کاربائیڈ ٹول میٹریل کا بنیادی علم

کاربائیڈ ہائی اسپیڈ مشیننگ (HSM) ٹول میٹریل کی سب سے زیادہ استعمال ہونے والی کلاس ہے، جو پاؤڈر میٹلرجی کے عمل سے تیار ہوتی ہے اور سخت کاربائیڈ (عام طور پر ٹنگسٹن کاربائیڈ WC) کے ذرات اور ایک معتدل دھاتی بانڈ کی ساخت پر مشتمل ہوتی ہے۔ اس وقت، سیکڑوں ڈبلیو سی پر مبنی سیمنٹڈ کاربائیڈز ہیں جن میں مختلف مرکبات ہیں، جن میں سے اکثر کوبالٹ (Co) کو بائنڈر کے طور پر استعمال کرتے ہیں، نکل (Ni) اور کرومیم (Cr) بھی عام طور پر استعمال ہونے والے بائنڈر عناصر ہیں، اور دیگر کو بھی شامل کیا جا سکتا ہے۔ . کچھ مرکب عناصر۔ کاربائیڈ کے اتنے گریڈ کیوں ہیں؟ ٹول مینوفیکچررز کسی مخصوص کٹنگ آپریشن کے لیے صحیح ٹول میٹریل کا انتخاب کیسے کرتے ہیں؟ ان سوالات کا جواب دینے کے لیے، آئیے پہلے ان مختلف خصوصیات کو دیکھیں جو سیمنٹڈ کاربائیڈ کو ایک مثالی ٹول میٹریل بناتے ہیں۔

سختی اور سختی

WC-Co سیمنٹڈ کاربائیڈ کے سختی اور سختی دونوں میں منفرد فوائد ہیں۔ ٹنگسٹن کاربائیڈ (WC) فطری طور پر بہت سخت ہے (کورنڈم یا ایلومینا سے زیادہ)، اور آپریٹنگ درجہ حرارت بڑھنے پر اس کی سختی شاذ و نادر ہی کم ہوتی ہے۔ تاہم، اس میں کافی سختی کا فقدان ہے، جو اوزار کاٹنے کے لیے ایک ضروری خاصیت ہے۔ ٹنگسٹن کاربائیڈ کی اعلیٰ سختی سے فائدہ اٹھانے اور اس کی سختی کو بہتر بنانے کے لیے، لوگ دھاتی بانڈز کو ٹنگسٹن کاربائیڈ کو ایک ساتھ جوڑنے کے لیے استعمال کرتے ہیں، تاکہ اس مواد کی سختی تیز رفتار اسٹیل سے کہیں زیادہ ہو، جب کہ زیادہ تر کٹنگ کو برداشت کرنے کے قابل ہو۔ آپریشنز کاٹنے والی قوت. اس کے علاوہ، یہ تیز رفتار مشینی کی وجہ سے اعلی کاٹنے والے درجہ حرارت کو برداشت کر سکتا ہے.

آج، تقریباً تمام WC-Co چاقو اور انسرٹس لیپت ہیں، اس لیے بنیادی مواد کا کردار کم اہم معلوم ہوتا ہے۔ لیکن درحقیقت، یہ WC-Co میٹریل کا اعلی لچکدار ماڈیولس ہے (سختی کا ایک پیمانہ، جو کمرے کے درجہ حرارت پر تیز رفتار اسٹیل سے تقریباً تین گنا زیادہ ہے) جو کوٹنگ کے لیے ناقابل اصلاح سبسٹریٹ فراہم کرتا ہے۔ WC-Co میٹرکس مطلوبہ سختی بھی فراہم کرتا ہے۔ یہ خصوصیات WC-Co مواد کی بنیادی خصوصیات ہیں، لیکن سیمنٹڈ کاربائیڈ پاؤڈر تیار کرتے وقت مادی خصوصیات کو مادی ساخت اور مائیکرو اسٹرکچر کو ایڈجسٹ کرکے بھی بنایا جاسکتا ہے۔ لہذا، ایک مخصوص مشینی کے لئے آلے کی کارکردگی کی مناسبیت ابتدائی گھسائی کے عمل پر بڑی حد تک منحصر ہے.

گھسائی کرنے کا عمل

ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر کاربرائزنگ ٹنگسٹن (W) پاؤڈر کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر کی خصوصیات (خاص طور پر اس کا ذرہ سائز) بنیادی طور پر خام مال ٹنگسٹن پاؤڈر کے ذرہ سائز اور کاربرائزیشن کے درجہ حرارت اور وقت پر منحصر ہے۔ کیمیائی کنٹرول بھی اہم ہے، اور کاربن کے مواد کو مستقل رکھا جانا چاہیے (وزن کے لحاظ سے 6.13% کی اسٹوچیومیٹرک قدر کے قریب)۔ کاربرائزنگ ٹریٹمنٹ سے پہلے وینیڈیم اور/یا کرومیم کی تھوڑی سی مقدار شامل کی جا سکتی ہے تاکہ پاؤڈر پارٹیکل کے سائز کو بعد کے عمل کے ذریعے کنٹرول کیا جا سکے۔ مختلف بہاو کے عمل کے حالات اور مختلف اختتامی پروسیسنگ کے استعمال کے لیے ٹنگسٹن کاربائیڈ پارٹیکل سائز، کاربن مواد، وینیڈیم مواد اور کرومیم مواد کے ایک مخصوص امتزاج کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے ذریعے مختلف قسم کے ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر تیار کیے جا سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ATI Alldyne، ایک ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر بنانے والا، 23 معیاری درجات کا ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر تیار کرتا ہے، اور صارف کی ضروریات کے مطابق اپنی مرضی کے مطابق ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر کی اقسام ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر کے معیاری درجات کے 5 گنا سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہیں۔

ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر اور دھاتی بانڈ کو مکس اور پیستے وقت سیمنٹڈ کاربائیڈ پاؤڈر کا ایک خاص درجہ تیار کرنے کے لیے، مختلف امتزاجات استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ سب سے زیادہ استعمال ہونے والا کوبالٹ مواد 3% - 25% (وزن کا تناسب) ہے، اور ٹول کی سنکنرن مزاحمت کو بڑھانے کی ضرورت کی صورت میں، نکل اور کرومیم شامل کرنا ضروری ہے۔ اس کے علاوہ، دھاتی بانڈ کو دیگر مرکب اجزاء شامل کرکے مزید بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، WC-Co سیمنٹڈ کاربائیڈ میں روتھینیم کا اضافہ اس کی سختی کو کم کیے بغیر اس کی سختی کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔ بائنڈر کے مواد کو بڑھانے سے سیمنٹڈ کاربائیڈ کی سختی بھی بہتر ہو سکتی ہے، لیکن اس سے اس کی سختی کم ہو جائے گی۔

ٹنگسٹن کاربائیڈ کے ذرات کے سائز کو کم کرنے سے مواد کی سختی بڑھ سکتی ہے، لیکن ٹنگسٹن کاربائیڈ کے ذرات کا سائز sintering کے عمل کے دوران ایک جیسا ہی رہنا چاہیے۔ sintering کے دوران، ٹنگسٹن کاربائیڈ کے ذرات اکٹھے ہو جاتے ہیں اور تحلیل اور تکرار کے عمل کے ذریعے بڑھتے ہیں۔ اصل sintering کے عمل میں، مکمل طور پر گھنے مواد بنانے کے لیے، دھاتی بانڈ مائع بن جاتا ہے (جسے مائع فیز سنٹرنگ کہتے ہیں)۔ ٹنگسٹن کاربائیڈ کے ذرات کی ترقی کی شرح کو دیگر ٹرانزیشن میٹل کاربائیڈز کو شامل کرکے کنٹرول کیا جا سکتا ہے، بشمول وینیڈیم کاربائیڈ (VC)، کرومیم کاربائیڈ (Cr3C2)، ٹائٹینیم کاربائیڈ (TiC)، ٹینٹلم کاربائیڈ (TaC)، اور niobium کاربائیڈ (NbC)۔ یہ دھاتی کاربائڈز عام طور پر اس وقت شامل کیے جاتے ہیں جب ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر کو دھاتی بانڈ کے ساتھ ملایا جاتا ہے، حالانکہ وینڈیم کاربائیڈ اور کرومیم کاربائیڈ بھی اس وقت بن سکتے ہیں جب ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر کاربرائز ہوتا ہے۔

ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر کو ری سائیکل شدہ ویسٹ سیمنٹڈ کاربائیڈ مواد کا استعمال کرکے بھی تیار کیا جاسکتا ہے۔ سکریپ کاربائیڈ کی ری سائیکلنگ اور دوبارہ استعمال کی سیمنٹڈ کاربائیڈ انڈسٹری میں ایک طویل تاریخ ہے اور یہ صنعت کی پوری اقتصادی زنجیر کا ایک اہم حصہ ہے، جس سے مادی لاگت کو کم کرنے، قدرتی وسائل کو بچانے اور فضلہ مواد سے بچنے میں مدد ملتی ہے۔ نقصان دہ ضائع کرنا۔ سکریپ سیمنٹڈ کاربائیڈ کو عام طور پر اے پی ٹی (امونیم پیراٹنگ سٹیٹ) کے عمل، زنک کی وصولی کے عمل یا کرشنگ کے ذریعے دوبارہ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ "ری سائیکل شدہ" ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈرز میں عام طور پر بہتر، متوقع کثافت ہوتی ہے کیونکہ ان کی سطح کا رقبہ ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈرز کے مقابلے میں چھوٹا ہوتا ہے جو براہ راست ٹنگسٹن کاربرائزنگ عمل کے ذریعے بنائے جاتے ہیں۔

ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر اور دھاتی بانڈ کے مخلوط پیسنے کی پروسیسنگ کی شرائط بھی عمل کے اہم پیرامیٹرز ہیں۔ دو سب سے زیادہ استعمال ہونے والی گھسائی کرنے والی تکنیکیں بال ملنگ اور مائیکرو ملنگ ہیں۔ دونوں عمل ملڈ پاؤڈر کے یکساں اختلاط اور ذرہ سائز کو کم کرنے کے قابل بناتے ہیں۔ بعد میں دبائے گئے ورک پیس کو کافی مضبوط بنانے، ورک پیس کی شکل کو برقرار رکھنے، اور آپریٹر یا مینیپلیٹر کو کام کے لیے ورک پیس لینے کے قابل بنانے کے لیے، عام طور پر پیسنے کے دوران ایک نامیاتی بائنڈر شامل کرنا ضروری ہوتا ہے۔ اس بانڈ کی کیمیائی ساخت دبائے ہوئے ورک پیس کی کثافت اور طاقت کو متاثر کر سکتی ہے۔ ہینڈلنگ کو آسان بنانے کے لیے، یہ مشورہ دیا جاتا ہے کہ زیادہ طاقت والے بائنڈر شامل کیے جائیں، لیکن اس کے نتیجے میں کم کمپیکشن کثافت ہوتی ہے اور گانٹھیں پیدا ہو سکتی ہیں جو حتمی مصنوعات میں نقائص کا سبب بن سکتی ہیں۔

گھسائی کرنے کے بعد، پاؤڈر کو عام طور پر اسپرے کے ذریعے خشک کیا جاتا ہے تاکہ آزاد بہنے والے مجموعے پیدا کیے جائیں جو نامیاتی بائنڈرز کے ذریعے ایک ساتھ رکھے جاتے ہیں۔ نامیاتی بائنڈر کی ساخت کو ایڈجسٹ کرتے ہوئے، ان مجموعوں کی بہاؤ اور چارج کثافت کو حسب منشا بنایا جا سکتا ہے۔ موٹے یا باریک ذرات کی اسکریننگ کرکے، مولڈ گہا میں لوڈ ہونے پر اچھے بہاؤ کو یقینی بنانے کے لیے ایگلومیریٹ کے ذرہ سائز کی تقسیم کو مزید موزوں بنایا جا سکتا ہے۔

ورک پیس مینوفیکچرنگ

کاربائڈ ورک پیس مختلف قسم کے عمل کے طریقوں سے بنائے جا سکتے ہیں۔ ورک پیس کے سائز، شکل کی پیچیدگی کی سطح، اور پروڈکشن بیچ پر منحصر ہے، زیادہ تر کٹنگ انسرٹس کو اوپر اور نیچے کے دباؤ والے سخت ڈیز کا استعمال کرتے ہوئے ڈھالا جاتا ہے۔ ہر دبانے کے دوران ورک پیس کے وزن اور سائز کی مستقل مزاجی کو برقرار رکھنے کے لیے، یہ یقینی بنانا ضروری ہے کہ گہا میں بہنے والے پاؤڈر کی مقدار (بڑے پیمانے اور حجم) بالکل یکساں ہو۔ پاؤڈر کی روانی بنیادی طور پر agglomerates کے سائز کی تقسیم اور نامیاتی بائنڈر کی خصوصیات کے ذریعہ کنٹرول کی جاتی ہے۔ مولڈ شدہ ورک پیس (یا "خالی جگہیں") مولڈ گہا میں لدے پاؤڈر پر 10-80 ksi (کلو پاؤنڈ فی مربع فٹ) کا مولڈنگ پریشر لگا کر بنتی ہیں۔

مولڈنگ کے انتہائی دباؤ میں بھی، سخت ٹنگسٹن کاربائیڈ کے ذرات خراب نہیں ہوں گے اور نہ ہی ٹوٹیں گے، لیکن نامیاتی بائنڈر کو ٹنگسٹن کاربائیڈ کے ذرات کے درمیان خلا میں دبایا جاتا ہے، اس طرح ذرات کی پوزیشن ٹھیک ہو جاتی ہے۔ دباؤ جتنا زیادہ ہوگا، ٹنگسٹن کاربائیڈ کے ذرات کا بانڈ اتنا ہی سخت ہوگا اور ورک پیس کی کمپیکشن کثافت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ سیمنٹڈ کاربائیڈ پاؤڈر کے درجات کی مولڈنگ خصوصیات دھاتی بائنڈر کے مواد، ٹنگسٹن کاربائیڈ کے ذرات کے سائز اور شکل، جمع ہونے کی ڈگری، اور نامیاتی بائنڈر کی ساخت اور اضافے کے لحاظ سے مختلف ہو سکتی ہیں۔ سیمنٹڈ کاربائیڈ پاؤڈرز کے درجات کی کمپیکشن خصوصیات کے بارے میں مقداری معلومات فراہم کرنے کے لیے، مولڈنگ کثافت اور مولڈنگ پریشر کے درمیان تعلق عام طور پر پاؤڈر بنانے والے کے ذریعے ڈیزائن اور تعمیر کیا جاتا ہے۔ یہ معلومات یقینی بناتی ہے کہ فراہم کردہ پاؤڈر ٹول مینوفیکچرر کے مولڈنگ کے عمل کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔

بڑے سائز کے کاربائیڈ ورک پیس یا کاربائیڈ ورک پیس جس میں اعلیٰ پہلو تناسب (جیسے اینڈ ملز اور ڈرلز کے لیے پنڈلی) عام طور پر ایک لچکدار بیگ میں کاربائیڈ پاؤڈر کے یکساں طور پر دبائے گئے درجات سے تیار کیے جاتے ہیں۔ اگرچہ متوازن دبانے کے طریقہ کار کا پروڈکشن سائیکل مولڈنگ کے طریقہ کار سے لمبا ہے، لیکن آلے کی مینوفیکچرنگ لاگت کم ہے، اس لیے یہ طریقہ چھوٹے بیچ کی پیداوار کے لیے زیادہ موزوں ہے۔

