적층 제조 분야의 신흥 합금인 텅스텐 카바이드

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텅스텐 카바이드는 공구강에 비해 경도가 우수하고 테크니컬 세라믹에 비해 인성이 우수하여 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 이러한 우수한 특성을 염두에 두고 텅스텐 카바이드는 톱질, 밀링, 선삭과 같은 금속 절단 응용 분야에 사용되는 도구와 가장 일반적으로 연관됩니다. 많은 사람들은 텅스텐 카바이드가 부식성 마모에 노출되었을 때 우수한 수명으로 인해 유체 분배 또는 흐름 응용 분야에도 자주 사용된다는 사실에 놀랐습니다. 텅스텐 카바이드의 향상된 마모 성능은 워터젯 절단, 석유 및 가스, 전자 제품 등 다양한 산업 분야의 노즐과 같은 품목의 구성품 수명을 늘립니다. 텅스텐 카바이드의 이점은 이러한 부품을 설계하는 많은 엔지니어에게 분명하지만 텅스텐 카바이드 부품을 제조하는 데 따른 어려움은 잘 알려져 있지 않습니다.

먼저, 텅스텐 카바이드는 실제 텅스텐 카바이드와 금속 바인더, 기타 첨가된 카바이드(예: TiC 및 TaC)로 구성된 광범위한 합금 범주에 사용되는 이름이라는 점을 설명해야 합니다. 가장 일반적인 두 가지 금속 바인더는 코발트와 니켈입니다. 금속 바인더는 경도, 인성 및 화학적 호환성 특성에 영향을 미칩니다. 금속 바인더 함량은 원하는 특성에 따라 완성된 재료의 3~20%까지 다양합니다.

흐름 제어 구성 요소

Ready to Press 분말은 텅스텐 카바이드(WC) 분말, 금속 바인더 및 유기 바인더를 용매에 혼합한 후 분무 건조 공정을 사용하여 혼합물에서 용매를 증발시켜 만듭니다. 그런 다음 분말을 프레스에서 압축하여 대략 분필 조각의 강도와 비슷한 녹색 부분을 만듭니다. 녹색 부분은 부서지기 쉽지만 전통적인 터닝, 밀링 및 드릴링 기술을 사용하여 가공할 수 있습니다. 녹색 부분은 소결 과정에서 최대 20%까지 수축하므로 형상을 계산할 때 주의를 기울여야 합니다. 또한 소결 공정 중 온도(2500~2700oF)에서 금속 바인더가 녹는 동안 부품이 상대적으로 부드러워지고 벽 두께가 얇은 부분이 무너질 수 있습니다. 소결 공정에서 제거되면 부품은 경화된 상태가 됩니다. 또한 수축률로 인해 그린 성형 중에는 정확한 형상을 생성할 수 없습니다. 즉, 소결 후 경화된 부품에 복잡하고 정밀한 기하학적 형상을 추가해야 합니다.

강철 부품과 달리 경화된 상태의 텅스텐 카바이드는 기존 방식으로 선삭, 드릴링, 밀링 또는 용접할 수 없습니다. 대신 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들고 특정 형상을 만드는 능력이 제한되는 연삭 및 EDM 공정이 남아 있습니다.

프로그레시브 펌프 로터

바인더 젯팅 및 FDM과 같은 적층 기술이 이전에 텅스텐 카바이드에서는 불가능했던 형상을 생성하여 고객 가치를 더할 수 있는 곳입니다. 프린팅과 프레싱에 적합한 파우더를 만드는 데 어려움이 있는 반면, 경질 재료 세계에 잘 알려진 첨가제 이점을 제공하기 위한 발전이 이루어지고 있습니다.

그러한 예 중 하나는 녹색 부품에서 성형하거나 완성된 부품에서 연삭하는 것이 불가능한 기하학적 구조를 가진 프로그레시브 캐비티 펌프 로터(무아노 원리)입니다. 적층 기술을 사용하면 펌프 설계자는 까다로운 액체를 펌핑할 때 마모에 맞서 싸울 수 있는 또 다른 재료를 확보할 수 있습니다.

대통 주둥이

또 다른 예는 곡선형 유체 경로가 선호되는 유체 분배에 사용되는 일체형 노즐 또는 스프레더를 만드는 것입니다. 불과 몇 년 전만 해도 이러한 형상은 텅스텐 카바이드에서는 불가능하다고 생각되어 엔지니어는 최적이 아닌 재료나 덜 효율적인 형상을 선택해야 했으며, 이로 인해 고객은 지속적인 유지 관리 비용을 부담해야 했습니다.

복잡한 부품 형상에 대해 Hyperion의 Precision Solutions와 협력함으로써 고객은 Hyperion의 경질 재료 전문 지식의 이점을 누릴 뿐만 아니라 이전에는 불가능했던 형상을 제공하기 위해 올바른 방식으로 적용되는 최첨단 제조 기술의 이점도 누릴 수 있습니다.