Μενού περιεχομένου
● Εισαγωγή
● Σύνθεση και ιδιότητες του καρβιδίου βολφραμίου
>> Ρόλος του συνδετικού υλικού
>> Βασικές ιδιότητες που επηρεάζονται από τον βαθμό
● Ταξινόμηση βαθμών καρβιδίου βολφραμίου
>> Ταξινόμηση ISO
>> Βαθμοί C
>> Ιδιόκτητοι βαθμοί
● Παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή βαθμού
>> Υλικό τεμαχίου
>> Συνθήκες επεξεργασίας
>> Γεωμετρία εργαλείων
>> Εκτιμήσεις κόστους
● Εφαρμογές διαφορετικών βαθμών καρβιδίου βολφραμίου
>> Εργαλεία κοπής
>> Φορέστε μέρη
>> Πεθαίνει και καλούπια
>> Άλλες εφαρμογές
● Προχωρημένες βαθμίδες και επικαλύψεις καρβιδίου βολφραμίου
>> Καρβίδιο βολφραμίου
>> Επικαλυμμένο καρβίδιο βολφραμίου
● Σύναψη
● Συχνές ερωτήσεις: Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τους βαθμούς καρβιδίου βολφραμίου
>> 1. Ποια είναι η πρωταρχική διαφορά μεταξύ των βαθμίδων καρβιδίου P, M και K;
>> 2. Πώς επηρεάζει η περιεκτικότητα σε συνδετικό υλικό κοβαλτίου τις ιδιότητες του καρβιδίου βολφραμίου;
>> 3. Ποιες είναι μερικές τυπικές εφαρμογές για νανο-κόκκινο καρβίδιο βολφραμίου;
>> 4 Μπορεί να χρησιμοποιηθεί καρβίδιο βολφραμίου σε εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας;
>> 5. Πώς ενισχύουν τα επιχρίσματα της απόδοσης των εργαλείων καρβιδίου βολφραμίου;
● Αναφορές:
Εισαγωγή
Το καρβίδιο βολφραμίου είναι ένα ευπροσάρμοστο σύνθετο υλικό που είναι πολύτιμο για την εξαιρετική σκληρότητα, την αντίσταση στη φθορά και την ανθεκτικότητα [2] [8]. Είναι ένα βασικό στοιχείο σε πολυάριθμες βιομηχανίες, από την αεροδιαστημική έως την εξόρυξη, όπου τα εργαλεία και τα εξαρτήματα υψηλής απόδοσης είναι απαραίτητα [1] [2] [3]. Συχνά αναφέρεται ως τσιμεντοειδές καρβίδιο, κατασκευάζεται μέσω μεταλλουργίας σε σκόνη, συνδυάζοντας σωματίδια καρβιδίου βολφραμίου με μεταλλικό συνδετικό υλικό [8]. Τα χαρακτηριστικά του καρβιδίου βολφραμίου μπορούν να προσαρμοστούν μεταβάλλοντας τη σύνθεση και το μέγεθος των κόκκων, οδηγώντας σε ένα ευρύ φάσμα βαθμών, κάθε βελτιστοποιημένο για συγκεκριμένες εφαρμογές [5]. Η κατανόηση αυτών των διαφορετικών βαθμών είναι ζωτικής σημασίας για την επιλογή του σωστού υλικού για μια συγκεκριμένη εργασία, εξασφαλίζοντας τη βέλτιστη απόδοση και τη μακροζωία. Αυτό το άρθρο διερευνά τις διάφορες ποιότητες καρβιδίου βολφραμίου, τις ιδιότητες, τις εφαρμογές και τους παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή τους.
Σύνθεση και ιδιότητες του καρβιδίου βολφραμίου
Ρόλος του συνδετικού υλικού
Το μεταλλικό συνδετικό υλικό διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στις ιδιότητες του καρβιδίου βολφραμίου. Το κοβάλτιο είναι το πιο συνηθισμένο συνδετικό υλικό λόγω των εξαιρετικών χαρακτηριστικών διαβροχής και συγκόλλησης με σωματίδια καρβιδίου βολφραμίου [5]. Το συνδετικό υλικό παρέχει σκληρότητα και δύναμη στο σύνθετο, επιτρέποντάς του να αντέξει το υψηλό στρες και την πρόσκρουση [5]. Άλλα μέταλλα, όπως το νικέλιο, το χρώμιο και το μολυβδαινικό, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως συνδετικά, είτε μόνοι είτε σε συνδυασμό, για να επιτευχθούν συγκεκριμένες ιδιότητες [5].
