Меню за съдържание
● Въведение в волфрамовия карбид
>> Суровини
● Процес на производство
● Усъвършенствани техники за обработка
● Приложения на волфрамов карбид продукти
● Усъвършенствани техники за производство
>> Процес на производство на добавки
>> Предимства на производството на добавки
● Технология за покритие от волфрамов карбид
● Рециклиране на волфрамов карбид
>> Електролитен метод
>> Метод за топене на цинк
● Устойчивост в индустрията на карбидите
● Заключение
● Често задавани въпроси
>> 1. Какво е волфрамов карбид?
>> 2. Как се произвежда волфрамов карбид?
>> 3. Кои са основните приложения на волфрамовия карбид?
>> 4. Може ли да се рециклира волфрамов карбид?
>> 5. Какви са ползите от използването на волфрамов карбид в индустриалните приложения?
● Цитати:
Волфрамовият карбид, известен с изключителната си твърдост и устойчивост на износване, е решаващ материал при производството на индустриални продукти на карбид. Тези продукти се използват широко в различни индустрии, включително производство, добив, аерокосмически и автомобилни сектори. Производственият процес на Волфрамовият карбид включва няколко сложни стъпки, от подбор на суровини до оформяне на крайния продукт. В тази статия ще се задълбочим в подробния процес на това как се произвеждат продуктите от волфрамов карбид.
Въведение в волфрамовия карбид
Волфрамовият карбид е съединение, направено от волфрамов и въглеродни атоми, с химическа формула на WC. Той е известен със своята твърдост, която е сравнима с диаманта, което го прави идеален за приложения, изискващи висока устойчивост на износване и прецизност. Продуктите от волфрамов карбид често се комбинират с свързващ материал, като кобалт или никел, за да се подобри тяхната здравина и обработваемост.
Суровини
Основните суровини за производство на волфрамов карбид са волфрамовата руда и източниците на въглерод. Волфрамовата руда се обработва в волфрамов оксид, който след това се редуцира до метален прах от волфрамов в водородна атмосфера. Въглеродът обикновено се доставя от въглеродно черно или графит с висока чист. Качеството на тези суровини значително влияе върху производителността на крайния продукт.
Процес на производство
Процесът на производство на продукти от волфрамов карбид включва няколко ключови стъпки:
1. Смесване на материал: Волфрамовият прах се смесва с въглеродно черно в мелница с топка за 2-4 часа, за да се осигури равномерност. Тази стъпка е от решаващо значение, тъй като влияе върху качеството на крайния продукт. Сместа трябва да отчита не само въглерода, необходим за карбуризация, но и въглерода, необходим за реакцията между въглерод и кислород в праха.
2. Карбуризация: Сместа от волфрамово-въгледобив се нагрява в пещ на графитна въглеродна тръба при високи температури (обикновено между 1300 ° C до 1600 ° C) за образуване на волфрамов карбид. Точната температура зависи от желания размер на частиците на крайния продукт. Различните температури влияят на размера на зърното и твърдостта на получения волфрамов карбид [1].
3. Смилане и пресяване: След карбуризация, волфрамовият карбид се смила във фин прах и се пресира, за да постигне равномерни размери на частиците. Фините частици обикновено се пресяват през сито от 200 меша, докато грубите частици използват сито от 60 меша. Това гарантира, че прахът е подходящ за последващи процеси [1].
4. Смесване с свързващо вещество: Карбидният прах от волфрамов се смесва с свързващ материал, като кобалт, за да се подобри нейната здравина и обработваемост. Тази смес е от решаващо значение за създаването на силен и издръжлив продукт. Делът на свързващото вещество засяга общите свойства на индустриалните продукти на крайния карбид [1].
5. Уплътняване: Сместа се натиска в желаната форма с помощта на машини с високо налягане. Това създава 'зелен компакт ', който е крехък, но има предвидената форма. Обикновено се използват техники като студено изостатично пресоване (CIP) или едноосно натискане [1].
6. Стентиране: Зеленият компакт се нагрява във вакуумна пещ при високи температури (обикновено около 1500 ° С), за да се слеят частиците заедно, което води до твърда и плътна карбидна структура. Посещаването е от решаващо значение за постигането на желаната плътност и механичните свойства [1].
