Как увеличить скорость обработки стали резанием? Над решением этого вопроса инженеры и профессора всего мира трудились и продолжают трудиться со времен совершения промышленной революции. Высокие показатели твердости, теплостойкости, износостойкости - вот неполный перечень задач, стоящих перед учеными. Так, в Германии середины 30х годов активно проводились исследования по поиску материала, отвечающего всем вышеперечисленным требованиям. Тогда и появился первый аналог твердого сплава ВК8. Образцы данного материала по скорости резания превзошли все типы сталей, существующих на тот момент. Что послужило причиной такого успеха? Каков химический состав? Как, в конце концов, выглядит расшифровка ВК8? Обо всем этом по порядку.
Химический состав и способ получения
Согласно ГОСТ 3882-74 твердый сплав ВК8 представляет собой смесь зерен карбида вольфрама и кобальта, выступающего в качестве связующего звена. Кобальт (ГОСТ 123-2008) - металл, по виду схожий с железом, но обладает более темным оттенком. Основное назначение его в ВК8 - это придание тягучести и прочности сплаву. Карбид вольфрама (ГОСТ 28377-89)- соединение углерода с тугоплавким металлом вольфрамом . Твердость - свыше 80 единиц по Роквеллу.
ВК8 является продуктом порошковой металлургии, т. к. вышеперечисленные свойства составных элементов не позволяют проводить механическую обработку ковкой. Получение мелкой фракции карбида и кобальта осуществляется способом восстановления из оксидов и включает следующие операции:
- Дробление шихты структурных составляющих.
- Просеивание через сито с размером ячейки 1-2 мкм.
- Смешивание фракций в пропорции, согласно требуемому химическому составу твердого сплава ВК8.
- Предварительное придание формы прессованием с использованием органического клея.
- Обработка давлением свыше 30 МПа и температурой 1400 ºС.
Вследствие этих процессов расплавившийся кобальт смачивает, а при последующей кристаллизации скрепляет кристаллы карбида. Как результат, образуется прочное и износостойкое соединение.
Физические свойства
ВК8 в отличие от быстрорежущих сталей обладает большей твердостью, которая соответствует 87,5 единиц HRC. Как пример, сталь Р12 имеет всего 60-70 HRC.
Теплостойкость сплава, т. е. температура, при которой материал будет работать, не теряя жесткости, составляет 800-1000 ºС. Благодаря этому и высокому значению теплопроводности (50,2 ВТ/ м С) резец ВК8 может работать со скоростью резания до 200 м/мин, в зависимости от типа обрабатываемого материала. Тогда как в этих же условиях сталь Р12 позволяет достичь значения только в 50 м/мин.
Предел прочности 1660 Н/мм2, плотность 14,5 г/см3, ударная вязкость 35 кДж/м2 - данные механические свойства дают возможность использовать сплав в условиях динамических и вибрационных нагрузок.
Физические свойства определяются не только его химическим составом, но и размером зерна карбида вольфрама. Чем больше зерно, тем выше показания прочности и ниже значение износостойкости. И наоборот, если сплав имеет мелкозернистую структуру.
Расшифровка стали ВК8
Обозначение исходит из наличия в составе карбидной фазы и связки в виде кобальта. В целом, оно схоже с шифровкой легированных сталей. Буква «В» означает вольфрам, «К» - кобальт. Цифра в конце определяет процентное соотношение последнего элемента. Итак, ВК8 состоит на 92% из карбоната вольфрама и 8% кобальта.
Для обозначения зернистости в конце могут ставить букву «М», что значит мелкозернистый, или «В» - крупнозернистый. Отсутствие буквы говорит о наличии среднего по размеру зерна в составе.
