Węglik spiekany | Produkcja, Właściwości, Zastosowanie

Węglik spiekany to materiał kompozytowy o wyjątkowej twardości i trwałości, który od 1914 roku znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Powstaje w wyniku procesu metalurgii proszków, w którym twarde cząstki ceramiczne – najczęściej węglik wolframu (WC) – są łączone z metalicznym spoiwem, zazwyczaj kobaltem (Co). W efekcie otrzymuje się strukturę o znakomitych właściwościach mechanicznych i użytkowych. Dzięki swojej odporności na intensywne zużycie węglik spiekany powszechnie stosuje się w technologiach obróbki metalu, produkcji narzędzi oraz elementów konstrukcyjnych. Szczególnie często wykorzystuje się go do wytwarzania narzędzi skrawających, narzędzi do obróbki plastycznej metali oraz narzędzi górniczych.

Jak powstaje węglik spiekany?

Produkcja węglika spiekanego to zaawansowany proces metalurgii proszków, składający się z kilku etapów:

• Mieszanie proszków – Proszek węglika wolframu miesza się z dodatkami (np. TiC, TaC) oraz kobaltem jako spoiwem.
• Formowanie – Mieszankę prasuje się w odpowiednich formach.
• Spiekanie – Odbywa się w temperaturach 1300-1500°C w atmosferze redukującej lub próżniowej, co powoduje zespolenie cząstek.
• Obróbka końcowa – Obejmuje szlifowanie, polerowanie oraz często powlekanie narzędzi metodą PVD lub CVD.

Właściwości fizykochemiczne i mechaniczne

Węglik spiekany charakteryzuje się ogromną twardością (900-1600 HV) oraz wysoką odpornością na ścieranie i deformacje plastyczne. Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i wysoka przewodność cieplna sprawiają, że materiał ten utrzymuje stabilność wymiarową nawet w trudnych warunkach termicznych.

Zastosowania przemysłowe

Węglik spiekany wykorzystywany jest w wielu sektorach:

• Obróbka skrawaniem – frezy, wiertła, noże tokarskie, płytki wymienne.
• Narzędzia do tłoczenia – matryce, ciągadła, stemple.
• Technika górnicza – koronki wiertnicze, zęby do frezarek.
• Dysze i elementy zużywalne – m.in. dysze do piaskowania.
• Elementy maszyn – rolki, tuleje, wkładki przeciwzużyciowe.

Zalety węglika spiekanego

Węglik spiekany wyróżnia się wyjątkową twardością i odpornością na ścieranie, utrzymując stabilność wymiarową nawet w wysokich temperaturach. Możliwa jest modyfikacja jego składu, co pozwala dostosować właściwości do konkretnych zastosowań. Materiał wykazuje także dobrą odporność chemiczną, co umożliwia jego wykorzystanie w przemyśle chemicznym, wydobywczym czy narzędziowym.

Wady węglika spiekanego

Pomimo wielu zalet, węglik spiekany jest materiałem kruchym – doskonale znosi zużycie, ale jest podatny na pęknięcia przy nagłych uderzeniach czy przeciążeniach. Dodatkowo, jego obórbka, np. szlifowanie precyzyjne czy cięcie, wymaga specjalistycznych technologii, co podnosi koszty produkcji i regeneracji.

Gatunki węglików spiekanych

Węgliki klasyfikuje się według zastosowania:

• S – do obórbki skrawaniem żeliwa ciągliwego i stali
• U – uniwersalne zastosowanie
• H – do obórbki skrawaniem żeliwa
• HF – najwyższa odporność na ścieranie
• B – narzędzia górnicze i kamieniarskie
• G – do obórbki plastycznej metali

Nowoczesne narzędzia z węglika spiekanego pokrywa się specjalnymi powłokami CVD i PVD, np. z węglika tytanu, azotku tytanu czy tlenku aluminium. Dzięki zastosowaniu powłok, narzędzia charakteryzują się doskonałą odpornością na zużycie, długą żywotnością, a także przyczyniają się do polepszenia wydajności wybranych procesów technologicznych.