कार्बाइड उपकरण सामग्री का बुनियादी ज्ञान

कार्बाइड उच्च गति मशीनिंग (HSM) उपकरण सामग्री का सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला वर्ग है, जो पाउडर धातुकर्म प्रक्रियाओं द्वारा उत्पादित होता है और इसमें कठोर कार्बाइड (आमतौर पर टंगस्टन कार्बाइड WC) कण और एक नरम धातु बंधन संरचना होती है। वर्तमान में, विभिन्न रचनाओं के साथ सैकड़ों WC-आधारित सीमेंटेड कार्बाइड हैं, जिनमें से अधिकांश कोबाल्ट (Co) को एक बांधने की मशीन के रूप में उपयोग करते हैं, निकल (Ni) और क्रोमियम (Cr) भी आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले बांधने वाले तत्व हैं, और अन्य को भी जोड़ा जा सकता है। कुछ मिश्र धातु तत्व। कार्बाइड के इतने सारे ग्रेड क्यों हैं? उपकरण निर्माता किसी विशिष्ट कटिंग ऑपरेशन के लिए सही उपकरण सामग्री का चयन कैसे करते हैं? इन सवालों के जवाब देने के लिए, आइए पहले विभिन्न गुणों को देखें जो सीमेंटेड कार्बाइड को एक आदर्श उपकरण सामग्री बनाते हैं।

कठोरता और मजबूती

WC-Co सीमेंटेड कार्बाइड में कठोरता और दृढ़ता दोनों के अनूठे फायदे हैं। टंगस्टन कार्बाइड (WC) स्वाभाविक रूप से बहुत कठोर होता है (कोरंडम या एल्यूमिना से भी ज़्यादा), और ऑपरेटिंग तापमान बढ़ने पर इसकी कठोरता शायद ही कभी कम होती है। हालाँकि, इसमें पर्याप्त कठोरता का अभाव होता है, जो काटने वाले औज़ारों के लिए एक आवश्यक गुण है। टंगस्टन कार्बाइड की उच्च कठोरता का लाभ उठाने और इसकी कठोरता में सुधार करने के लिए, लोग टंगस्टन कार्बाइड को आपस में जोड़ने के लिए धातु के बंधनों का उपयोग करते हैं, जिससे इस पदार्थ की कठोरता उच्च गति वाले स्टील से कहीं अधिक हो जाती है, और यह अधिकांश काटने वाले कार्यों को सहन करने में सक्षम होता है। इसके अलावा, यह उच्च गति वाली मशीनिंग के कारण होने वाले उच्च काटने वाले तापमान का भी सामना कर सकता है।

आजकल, लगभग सभी WC-Co चाकू और इन्सर्ट लेपित होते हैं, इसलिए आधार सामग्री की भूमिका कम महत्वपूर्ण लगती है। लेकिन वास्तव में, यह WC-Co सामग्री का उच्च प्रत्यास्थता मापांक (कठोरता का एक माप, जो कमरे के तापमान पर उच्च गति वाले स्टील की तुलना में लगभग तीन गुना अधिक होता है) ही है जो कोटिंग के लिए अविकृत सब्सट्रेट प्रदान करता है। WC-Co मैट्रिक्स आवश्यक कठोरता भी प्रदान करता है। ये गुण WC-Co सामग्रियों के मूल गुण हैं, लेकिन सीमेंटेड कार्बाइड पाउडर का उत्पादन करते समय सामग्री की संरचना और सूक्ष्म संरचना को समायोजित करके भी सामग्री गुणों को अनुकूलित किया जा सकता है। इसलिए, किसी विशिष्ट मशीनिंग के लिए उपकरण के प्रदर्शन की उपयुक्तता काफी हद तक प्रारंभिक मिलिंग प्रक्रिया पर निर्भर करती है।

मिलिंग प्रक्रिया

टंगस्टन कार्बाइड पाउडर टंगस्टन (W) पाउडर को कार्ब्युराइज़ करके प्राप्त किया जाता है। टंगस्टन कार्बाइड पाउडर की विशेषताएँ (विशेषकर इसके कण आकार) मुख्य रूप से कच्चे माल टंगस्टन पाउडर के कण आकार और कार्ब्युराइज़ेशन के तापमान और समय पर निर्भर करती हैं। रासायनिक नियंत्रण भी महत्वपूर्ण है, और कार्बन की मात्रा स्थिर (भार के अनुसार 6.13% के स्टोइकोमेट्रिक मान के करीब) रखी जानी चाहिए। बाद की प्रक्रियाओं में पाउडर के कण आकार को नियंत्रित करने के लिए कार्ब्युराइज़ेशन उपचार से पहले वैनेडियम और/या क्रोमियम की थोड़ी मात्रा मिलाई जा सकती है। विभिन्न डाउनस्ट्रीम प्रक्रिया स्थितियों और विभिन्न अंतिम प्रसंस्करण उपयोगों के लिए टंगस्टन कार्बाइड कण आकार, कार्बन सामग्री, वैनेडियम सामग्री और क्रोमियम सामग्री के एक विशिष्ट संयोजन की आवश्यकता होती है, जिसके माध्यम से विभिन्न प्रकार के टंगस्टन कार्बाइड पाउडर का उत्पादन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, टंगस्टन कार्बाइड पाउडर निर्माता, एटीआई ऑल्डाइन, टंगस्टन कार्बाइड पाउडर के 23 मानक ग्रेड का उत्पादन करता है, और उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं के अनुसार अनुकूलित टंगस्टन कार्बाइड पाउडर की किस्में टंगस्टन कार्बाइड पाउडर के मानक ग्रेड के 5 गुना से अधिक तक पहुंच सकती हैं।