Область применения ВК8
ВК8 получил широкое распространение в разных видах производства, начиная с медицины и заканчивая ювелирным делом. Режущие инструменты, сделанные из данного твердого сплава, хорошо сопротивляются воздействию истирания материалом заготовки. Они не изменяют своей физической структуры и сохраняют эксплуатационные характеристики до температуры 1100 ºС, в отличие от инструментальных и быстрорежущих сталей. Из-за этого ВК8 получил наибольшее применение в следующих производственных операциях:
- Механическая обработка деталей. Изготовление токарных резцов, фрез, сверл, зенкеров. Технологические операции, которые выполняют данным инструментом, подходят как для черновых, так и для чистовых работ. ВК8 зарекомендовал себя в обработке материалов с высоким значением коэффициента вязкости: бронзы , латуни, чугуны, жаропрочные стали, коррозионностойкие стали, сплавы титанов. Следует обратить внимание, что для обеспечения лучшей скорости резания и уменьшения износа рабочего инструмента необходимо учитывать зернистость сплава. Крупнозернистый сплав ВК8 применяют в условиях грубого, чернового точения жаростойких сталей и значительной величины подачи резца. Мелкозернистую структуру материала применяют для чистовой обработки стальных (без термообработки), чугунных, фторопластовых, алюминиевых и бронзовых деталей.
- Бесстружковая обработка. Изготавливают валки прокатного оборудования, пуансоны и матрицы для штамповки цветных металлов, калибровки труб и прутков.
- Газотермический напылитель . Нанесение его на поверхность деталей любых типов сталей увеличивает показатели ее износостойкости.
- Быстроизнашивающиеся детали механизмов и машин. Например, как материал обоймы подшипников скольжения. При условии наличия жидкостного трения работает на окружных скоростях шпинделя до 6 м/с.
Металлолом твердых сплавов ВК и ТК является одним из самых востребованных и ценных, что обусловлено наличием в составе сплавов .
Этот металл редкий, обладает уникальными свойствами - сплавы с содержанием вольфрама особо прочные.
Условия приема
В процессе сдачи металла приемщики тщательно осматривают партию с помощью специального оборудования ( , приборы по установлению радиационной безопасности).
Они исследуют сырье по таким критериям:
- уровень чистоты;
- состав с процентным содержанием металлов;
- габариты,
Важные условия , влияющие на конечную стоимость твердосплавного металлолома:
- качество;
- уровень чистоты;
- радиологическая чистота;
- габариты;
- объем партии.
Показатель чистоты лома твердых сплавов и общее качество
При сдаче лома ВК и ТК на окончательную цену влияет содержание посторонних металлов
, даже если их удельный объем менее 0,5-1 %.
Наличие хрома, никеля и магния характерно для изделий из твердых сплавов с напаем.
Цена такого лома ниже, чем детали и запчасти из:
- чистого вольфрама,
- кобальта,
- кабридов титана.
Радиологическая чистота
Радиологическая чистота определяется в целях безопасности и является обязательной при приеме металлолома.
Особо тщательно должен исследоваться «военный» лом ВК ТК - защитные экраны, обрезь и куски емкостей от хранения радиоактивных отходов.
При превышении уровня радиации его не принимают , направляют на отчуждение вместе с транспортным средством.
Состав
Этот показатель максимально точно устанавливается с помощью анализатора. Удельный процент содержания кабридов вольфрама и титана сильно влияет на цену - чем он выше, тем больше цена.
Размер
При реализации продукта приемщики обращают внимание на:
- размер металлолома,
- габариты деталей и кусков.
Преимущество
лома ВК и ТК в его небольших размерах.
Бывшие в употреблении:
- сверла,
- резцы,
- торцевые фрезы
имеют скромные габариты.
Это не создает трудности при:
- погрузке;
- перевозке;
- хранении;
- переработке.
Варианты крупногабаритного металлолома твердых сплавов, которые можно подвергнуть демонтажу, резке:
- емкости;
- военный лом;
- детали от бурильных и нефтяных установок.
Объем
Если реализовывать большие объемы твердосплавного лома, цена за кг увеличивается.
Крупные партии ВК и ТК свыше 100 кг выгодно сдавать. Разница в цене за единицу при реализации нескольких кг и нескольких центнеров может составлять до 30 % .
Плюс в сдаче больших объемов - пункт приема может предложить вывоз к месту реализации и разгрузку бесплатно .
Место реализации
Лом ВК и ТК принимают частные пункты и перекупщики, крупные перерабатывающие предприятия и металлобазы.