7. Окончателно оформяне и смилане: След това синтеровъчният продукт се оформя и заземява за постигане на желаните размери и повърхностно покритие. Техники като обработка на ЦПУ и обработка на EDM се използват за прецизно оформяне [1].
Усъвършенствани техники за обработка
След като основната форма се синхронира, се постига по -нататъшно усъвършенстване чрез различни методи за рязане и смилане [1]:
- Рязане на бързо тел EDM: Тази първоначална стъпка включва използването на телена обработка на електрическа разряда (EDM) за изрязване на стоманодобивния материал от волфрамов в груба форма и размер. Това е ефективен метод за грубо оформяне [1].
- Средно рязане на проводника: След грубо рязане, средна резачка се използва за по -фини детайли, подобрявайки точността на формата на частите на волфрамовия карбид [1].
- Процеси на смилане: Смилането е от решаващо значение за постигане на крайните размери и необходимите повърхностни качества [1]:
- Място на повърхността: Това се използва предимно за обработка на плоски повърхности, като се гарантира контрол върху повърхностния паралелизъм и перпендикулярността [1].
- Цилиндрично смилане: Включително вътрешно, външно и двете комбинирани, цилиндрично смилане се фокусира върху обработката на кръгли части, за да се поддържа концентричност [1].
- PG профил за смилане: Този специализиран метод на смилане се използва за извити повърхности и прецизна обработка на съвети за карбиди, прилепване към специфични програмирани модели на смилане [1].
- Обработка на ЦПУ: След смилането, обработката на ЦПУ усъвършенства частите до техните крайни размери, особено след гасене на обработки, които могат да причинят фини деформации. Центровете за обработка на ЦПУ предлагат висока ефективност, въпреки високите разходи, свързани с оборудването [1].
- Завъртане на ЦПУ: Завъртането на ЦПУ е от решаващо значение за обработването на сложни повърхности, включително скоча и прецизен контрол върху ъглите и отклоненията в дупките и слотовете [1].
- Обработка на EDM: За функции, изискващи изключително тесни допустими отклонения като слепи дупки, обработката на EDM е методът на избор. Бавното рязане на тел, друга форма на EDM, е идеална за обработка на отвори и микро-дупки [1].
- Окончателни докосвания с бавно рязане на тел: Производственият процес завършва с бавно рязане на тел, като гарантира, че крайните размери строго се привеждат в съответствие с изискванията за проектиране [1].
Приложения на волфрамов карбид продукти
Продуктите от волфрамов карбид се използват в широк спектър от индустрии поради изключителната им твърдост и устойчивост на износване. Някои от ключовите приложения включват:
- Инструменти за рязане: Волфрамовият карбид се използва широко в режещи инструменти, като свредла, слежи от вложки и ножове за триони поради способността му да поддържа острота при условия на висок стрес.
-Устойчиви на износване части: Използва се в устойчиви на износване части като седалки на клапана, помпата и облицовки на дробилки, за да се подобри трайността и да намали разходите за поддръжка.
- Аерокосмически и автомобилни: Волфрамовият карбид се използва във високоефективни компоненти за аерокосмическите и автомобилните индустрии поради нейната сила и прецизност.
- Производство на нефт и газ: Компонентите на волфрамовия карбид се прилагат върху сондажното оборудване и производствените компоненти, за да се удължи живота им в абразивна среда.
- Медицински приложения: Волфрамовият карбид се използва в хирургични инструменти и импланти поради неговата биосъвместимост и издръжливост.
Усъвършенствани техники за производство
През последните години бяха проучени модерни техники като производството на добавки за производство на части от волфрамов карбид. Тези методи позволяват създаването на сложни геометрии и потенциално могат да намалят времето и разходите за производство.
Процес на производство на добавки
Процесът на производство на добавки за волфрамов карбид включва смесване на частици от волфрамов карбид с други карбиди и свързващо вещество, след което се използва техники като селективно лазерно топене, за да се създаде желаната форма. Този процес предлага гъвкавост в дизайна и може да произвежда части със сложни детайли.
Предимства на производството на добавки
- Сложни геометрии: позволява създаването на сложни форми, които са трудни за постигане с традиционните методи.
- Намалени материали за отпадъци: Минимизира материалните отпадъци чрез изграждане на слой на части по слой.
- Повишена скорост: потенциално може да намали времето за производство в сравнение с традиционните процеси на синтероване.