Βασικές ιδιότητες που επηρεάζονται από τον βαθμό
Ο βαθμός καρβιδίου βολφραμίου επηρεάζει σημαντικά τις βασικές του ιδιότητες:
- σκληρότητα: Η σκληρότητα του καρβιδίου βολφραμίου καθορίζεται κυρίως από το μέγεθος των κόκκων και την αναλογία της φάσης καρβιδίου βολφραμίου [1]. Τα λεπτότερα μεγέθη κόκκων και το υψηλότερο περιεχόμενο καρβιδίου βολφραμίου οδηγούν σε υψηλότερη σκληρότητα [1].
- Ανθεκτικότητα: Το περιεχόμενο και ο τύπος του συνδετικού υλικού επηρεάζουν την αντοχή του καρβιδίου βολφραμίου [5]. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε συνδετικό υλικό γενικά αυξάνει την ανθεκτικότητα, αλλά μπορεί να μειώσει τη σκληρότητα [5].
- Αντίσταση φθοράς: Η αντίσταση στη φθορά επηρεάζεται τόσο από τη σκληρότητα όσο και από την σκληρότητα [3]. Η ισορροπία μεταξύ αυτών των ιδιοτήτων είναι απαραίτητη για τη βέλτιστη απόδοση φθοράς σε διαφορετικές εφαρμογές [3].
- Πυκνότητα: Η πυκνότητα του καρβιδίου βολφραμίου ποικίλλει ανάλογα με τη σύνθεση, που συνήθως κυμαίνεται από 13,0 έως 15,5 g/cm3 [1].
- Αντοχή εγκάρσιας ρήξης (TRS): Το TRS μετρά την αντοχή κάμψης του υλικού και επηρεάζεται από το μέγεθος των κόκκων, το περιεχόμενο του συνδετικού υλικού και την παρουσία ελαττωμάτων [1].
Ταξινόμηση βαθμών καρβιδίου βολφραμίου
Ταξινόμηση ISO
Ο Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης (ISO) παρέχει ένα σύστημα ταξινόμησης για βαθμούς καρβιδίου βολφραμίου με βάση τις προβλεπόμενες εφαρμογές τους. Αυτό το σύστημα κατηγοριοποιεί τους βαθμούς σε τρεις κύριες ομάδες:
- βαθμοί Ρ: για την κατεργασία υλικών μακράς chipping όπως ο χάλυβας [1].
- M Βαθμοί: Για χαλύβδινα κατεργασίας, από ανοξείδωτο χάλυβα και χυτοσίδηρο [1].
-K Βαθμούς: Για την κατεργασία υλικών βραχείας chipping όπως χυτοσίδηρο και μη σιδηρούχα μέταλλα [1].
Κάθε κατηγορία περιλαμβάνει μια σειρά βαθμών με ποικίλες ιδιότητες που ταιριάζουν σε διαφορετικές συνθήκες κατεργασίας και υλικά εργασίας.
Βαθμοί C
Η ονομασία 'C ' σχεδιάστηκε αρχικά για να βαθμολογήσει τα καρβίδια βολφραμίου σύμφωνα με τη δουλειά που έπρεπε να εκτελέσουν [9]. Εάν ένας χρήστης είχε μια συγκεκριμένη δουλειά, θα μπορούσαν να καθορίσουν έναν βαθμό καρβιδίου βολφραμίου και να αγοράσουν από οποιονδήποτε προμηθευτή [9]. Ωστόσο, αυτό έχει οδηγήσει σε μια κατάσταση όπου ένα καρβίδιο βολφραμίου C-7 μπορεί να ποικίλει ευρέως σε σύνθεση και απόδοση [9]. Σύμφωνα με το εγχειρίδιο του Machinery, μπορεί να κυμαίνεται από 0-75% καρβίδιο βολφραμίου, 8-80% καρβίδιο βολφραμίου τιτανίου, 0-10% κοβάλτιο και 0-15% νικέλιο [9].
Οι βαθμοί C ταξινομούνται ευρέως ως εξής [9]:
-C-1 έως C-4: Γενικοί βαθμοί για χυτοσίδηρο, μη σιδηρούχα και μη μεταλλικά υλικά.