اس عمل کا طریقہ یہ ہے کہ پاؤڈر کو بیگ میں ڈالیں، اور بیگ کے منہ پر مہر لگائیں، اور پھر پاؤڈر سے بھرے بیگ کو ایک چیمبر میں رکھیں، اور دبانے کے لیے ہائیڈرولک ڈیوائس کے ذریعے 30-60ksi کا دباؤ لگائیں۔ دبائے ہوئے ورک پیس کو اکثر سنٹرنگ سے پہلے مخصوص جیومیٹریوں پر مشین بنایا جاتا ہے۔ بوری کا سائز بڑا کیا جاتا ہے تاکہ کمپیکشن کے دوران ورک پیس کے سکڑنے کو ایڈجسٹ کیا جا سکے اور پیسنے کے کاموں کے لیے کافی مارجن فراہم کیا جا سکے۔ چونکہ ورک پیس کو دبانے کے بعد پروسیس کرنے کی ضرورت ہے، اس لیے چارجنگ کی مستقل مزاجی کے تقاضے مولڈنگ کے طریقہ کار کی طرح سخت نہیں ہیں، لیکن پھر بھی یہ یقینی بنانا ضروری ہے کہ ہر بار بیگ میں پاؤڈر کی اتنی ہی مقدار بھری جائے۔ اگر پاؤڈر کی چارجنگ کثافت بہت چھوٹی ہے، تو یہ بیگ میں ناکافی پاؤڈر کا باعث بن سکتا ہے، جس کے نتیجے میں ورک پیس بہت چھوٹا ہوتا ہے اور اسے ختم کرنا پڑتا ہے۔ اگر پاؤڈر کی لوڈنگ کثافت بہت زیادہ ہے، اور بیگ میں بھری ہوئی پاؤڈر بہت زیادہ ہے، تو اسے دبانے کے بعد مزید پاؤڈر کو ہٹانے کے لیے ورک پیس کو پروسیس کرنے کی ضرورت ہے۔ اگرچہ اضافی پاؤڈر کو ہٹا دیا گیا اور سکریپ شدہ ورک پیس کو ری سائیکل کیا جا سکتا ہے، ایسا کرنے سے پیداواری صلاحیت کم ہو جاتی ہے۔

کاربائیڈ ورک پیسز بھی اخراج ڈیز یا انجیکشن ڈیز کا استعمال کرتے ہوئے بنائے جا سکتے ہیں۔ اخراج مولڈنگ کا عمل محوری شکل والے ورک پیس کی بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے زیادہ موزوں ہے، جبکہ انجیکشن مولڈنگ کا عمل عام طور پر پیچیدہ شکل والے ورک پیس کی بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ دونوں مولڈنگ کے عمل میں، سیمنٹڈ کاربائیڈ پاؤڈر کے درجات کو ایک نامیاتی بائنڈر میں معطل کیا جاتا ہے جو سیمنٹڈ کاربائیڈ مکس کو ٹوتھ پیسٹ جیسی مستقل مزاجی فراہم کرتا ہے۔ اس کے بعد کمپاؤنڈ کو یا تو ایک سوراخ کے ذریعے نکالا جاتا ہے یا کسی گہا میں انجکشن لگایا جاتا ہے۔ سیمنٹڈ کاربائیڈ پاؤڈر کے درجے کی خصوصیات مرکب میں بائنڈر سے پاؤڈر کے زیادہ سے زیادہ تناسب کا تعین کرتی ہیں، اور جوف میں اخراج سوراخ یا انجیکشن کے ذریعے مرکب کے بہاؤ کی صلاحیت پر اہم اثر ڈالتی ہیں۔

مولڈنگ، آئسوسٹیٹک پریسنگ، ایکسٹروژن یا انجیکشن مولڈنگ کے ذریعے ورک پیس بننے کے بعد، نامیاتی بائنڈر کو آخری سنٹرنگ مرحلے سے پہلے ورک پیس سے ہٹانے کی ضرورت ہے۔ سنٹرنگ ورک پیس سے سوراخ کو ہٹاتا ہے، اسے مکمل طور پر (یا کافی حد تک) گھنے بنا دیتا ہے۔ سنٹرنگ کے دوران، پریس سے بنی ورک پیس میں دھاتی بانڈ مائع ہو جاتا ہے، لیکن کیپلیری فورسز اور پارٹیکل لنکیج کے مشترکہ عمل کے تحت ورک پیس اپنی شکل برقرار رکھتی ہے۔

sintering کے بعد، workpiece جیومیٹری ایک ہی رہتا ہے، لیکن طول و عرض کو کم کر رہے ہیں. sintering کے بعد مطلوبہ وارک پیس سائز حاصل کرنے کے لیے، ٹول کو ڈیزائن کرتے وقت سکڑنے کی شرح پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔ ہر آلے کو بنانے کے لیے استعمال ہونے والے کاربائیڈ پاؤڈر کے گریڈ کو مناسب دباؤ کے تحت کمپیکٹ کرنے پر صحیح سکڑنے کے لیے ڈیزائن کیا جانا چاہیے۔