Технология за покритие от волфрамов карбид
Технологията за покритие от волфрамов карбид е много популярна в аерокосмическата индустрия, която може ефективно да се справи с износването на авиационното оборудване [6]. Технологията на покритието, наречена нискотемпературно отлагане на химически пари (CVD), обикновено се използва сред най-известните производители на авиация в Европа и Съединените щати, което е процес за депозиране на волфрамови карбидни покрития и се счита за практично, техническо и търговско решение [6]. Той може значително да увеличи живота на части на самолетите и се използва широко в реактивните двигатели на три поколения самолети като тайфуни и F16 [6]. Съществуващите процеси на покритие включват свръхзвуков пламък пръскане на волфрамов карбид, твърд хром покритие, физическо отлагане на пари от волфрамов карбид и експлозия, разпръскваща волфрамов карбид [6]. Въпреки че тези приложения са успешни в някои области, те имат свои собствени ограничения [6].
Рециклиране на волфрамов карбид
Рециклирането на волфрамов карбид е от решаващо значение поради широкото му използване в инструментите за рязане и обработка и значителното му въздействие върху околната среда и икономическото въздействие [4]. Два основни метода за рециклиране на волфрамов карбид са електролитичният метод и методът на топене на цинк [4]. Всеки от тях има уникални процеси и приложения, което ги прави подходящи за различни видове отпадъчни волфрамови карбидни материали [4].
Електролитен метод
Електролитичният метод е ефективен процес, който използва електродни потенциали на различни компоненти в рамките на волфрамовите отпадъци [4]. Този метод е особено ефективен за отпадъчните материали, които включват волфрамов карбид и кобалтов метал [4].
Преглед на процеса:
- В киселинен разтвор, като такъв с концентрация на солна киселина от около 20 g/L, кобалтът може да бъде разтворен избирателно или както кобалт, така и волфрамов карбид могат да бъдат разтворени едновременно [4].
- Използват се графитен анод и никел катод, където кобалтът се разтваря в разтвора, образувайки COCL2 [4].
- Електролизата се извършва при ниско напрежение 1,0-1,5V, което води до разтваряне на кобалт и отлепване на WC от отпадъците [4].
- Произведената кал на анод след това се обработва (измива, смила топка и пресява), за да се възстанови WC, което може да се използва повторно за получаване на нови волфрамови карбиди [4].
Предимства:
- Ниска консумация на реагент и енергия [4].
- Простота на процеса [4].
Ограничения:
- Приложимо само за отпадъци волфрамов карбид със съдържание на кобалт над 10%[4].
Метод за топене на цинк
Този метод включва използването на метален цинк и високи температури за възстановяване на волфрамов карбид от отпадъчните материали [4]. Той е ефективен за отпадъчния волфрамов карбид с ниско съдържание на кобалт или тези, съдържащи други метали като танталум и титан [4].
Преглед на процеса:
- Отпадъчните волфрамови карбидни блокове и метален цинк се поставят в тигел във вакуумна пещ [4].
- Сместа се нагрява до температури между 773 до 873 К, където кобалтът реагира с разтопен цинк, за да образува сплав от цинково-боба [4].
- При 1173 К цинкът се отстранява чрез вакуум дестилация, оставяйки след себе си свободен WC и кобалтов прах [4].
- След това възстановеният WC и кобалтовият прах се обработват (смилане и пресяване на топката) за използване при ново производство на волфрамови карбиди [4].
Предимства:
- кратък производствен процес [4].
- Способни да се справят с отпадъците от съдържание с ниско съдържание на колела [4].
- Възстановява материали, които тясно съответстват на степента на първоначалните отпадъци [4].
Ограничения:
- Изисква специфични видове отпадъчни материали [4].
- Сложно оборудване и висока консумация на енергия [4].
- Като цяло, по -високи разходи от електролитичния метод [4].
Устойчивост в индустрията на карбидите
Карбидната индустрия е важна част от металообработващия индустрия и играе решаваща роля в производството на инструменти, машинни компоненти и други прецизни части [7]. Въпреки това, индустрията също е изправена пред различни предизвикателства по отношение на устойчивостта [7]. Едно от най -големите предизвикателства е използването на суровини като волфрам и кобалт, които се използват при производството на карбиди [7]. Тези суровини са ограничени и извличането им може да има въздействия върху околната среда като консумация на енергия, използване на вода и емисии на CO2 [7]. Друг проблем е изхвърлянето на карбидни отпадъци, което често може да представлява тежест върху околната среда поради високото му съдържание на тежки метали и други опасни вещества [7].
