подобранные мелкозернистые и высококобальтовые твёрдые сплавы.
10. Энергетика
Твёрдосплавные изделия применяются в оборудовании традиционной и альтернативной энергетики.
К ним относятся:
- износостойкие кольца;
- втулки;
- сопла;
- элементы регулирующей арматуры;
- детали гидравлических систем;
- компоненты геотермального оборудования;
- детали ветроэнергетических установок;
- инструменты для изготовления электрических проводов.
Карбидные компоненты используются в гидроэнергетике, геотермальных установках и системах, где детали подвергаются воздействию потока жидкости и абразивных частиц.
11. Химическая промышленность и производство насосов
В химическом оборудовании твёрдые сплавы применяют для изготовления деталей, постоянно контактирующих с жидкостями, суспензиями и абразивными частицами.
Из них производят:
- торцевые уплотнения;
- седла клапанов;
- втулки;
- кольца;
- сопла;
- детали дозирующего оборудования;
- элементы насосов;
- компоненты систем транспортировки сырья.
В зависимости от рабочей среды могут использоваться марки с повышенной коррозионной стойкостью или альтернативными металлическими связками. Твёрдые сплавы востребованы в химической переработке, производстве насосов и системах управления потоком.
12. Электроника и точное приборостроение
ВК применяется при изготовлении небольших высокоточных деталей и инструмента, размеры которого должны сохраняться в течение длительного времени.
Примеры применения:
- измерительные наконечники;
- опорные элементы;
- прецизионные втулки;
- инструменты для соединения проводников;
- детали штампов для электронных компонентов;
- элементы оборудования для производства полупроводников;
- калибры и контрольные приспособления.
Твёрдость материала позволяет снизить износ измерительной поверхности и сохранить геометрию детали.
В каком виде встречается ВК-ТК
На предприятиях и в пунктах приёма сырья ВК-ТК может встречаться в виде:
- сменных режущих пластин;
- напайных пластин;
- резцов;
- фрез и свёрл;
- буровых зубков;
- коронок;
- волок;
- штампов и матриц;
- роликов;
- втулок;
- сопел;
- колец;
- кусковых отходов производства;
- изделий с остатками стали или припоя.
Отработанные изделия сохраняют в составе вольфрам и кобальт, поэтому лом ВК-ТК представляет интерес для переработки и возврата ценных компонентов в промышленный оборот.
Однако при оценке материала необходимо учитывать марку, состав, наличие стальной державки, пайки, покрытий и посторонних загрязнений.
Как выбрать подходящий сплав
При выборе ВК или ТК необходимо учитывать несколько параметров.
Обрабатываемый материал
Для чугуна, цветных металлов, камня и абразивных неметаллических материалов часто используются сплавы ВК. Для обработки сталей при устойчивом резании чаще выбираются марки ТК.
Тип операции
Чистовое точение, черновая обработка, фрезерование, бурение и штамповка создают разные нагрузки. Материал, подходящий для непрерывного точения, может разрушаться при сильном ударе.
Содержание кобальта
С увеличением содержания кобальтовой связки обычно повышается вязкость и сопротивление разрушению, но может снижаться твёрдость и стойкость к абразивному износу.
Размер карбидного зерна
Мелкозернистые материалы позволяют получить высокую твёрдость и острую режущую кромку. Более крупное зерно может использоваться в инструменте, работающем при значительных ударных нагрузках.
Температура и условия эксплуатации
Следует учитывать нагрев, вибрацию, воздействие жидкости, коррозионной среды и абразивных частиц.
Окончательный выбор марки должен выполняться по технической документации, режимам работы оборудования и рекомендациям производителя инструмента.
Часто задаваемые вопросы
ВК-ТК — это один сплав?
Нет. ВК-ТК — распространённое обобщённое обозначение нескольких групп твёрдых сплавов. ВК состоит преимущественно из карбида вольфрама и кобальта, а ТК дополнительно содержит карбид титана.
Где применяется сплав ВК8?
ВК8 применяется в буровом и режущем инструменте, волоках, штампах, износостойких деталях и оборудовании, работающем под абразивной или ударной нагрузкой. Конкретная возможность применения определяется стандартом на изделие и условиями эксплуатации.
Для чего используется Т15К6?
Т15К6 преимущественно применяется для обработки стали. Наличие карбида титана помогает материалу сопротивляться износу при повышенной температуре и постоянном контакте со стальной стружкой.
Какой сплав лучше — ВК или ТК?
Универсально лучшего варианта не существует. ВК обычно лучше переносит ударные нагрузки и используется для чугуна, цветных металлов, бурения и износостойких деталей. ТК чаще применяется при обработке стали на достаточно высоких скоростях.
Можно ли переработать лом ВК-ТК?
Да. Твёрдосплавные пластины, буровые элементы, волоки и другие изделия могут направляться на переработку для извлечения и повторного использования содержащихся в них металлов.
Почему ВК-ТК ценится дороже обычной стали?
Материал содержит ценные компоненты, прежде всего вольфрам и кобальт. Кроме того, производство твёрдых сплавов требует подготовки порошков, точного дозирования, прессования и высокотемпературного спекания.
_________________________________
💸 Быстрая оплата!
💰 Хорошие цены!
🚚 Забираем по РФ!
❗️ Честная приемка!
📲 Telegram: @metakom2020
☎️ Телефон: +79843332650 (ТГ / МАХ)