टंगस्टन कार्बाइड पाउडर और धातु बंधन को मिलाकर और पीसकर एक निश्चित ग्रेड का सीमेंटेड कार्बाइड पाउडर बनाते समय, विभिन्न संयोजनों का उपयोग किया जा सकता है। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला कोबाल्ट तत्व 3% - 25% (भार अनुपात) होता है, और यदि उपकरण के संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाना आवश्यक हो, तो निकल और क्रोमियम मिलाना आवश्यक है। इसके अलावा, अन्य मिश्र धातु घटकों को मिलाकर धातु बंधन को और बेहतर बनाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, WC-Co सीमेंटेड कार्बाइड में रूथेनियम मिलाने से इसकी कठोरता कम हुए बिना इसकी मजबूती में उल्लेखनीय सुधार हो सकता है। बाइंडर की मात्रा बढ़ाने से भी सीमेंटेड कार्बाइड की मजबूती में सुधार हो सकता है, लेकिन इससे इसकी कठोरता कम हो जाएगी।

टंगस्टन कार्बाइड कणों का आकार कम करने से पदार्थ की कठोरता बढ़ सकती है, लेकिन सिंटरिंग प्रक्रिया के दौरान टंगस्टन कार्बाइड के कणों का आकार समान रहना चाहिए। सिंटरिंग के दौरान, टंगस्टन कार्बाइड के कण विलयन और पुनः अवक्षेपण की प्रक्रिया से जुड़ते और बढ़ते हैं। वास्तविक सिंटरिंग प्रक्रिया में, एक पूर्णतः सघन पदार्थ बनाने के लिए, धातु बंधन द्रव बन जाता है (जिसे द्रव प्रावस्था सिंटरिंग कहते हैं)। टंगस्टन कार्बाइड कणों की वृद्धि दर को अन्य संक्रमण धातु कार्बाइड, जैसे वैनेडियम कार्बाइड (VC), क्रोमियम कार्बाइड (Cr3C2), टाइटेनियम कार्बाइड (TiC), टैंटलम कार्बाइड (TaC), और नियोबियम कार्बाइड (NbC) मिलाकर नियंत्रित किया जा सकता है। ये धातु कार्बाइड आमतौर पर तब मिलाए जाते हैं जब टंगस्टन कार्बाइड पाउडर को धातु बंधन के साथ मिलाया और पिसा जाता है, हालांकि टंगस्टन कार्बाइड पाउडर को कार्बराइज्ड करने पर वैनेडियम कार्बाइड और क्रोमियम कार्बाइड भी बन सकते हैं।

टंगस्टन कार्बाइड पाउडर का उत्पादन पुनर्चक्रित अपशिष्ट सीमेंटेड कार्बाइड सामग्रियों का उपयोग करके भी किया जा सकता है। सीमेंटेड कार्बाइड उद्योग में स्क्रैप कार्बाइड के पुनर्चक्रण और पुन: उपयोग का एक लंबा इतिहास रहा है और यह उद्योग की संपूर्ण आर्थिक श्रृंखला का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जो सामग्री की लागत को कम करने, प्राकृतिक संसाधनों को बचाने और अपशिष्ट पदार्थों के हानिकारक निपटान से बचने में मदद करता है। स्क्रैप सीमेंटेड कार्बाइड का पुन: उपयोग आमतौर पर APT (अमोनियम पैराटंगस्टेट) प्रक्रिया, जिंक रिकवरी प्रक्रिया या क्रशिंग द्वारा किया जा सकता है। इन "पुनर्चक्रित" टंगस्टन कार्बाइड पाउडर में आमतौर पर बेहतर और अनुमानित घनत्व होता है क्योंकि इनका सतह क्षेत्र टंगस्टन कार्बराइजिंग प्रक्रिया से सीधे बने टंगस्टन कार्बाइड पाउडर की तुलना में छोटा होता है।