За да се справят с тези предизвикателства, много компании в индустрията на карбидите започнаха да прилагат по -устойчиви процеси и практики [7]. Те включват използване на рециклирани суровини, намаляване на отпадъците и емисиите, оптимизиране на производствените процеси и насърчаване на кръговата икономика и ефективността на ресурсите [7]. Някои компании също се обръщат към алтернативни материали като карбиди въз основа на рециклирана стомана или керамика [7]. Тези материали имат предимството да бъдат по -екологични и изискват по -малко суровини [7].
Заключение
Производството на продукти от волфрамов карбид включва сложен процес, който изисква прецизен контрол върху качеството на суровините, смесването, карбуризацията и условията на синтероване. Получените продукти са високо ценени в различни индустрии заради изключителната си твърдост и устойчивост на износване, което ги прави задължителни за режещи инструменти, устойчиви на износване части и високоефективни компоненти.
Често задавани въпроси
1. Какво е волфрамов карбид?
Волфрамовият карбид е съединение, направено от волфрамов и въглеродни атоми, известни със своята изключителна твърдост и устойчивост на износване. Той се използва широко в индустриални продукти на карбид.
2. Как се произвежда волфрамов карбид?
Волфрамовият карбид се произвежда чрез процес на прах металургия, включващ смесване на волфрамов прах с въглерод, карбуризация, смилане, смесване със свързващо вещество, уплътняване и синтероване.
3. Кои са основните приложения на волфрамовия карбид?
Волфрамовият карбид се използва в режещи инструменти, устойчиви на износване части, аерокосмически компоненти, автомобилни части и медицински приложения поради неговата твърдост и издръжливост.
4. Може ли да се рециклира волфрамов карбид?
Да, волфрамовият карбид може да бъде рециклиран. Използваните инструменти и скрап могат да бъдат възстановени и използвани повторно, намалявайки отпадъците и запазването на ресурсите.
5. Какви са ползите от използването на волфрамов карбид в индустриалните приложения?
Tungsten Carbide предлага разширен живот на инструмента, намалени разходи за поддръжка, подобрена прецизност и повишена ефективност на производството, което го прави рентабилен избор за взискателни индустриални приложения.
Цитати:
[1] https://www.carbide-products.com/blog/how-nungsten-carbide-parts-made/
[2] https://www.coherentmarketinsights.com/industry-reports/tungsten-carbide-market
[3] https://www.tungstenlesgroup.com/blog-blog/tungsten-scrap-metal-recycling
[4] https://www.carbide-products.com/blog/tungsten-carbide-recycling/
[5] https://www.persistencemarketresearch.com/market-research/tungsten-carbide-powder-market.asp
[6] https://www.samaterials.com/content/how-thees-thew-new-nungsten-carbide-coating-strengeten-aircraft-parts.html
[7] https://grafhartmetall.com/en/sustainability-in-the-carbide-industry/
[8] https://patents.google.com/patent/ep2521799a1/en
[9] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-carbide-market-future-trends-solutions-industry-fib5f
[10] https://grafhartmetall.com/en/innovations-intungsten-carbide-coatings-swiss-expertise-revealed/
[11] https://www.uniontool.com/news/tungsten-carbide-end-mills-news-archive/
[12] https://tungstencarbide42.wordpress.com/environmental-impact-and-sustainability/
[13] https://www.itia.info/wp-content/uploads/2023/07/itia_newsletter_2019_08.pdf
[14] https://www.ls-carbide.com/news/tungsten-carbide-market-outlook-an-in-depth-analysis-of-future-growth-trends.htm
[15] https://www.hit-tw.com/newsdetails.aspx?nid=298
[16] https://www.durit.com/technology/carbide
[17] https://www.mdpi.com/2071-1050/15/16/12249
[18] https://www.allied-material.co.jp/en/research-development/tungsten_recycle.html
[19] https://www.carbide-part.com/blog/compredbusty-analysis-of-nungsten-carbide-parts-characteristics-types-applications-and-future-trends/
[20] https://patents.google.com/patent/us4008090a/en