تقریبا تمام معاملات میں، sintered workpiece کے بعد sintering علاج کی ضرورت ہے. کاٹنے کے اوزار کا سب سے بنیادی علاج کٹنگ کنارے کو تیز کرنا ہے۔ بہت سے ٹولز کو sintering کے بعد اپنی جیومیٹری اور طول و عرض کو پیسنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ کچھ ٹولز کو اوپر اور نیچے پیسنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ دوسروں کو پردیی پیسنے کی ضرورت ہوتی ہے (کٹنگ ایج کے ساتھ یا اس کے بغیر)۔ پیسنے سے تمام کاربائیڈ چپس کو ری سائیکل کیا جا سکتا ہے۔

ورک پیس کوٹنگ

بہت سے معاملات میں، تیار شدہ ورک پیس کو لیپت کرنے کی ضرورت ہے۔ کوٹنگ چکنا پن اور بڑھتی ہوئی سختی فراہم کرتی ہے، نیز سبسٹریٹ میں پھیلاؤ کی رکاوٹ، اعلی درجہ حرارت کے سامنے آنے پر آکسیکرن کو روکتی ہے۔ سیمنٹ شدہ کاربائیڈ سبسٹریٹ کوٹنگ کی کارکردگی کے لیے اہم ہے۔ میٹرکس پاؤڈر کی بنیادی خصوصیات کو سلائی کرنے کے علاوہ، میٹرکس کی سطح کی خصوصیات کو کیمیائی انتخاب اور sintering کے طریقہ کار کو تبدیل کرکے بھی تیار کیا جاسکتا ہے۔ کوبالٹ کی منتقلی کے ذریعے، زیادہ کوبالٹ کو بلیڈ کی سطح کی سب سے بیرونی تہہ میں 20-30 μm کی موٹائی کے اندر باقی ورک پیس کے مقابلے میں افزودہ کیا جا سکتا ہے، اس طرح سبسٹریٹ کی سطح کو بہتر مضبوطی اور سختی ملتی ہے، جس سے یہ زیادہ ہوتا ہے۔ اخترتی کے خلاف مزاحم.

ان کے اپنے مینوفیکچرنگ کے عمل کی بنیاد پر (جیسے ڈی ویکسنگ کا طریقہ، حرارتی شرح، سنٹرنگ کا وقت، درجہ حرارت اور کاربرائزنگ وولٹیج)، ٹول مینوفیکچرر کو استعمال شدہ سیمنٹڈ کاربائیڈ پاؤڈر کے گریڈ کے لیے کچھ خاص تقاضے ہو سکتے ہیں۔ کچھ ٹول بنانے والے ویکیوم فرنس میں ورک پیس کو سنٹر کر سکتے ہیں، جبکہ دوسرے ہاٹ آئسوسٹیٹک پریسنگ (HIP) سنٹرنگ فرنس (جو کسی بھی باقیات کو ہٹانے کے لیے پراسیس سائیکل کے اختتام کے قریب ورک پیس پر دباؤ ڈالتے ہیں) استعمال کر سکتے ہیں۔ ویکیوم فرنس میں ڈالے گئے ورک پیس کو ورک پیس کی کثافت بڑھانے کے لیے ایک اضافی عمل کے ذریعے گرم الگ الگ دبانے کی بھی ضرورت پڑسکتی ہے۔ کچھ ٹول مینوفیکچررز کم کوبالٹ مواد والے مرکب کی سنٹرڈ کثافت کو بڑھانے کے لیے اعلی ویکیوم سینٹرنگ درجہ حرارت کا استعمال کر سکتے ہیں، لیکن یہ طریقہ ان کے مائیکرو اسٹرکچر کو موٹا کر سکتا ہے۔ باریک دانوں کے سائز کو برقرار رکھنے کے لیے، ٹنگسٹن کاربائیڈ کے چھوٹے ذرہ سائز والے پاؤڈر کا انتخاب کیا جا سکتا ہے۔ مخصوص پیداواری سازوسامان سے ملنے کے لیے، سیمنٹڈ کاربائیڈ پاؤڈر میں کاربن کے مواد کے لیے ڈی ویکسنگ کنڈیشنز اور کاربرائزنگ وولٹیج کے لیے بھی مختلف تقاضے ہوتے ہیں۔

درجہ بندی

مختلف قسم کے ٹنگسٹن کاربائیڈ پاؤڈر، مکسچر کمپوزیشن اور میٹل بائنڈر مواد، اناج کی افزائش روکنے والے کی قسم اور مقدار وغیرہ کی امتزاج تبدیلیاں سیمنٹڈ کاربائیڈ کے مختلف درجات کو تشکیل دیتی ہیں۔ یہ پیرامیٹرز سیمنٹڈ کاربائیڈ کے مائکرو اسٹرکچر اور اس کی خصوصیات کا تعین کریں گے۔ خصوصیات کے کچھ مخصوص امتزاج کچھ مخصوص پروسیسنگ ایپلی کیشنز کے لیے ترجیح بن گئے ہیں، جس سے مختلف سیمنٹڈ کاربائیڈ گریڈز کی درجہ بندی کرنا معنی خیز ہے۔