टंगस्टन कार्बाइड पाउडर और धातु बंधन के मिश्रित पीस की प्रसंस्करण स्थितियाँ भी महत्वपूर्ण प्रक्रिया मानदंड हैं। दो सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली मिलिंग तकनीकें बॉल मिलिंग और माइक्रोमिलिंग हैं। दोनों प्रक्रियाएँ मिल्ड पाउडर के एकसमान मिश्रण और कणों के आकार को कम करने में सक्षम बनाती हैं। बाद में दबाए गए वर्कपीस को पर्याप्त मजबूती प्रदान करने, वर्कपीस के आकार को बनाए रखने और ऑपरेटर या मैनिपुलेटर को ऑपरेशन के लिए वर्कपीस को उठाने में सक्षम बनाने के लिए, आमतौर पर पीसते समय एक कार्बनिक बाइंडर मिलाना आवश्यक होता है। इस बॉन्ड की रासायनिक संरचना दबाए गए वर्कपीस के घनत्व और मजबूती को प्रभावित कर सकती है। हैंडलिंग को आसान बनाने के लिए, उच्च शक्ति वाले बाइंडर मिलाने की सलाह दी जाती है, लेकिन इससे संघनन घनत्व कम हो जाता है और गांठें बन सकती हैं जो अंतिम उत्पाद में दोष पैदा कर सकती हैं।

पिसाई के बाद, पाउडर को आमतौर पर स्प्रे-ड्राई किया जाता है ताकि मुक्त-प्रवाही समूह प्राप्त हो सकें जो कार्बनिक बाइंडरों द्वारा एक साथ बंधे रहते हैं। कार्बनिक बाइंडर की संरचना को समायोजित करके, इन समूहों की प्रवाहशीलता और आवेश घनत्व को इच्छानुसार समायोजित किया जा सकता है। मोटे या महीन कणों को छांटकर, समूह के कण आकार वितरण को और भी समायोजित किया जा सकता है ताकि साँचे की गुहा में लोड करने पर अच्छा प्रवाह सुनिश्चित हो सके।

वर्कपीस निर्माण

कार्बाइड वर्कपीस को विभिन्न प्रक्रिया विधियों द्वारा बनाया जा सकता है। वर्कपीस के आकार, आकार की जटिलता के स्तर और उत्पादन बैच के आधार पर, अधिकांश कटिंग इंसर्ट को ऊपरी और निचले दबाव वाले कठोर डाई का उपयोग करके ढाला जाता है। प्रत्येक प्रेसिंग के दौरान वर्कपीस के वजन और आकार की स्थिरता बनाए रखने के लिए, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि गुहा में प्रवाहित होने वाले पाउडर (द्रव्यमान और आयतन) की मात्रा बिल्कुल समान हो। पाउडर की तरलता मुख्य रूप से एग्लोमेरेट्स के आकार वितरण और कार्बनिक बाइंडर के गुणों द्वारा नियंत्रित होती है। मोल्डेड वर्कपीस (या "ब्लैंक") मोल्ड गुहा में लोड किए गए पाउडर पर 10-80 ksi (किलो पाउंड प्रति वर्ग फुट) का मोल्डिंग दबाव लगाकर बनाए जाते हैं।

अत्यंत उच्च मोल्डिंग दबाव में भी, कठोर टंगस्टन कार्बाइड कण विकृत या टूटेंगे नहीं, बल्कि कार्बनिक बाइंडर को टंगस्टन कार्बाइड कणों के बीच के अंतराल में दबाया जाता है, जिससे कणों की स्थिति ठीक हो जाती है। दबाव जितना अधिक होगा, टंगस्टन कार्बाइड कणों का बंधन उतना ही अधिक मजबूत होगा और वर्कपीस का संघनन घनत्व उतना ही अधिक होगा। सीमेंटेड कार्बाइड पाउडर के ग्रेड के मोल्डिंग गुण धातु बाइंडर की सामग्री, टंगस्टन कार्बाइड कणों के आकार और आकृति, समूहन की डिग्री और कार्बनिक बाइंडर की संरचना और जोड़ के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। सीमेंटेड कार्बाइड पाउडर के ग्रेड के संघनन गुणों के बारे में मात्रात्मक जानकारी प्रदान करने के लिए, मोल्डिंग घनत्व और मोल्डिंग दबाव के बीच संबंध आमतौर पर पाउडर निर्माता द्वारा डिजाइन और निर्मित किया जाता है।

बड़े आकार के कार्बाइड वर्कपीस या उच्च पहलू अनुपात वाले कार्बाइड वर्कपीस (जैसे एंड मिल्स और ड्रिल के लिए शैंक्स) आमतौर पर एक लचीले बैग में कार्बाइड पाउडर के समान रूप से दबाए गए ग्रेड से निर्मित होते हैं। यद्यपि संतुलित दबाव विधि का उत्पादन चक्र मोल्डिंग विधि की तुलना में लंबा होता है, उपकरण की निर्माण लागत कम होती है, इसलिए यह विधि छोटे बैच उत्पादन के लिए अधिक उपयुक्त है।

