Effect of TaC–NbC additive on durability of WC–Co cutting edges

• Autorzy: Siwak P. , Garbiec D. , Peta K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2018.4.4

Warianty tytułu

PL

Wpływ dodatku TaC–NbC na trwałość ostrzy skrawających WC–Co

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of studies on the influence of the addition of TaC–NbC on WC–5Co cemented carbides produced by pulse plasma sintering, and their effect on the hardness of cutting inserts and durability of cutting edges made from WC–5Co and WC–5Co–xTaC–NbC (x = 0.5, 2.5, 4.5) cemented carbides. The Vickers hardness was measured according to the PN–EN 23878:1996 standard and the durability was measured during machining using a conventional lathe where the shaft (counter-specimen) was made from 1.4541 stainless steel. The obtained results clearly show the positive effect of the addition of TaC–NbC on the hardness of cutting inserts and durability of cutting edges. The hardness increased by 5% for the WC–5Co–2.5TaC–NbC insert in comparison to pure the WC–5Co insert. The durability of the cutting edges also increased by 20% for the WC–5Co–2.5TaC–NbC insert.

PL

Węgliki spiekane są powszechnie stosowane do produkcji ostrzy skrawających oraz różnych elementów części maszyn. Jak wiadomo, podczas spiekania ziarna węglika wolframu (WC) ulegają rozrostowi, co jest zjawiskiem niepożądanym. W przypadku węglików spiekanych rozrost ziaren WC można skutecznie ograniczyć przez wprowadzenie do mikrostruktury m.in. węglika chromu (Cr3C2), węglika tantalu (TaC), węglika niobu (NbC), węglika wanadu (VC) czy węglika tytanu (TiC). Węgliki te pełnią funkcję inhibitorów wzrostu ziaren WC. Ponadto zastosowanie zaawansowanych metod metalurgii proszków, do których zalicza się metodę spiekania impulsowo- plazmowego (PPS), także przyczynia się do ograniczenia rozrostu ziaren m.in. ze względu na niższą temperaturę i krótszy czas spiekania. Metoda PPS należy do nowoczesnych metod spiekania wspomaganego polem elektrycznym (FAST). W ramach prezentowanej pracy dokonano analizy wpływu dodatku TaC–NbC w ilości 0,5; 2,5 i 4,5% mas., na twardość płytek oraz trwałość ostrzy skrawających z węglików spiekanych WC–5Co wytworzonych za pomocą metody PPS.

Słowa kluczowe

EN

pulse plasma sintering (PPS); cemented carbide; WC-Co; cutting insert; cutting edge; hardness; durability

PL

spiekanie impulsowo-plazmowe (PPS); węglik spiekany; WC-Co; inhibitor wzrostu; ostrze skrawające; twardość; trwałość

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 39, nr 4
• Strony: 153--157
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Siwak P.

• Poznan University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Management, Poznan

autor

Garbiec D.

• Metal Forming Institute, Poznan

autor

Peta K.

• Poznan University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Management, Poznan

Bibliografia

• [1] Cichosz P.: Narzędzia skrawające. WNT, Warszawa (2006).
• [2] Dobrzański L.: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. Materiały inżynierskie z podstawami projektowania materiałowego. WNT, Warszawa (2002).
• [3] Garbiec D., Siwak P.: Mikrostruktura i właściwości węglików spiekanych WC–6Co wytwarzanych metodą spiekania iskrowo-plazmowego (SPS). Obróbka Plastyczna Metali 2 (2017) 123÷132.
• [4] Siwak P., Garbiec D., Rogalewicz M.: The effect of Cr3C2 and TaC additives on microstructure, hardness and fracture toughness of WC–6Co tool material fabricated by spark plasma sintering. Materials Research 20 (2017) 780÷785.
• [5] Taylan A., Ngaile G., Shen G.: Cold and hot forging: Fundamentals and applications. ASM International, Ohio (2004).
• [6] https://www.sandvik.coromant.com/en-gb/knowledge/materials/cutting_ tool_materials/wear_on_cutting_edges/pages/default.aspx (03.07.2018).
• [7] Liu W., Song X., Zhang J., Yin F., Zhang G.: A novel route to prepare ultrafine-grained WC–Co cemented carbides. Journal of Alloys and Compounds 458 (2008) 366÷371.
• [8] Espinosa-Fernández L., Borrell A., Salvador M. D., Gutierrez-Gonzalez C. F.: Sliding wear behavior of WC–Co–Cr3C2–VC composites fabricated by conventional and non-conventional techniques. Wear 307 (2013) 60÷67.
• [9] Siwak P., Garbiec D.: Microstructure and mechanical properties of WC–Co, WC–Co–Cr3C2 and WC–Co–TaC cermets fabricated by sparkplasma sintering. Transactions of Nonferrous Society of China 26 (2016) 2641÷2646.
• [10] Van der Merwe R., Sacks N.: Effect of TaC and TiC on the friction and dry sliding wear of WC–6 wt % Co cemented carbides against steel counterfaces. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 41 (2013) 94÷102.
• [11] Mahmoodan M., Aliakbarzadeh H., Gholamipour R.: Sintering of WC–10% Co nano powders containing TaC and VC grain growth inhibitors. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 21 (2011) 1080÷1084.
• [12] Genga R. M., Akdogan G., Westraadt J. E., Cornish L. A.: Microstructure and material properties of PECS manufactured WC–NbC–Co and WC– TiC–Ni cemented carbides. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 49 (2015) 240÷248.
• [13] Duman D., Gökçe H., Çimenoğlu H.: Synthesis, microstructure, and mechanical properties of WC–TiC–Co ceramic composites. Journal of the European Ceramic Society 32 (2012) 1427÷1433.
• [14] Michalski A., Rosiński M.: Metoda impulsowo-plazmowego spiekania: podstawy i zastosowanie. Inżynieria Materiałowa 31 (2010) 7÷11.
• [15] Fazil A., Nikzad L., RahimiPour M. R., Razavi M., Salahi E.: Effect of Al2O3 ceramic binder on mechanical and microstructure properties of spark plasma sintered WC–Co cermets. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 69 (2017) 189÷195.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).