-C-5 έως C-8: για κράματα χάλυβα και χάλυβα, προσφέροντας αντίσταση στη διάτρηση και την παραμόρφωση.
-C-9 έως C-11: Φορέστε βαθμούς επιφάνειας με ποικίλους βαθμούς αντοχής σε σοκ.
-C-12 έως C-14: βαθμοί επιπτώσεων με διαφορετικά επίπεδα αντοχής στην κρούση.
-C-15 έως C-19: Διάφοροι βαθμοί για συγκεκριμένες εφαρμογές όπως η απομάκρυνση συγκόλλησης, τα βράχια και η ραδιενεργή θωράκιση.
Ιδιόκτητοι βαθμοί
Πολλοί κατασκευαστές καρβιδίου βολφραμίου προσφέρουν ιδιόκτητους βαθμούς προσαρμοσμένους σε συγκεκριμένες εφαρμογές ή βιομηχανίες [5]. Αυτοί οι βαθμοί μπορεί να έχουν μοναδικές συνθέσεις, μικροδομές ή επικαλύψεις που ενισχύουν την απόδοσή τους σε συγκεκριμένες συνθήκες [5]. Παραδείγματα κατασκευαστών που προσφέρουν βαθμούς καρβιδίου βολφραμίου είναι CB-Ceratizit και Hyperion Materials & Technologies [1] [5].
Παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή βαθμού
Υλικό τεμαχίου
Το υλικό που είναι επεξεργασμένο ή επεξεργασμένο είναι ένας πρωταρχικός παράγοντας για την επιλογή του κατάλληλου βαθμού καρβιδίου βολφραμίου [1]. Διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετική σκληρότητα, συνάφεια και χαρακτηριστικά κατεργασίας που απαιτούν συγκεκριμένες ιδιότητες καρβιδίου [1].
Συνθήκες επεξεργασίας
Οι συνθήκες κατεργασίας, όπως η ταχύτητα κοπής, ο ρυθμός τροφοδοσίας, το βάθος της κοπής και η χρήση του ψυκτικού μέσου, επηρεάζουν επίσης την επιλογή βαθμού [1]. Η κατεργασία υψηλής ταχύτητας μπορεί να απαιτεί βαθμό με υψηλή σκληρότητα και αντίσταση στη φθορά, ενώ η διακοπή της κοπής μπορεί να απαιτήσει έναν σκληρότερο βαθμό [1].
Γεωμετρία εργαλείων
Η γεωμετρία του εργαλείου κοπής ή του συστατικού φθοράς μπορεί να επηρεάσει τις τάσεις και τις δυνάμεις που δρουν στο καρβίδιο, επηρεάζοντας τον απαιτούμενο βαθμό [7]. Οι σύνθετες γεωμετρίες εργαλείων μπορεί να απαιτούν σκληρότερο βαθμό για να αντισταθούν σε κάταγμα [7].
Εκτιμήσεις κόστους
Το κόστος των διαφορετικών βαθμών καρβιδίου βολφραμίου μπορεί να ποικίλει σημαντικά [9]. Ενώ οι βαθμοί υψηλότερης απόδοσης μπορούν να προσφέρουν ανώτερα αποτελέσματα, μπορεί επίσης να είναι πιο ακριβά. Η εξισορρόπηση των απαιτήσεων απόδοσης με εκτιμήσεις κόστους είναι απαραίτητη για την επιλογή βαθμού [9].
Εφαρμογές διαφορετικών βαθμών καρβιδίου βολφραμίου
Εργαλεία κοπής
Το καρβίδιο βολφραμίου χρησιμοποιείται ευρέως για τα εργαλεία κοπής για τη μηχανική κατεργασία διαφόρων υλικών [2]. Οι διαφορετικοί βαθμοί βελτιστοποιούνται για συγκεκριμένες εφαρμογές κοπής [2].
- Βαθμοί με λεπτόκοκκο κύμα: Χρησιμοποιείται για κοπή ακριβείας του σκληρυμένου χάλυβα και λειαντικών υλικών [1].
-Μεσαίες βαθμίδες: κατάλληλοι για μηχανική κατεργασία χάλυβα, χυτοσιδήρου και μη σιδηρούχα μέταλλα [1].
-Βαθμοί χονδροειδών κυμάτων: χρησιμοποιούνται για κοπή βαρέως τύπου και κατεργασία λειαντικών υλικών υπό συνθήκες υψηλής επίπτωσης [1].