इस प्रक्रिया विधि में पाउडर को बैग में डाला जाता है, बैग के मुँह को सील कर दिया जाता है, और फिर पाउडर से भरे बैग को एक कक्ष में रखा जाता है, और एक हाइड्रोलिक उपकरण के माध्यम से 30-60ksi का दबाव डालकर दबाया जाता है। दबाए गए वर्कपीस को अक्सर सिंटरिंग से पहले विशिष्ट ज्यामिति के अनुसार मशीन किया जाता है। संघनन के दौरान वर्कपीस के सिकुड़ने को समायोजित करने और पीसने की क्रियाओं के लिए पर्याप्त मार्जिन प्रदान करने के लिए बैग का आकार बड़ा किया जाता है। चूँकि वर्कपीस को दबाने के बाद संसाधित करने की आवश्यकता होती है, इसलिए चार्जिंग की स्थिरता की आवश्यकताएँ मोल्डिंग विधि जितनी सख्त नहीं होती हैं, लेकिन फिर भी यह सुनिश्चित करना वांछनीय है कि हर बार बैग में समान मात्रा में पाउडर भरा जाए। यदि पाउडर का चार्जिंग घनत्व बहुत कम है, तो बैग में पाउडर अपर्याप्त हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप वर्कपीस बहुत छोटा हो सकता है और उसे स्क्रैप करना पड़ सकता है। यदि पाउडर का लोडिंग घनत्व बहुत अधिक है, और बैग में भरा गया पाउडर बहुत अधिक है, तो वर्कपीस को दबाने के बाद अधिक पाउडर निकालने के लिए संसाधित करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि निकाले गए अतिरिक्त पाउडर और स्क्रैप किए गए वर्कपीस को पुनर्चक्रित किया जा सकता है, लेकिन ऐसा करने से उत्पादकता कम हो जाती है।

कार्बाइड वर्कपीस को एक्सट्रूज़न डाई या इंजेक्शन डाई का उपयोग करके भी बनाया जा सकता है। एक्सट्रूज़न मोल्डिंग प्रक्रिया अक्षीय सममित आकार के वर्कपीस के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए अधिक उपयुक्त है, जबकि इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग आमतौर पर जटिल आकार के वर्कपीस के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए किया जाता है। दोनों मोल्डिंग प्रक्रियाओं में, सीमेंटेड कार्बाइड पाउडर के ग्रेड को एक कार्बनिक बाइंडर में निलंबित किया जाता है जो सीमेंटेड कार्बाइड मिश्रण को टूथपेस्ट जैसी स्थिरता प्रदान करता है। फिर यौगिक को या तो एक छिद्र के माध्यम से एक्सट्रूड किया जाता है या एक गुहा में इंजेक्ट किया जाता है। सीमेंटेड कार्बाइड पाउडर के ग्रेड की विशेषताएँ मिश्रण में पाउडर और बाइंडर के इष्टतम अनुपात को निर्धारित करती हैं, और एक्सट्रूज़न छिद्र या गुहा में इंजेक्शन के माध्यम से मिश्रण की प्रवाहशीलता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती हैं।

मोल्डिंग, आइसोस्टेटिक प्रेसिंग, एक्सट्रूज़न या इंजेक्शन मोल्डिंग द्वारा वर्कपीस तैयार होने के बाद, अंतिम सिंटरिंग चरण से पहले ऑर्गेनिक बाइंडर को वर्कपीस से हटाना आवश्यक है। सिंटरिंग वर्कपीस से सरंध्रता को दूर करता है, जिससे यह पूरी तरह (या लगभग) सघन हो जाता है। सिंटरिंग के दौरान, प्रेस द्वारा निर्मित वर्कपीस में धातु का बंधन तरल हो जाता है, लेकिन केशिका बलों और कण बंधन की संयुक्त क्रिया के तहत वर्कपीस अपना आकार बनाए रखता है।

सिंटरिंग के बाद, वर्कपीस की ज्यामिति वही रहती है, लेकिन आयाम कम हो जाते हैं। सिंटरिंग के बाद आवश्यक वर्कपीस आकार प्राप्त करने के लिए, उपकरण डिज़ाइन करते समय सिकुड़न दर पर विचार किया जाना चाहिए। प्रत्येक उपकरण बनाने के लिए प्रयुक्त कार्बाइड पाउडर का ग्रेड इस प्रकार डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि उचित दबाव में संघनित होने पर सही सिकुड़न हो।

