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El método de sinterización comúnmente empleado en la fabricación de postes de bomba de carburo de tungsteno es sinterización de vacío o sinterización asistida por presión, como la presión isostática caliente (cadera). La selección entre estos métodos depende del entorno de aplicación, los requisitos mecánicos y las expectativas de rendimiento del producto final.
Sinterización de vacío
La sinterización de vacío se usa ampliamente para la fabricación de componentes de carburo cementado debido a su capacidad para producir piezas densas de alta resistencia con una oxidación mínima. En este proceso, el polvo de carburo de tungsteno se mezcla con una carpeta metálica, típicamente cobalto, y luego se compacta en la forma deseada. El compacto verde se sinteriza en un horno de vacío a temperaturas elevadas, típicamente que varían entre 1350 ° C y 1450 ° C. La atmósfera de vacío minimiza la contaminación y la oxidación, promoviendo los límites de grano más limpio y la difusión mejorada de la fase de aglutinante en toda la estructura. Este proceso ayuda a lograr una microestructura de alta densidad que contribuya directamente a la resistencia, la dureza y la resistencia al desgaste del componente.
Sinterización de presión (prensado isostático en caliente, cadera)
En los casos en que se requieren una densidad incluso más alta y fallas internas reducidas, particularmente para los componentes utilizados en entornos de alta carga o alta corrosión, la mierda se aplica después de la sinterización inicial. El proceso de cadera implica someter la parte sinterizada tanto a alta temperatura como a presión de gases isostático (generalmente argón). Esta condición dual facilita el cierre de poros y una mayor densificación de la microestructura. El tratamiento de cadera es especialmente efectivo para eliminar la porosidad interna cerrada que la sinterización de vacío solo puede no eliminar, lo que resulta en una mayor resistencia y confiabilidad de la fractura.
Control de porosidad
El control de la porosidad es un aspecto crítico del proceso de sinterización, ya que incluso los vacíos microscópicos pueden comprometer la integridad mecánica y la vida útil de los componentes de carburo de tungsteno en aplicaciones exigentes. Varios factores contribuyen al control efectivo de porosidad:
Calidad de polvo
Solo se seleccionan polvo de carburo de tungsteno de alta pureza y grano fino y polvos de aglutinante. La distribución del tamaño de partícula y la pureza química influyen directamente en la densidad de empaquetado y la sinterabilidad. Las impurezas o partículas de gran tamaño pueden crear vacíos o inhomogeneidades durante la sinterización.
Técnica de densidad y compactación compacta verde
La mezcla de polvo generalmente se compactan usando presione isostático frío (CIP), que aplica una presión uniforme desde todas las direcciones. Esto garantiza un cuerpo verde altamente uniforme con densidad consistente y defectos mínimos. Una mayor densidad verde inicial reduce la contracción durante la sinterización y ayuda a mantener tolerancias dimensionales estrictas.
Homogeneidad de la carpeta
La distribución uniforme de la carpeta metálica (como el cobalto) en toda la matriz de polvo es esencial. La mala dispersión de la carpeta puede conducir a una agrupación o agotamiento de carpetas localizadas, lo que aumenta el riesgo de formación de poros y la contracción desigual.
Ciclo de sinterización optimizado
El horario de sinterización se calibra cuidadosamente, incluida la velocidad de calentamiento, la temperatura máxima, el tiempo de remojo y la velocidad de enfriamiento. Este ciclo controlado permite la difusión y densificación graduales, lo que permite que crezcan granos de carburo de tungsteno sin formar grandes vacíos o tensiones internas. La fase de aglutinante se convierte en líquido a temperaturas de sinterización, facilitando la acción capilar que une partículas y llena microvoides.
Densificación posterior a la sinteración a través de la cadera (si es necesario)
Cuando se especifica, se aplica un ciclo de cadera como un proceso secundario para reducir aún más cualquier porosidad residual y mejorar la uniformidad estructural. Esto es especialmente beneficioso en los postes de la bomba expuestos a altos niveles de abrasión mecánica o corrosión química.
El uso combinado de técnicas de sinterización avanzada y un control estricto sobre la calidad de la materia prima, la compactación y el procesamiento térmico asegura que los polos de la bomba de carburo de tungsteno poseen una alta integridad estructural, densidad uniforme y una porosidad mínima. Estas características son esenciales para mantener el rendimiento en entornos de bombeo duros, como las que se encuentran en el petróleo y el gas, el procesamiento químico y las industrias mineras, donde se requiere resistencia a largo plazo al desgaste, la erosión y el ciclo de presión.
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