Φορέστε μέρη
Το καρβίδιο βολφραμίου χρησιμοποιείται επίσης σε τμήματα φθοράς που υποβάλλονται σε λειαντικές, διαβρωτικές ή διαβρωτικές συνθήκες [3].
- βαθμοί υψηλής σκληρότητας: που χρησιμοποιούνται για εξαρτήματα φθοράς σε λειαντικά περιβάλλοντα, όπως η εξόρυξη, η κατασκευή και η γεωργία [3].
- Βαθμοί ανθεκτικών στη διάβρωση: που χρησιμοποιούνται για τα εξαρτήματα φθοράς σε διαβρωτικά περιβάλλοντα, όπως η χημική επεξεργασία και οι θαλάσσιες εφαρμογές [3].
-Βαθμοί υψηλού επιπέδου: Χρησιμοποιούνται για εξαρτήματα φθοράς που υποβάλλονται σε φορτία υψηλής επίπτωσης, όπως γεώτρηση και συντριβή βράχου [3].
Πεθαίνει και καλούπια
Το καρβίδιο βολφραμίου χρησιμοποιείται σε μήτρες και καλούπια για τη διαμόρφωση και τη διαμόρφωση των υλικών [7].
- βαθμοί υψηλής σκληρότητας: που χρησιμοποιούνται για μήτρες και καλούπια που απαιτούν υψηλή ακρίβεια και αντίσταση στη φθορά, όπως αυτές που χρησιμοποιούνται στη μεταλλουργία σε σκόνη και το κεραμικό σχηματισμό [7].
- Βαθμοί υψηλού επιπέδου: Χρησιμοποιούνται για μήτρες και καλούπια που υποβάλλονται σε υψηλές τάσεις και επιπτώσεις, όπως αυτές που χρησιμοποιούνται στη σφυρηλάτηση και τη χύτευση μετάλλων [7].
Άλλες εφαρμογές
Το Carbide Tungsten βρίσκει εφαρμογές σε διάφορες άλλες βιομηχανίες λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του [2].
- Αεροδιαστημική: Χρησιμοποιείται σε λεπίδες στροβίλου, σφραγίδες συμπιεστή και εξαρτήματα προσγείωσης γραναζιών [3].
- Λάδι και αέριο: Χρησιμοποιείται σε τρυπάνια, στελέχη βαλβίδων και εξαρτήματα αντλίας [3].
- Ηλεκτρονικά: Χρησιμοποιείται σε ολοκληρωμένα κυκλώματα, ημιαγωγούς και σωλήνες ακτίνων Χ [2].
- Στρατιωτικό: Χρησιμοποιείται σε διεισδυτές κινητικής ενέργειας και πυκνά αδρανή μεταλλικά εκρηκτικά [2].
- Κοσμήματα: Χρησιμοποιείται σε δαχτυλίδια και άλλα αντικείμενα κοσμημάτων λόγω της ανθεκτικότητας και της αντοχής της γρατσουνιάς [2].
Προχωρημένες βαθμίδες και επικαλύψεις καρβιδίου βολφραμίου
Καρβίδιο βολφραμίου
Το νανο-κόκκινο καρβίδιο βολφραμίου είναι μια σχετικά νέα κατηγορία υλικών με εξαιρετικά λεπτά μεγέθη κόκκων (συνήθως μικρότερα από 100 nm) [1]. Αυτά τα υλικά παρουσιάζουν ενισχυμένη σκληρότητα, δύναμη και αντοχή στη φθορά σε σύγκριση με τους συμβατικούς βαθμούς καρβιδίου βολφραμίου [1]. Το νανο-κύριο καρβίδιο βολφραμίου χρησιμοποιείται σε εργαλεία κοπής υψηλής απόδοσης, φορούν εξαρτήματα και άλλες προηγμένες εφαρμογές [1].
Επικαλυμμένο καρβίδιο βολφραμίου
Τα εργαλεία και τα εξαρτήματα καρβιδίου της επικάλυψης βολφραμίου με λεπτά στρώματα υλικών όπως το νιτρίδιο τιτανίου (TIN), το ανθρακιτρίδιο τιτανίου (TICN) ή το οξείδιο του αργιλίου (AL2O3) μπορούν να ενισχύσουν περαιτέρω την απόδοσή τους [3]. Οι επικαλύψεις μπορούν να βελτιώσουν τη σκληρότητα, την αντίσταση στη φθορά και τη χημική αδράνεια, την επέκταση της ζωής του εργαλείου ή του συστατικού [3].