लगभग सभी मामलों में, सिंटरिंग के बाद सिंटरिंग किए गए वर्कपीस का उपचार आवश्यक होता है। काटने वाले औज़ारों का सबसे बुनियादी उपचार, काटने वाले किनारे को तेज़ करना होता है। कई औज़ारों को सिंटरिंग के बाद उनकी ज्यामिति और आयामों को पीसने की आवश्यकता होती है। कुछ औज़ारों को ऊपर और नीचे पीसने की आवश्यकता होती है; अन्य को परिधीय पीसने की आवश्यकता होती है (कटिंग एज को तेज़ करके या बिना तेज़ किए)। पीसने से बचे सभी कार्बाइड चिप्स को पुनर्चक्रित किया जा सकता है।

वर्कपीस कोटिंग

कई मामलों में, तैयार वर्कपीस को कोटिंग की आवश्यकता होती है। यह कोटिंग चिकनाई और बढ़ी हुई कठोरता प्रदान करती है, साथ ही सब्सट्रेट के लिए एक विसरण अवरोध भी प्रदान करती है, जो उच्च तापमान के संपर्क में आने पर ऑक्सीकरण को रोकती है। सीमेंटेड कार्बाइड सब्सट्रेट कोटिंग के प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण है। मैट्रिक्स पाउडर के मुख्य गुणों को अनुकूलित करने के अलावा, मैट्रिक्स के सतही गुणों को रासायनिक चयन और सिंटरिंग विधि में परिवर्तन करके भी अनुकूलित किया जा सकता है। कोबाल्ट के स्थानांतरण के माध्यम से, ब्लेड की सतह की सबसे बाहरी परत में शेष वर्कपीस की तुलना में 20-30 माइक्रोन की मोटाई के भीतर अधिक कोबाल्ट समृद्ध किया जा सकता है, जिससे सब्सट्रेट की सतह को बेहतर मजबूती और कठोरता मिलती है, जिससे यह विरूपण के प्रति अधिक प्रतिरोधी बन जाती है।

अपनी स्वयं की विनिर्माण प्रक्रिया (जैसे डीवैक्सिंग विधि, गर्म करने की दर, सिंटरिंग समय, तापमान और कार्बराइजिंग वोल्टेज) के आधार पर, उपकरण निर्माता के पास इस्तेमाल किए जाने वाले सीमेंटेड कार्बाइड पाउडर के ग्रेड के लिए कुछ विशेष आवश्यकताएं हो सकती हैं। कुछ उपकरण निर्माता वैक्यूम भट्टी में वर्कपीस को सिंटर कर सकते हैं, जबकि अन्य हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) सिंटरिंग भट्टी का उपयोग कर सकते हैं (जो किसी भी अवशेष को हटाने के लिए प्रक्रिया चक्र के अंत के पास वर्कपीस पर दबाव डालती है)। वैक्यूम भट्टी में सिंटर किए गए वर्कपीस को वर्कपीस के घनत्व को बढ़ाने के लिए एक अतिरिक्त प्रक्रिया के माध्यम से हॉट आइसोस्टैटिक रूप से प्रेस करने की भी आवश्यकता हो सकती है। कुछ उपकरण निर्माता कम कोबाल्ट सामग्री वाले मिश्रणों के सिंटर किए गए घनत्व को बढ़ाने के लिए उच्च वैक्यूम सिंटरिंग तापमान का उपयोग कर सकते हैं विशिष्ट उत्पादन उपकरणों से मेल खाने के लिए, डीवैक्सिंग की स्थिति और कार्बराइजिंग वोल्टेज में सीमेंटेड कार्बाइड पाउडर में कार्बन सामग्री के लिए अलग-अलग आवश्यकताएं भी होती हैं।

ग्रेड वर्गीकरण

विभिन्न प्रकार के टंगस्टन कार्बाइड पाउडर, मिश्रण संरचना और धातु बाइंडर सामग्री, कण वृद्धि अवरोधक के प्रकार और मात्रा आदि के संयोजन परिवर्तन, सीमेंटेड कार्बाइड ग्रेड की एक विस्तृत श्रृंखला बनाते हैं। ये पैरामीटर सीमेंटेड कार्बाइड की सूक्ष्म संरचना और उसके गुणों को निर्धारित करेंगे। गुणों के कुछ विशिष्ट संयोजन कुछ विशिष्ट प्रसंस्करण अनुप्रयोगों के लिए प्राथमिकता बन गए हैं, जिससे विभिन्न सीमेंटेड कार्बाइड ग्रेडों का वर्गीकरण सार्थक हो गया है।

मशीनिंग अनुप्रयोगों के लिए कार्बाइड वर्गीकरण की दो सबसे आम प्रणालियाँ हैं: C पदनाम प्रणाली और ISO पदनाम प्रणाली। हालाँकि दोनों में से कोई भी प्रणाली सीमेंटेड कार्बाइड ग्रेड के चुनाव को प्रभावित करने वाले भौतिक गुणों को पूरी तरह से प्रतिबिंबित नहीं करती है, फिर भी वे चर्चा के लिए एक प्रारंभिक बिंदु प्रदान करती हैं। प्रत्येक वर्गीकरण के लिए, कई निर्माताओं के अपने विशेष ग्रेड होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कार्बाइड ग्रेड की एक विस्तृत विविधता होती है।