При выборе места сдачи следует помнить:
- большие заводы и базы предлагают средние по стране и региону цены, имея в своем арсенале квалифицированных работников (от приемщиков до грузчиков), необходимое оборудование для изучения качества и безопасности металла;
- мелкие частные пункты и перекупщики могут предлагать цены на 50-100 руб. больше, но их деятельность может быть нелегальна (нет разрешения, ), поэтому лучше выбрать другой вариант.
Средние цены
Цена на твердосплавный лом была и остается одной из самых высоких
. Лом ВК ТК трудно найти, а наличие в составе большой доли редкого вольфрама повышает спрос.
За последние 5 лет цена за кг лома ВК и ТК увеличилась в среднем на 30% и составляет 800-850 руб. за килограмм.
По регионам этот показатель колеблется с разницей в 50-150 руб.
Максимальные цены предлагают пункты приема в следующих областях:
- Московская;
- Нижегородская;
- Ярославская.
- Лом ВК ТК, не использованный ранее , без повреждений и потертостей (царапин, вмятин), без засора и следов напая, с максимальным содержанием кобальта до 10 %. Относится к ценному, пункты приема готовы платить за кг 850-900 руб .
- Лом вольфрамовых штабиков, как результат обработки чистого вольфрама ценится из-за чистоты и прочности, отсутствия посторонних примесей, цена за кг - 850 руб .
- Лом изделий из твердых сплавов ВК ТК со степенью износа не более 30 %, следами напая оценивается в 800 руб .
- Лом победита (сплава вольфрама с кобальтом в процентном соотношении 90:10) оценивается в 780-800 руб .
- Лом сплава ВК8 (используемый для чернового точения, волочения, фрезерования) с массовой долей кобальта 8 %, цена за кг ВК8 - 800 руб .
- Твердосплавный порошок (ВК8, ВК6, ВК6-ОМ), как разновидность отходов от производства деталей и изделий твердых сплавов принимают дешевле (в зависимости от доли вольфрама и титана), по 700-750 руб .
Методы увеличения стоимости за партию лома
При разумном подходе и определенных усилиях возможно увеличить выгоду с партии лома ВК и ТК. Такое вторсырье само по себе дорогостоящее, а при улучшении качественных показателей цена за кг может подняться в 1,5 раза
.
Основные методы:
- Очистка партии от ненужных включений в виде мусора, примесей дешевых металлов (железа, олова) повышает общую стоимость благодаря высокому качеству, чистоте.
- Сортировка по видам позволяет получить максимальную прибыль. Каждый вид твердосплавного лома оценивается по-своему, разница может составлять 50-70 руб. Лом ВК и ТК удобно сортировать в пластиковые контейнеры, это облегчает процесс транспортировки и приема.
- Определение состава сплава с помощью анализаторов позволит установить точное соотношение металлов. На цену и качество влияет наличие металлических примесей даже в малых количествах.
- Разбор из типовых изделий - отличный способ поднять цену за единицу металлолома на 10-20 %. Отделение твердосплавных элементов от целого изделия (станка, прибора, устройства) упрощает транспортировку, сортировку и переработку. Соответственно, цена за кг поднимется.
- Анализ ценовой политики путем сравнения цен в ближайших пунктах приема и металлобазах не отнимет много времени, но позволит реализовать партию ценного металла по высокой цене.
- Плавление - способ, позволяющий поднять качество лома ВК и ТК, но понадобится соответствующее оборудование и навыки. Твердые сплавы более тугоплавкие, чем обычные металлы типа алюминия и меди.
- Самовывоз - при наличии собственного автомобиля транспортировка партии не отнимет больших затрат, а средства, сэкономленные на перевозке, вместе с выручкой от сдачи будут солидными.
Подводим итог
Сдача лома ВК и ТК приносит хорошую прибыль . Такая разновидность металлолома востребована в перерабатывающей промышленности по простой причине - добыча вольфрама в чистом виде отнимает много средств и усилий. Вторичная переработка намного выгоднее. Поэтому готовы отдавать крупные суммы за твердосплавный лом.
Посмотреть на один из таких в сплавов в действии можно в данном видео:
Вконтакте