مشینی ایپلی کیشنز کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والے کاربائیڈ کی درجہ بندی کے دو نظام C عہدہ نظام اور ISO عہدہ نظام ہیں۔ اگرچہ کوئی بھی نظام مکمل طور پر ان مادی خصوصیات کی عکاسی نہیں کرتا جو سیمنٹڈ کاربائیڈ گریڈز کے انتخاب کو متاثر کرتی ہیں، لیکن وہ بحث کے لیے نقطہ آغاز فراہم کرتے ہیں۔ ہر درجہ بندی کے لیے، بہت سے مینوفیکچررز کے اپنے مخصوص درجات ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں کاربائیڈ کے مختلف درجات ہوتے ہیں۔

کاربائیڈ کے درجات کو ساخت کے لحاظ سے بھی درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ ٹنگسٹن کاربائیڈ (WC) کے درجات کو تین بنیادی اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: سادہ، مائیکرو کرسٹل لائن اور مرکب۔ سمپلیکس درجات بنیادی طور پر ٹنگسٹن کاربائیڈ اور کوبالٹ بائنڈر پر مشتمل ہوتے ہیں، لیکن اس میں اناج کی افزائش روکنے والے بھی تھوڑی مقدار میں شامل ہو سکتے ہیں۔ مائیکرو کرسٹل لائن گریڈ ٹنگسٹن کاربائیڈ اور کوبالٹ بائنڈر پر مشتمل ہے جس میں وینڈیم کاربائیڈ (VC) اور (یا) کرومیم کاربائیڈ (Cr3C2) کے کئی ہزارویں حصے کے ساتھ شامل کیا گیا ہے، اور اس کے اناج کا سائز 1 μm یا اس سے کم تک پہنچ سکتا ہے۔ الائے گریڈز ٹنگسٹن کاربائیڈ اور کوبالٹ بائنڈر پر مشتمل ہوتے ہیں جن میں چند فیصد ٹائٹینیم کاربائیڈ (TiC)، ٹینٹلم کاربائیڈ (TaC)، اور niobium carbide (NbC) ہوتے ہیں۔ یہ اضافہ ان کی sintering خصوصیات کی وجہ سے کیوبک کاربائیڈز کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ نتیجے میں مائکرو اسٹرکچر ایک غیر ہم جنس تین فیز ڈھانچے کی نمائش کرتا ہے۔

1) سادہ کاربائیڈ گریڈ

دھات کی کٹائی کے ان درجات میں عام طور پر 3% سے 12% کوبالٹ ہوتا ہے (وزن کے لحاظ سے)۔ ٹنگسٹن کاربائیڈ دانوں کی سائز کی حد عام طور پر 1-8 μm کے درمیان ہوتی ہے۔ دوسرے درجات کی طرح، ٹنگسٹن کاربائیڈ کے ذرات کے سائز کو کم کرنے سے اس کی سختی اور ٹرانسورس رپچر طاقت (TRS) بڑھ جاتی ہے، لیکن اس کی سختی کم ہو جاتی ہے۔ خالص قسم کی سختی عام طور پر HRA89-93.5 کے درمیان ہوتی ہے۔ ٹرانسورس ٹوٹنے کی طاقت عام طور پر 175-350ksi کے درمیان ہوتی ہے۔ ان درجات کے پاؤڈر میں بڑی مقدار میں ری سائیکل مواد شامل ہو سکتا ہے۔

سی گریڈ سسٹم میں سادہ قسم کے گریڈز کو C1-C4 میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، اور ISO گریڈ سسٹم میں K، N، S اور H گریڈ سیریز کے مطابق درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ انٹرمیڈیٹ خصوصیات والے سمپلیکس درجات کو عام مقصد کے درجات (جیسے C2 یا K20) کے طور پر درجہ بندی کیا جا سکتا ہے اور اسے موڑنے، ملنگ، پلاننگ اور بورنگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ چھوٹے اناج کے سائز یا کم کوبالٹ مواد اور زیادہ سختی والے درجات کو فنشنگ گریڈ (جیسے C4 یا K01) کے طور پر درجہ بندی کیا جا سکتا ہے؛ بڑے اناج کے سائز یا زیادہ کوبالٹ مواد اور بہتر سختی والے درجات کو کھردرے درجات (جیسے C1 یا K30) کے طور پر درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔

سمپلیکس گریڈز میں بنائے گئے ٹولز کاسٹ آئرن، 200 اور 300 سیریز کے سٹینلیس سٹیل، ایلومینیم اور دیگر الوہ دھاتوں، سپر ایلوائیز اور سخت سٹیل کی مشیننگ کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ ان درجات کو نان میٹل کٹنگ ایپلی کیشنز میں بھی استعمال کیا جا سکتا ہے (مثلاً راک اور جیولوجیکل ڈرلنگ ٹولز)، اور ان درجات میں 1.5-10μm (یا اس سے بڑا) اور کوبالٹ کا مواد 6%-16% ہوتا ہے۔ سادہ کاربائیڈ گریڈز کا ایک اور نان میٹل کاٹنے کا استعمال ڈیز اور پنچز کی تیاری میں ہے۔ ان درجات میں عام طور پر 16%-30% کے کوبالٹ مواد کے ساتھ درمیانے درجے کے دانے ہوتے ہیں۔

