A Hirosimai Egyetem kutatói sikeresen 3D nyomtatnak ultrakemény volfrámkarbidot

A volfrámkarbid-kobalt (WC-Co) a feldolgozóipar egyik alapanyaga, amelyet a zafírral és a gyémánttal vetekedő keménységéért becsülnek. Rendkívüli tartóssága azonban hihetetlenül drágává és pazarlóvá teszi a hagyományos porkohászati eljárással történő megformálását. A Hirosimai Egyetem kutatói most kifejlesztettek egy módszert, amellyel 3D-nyomtatható ez az anyag anélkül, hogy legendás szívósságát feláldoznák.

A tanulmány - amelyet az International Journal of Refractory Metals and Hard Materials című szakfolyóiratban tettek közzé - a forróhuzalos lézersugárzásnak nevezett technikát alkalmazza. A hagyományos additív gyártással ellentétben, amely teljesen megolvaszthatja az alapanyagot, ez a módszer a lézersugarat egy előmelegített töltőhuzallal kombinálja, hogy csupán megpuhítsa a fémeket.

A cementált karbidok rendkívül kemény anyagok... de nagyon drága nyersanyagokból, például volfrámból és kobaltból készülnek, így az anyagfelhasználás csökkentése rendkívül kívánatos. Az additív gyártás alkalmazásával a cementkarbidot csak ott lehet lerakni, ahol szükség van rá, ezáltal csökkentve az anyagfelhasználást. - Keita Marumoto egyetemi docens, a tanulmány levelező szerzője.

A csapat két gyártási orientációt tesztelt: a rúdvezérlést és a lézervezérlést, de kezdetben a hibákkal és az anyag bomlásával kapcsolatos problémákkal szembesültek. Sikert értek el egy nikkelötvözet-alapú középső réteg bevezetésével és a hőmérséklet szigorú szabályozásával, hogy a kobalt olvadáspontja felett, de a szemcsenövekedés szintje alatt maradjon. A végeredmény egy hibamentes anyag lett, amely több mint 1400 HV keménységgel büszkélkedhet, ami megfelel a hagyományos módon előállított karbidoknak.

A kutatók most az eljárás finomításán dolgoznak, hogy megakadályozzák a repedések kialakulását és lehetővé tegyék az összetett formák gyártását, ami forradalmasíthatja a forgácsolószerszámok gyártását.