Improvement in Sintered Tungsten Carbide Tool Surface Integrity Using Femtosecond Pulse Laser

In this paper, we propose a surface integrity technique referred to as pulse laser grinding (PLG). This method is a combination of laser ablation and averaging processes, such as grinding, and has two characteristic features. The first feature is that the irradiation area consists of a long-focus lens and a pulse laser with a Gaussian profile, and this method has a laser irradiation area equivalent to that of the grinding wheel. However, owing to the difference in the removal process of PLG and that of conventional grinding, the surface roughness after processing is expected to be different. The second feature is that the workpiece is placed at an approximately parallel angle between the laser axis and the work surface to undergo laser ablation on the surface. The characteristic piece placement restrains laser-specific problems such as debris and redeposition. This study targets sintered tungsten carbide (WC-Co), for which it is particularly difficult to form low-roughness surfaces. Binder removal followed by WC grain detachment caused by conventional grinding contributes to the increase in roughness and deterioration of corner sharpness. The experimental results of PLG with a sufficiently averaged surface of a WC-Co tool confirmed that the parallel roughness reached an arithmetical mean roughness (Ra) of 0.025 μm, and the perpendicular roughness reached Ra below 0.006 μm, in agreement with the aforementioned considerations.

ANALYSIS OF INFLUENCE OF CUTTING PARAMETERS ON SURFACE ROUGHNESS AND TOOL WEAR IN HARD TURNING SINTERED TUNGSTEN CARBIDE USING CBN INSERTS

Tiện cứng là một quá trình gia công có tiềm năng thay thế cho quá trình mài do có nhiều ưu điểm như năng suất cắt cao, bề mặt gia công tốt, thân thiện với môi trường. Cacbua vonfram thiêu kết được sử dụng rộng rãi để làm chày và khuôn cho các quá trình gia công biến dạng dẻo kim loại vì độ cứng cao và khả năng chống mài mòn so với thép hợp kim. CBN là vật liệu dụng cụ cắt siêu cứng được sử dụng để gia công các vật liệu khó gia công bằng cắt như cacbua vonfram. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của các thông số cắt bao gồm vận tốc cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt đến lượng mòn mặt sau và độ nhám bề mặt được phân tích bằng cách sử dụng mô hình thí nghiệm 2k với một số điểm thí nghiệm ở tâm. Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng chạy dao là thông số có ý nghĩa nhất ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt trong quá trình gia công và vận tốc cắt ảnh hưởng mạnh đến lượng mòn mặt sau của dao trong quá trình tiện cứng cacbua vonfram thiêu kết sử dụng mảnh CBN. Kết quả phân tích ANOVA đối với độ nhám bề mặt và lượng mòn mặt sau cho thấy cần phải sử dụng mô hình đường cong để mô tả ảnh hưởng của các thông số cắt đến độ nhám bề mặt và lượng mòn mặt sau trong quá trình gia công này.

Applicability of Diamond-Coated Tools for Ball End Milling of Sintered Tungsten Carbide

Sintered tungsten carbide which has high hardness and high heat resistance, has been widely used in molds and dies. Research on the development of a cutting technology for sintered tungsten carbide (sintered WC-Co alloy) has been pursued mainly with the use of a turning process. We focused on building an efficient milling method for sintered tungsten carbide by using diamond-coated ball end tools, and have investigated their basic properties under specific cutting conditions. This study extends our previous work by enhancing cutting distance in the milling of sintered tungsten carbide, especially that with a “fine” WC grain. The surface roughness of cut workpieces is evaluated from the point of view of the quality of surface roughness. A series of cutting experiments under different cutting conditions were carried out, and the possibility of deriving a suitable cutting condition for the ball end milling of sintered tungsten carbide is discussed.

On the Structural and Chemical Homogeneity of Spark Plasma Sintered Tungsten

Tungsten-based materials are the prime candidate plasma-facing materials for future fusion reactors, such as DEMO. Spark plasma sintering is a prospective fabrication technology with several advantageous features. The concurrent application of electric current, temperature and pressure enhances the sintering process, allowing for lower temperatures and shorter sintering times than traditional powder metallurgy processes. This in turn helps to avoid excessive grain growth and phase segregation in W-alloys. This study is focused on several factors that may influence the homogeneity of the sintered compacts—namely the diffusion of carbon from the graphite die, purity of the powder and sintering conditions. The following characteristics of spark plasma-sintered tungsten compacts were studied: composition (especially carbon and oxygen content), porosity, mechanical properties (hardness and fracture strength), and thermal diffusivity. The effects of the abovementioned processing factors were quantified, and local variations of selected properties were assessed.