(2) مائیکرو کرسٹل لائن سیمنٹڈ کاربائیڈ گریڈ

اس طرح کے درجات میں عام طور پر 6%-15% کوبالٹ ہوتا ہے۔ مائع فیز sintering کے دوران، وینڈیم کاربائیڈ اور/یا کرومیم کاربائیڈ کا اضافہ اناج کی افزائش کو کنٹرول کر سکتا ہے تاکہ 1 μm سے کم کے ذرہ سائز کے ساتھ باریک اناج کی ساخت حاصل کی جا سکے۔ اس باریک دانے والے گریڈ میں بہت زیادہ سختی ہے اور 500ksi سے اوپر ٹوٹنے کی طاقت ہے۔ اعلی طاقت اور کافی سختی کا امتزاج ان درجات کو ایک بڑا مثبت ریک اینگل استعمال کرنے کی اجازت دیتا ہے، جو کاٹنے کی قوتوں کو کم کرتا ہے اور دھاتی مواد کو دھکیلنے کے بجائے کاٹنے سے پتلی چپس پیدا کرتا ہے۔

سیمنٹڈ کاربائیڈ پاؤڈر کے درجات کی تیاری میں مختلف خام مال کی سخت کوالٹی کی شناخت، اور مادی مائیکرو اسٹرکچر میں غیر معمولی طور پر بڑے اناج کی تشکیل کو روکنے کے لیے سنٹرنگ کے عمل کے حالات پر سخت کنٹرول کے ذریعے، مناسب مادی خصوصیات حاصل کرنا ممکن ہے۔ اناج کے سائز کو چھوٹا اور یکساں رکھنے کے لیے، ری سائیکل شدہ ری سائیکل پاؤڈر صرف اس صورت میں استعمال کیا جانا چاہیے جب خام مال اور بحالی کے عمل پر مکمل کنٹرول ہو، اور وسیع معیار کی جانچ ہو۔

مائیکرو کرسٹل لائن گریڈز کو ISO گریڈ سسٹم میں M گریڈ سیریز کے مطابق درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، سی گریڈ سسٹم اور آئی ایس او گریڈ سسٹم میں درجہ بندی کے دیگر طریقے خالص درجات کی طرح ہیں۔ مائیکرو کرسٹل لائن گریڈ کو ایسے اوزار بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جو نرم ورک پیس مواد کو کاٹتے ہیں، کیونکہ آلے کی سطح کو بہت ہموار بنایا جا سکتا ہے اور انتہائی تیز کٹنگ ایج کو برقرار رکھا جا سکتا ہے۔

مائیکرو کرسٹل لائن کے درجات کو نکل پر مبنی سپر الائیز کو مشین بنانے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، کیونکہ وہ 1200 ° C تک کا درجہ حرارت برداشت کر سکتے ہیں۔ سپر ایلوائیز اور دیگر خاص مواد کی پروسیسنگ کے لیے، مائیکرو کرسٹل لائن گریڈ ٹولز اور روتھینیم پر مشتمل خالص گریڈ ٹولز کا استعمال بیک وقت ان کے پہننے کی مزاحمت، اخترتی مزاحمت اور سختی کو بہتر بنا سکتا ہے۔ مائیکرو کرسٹل لائن گریڈز گھومنے والے ٹولز کی تیاری کے لیے بھی موزوں ہیں جیسے ڈرل جو قینچ کا تناؤ پیدا کرتے ہیں۔ سیمنٹڈ کاربائیڈ کے جامع درجات سے بنی ایک ڈرل ہے۔ ایک ہی ڈرل کے مخصوص حصوں میں، مواد میں کوبالٹ کا مواد مختلف ہوتا ہے، تاکہ ڈرل کی سختی اور سختی کو پروسیسنگ کی ضروریات کے مطابق بہتر بنایا جائے۔

(3) مصر دات کی قسم سیمنٹڈ کاربائیڈ گریڈ

یہ درجات بنیادی طور پر سٹیل کے پرزوں کو کاٹنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں، اور ان کا کوبالٹ مواد عام طور پر 5%-10% ہوتا ہے، اور اناج کا سائز 0.8-2μm تک ہوتا ہے۔ 4%-25% ٹائٹینیم کاربائیڈ (TiC) شامل کرکے، ٹنگسٹن کاربائیڈ (WC) کے اسٹیل چپس کی سطح پر پھیلنے کے رجحان کو کم کیا جا سکتا ہے۔ ٹول کی طاقت، کریٹر پہننے کی مزاحمت اور تھرمل جھٹکا مزاحمت کو 25% تک ٹینٹلم کاربائیڈ (TaC) اور niobium carbide (NbC) شامل کرکے بہتر کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح کی کیوبک کاربائیڈز کا اضافہ ٹول کی سرخ سختی کو بھی بڑھاتا ہے، جس سے بھاری کٹنگ یا دیگر آپریشنز میں ٹول کی تھرمل ڈیفارمیشن سے بچنے میں مدد ملتی ہے جہاں کٹنگ کنارہ زیادہ درجہ حرارت پیدا کرتا ہے۔ اس کے علاوہ، ٹائٹینیم کاربائڈ سنٹرنگ کے دوران نیوکلیشن سائٹس فراہم کر سکتا ہے، ورک پیس میں کیوبک کاربائیڈ کی تقسیم کی یکسانیت کو بہتر بنا سکتا ہے۔

