Conform Descopera: Cercetătorii de la Hiroshima au revoluționat prelucrarea metalelor dure prin imprimare 3D
O echipă de cercetători de la Universitatea din Hiroshima, în colaborare cu corporația Mitsubishi Materials Hardmetal, a dezvoltat o metodă inovatoare de prelucrare a carburei de tungsten-cobalt (WC-Co), un material industrial de înaltă rezistență, prin utilizarea tehnologiei de imprimare 3D. Noua tehnică promite să eficientizeze producția, să reducă costurile și să minimizeze risipa de materii prime scumpe, cum ar fi tungstenul și cobaltul.
O alternativă sustenabilă la metalurgia pulberilor
Carbura de tungsten-cobalt este renumită pentru duritatea sa excepțională și rezistența la uzură și presiune, fiind esențială în fabricarea sculelor de tăiere, a burghielor și a altor echipamente de prelucrare. Cu toate acestea, proprietățile sale remarcabile o fac extrem de dificil și costisitor de prelucrat prin metode tradiționale, precum metalurgia pulberilor, un proces care implică comprimarea și sinterizarea pulberilor la temperaturi înalte, generând pierderi semnificative de material.
Studiul publicat în International Journal of Refractory Metals and Hard Materials propune o soluție bazată pe fabricarea aditivă, permițând depunerea carburei de tungsten direct pe zonele unde este necesară. Această abordare reduce drastic risipa de material prețios.
Tehnica inovatoare: iradiere laser cu fir cald
Pentru a obține acest rezultat, cercetătorii au utilizat o metodă de iradiere laser cu fir cald. Spre deosebire de procesele care implică topirea completă a metalelor, susceptibilă să altereze structura internă și să diminueze duritatea materialului, noua tehnică se concentrează pe „înmuierea” carburei de tungsten. Această etapă de înmuiere permite depunerea controlată a materialului.
Prin combinarea iradierii ghidate de laser cu un strat intermediar pe bază de aliaj de nichel și un control riguros al temperaturii, echipa a reușit să prevină apariția defectelor structurale și a creșterii necontrolate a cristalelor microscopice. Testele 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 de uz industrial extrem de dure, situându-se imediat sub substanțe superdure precum safirul și diamantul. Profesorul Keita Marumoto, coordonator al studiului, a subliniat că abordarea formării materialelor metalice prin înmuiere, în loc de topire completă, reprezintă o inovație semnificativă.
Această tehnică promite să fie aplicată nu doar la carbura de tungsten, ci și la prelucrarea altor materiale industriale dure. Deși mai există provocări legate de minimizarea fisurilor și fabricarea unor forme complexe, rezultatele obținute deschid noi perspective pentru o producție industrială mai eficientă, economică și sustenabilă a componentelor de înaltă duritate.
Sursa: Descopera