कार्बाइड ग्रेड को संरचना के आधार पर भी वर्गीकृत किया जा सकता है। टंगस्टन कार्बाइड (WC) ग्रेड को तीन मूल प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: सरल, माइक्रोक्रिस्टलाइन और मिश्रधातु। सिंप्लेक्स ग्रेड में मुख्य रूप से टंगस्टन कार्बाइड और कोबाल्ट बाइंडर होते हैं, लेकिन इनमें थोड़ी मात्रा में कण वृद्धि अवरोधक भी हो सकते हैं। माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेड टंगस्टन कार्बाइड और कोबाल्ट बाइंडर से बना होता है, जिसमें वैनेडियम कार्बाइड (VC) और (या) क्रोमियम कार्बाइड (Cr3C2) का कई हज़ारवां हिस्सा मिलाया जाता है, और इसके कण का आकार 1 माइक्रोमीटर या उससे कम हो सकता है। मिश्रधातु ग्रेड टंगस्टन कार्बाइड और कोबाल्ट बाइंडर से बने होते हैं जिनमें कुछ प्रतिशत टाइटेनियम कार्बाइड (TiC), टैंटलम कार्बाइड (TaC), और नियोबियम कार्बाइड (NbC) होते हैं। इन मिश्रणों को उनके सिंटरिंग गुणों के कारण क्यूबिक कार्बाइड भी कहा जाता है। परिणामी सूक्ष्म संरचना एक विषम त्रि-चरण संरचना प्रदर्शित करती है।

1) सरल कार्बाइड ग्रेड

धातु काटने के लिए इन ग्रेडों में आमतौर पर 3% से 12% कोबाल्ट (भार के अनुसार) होता है। टंगस्टन कार्बाइड के कणों का आकार आमतौर पर 1-8 μm के बीच होता है। अन्य ग्रेडों की तरह, टंगस्टन कार्बाइड के कण आकार को कम करने से इसकी कठोरता और अनुप्रस्थ विदर शक्ति (TRS) बढ़ जाती है, लेकिन इसकी कठोरता कम हो जाती है। शुद्ध प्रकार की कठोरता आमतौर पर HRA89-93.5 के बीच होती है; अनुप्रस्थ विदर शक्ति आमतौर पर 175-350ksi के बीच होती है। इन ग्रेडों के पाउडर में बड़ी मात्रा में पुनर्चक्रित सामग्री हो सकती है।

सरल प्रकार के ग्रेडों को C ग्रेड प्रणाली में C1-C4 में विभाजित किया जा सकता है, और ISO ग्रेड प्रणाली में K, N, S और H ग्रेड श्रृंखला के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है। मध्यवर्ती गुणों वाले सिंप्लेक्स ग्रेडों को सामान्य-उद्देश्य ग्रेड (जैसे C2 या K20) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है और इनका उपयोग टर्निंग, मिलिंग, प्लेनिंग और बोरिंग के लिए किया जा सकता है; छोटे कण आकार या कम कोबाल्ट सामग्री और अधिक कठोरता वाले ग्रेडों को फिनिशिंग ग्रेड (जैसे C4 या K01) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है; बड़े कण आकार या अधिक कोबाल्ट सामग्री और बेहतर कठोरता वाले ग्रेडों को रफिंग ग्रेड (जैसे C1 या K30) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

सिंप्लेक्स ग्रेड में बने औजारों का उपयोग कच्चा लोहा, 200 और 300 श्रृंखला के स्टेनलेस स्टील, एल्युमीनियम और अन्य अलौह धातुओं, सुपरअलॉय और कठोर स्टील की मशीनिंग के लिए किया जा सकता है। इन ग्रेडों का उपयोग गैर-धातु काटने वाले अनुप्रयोगों (जैसे चट्टान और भूवैज्ञानिक ड्रिलिंग उपकरण) में भी किया जा सकता है, और इन ग्रेडों का कण आकार 1.5-10μm (या उससे अधिक) और कोबाल्ट की मात्रा 6%-16% होती है। सिंपल कार्बाइड ग्रेड का एक अन्य गैर-धातु काटने वाला उपयोग डाई और पंच के निर्माण में होता है। इन ग्रेडों का कण आकार आमतौर पर मध्यम होता है और कोबाल्ट की मात्रा 16%-30% होती है।

