ĐỘ CHỐNG VA ĐẬP CỦA HỢP KIM CỨNG VÀ VAI TRÒ TRONG CÔNG NGHIỆP

 

ĐỘ CHỐNG VA ĐẬP CỦA HỢP KIM CỨNG VÀ VAI TRÒ TRONG CÔNG NGHIỆP

Hợp kim cứng là nhóm vật liệu dựa trên nền tungsten carbide (WC) kết hợp với chất liên kết kim loại như cobalt (Co) hoặc nickel (Ni). Chúng nổi tiếng nhờ độ cứng rất cao, chỉ đứng sau kim cương công nghiệp, và có khả năng chịu mài mòn vượt trội. Tuy nhiên, bên cạnh độ cứng, độ chống va đập (impact resistance) cũng là chỉ tiêu quan trọng quyết định chất lượng và phạm vi ứng dụng của hợp kim cứng. Trong các lĩnh vực khoan đá, khai thác mỏ, cơ khí nặng và nhiều ứng dụng chịu tải động, độ chống va đập đóng vai trò then chốt giúp dụng cụ hoạt động ổn định, hạn chế sứt mẻ, nứt gãy và kéo dài tuổi thọ.

1. Khái niệm độ chống va đập của hợp kim cứng

Độ chống va đập là khả năng của vật liệu chịu được tải trọng tác động đột ngột, không đều hoặc va đập mạnh mà không bị nứt, vỡ hay mẻ cạnh. Với hợp kim cứng, đây là tính chất ít được nhấn mạnh hơn so với độ cứng, nhưng thực tế lại vô cùng quan trọng. Những ứng dụng như khoan đá, đập bê tông, nghiền khoáng sản hay gia công thép gồ ghề đều đòi hỏi vật liệu không chỉ cứng mà còn phải dẻo dai ở mức nhất định để chống lại tải trọng xung kích.

 

2. Vai trò của độ chống va đập trong ứng dụng thực tế

• Tránh nứt vỡ lưỡi cắt

Khi lực cắt thay đổi đột ngột, hợp kim quá giòn sẽ dễ bị mẻ lưỡi. Độ chống va đập cao giúp lưỡi cắt duy trì tính toàn vẹn.

• Tăng tuổi thọ dụng cụ

Dụng cụ dùng trong môi trường rung lắc, va đập như mũi khoan đá cần độ dai cao để không bị gãy khi gặp đá cứng hoặc khe nứt.

• Cải thiện năng suất

Dụng cụ bền hơn giúp giảm thời gian thay thế, giảm gián đoạn sản xuất và tăng hiệu quả kinh tế.

• Ổn định khi gia công vật liệu khó

Thép đúc, gang xám hoặc hợp kim cứng khác tạo ra lực cắt không ổn định, yêu cầu vật liệu dụng cụ có khả năng chịu xung kích tốt.

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chống va đập của hợp kim cứng

a. Hàm lượng cobalt trong pha nền

Đây là yếu tố quan trọng nhất.

• Hàm lượng Co cao → độ dai và chống va đập tốt, nhưng độ cứng giảm.
   

• Hàm lượng Co thấp → độ cứng cao, nhưng giòn, dễ vỡ.
   

Ví dụ:

• YG6 (6% Co) cứng nhưng giòn.
   

• ZD30 hoặc YG12C (12% Co) dai, chịu va đập tốt.
   

b. Kích thước hạt tungsten carbide (WC)

• Hạt WC mịn → độ cứng cao nhưng giòn hơn.
   

• Hạt WC lớn – trung bình → chịu va đập tốt hơn.
   

Do đó, các hợp kim cho khoan đá hoặc búa đập thường sử dụng hạt WC tương đối lớn.

c. Công nghệ thiêu kết

Thiêu kết chân không hoặc HIP giúp:

• Giảm lỗ rỗ
   

• Tăng mật độ liên kết
   

• Cải thiện độ dai và khả năng chịu va đập
   

Thiêu kết kém làm tạo khe nứt vi mô, khiến hợp kim dễ vỡ khi chịu xung lực.

d. Hàm lượng tạp chất và pha phụ

Tạp chất như oxy, carbon tự do hay oxit làm suy yếu pha nền và gây nứt giòn. Một số phụ gia như Cr₃C₂ hoặc TaC lại giúp tăng độ dai và chống oxi hóa.

4. Cơ chế phá hủy khi hợp kim cứng chịu va đập

Có ba cơ chế phá hủy chính:

• Nứt giòn (brittle fracture)

Xảy ra khi tải trọng tạo ra ứng suất vượt giới hạn mà pha nền Co không kịp phân tán. Điều này xảy ra rõ rệt ở hợp kim Co thấp.