Σύναψη
Το καρβίδιο βολφραμίου είναι ένα αξιοσημείωτο υλικό με ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, λόγω της εξαιρετικής σκληρότητας, της αντίστασης στη φθορά και της ευελιξίας. Η διαθεσιμότητα διαφορετικών βαθμών επιτρέπει στους μηχανικούς και τους κατασκευαστές να επιλέξουν το βέλτιστο υλικό για τις συγκεκριμένες ανάγκες τους, εξασφαλίζοντας υψηλές επιδόσεις και ανθεκτικότητα. Η κατανόηση της σύνθεσης, των ιδιοτήτων και των εφαρμογών διαφόρων βαθμών καρβιδίου βολφραμίου είναι ζωτικής σημασίας για τη μεγιστοποίηση των πλεονεκτημάτων αυτού του υλικού σε διαφορετικές βιομηχανίες. Καθώς οι τεχνολογικές εξελίξεις, οι συνεχιζόμενες προσπάθειες έρευνας και ανάπτυξης συνεχίζουν να παράγουν νέους και βελτιωμένους βαθμούς καρβιδίου βολφραμίου και επικαλύψεις, επεκτείνοντας περαιτέρω τις δυνατότητες για αυτό το βασικό μηχανικό υλικό.
Συχνές ερωτήσεις: Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τους βαθμούς καρβιδίου βολφραμίου
1. Ποια είναι η πρωταρχική διαφορά μεταξύ των βαθμίδων καρβιδίου P, M και K;
Οι βαθμοί P έχουν σχεδιαστεί για την κατεργασία υλικών μακράς chipping όπως ο χάλυβας, οι βαθμοί M είναι για χάλυβα, ανοξείδωτο χάλυβα και χυτοσίδηρο, ενώ οι βαθμοί K είναι καλύτεροι για υλικά μικρού chipping όπως χυτοσίδηρο και μη σιδηρούχα μέταλλα [1].
2. Πώς επηρεάζει η περιεκτικότητα σε συνδετικό υλικό κοβαλτίου τις ιδιότητες του καρβιδίου βολφραμίου;
Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε κοβάλτιο γενικά αυξάνει την ανθεκτικότητα και τη δύναμη του καρβιδίου βολφραμίου, αλλά μπορεί να μειώσει την σκληρότητα και την αντοχή της φθοράς [5].
3. Ποιες είναι μερικές τυπικές εφαρμογές για νανο-κόκκινο καρβίδιο βολφραμίου;
Το νανο-κόκκινο καρβίδιο βολφραμίου χρησιμοποιείται σε εργαλεία κοπής υψηλής απόδοσης, σε εξαρτήματα φθοράς και άλλες προηγμένες εφαρμογές όπου απαιτούνται βελτιωμένη σκληρότητα, δύναμη και αντίσταση φθοράς [1].
4 Μπορεί να χρησιμοποιηθεί καρβίδιο βολφραμίου σε εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας;
Ναι, το καρβίδιο βολφραμίου έχει υψηλό σημείο τήξης και μπορεί να διατηρήσει τη δύναμη και τη σκληρότητα του σε αυξημένες θερμοκρασίες, καθιστώντας την κατάλληλη για εφαρμογές όπως εξαρτήματα του κινητήρα Jet και ακροφύσια πυραύλων [2] [6].
5. Πώς ενισχύουν τα επιχρίσματα της απόδοσης των εργαλείων καρβιδίου βολφραμίου;
Οι επικαλύψεις όπως το νιτρίδιο τιτανίου (TIN) και το οξείδιο του αργιλίου (AL2O3) μπορούν να βελτιώσουν τη σκληρότητα, την αντοχή στη φθορά και τη χημική αδράνεια των εργαλείων καρβιδίου βολφραμίου, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής τους και την απόδοσή τους [3].
Αναφορές:
[1] https://www.cbceratizit.com/en/product-566387/tungsten-carbide-grade.html
[2] https://shop.machinemfg.com/understanding-tungsten-properties-applications-and-stability/
[3] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[4] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[5] https://www.hyperionmt.com/en/products/carbide-rolls/grade-data/
[6] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[7] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/use.html
[8] https://generalcarbide.com/grades/
[9] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-grades.html
