Дослідники з Університет Хіросіми заявили, що знайшли спосіб ефективніше виготовляти карбід вольфраму-кобальту (WC-Co) – один із найтвердіших інженерних матеріалів. Його використовують для ріжучих інструментів, що працюють з металом, бетоном і каменем.
3D-друк та його можливості
Цей матеріал надзвичайно зносостійкий, але саме через свою твердість його складно обробляти. Традиційно WC-Co виготовляють методом порошкової металургії: порошки вольфраму і кобальту пресують і спікають під високим тиском і температурою. Метод дає міцний результат, але він дорогий і не надто ефективний. Матеріалу часто витрачається більше, ніж потрібно для готової деталі.
Команда запропонувала інший підхід: поєднати 3D-друк з лазерним зварюванням гарячим дротом. Суть у тому, щоб наносити твердий сплав лише там, де він справді потрібен, замість того щоб формувати масивну заготовку і потім відрізати зайве.
У процесі використовується лазер і попередньо нагрітий дріт із матеріалом. Попередній нагрів зменшує навантаження на лазер і підвищує ефективність наплавлення. Дослідники протестували два варіанти: в одному лазер обробляє верхню частину стрижня зі сплаву, в іншому – зону контакту між стрижнем і основою з заліза. В обох випадках матеріал не повністю плавиться, а лише пом’якшується. Це дозволяє зменшити термічні пошкодження, які часто виникають під час роботи з такими крихкими й твердими сплавами.
Результати показали, що науковці можуть отримати матеріал із твердістю понад 1400 HV (це показник опору вдавлюванню), без тріщин і структурних дефектів. Такий рівень твердості ставить WC–Co майже на вершину промислових матеріалів – ближче до надтвердих речовин на кшталт сапфіра чи алмазу.