(2) माइक्रोक्रिस्टलाइन सीमेंटेड कार्बाइड ग्रेड

ऐसे ग्रेड में आमतौर पर 6%-15% कोबाल्ट होता है। द्रव चरण सिंटरिंग के दौरान, वैनेडियम कार्बाइड और/या क्रोमियम कार्बाइड मिलाने से कणों की वृद्धि नियंत्रित हो सकती है और 1 माइक्रोमीटर से कम आकार के कण आकार वाली एक महीन कण संरचना प्राप्त हो सकती है। इस महीन कण वाले ग्रेड में बहुत अधिक कठोरता और 500ksi से अधिक अनुप्रस्थ विदारण शक्ति होती है। उच्च शक्ति और पर्याप्त कठोरता का संयोजन इन ग्रेडों को एक बड़े धनात्मक रेक कोण का उपयोग करने की अनुमति देता है, जिससे काटने वाले बल कम हो जाते हैं और धातु सामग्री को धकेलने के बजाय काटने से पतले चिप्स बनते हैं।

सीमेंटेड कार्बाइड पाउडर के ग्रेड के उत्पादन में विभिन्न कच्चे माल की सख्त गुणवत्ता पहचान और सामग्री की सूक्ष्म संरचना में असामान्य रूप से बड़े कणों के निर्माण को रोकने के लिए सिंटरिंग प्रक्रिया की स्थितियों पर सख्त नियंत्रण के माध्यम से, उपयुक्त सामग्री गुण प्राप्त करना संभव है। कणों के आकार को छोटा और एकसमान बनाए रखने के लिए, पुनर्चक्रित पाउडर का उपयोग केवल तभी किया जाना चाहिए जब कच्चे माल और पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया पर पूर्ण नियंत्रण हो, और व्यापक गुणवत्ता परीक्षण किया गया हो।

आईएसओ ग्रेड प्रणाली में माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेड को एम ग्रेड श्रृंखला के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है। इसके अलावा, सी ग्रेड प्रणाली और आईएसओ ग्रेड प्रणाली में अन्य वर्गीकरण विधियाँ शुद्ध ग्रेड के समान ही हैं। माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेड का उपयोग ऐसे उपकरण बनाने के लिए किया जा सकता है जो नरम वर्कपीस सामग्री को काटते हैं, क्योंकि उपकरण की सतह को बहुत चिकना बनाया जा सकता है और इसकी कटिंग एज बेहद तेज़ बनी रहती है।

माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेड का उपयोग निकल-आधारित सुपरअलॉयज़ की मशीनिंग के लिए भी किया जा सकता है, क्योंकि ये 1200°C तक के काटने के तापमान को सहन कर सकते हैं। सुपरअलॉयज़ और अन्य विशेष सामग्रियों के प्रसंस्करण के लिए, माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेड टूल्स और रूथेनियम युक्त शुद्ध ग्रेड टूल्स का उपयोग उनके घिसाव प्रतिरोध, विरूपण प्रतिरोध और कठोरता को एक साथ बेहतर बना सकता है। माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेड, कतरनी प्रतिबल उत्पन्न करने वाले ड्रिल जैसे घूर्णन उपकरणों के निर्माण के लिए भी उपयुक्त हैं। सीमेंटेड कार्बाइड के मिश्रित ग्रेड से बनी एक ड्रिल भी उपलब्ध है। एक ही ड्रिल के विशिष्ट भागों में, सामग्री में कोबाल्ट की मात्रा भिन्न होती है, जिससे प्रसंस्करण आवश्यकताओं के अनुसार ड्रिल की कठोरता और कठोरता को अनुकूलित किया जा सकता है।

(3) मिश्र धातु प्रकार सीमेंटेड कार्बाइड ग्रेड

इन ग्रेडों का उपयोग मुख्य रूप से स्टील भागों को काटने के लिए किया जाता है, और उनकी कोबाल्ट सामग्री आमतौर पर 5% -10% होती है, और अनाज का आकार 0.8-2μm तक होता है। 4% -25% टाइटेनियम कार्बाइड (TiC) जोड़कर, टंगस्टन कार्बाइड (WC) की स्टील चिप्स की सतह पर फैलने की प्रवृत्ति को कम किया जा सकता है। 25% तक टैंटलम कार्बाइड (TaC) और नाइओबियम कार्बाइड (NbC) जोड़कर उपकरण की ताकत, क्रेटर पहनने के प्रतिरोध और थर्मल शॉक प्रतिरोध में सुधार किया जा सकता है। ऐसे क्यूबिक कार्बाइड को मिलाने से उपकरण की लाल कठोरता भी बढ़ जाती है, जिससे भारी कटिंग या अन्य ऑपरेशनों में उपकरण के थर्मल विरूपण से बचने में मदद मिलती है जहां कटिंग एज उच्च तापमान उत्पन्न करेगा