• Tách pha WC–Co

Khi liên kết yếu, các hạt carbide có thể bị bong, làm giảm tuổi thọ dụng cụ.

• Mẻ cạnh (chipping)

Thường gặp ở lưỡi dao khi gia công thép cứng hoặc bề mặt không đều.

Để hạn chế phá hủy, các nhà sản xuất điều chỉnh kích thước hạt, tăng cường pha liên kết và tối ưu hóa nhiệt luyện.

5. Phương pháp cải thiện độ chống va đập của hợp kim cứng

a. Tăng hàm lượng cobalt đến mức tối ưu

Tùy ứng dụng, Co có thể tăng lên 10–15% để đạt độ dai mong muốn.

b. Thiết kế hạt WC lớn hơn

Hạt lớn hơn giúp tăng khả năng chịu va đập mà vẫn giữ độ cứng đủ cao.

c. Phủ lớp bảo vệ (PVD, CVD)

Lớp phủ TiN, TiAlN, AlCrN giúp:

• Giảm mài mòn
   

• Giảm nhiệt độ bề mặt
   

• Giảm nguy cơ mẻ lưỡi khi va đập
   

d. Tối ưu hóa hình dạng dụng cụ

Góc thoát phoi, góc lưỡi cắt và bán kính mũi dao hợp lý giúp giảm lực tác động trực tiếp lên dụng cụ.

6. Ứng dụng thực tế dựa trên độ chống va đập cao

Các hợp kim cứng có chống va đập tốt thường dùng trong:

• Khoan đá, khoan bê tông

Mũi khoan phải chịu va đập liên tục trong môi trường đá cứng – mềm xen kẽ.

• Búa đập thủy lực và khai thác mỏ

Cần vật liệu không nứt khi chịu lực lớn.

• Gia công thô trong cơ khí

Dao tiện phá, dao phay phá yêu cầu khả năng chịu lực không đều.

• Sản xuất các chi tiết chống mài mòn

Bi nghiền, tấm lót, răng gầu xúc.

Trong những môi trường này, nếu chỉ dựa vào độ cứng mà thiếu độ dai, dụng cụ sẽ nhanh chóng bị hỏng.

7. Kết luận

Độ chống va đập là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế và ứng dụng hợp kim cứng. Nó quyết định khả năng chịu tải trọng xung kích, ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, tuổi thọ dụng cụ và hiệu suất sản xuất. Hợp kim cứng đạt độ chống va đập cao khi có sự kết hợp hài hòa giữa hàm lượng cobalt, kích thước hạt WC, quy trình thiêu kết và tổ chức vi mô ổn định. Việc hiểu rõ và tối ưu hóa độ chống va đập giúp lựa chọn đúng vật liệu cho các ứng dụng như khoan đá, gia công thô, khai thác khoáng sản và chế tạo chi tiết chịu mài mòn.

 

Bài viết trên đây là những chia sẻ của chúng tôi với mong muốn mang đến cho quý khách hàng những thông tin hữu ích nhất. Ngoài ra, nếu quý khách hàng cần tìm mua các sản phẩm về hợp kim và linh kiện cơ khí khác.
Quý khách có thể liên hệ với chúng tôi thông qua các hình thức sau:
- Hotline: 0877703066
- Email: linhkienvanthai@gmail.com

Công ty Văn Thái chúng tôi chuyên cung cấp các linh kiện và tất cả các loại hợp kim theo yêu cầu của khách hàng để sản xuất dao phay gỗ, với mã hợp kim đa dạng như: YG6, YG6Z, YG8Z, YG3X, YG15C, YG20C, YG25C... Tùy vào nhu cầu sử dụng của khách hàng mà chúng tôi có: dây cắt Trường Thành, dây cắt Cánh Chim ( xanh, đỏ ), dây cắt Quang Minh ( cam, xanh ), dây cắt Honglu ( giấy, nhựa ), dây cắt Kim Cương và cả dây cắt Nhôm,… Ngoài ra chúng tôi còn có dầu cắt dây DX-2, dầu cắt JIARUN #1 ( JR#1) ( dầu xanh lá ), dầu cắt JUARUN 2A, hộp dầu JIARUN 3A, dầu SDK4, dầu SDK 118, dầu WED-218 và cả dầu mài JD,…. Các loại động cơ điện, động cơ bước tiến, bánh xe (puly), nút đồng, nắp đậy, bộ bạc đạn bánh xe, bạc đạn, động cơ điện, máy bơm, card HL, dây Curoa, hợp kim dẫn điện,….

Lựa chọn Văn Thái và các sản phẩm do Văn Thái cung cấp quý khách sẽ vô cùng hài lòng vì chúng tôi có:
Dịch vụ giao hàng nhanh
Hậu mãi tốt
Sản phẩm giá thành hợp lý, chủng loại đa dạng.