積層造形における新興合金としてのタングステンカーバイド

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炭化タングステンは、工具鋼と比較して優れた硬度特性と、工業用セラミックと比較して優れた靭性を備えているため、多くの産業で利用されています。 これらの優れた特性を考慮すると、炭化タングステンは、鋸引き、フライス加工、旋削などの金属切断用途で使用される工具に最も一般的に関連付けられています。 多くの人は、炭化タングステンが侵食摩耗にさらされたときの優れた寿命により、液体のディスペンスや流動用途でも頻繁に使用されていることを知って驚きます。 炭化タングステンの摩耗性能の向上により、ウォーター ジェット切断、石油とガス、エレクトロニクスなどのさまざまな業界のノズルなどの部品の寿命が長くなります。 炭化タングステンの利点は、これらのコンポーネントを設計する多くのエンジニアにとって明らかですが、炭化タングステン部品の製造における課題はあまり知られていません。

まず、炭化タングステンは、実際の炭化タングステンと金属結合剤、および他の添加炭化物（つまり、TiC および TaC）で構成される合金の広いカテゴリーに使用される名前であることを説明する必要があります。 最も一般的な 2 つの金属バインダーはコバルトとニッケルです。 金属結合剤は、硬度、靱性、化学的適合性の特性に影響を与えます。 金属結合剤の含有量は、所望の特性に応じて完成材料の 3 ～ 20% まで変化します。

フロー制御コンポーネント

Ready to Press パウダーは、炭化タングステン (WC) パウダー、金属結合剤、有機結合剤を溶媒中で混合し、噴霧乾燥プロセスを使用して混合物から溶媒を蒸発させることによって作成されます。 次に、粉末をプレスで圧縮し、チョークとほぼ同じ強度の緑色の部分を作成します。 未加工の部品は脆いですが、従来の旋削、フライス加工、穴あけ技術を使用して機械加工できます。 グリーンパーツは焼結プロセス中に最大 20% 収縮するため、形状を計算する際には注意が必要です。 さらに、焼結プロセス中の温度 (2500 ～ 2700°F) では、金属結合剤が溶けるため、部品は比較的柔らかくなり、肉厚の薄い領域が崩壊する可能性があります。 焼結プロセスから取り出された部品は硬化した状態です。 また、収縮率のため、グリーンフォーミング中に正確な形状を作成することはできません。つまり、焼結後の硬化部品に複雑で正確な幾何学的形状を追加する必要があります。

鋼製部品とは異なり、硬化状態のタングステンカーバイドは、従来の方法では旋削、穴あけ、フライス加工、溶接を行うことができません。 代わりに、時間がかかり、高価で、特定の形状を作成する能力が制限されている研削および EDM プロセスが残されています。

プログレッシブポンプローター

ここで、バインダージェッティングや FDM などの付加技術を使用して、炭化タングステンでは以前は不可能だった形状を作成することで顧客価値を高めることができます。 印刷とプレスに適した粉末の作成には課題が存在しますが、硬質材料の世界によく知られている付加的な利点をもたらすための進歩が行われています。

そのような例の 1 つは、未加工部品での成形や完成部品での研削が不可能な形状を有するプログレッシブ キャビティ ポンプ ローター (モワノー原理) です。 ポンプ設計者は、付加的な技術を使用して、困難な液体をポンピングする際の摩耗と戦う際に、別の材料を武器にします。

ノズル

別の例は、湾曲した流体経路が好まれる流体分配に使用される一体型のノズルまたはスプレッダーを作成することです。 ほんの数年前までは、これらの形状はタングステンカーバイドでは不可能であると考えられていたため、エンジニアは次善の材料や効率の低い形状を選択することになり、どちらも顧客に継続的なメンテナンスコストを課すことになります。

複雑な部品形状に関して Hyperion の Precision Solutions と提携することで、顧客は Hyperion の硬質材料に関する専門知識の恩恵を受けるだけでなく、これまで不可能だった形状を実現するために適切な方法で適用される最先端の製造技術の恩恵も受けられます。

Hyperion 社の Precision Solutions が参加しています2023 年 2 月 7 ～ 9 日にニューヨーク市で開催されるアディティブ マニュファクチャリング ストラテジーズで、Hyperion のプレシジョン ソリューションズ ゼネラル マネージャーである Paul Wagner が、セッション 3、パネル 1: AM 向けの新興合金と金属材料に参加します。 2 月 7 日。ここで参加チケットを登録してください。

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