Conform Descopera: O nouă revoluție în prelucrarea metalelor dure
Cercetătorii de la Universitatea din Hiroshima, în colaborare cu Mitsubishi Materials Hardmetal, au dezvoltat o metodă revoluționară de fabricare aditivă, adică imprimare 3D, pentru carbura de tungsten-cobalt (WC-Co). Acest material, cunoscut pentru rezistența sa excepțională la uzură și presiune, este esențial în industria uneltelor de tăiere, a burghielor și a echipamentelor de prelucrare. Totuși, duritatea sa remarcabilă a reprezentat mereu o provocare majoră în procesul de fabricație, fiind extrem de dificil și costisitor de prelucrat prin metodele tradiționale, cum ar fi metalurgia pulberilor.
Avantajele imprimării 3D în producția de materiale dure
Metoda tradițională de producție implică comprimarea și sintetizarea pulberilor la temperaturi înalte, un proces costisitor și generator de pierderi semnificative de materii prime valoroase, precum tungstenul și cobaltul. Noua tehnică, bazată pe fabricarea aditivă, permite depunerea carburei de tungsten direct pe zonele unde este necesară, reducând considerabil risipa de material. Aceasta deschide calea către o producție industrială mai eficientă și sustenabilă.
Tehnica de înmuiere, nu de topire
Pentru a obține acest rezultat, echipa de cercetători a utilizat o metodă de iradiere laser cu fir cald. Spre deosebire de tehnicile care presupun topirea completă a metalelor, riscând alterarea structurii interne și diminuarea durității materialului, noua abordare se bazează pe „înmuierea” acestuia. Prin înmuiere, materialul devine suficient de maleabil pentru a fi depus controlat, fără a-și pierde proprietățile esențiale.
Această tehnică de iradiere ghidată de laser, combinată cu utilizarea unui strat intermediar pe bază de aliaj de nichel și un control riguros al temperaturii, previne apariția defectelor de structură și a creșterii exagerate a cristalelor microscopice. Testele efectuate au demonstrat obținerea unui material lipsit de defecte majore, cu o duritate Vickers de peste 1400 HV. Această valoare plasează aliajul obținut în categoria materialelor extrem de dure pentru uz industrial, imediat sub substanțe precum safirul și diamantul.
Inovația profesorului Marumoto
Profesorul Keita Marumoto, coordonatorul studiului, subliniază că abordarea de a forma materiale metalice prin înmuiere, în detrimentul topirii complete, reprezintă o inovație absolută. Această tehnică promite să fie aplicată nu doar la carbura de tungsten, ci și la o gamă largă de alte materiale industriale dure. Deși persistă încă provocări legate de reducerea fisurilor și fabricarea unor forme complexe, rezultatele obținute deschid perspective noi pentru o producție industrială mai economică și ecologică.
Fabricația aditivă a materialelor dure, precum carbura de tungsten, depășește astfel limitările proceselor tradiționale. Capacitatea de a depune material doar acolo unde este necesar reduce semnificativ costurile asociate cu materiile prime scumpe și prelucrarea complexă. Studiul, publicat în International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, indică potențialul imens al acestei tehnologii în optimizarea proceselor de producție la nivel mondial.
Sursa: Descopera
