چاپ سه کاربید تنگستن فوقسخت با لیزر، انقلاب در صنعت به دست پژوهشگران دانشگاه هیروشیما
پژوهشگران دانشگاه هیروشیما موفق شدند کاربید تنگستن فوقسخت را با فناوری چاپ سهبعدی تولید کنند؛ روشی که بر پایه یک تکنیک لیزری سیم داغ توسعه یافته و امکان ساخت افزایشی کاربیدهای سیمانی در مقیاس صنعتی را فراهم میکند. این دستاورد با هدف کاهش چشمگیر ضایعات مواد و هزینههای تولید در صنایعی انجام شده که به ابزارهای فوقسخت نیاز دارند.
کاربید تنگستن کبالت (WC–Co) از مواد پایه صنعت تولید به شمار میرود و سختی آن با یاقوت کبود و الماس رقابت میکند. با این حال، همین دوام استثنایی سبب شده شکلدهی آن با متالورژی پودر سنتی بسیار پرهزینه و همراه با اتلاف زیاد باشد، زیرا ماشینکاری این ماده به دلیل مقاومت بالا دشوار و مصرف مواد اولیه گرانقیمت در آن قابل توجه است.
این پژوهش که در مجله International Journal of Refractory Metals and Hard Materials منتشر شده، از روشی موسوم به تابش لیزری سیم داغ استفاده میکند. برخلاف بسیاری از فرآیندهای ساخت افزایشی که ماده اولیه را کاملاً ذوب میکنند، در این روش پرتو لیزر با سیم پرکننده پیشگرمشده ترکیب میشود تا فلز تنها نرم شود و از ذوب کامل جلوگیری گردد.
کاربیدهای سیمانی بسیار سخت هستند اما از عناصر گرانقیمتی مانند تنگستن و کبالت ساخته میشوند، بنابراین کاهش مصرف این مواد اهمیت اقتصادی بالایی دارد. به گفته کیتا ماروموتو، دانشیار و نویسنده مسئول مقاله، ساخت افزایشی اجازه میدهد کاربید دقیقاً در ناحیه مورد نیاز رسوب داده شود و بدین ترتیب استفاده از مواد خام به شکل هدفمند و بهینه انجام گیرد.
تیم تحقیقاتی دو آرایش ساخت شامل حالت پیشروی میله و پیشروی لیزر را آزمایش کرد، اما در ابتدا با بروز عیوب ساختاری و تجزیه ماده مواجه شد. آنها با افزودن یک لایه میانی مبتنی بر آلیاژ نیکل و کنترل دقیق دما، بهگونهای که بالاتر از نقطه ذوب کبالت و پایینتر از محدوده رشد دانه باقی بماند، به ساخت نمونهای بدون نقص دست یافتند.
نمونه نهایی به سختی بیش از ۱۴۰۰ ویکرز (HV) رسید که با کاربیدهای تولیدشده به روشهای متداول برابری میکند. پژوهشگران اکنون در تلاشاند فرآیند را بیشتر بهینه کنند تا از ترکخوردگی جلوگیری شود و امکان تولید اشکال پیچیده فراهم گردد؛ پیشرفتی که میتواند شیوه ساخت ابزارهای برشی صنعتی را بهطور اساسی دگرگون سازد.