सामान्यतः, मिश्र धातु-प्रकार के सीमेंटेड कार्बाइड ग्रेड की कठोरता सीमा HRA91-94 होती है, और अनुप्रस्थ विभंजन शक्ति 150-300ksi होती है। शुद्ध ग्रेड की तुलना में, मिश्र धातु ग्रेड में घिसाव प्रतिरोध कम और शक्ति कम होती है, लेकिन आसंजक घिसाव के प्रति बेहतर प्रतिरोध होता है। मिश्र धातु ग्रेड को C ग्रेड प्रणाली में C5-C8 में विभाजित किया जा सकता है, और ISO ग्रेड प्रणाली में P और M ग्रेड श्रृंखला के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है। मध्यवर्ती गुणों वाले मिश्र धातु ग्रेड को सामान्य प्रयोजन ग्रेड (जैसे C6 या P30) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है और इनका उपयोग टर्निंग, टैपिंग, प्लानिंग और मिलिंग के लिए किया जा सकता है। सबसे कठोर ग्रेड को फिनिशिंग ग्रेड (जैसे C8 और P01) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, जो टर्निंग और बोरिंग कार्यों को पूरा करते हैं। इन ग्रेड में आमतौर पर छोटे कण आकार और कम कोबाल्ट सामग्री होती है, जिससे आवश्यक कठोरता और घिसाव प्रतिरोध प्राप्त होता है। हालाँकि, अधिक घन कार्बाइड मिलाकर समान भौतिक गुण प्राप्त किए जा सकते हैं। उच्चतम कठोरता वाले ग्रेड को रफिंग ग्रेड (जैसे C5 या P50) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। इन ग्रेडों में आमतौर पर मध्यम आकार का दाना और उच्च कोबाल्ट सामग्री होती है, साथ ही दरारों के विकास को रोककर वांछित कठोरता प्राप्त करने के लिए क्यूबिक कार्बाइड की कम मात्रा का उपयोग किया जाता है। बाधित टर्निंग कार्यों में, उपकरण की सतह पर उच्च कोबाल्ट सामग्री वाले उपर्युक्त कोबाल्ट-समृद्ध ग्रेडों का उपयोग करके काटने के प्रदर्शन को और बेहतर बनाया जा सकता है।

कम टाइटेनियम कार्बाइड सामग्री वाले मिश्र धातु ग्रेड का उपयोग स्टेनलेस स्टील और आघातवर्धनीय लोहे की मशीनिंग के लिए किया जाता है, लेकिन इनका उपयोग निकेल-आधारित सुपरअलॉय जैसी अलौह धातुओं की मशीनिंग के लिए भी किया जा सकता है। इन ग्रेडों का कण आकार आमतौर पर 1 माइक्रोन से कम होता है, और कोबाल्ट की मात्रा 8%-12% होती है। कठोर ग्रेड, जैसे M10, का उपयोग आघातवर्धनीय लोहे को मोड़ने के लिए किया जा सकता है; कठोर ग्रेड, जैसे M40, का उपयोग स्टील की मिलिंग और प्लानिंग, या स्टेनलेस स्टील या सुपरअलॉय को मोड़ने के लिए किया जा सकता है।

मिश्र धातु-प्रकार के सीमेंटेड कार्बाइड ग्रेड का उपयोग गैर-धातु काटने के उद्देश्यों के लिए भी किया जा सकता है, मुख्यतः घिसाव-प्रतिरोधी पुर्जों के निर्माण के लिए। इन ग्रेडों का कण आकार आमतौर पर 1.2-2 माइक्रोमीटर होता है, और कोबाल्ट की मात्रा 7%-10% होती है। इन ग्रेडों के उत्पादन में, आमतौर पर पुनर्चक्रित कच्चे माल का एक उच्च प्रतिशत मिलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप घिसाव वाले पुर्जों के अनुप्रयोगों में उच्च लागत-प्रभावशीलता प्राप्त होती है। घिसाव वाले पुर्जों के लिए अच्छे संक्षारण प्रतिरोध और उच्च कठोरता की आवश्यकता होती है, जो इन ग्रेडों के उत्पादन में निकल और क्रोमियम कार्बाइड मिलाकर प्राप्त किया जा सकता है।

उपकरण निर्माताओं की तकनीकी और आर्थिक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, कार्बाइड पाउडर एक प्रमुख तत्व है। उपकरण निर्माताओं के मशीनिंग उपकरणों और प्रक्रिया मापदंडों के लिए डिज़ाइन किए गए पाउडर तैयार वर्कपीस के प्रदर्शन को सुनिश्चित करते हैं और इसके परिणामस्वरूप सैकड़ों कार्बाइड ग्रेड प्राप्त हुए हैं। कार्बाइड सामग्री की पुनर्चक्रणीय प्रकृति और पाउडर आपूर्तिकर्ताओं के साथ सीधे काम करने की क्षमता, उपकरण निर्माताओं को अपने उत्पाद की गुणवत्ता और सामग्री लागत को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने में सक्षम बनाती है।