عام طور پر، الائے قسم کے سیمنٹڈ کاربائیڈ گریڈز کی سختی کی حد HRA91-94 ہے، اور ٹرانسورس فریکچر کی طاقت 150-300ksi ہے۔ خالص درجات کے مقابلے میں، کھوٹ کے درجات میں پہننے کی کمزور مزاحمت اور کم طاقت ہوتی ہے، لیکن چپکنے والے لباس کے لیے بہتر مزاحمت ہوتی ہے۔ الائے گریڈ کو C گریڈ سسٹم میں C5-C8 میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، اور ISO گریڈ سسٹم میں P اور M گریڈ سیریز کے مطابق درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ درمیانی خصوصیات کے ساتھ الائے گریڈ کو عام مقصد کے درجات (جیسے C6 یا P30) کے طور پر درجہ بندی کیا جا سکتا ہے اور اسے موڑنے، ٹیپ کرنے، پلاننگ اور ملنگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ٹرننگ اور بورنگ آپریشنز کو ختم کرنے کے لیے سخت ترین گریڈز کو فنشنگ گریڈز (جیسے C8 اور P01) کے طور پر درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ ان درجات میں عام طور پر اناج کے چھوٹے سائز ہوتے ہیں اور مطلوبہ سختی اور لباس مزاحمت حاصل کرنے کے لیے کوبالٹ کا مواد کم ہوتا ہے۔ تاہم، اسی طرح کی مادی خصوصیات مزید کیوبک کاربائیڈز کو شامل کرکے حاصل کی جاسکتی ہیں۔ سب سے زیادہ سختی والے درجات کو کھردرے درجات (جیسے C5 یا P50) کے طور پر درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ ان درجات میں عام طور پر درمیانے درجے کے اناج کا سائز اور کوبالٹ کا مواد زیادہ ہوتا ہے، جس میں کیوبک کاربائیڈز کا کم اضافہ ہوتا ہے تاکہ شگاف کی نشوونما کو روک کر مطلوبہ سختی حاصل کی جا سکے۔ رکاوٹ موڑنے والے آپریشنز میں، ٹول کی سطح پر کوبالٹ کے اعلیٰ مواد کے ساتھ اوپر بیان کردہ کوبالٹ سے بھرپور گریڈز کا استعمال کرکے کاٹنے کی کارکردگی کو مزید بہتر بنایا جا سکتا ہے۔

کم ٹائٹینیم کاربائیڈ مواد کے ساتھ الائے گریڈ سٹینلیس سٹیل اور خراب آئرن کی مشینی کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں، لیکن یہ غیر الوہ دھاتوں جیسے نکل پر مبنی سپر اللویز مشینی کے لیے بھی استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ ان درجات کے اناج کا سائز عام طور پر 1 μm سے کم ہوتا ہے، اور کوبالٹ کا مواد 8%-12% ہوتا ہے۔ سخت درجات، جیسے M10، کو خراب لوہے کو موڑنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سخت درجات، جیسے M40، اسٹیل کی گھسائی کرنے اور پلاننگ کرنے کے لیے، یا سٹینلیس سٹیل یا سپر الائیز کو موڑنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

الائے قسم کے سیمنٹڈ کاربائیڈ گریڈ کو نان میٹل کاٹنے کے مقاصد کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، بنیادی طور پر لباس مزاحم حصوں کی تیاری کے لیے۔ ان درجات کا ذرہ سائز عام طور پر 1.2-2 μm ہوتا ہے، اور کوبالٹ کا مواد 7%-10% ہوتا ہے۔ ان درجات کو تیار کرتے وقت، عام طور پر ری سائیکل شدہ خام مال کا ایک اعلیٰ فیصد شامل کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں پہننے والے پرزوں کی ایپلی کیشنز میں اعلیٰ لاگت کی تاثیر ہوتی ہے۔ پہننے والے حصوں کو اچھی سنکنرن مزاحمت اور اعلی سختی کی ضرورت ہوتی ہے، جو ان درجات کو تیار کرتے وقت نکل اور کرومیم کاربائیڈ کو شامل کرکے حاصل کیا جا سکتا ہے۔

ٹول مینوفیکچررز کی تکنیکی اور اقتصادی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، کاربائیڈ پاؤڈر کلیدی عنصر ہے۔ ٹول مینوفیکچررز کے مشینی آلات اور عمل کے پیرامیٹرز کے لیے تیار کیے گئے پاؤڈر تیار شدہ ورک پیس کی کارکردگی کو یقینی بناتے ہیں اور اس کے نتیجے میں کاربائیڈ کے سینکڑوں درجات ہوتے ہیں۔ کاربائیڈ مواد کی ری سائیکلیبل نوعیت اور پاؤڈر سپلائرز کے ساتھ براہ راست کام کرنے کی صلاحیت ٹول بنانے والوں کو اپنی مصنوعات کے معیار اور مادی لاگت کو مؤثر طریقے سے کنٹرول کرنے کی اجازت دیتی ہے۔