Μενού περιεχομένου
● Κατανόηση της σκληρότητας
>> Κλίμακα σκληρότητας Mohs
>> Vickers και Rockwell σκληρότητα
● Ιδιότητες του καρβιδίου βολφραμίου
>> Χημική σύνθεση
>> Φυσικές ιδιότητες
>> Μηχανικές ιδιότητες
● Συγκριτική σκληρότητα
● Εφαρμογές καρβιδίου βολφραμίου
>> 1. Εργαλεία κοπής
>> 2. Εξοπλισμός εξόρυξης
>> 3. Βιομηχανικά μηχανήματα
>> 4. Κοσμήματα
>> 5. Αεροδιαστημικές εφαρμογές
>> 6. Ιατρικές συσκευές
● Διαδικασία κατασκευής καρβιδίου βολφραμίου
>> 1 παραγωγή σκόνης
>> 2. Μίξη
>> 3. Πατώντας
>> 4.
>> 5. Διαδικασίες φινιρίσματος
● Πλεονεκτήματα του καρβιδίου βολφραμίου
● Προκλήσεις με καρβίδιο βολφραμίου
● Σύναψη
● Συχνές ερωτήσεις (FAQ)
>> 1. Ποια είναι η σκληρότητα του καρβιδίου του βολφραμίου;
>> 2. Πώς συγκρίνεται το καρβίδιο βολφραμίου με το διαμάντι;
>> 3. Ποιες είναι οι κοινές εφαρμογές για καρβίδιο βολφραμίου;
>> 4 Μπορεί να κατασκευαστεί εύκολα το καρβίδιο βολφραμίου;
>> 5. Ποια είναι η σκληρότητα του καρβιδίου Vickers του βολφραμίου;
● Αναφορές:
Το καρβίδιο βολφραμίου (WC) είναι μια ένωση βολφραμίου και άνθρακα που παρουσιάζει αξιοσημείωτη σκληρότητα, καθιστώντας το ένα από τα πιο σκληρά υλικά που είναι γνωστά. Οι μοναδικές του ιδιότητες προκύπτουν από τη μοριακή του δομή και τη συγκόλληση μεταξύ των ατόμων βολφραμίου και άνθρακα. Αυτό το άρθρο διερευνά τη σκληρότητα του Carbide βολφραμίου , οι συγκρίσεις του με άλλα υλικά, εφαρμογές και ένα ολοκληρωμένο τμήμα FAQ.
Κατανόηση της σκληρότητας
Η σκληρότητα είναι ένα μέτρο της αντίστασης ενός υλικού στην παραμόρφωση, το ξύσιμο ή την εσοχή. Μπορεί να ποσοτικοποιηθεί χρησιμοποιώντας διάφορες κλίμακες, συμπεριλαμβανομένης της κλίμακας MOHS, της κλίμακας σκληρότητας Vickers και της κλίμακας σκληρότητας Rockwell.
Κλίμακα σκληρότητας Mohs
Η κλίμακα σκληρότητας MOHS κυμαίνεται από 1 (TALC) έως 10 (Diamond). Το Tungsten Carbide κατατάσσεται μεταξύ 9 και 9,5 σε αυτή την κλίμακα, καθιστώντας το δεύτερο μόνο στο διαμάντι από την άποψη της σκληρότητας. Αυτή η εξαιρετική σκληρότητα είναι ένας λόγος για τον οποίο το καρβίδιο βολφραμίου χρησιμοποιείται ευρέως σε βιομηχανικές εφαρμογές.
Vickers και Rockwell σκληρότητα
- Η σκληρότητα του Vickers: Το καρβίδιο βολφραμίου έχει σκληρότητα Vickers περίπου 2400 έως 3000 HV, ανάλογα με τις μεθόδους σύνθεσης και επεξεργασίας.
- Rockwell Hardness: Στην κλίμακα Rockwell Α (HRA), το καρβίδιο του βολφραμίου συνήθως μετράται μεταξύ 89 και 95 HRA, το οποίο αντιστοιχεί σε περίπου 69 έως 81 HRC στην κλίμακα C.
Ιδιότητες του καρβιδίου βολφραμίου
Χημική σύνθεση
Το καρβίδιο βολφραμίου αποτελείται κυρίως από:
- Περίπου 94% βολφράμιο
- Περίπου 6% άνθρακα
Αυτή η σύνθεση μπορεί να ποικίλει ελαφρώς με βάση συγκεκριμένες εφαρμογές και τις επιθυμητές ιδιότητες.
Φυσικές ιδιότητες
- Πυκνότητα: Το καρβίδιο βολφραμίου έχει πυκνότητα περίπου 15,6 g/cm³.
- Σημείο τήξης: Το σημείο τήξης είναι περίπου 2870 ° C (5198 ° F).
- Θερμική αγωγιμότητα: Έχει θερμική αγωγιμότητα περίπου 110 W/m · k.
Μηχανικές ιδιότητες
Εκθέματα καρβιδίου βολφραμίου:
- Εξαιρετική αντίσταση φθοράς
- υψηλή αντοχή σε θλίψη
- ελάχιστη παραμόρφωση υπό φορτίο
Αυτές οι ιδιότητες το καθιστούν κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής πίεσης.
Συγκριτική σκληρότητα
Για να κατανοήσουμε καλύτερα τη θέση του καρβιδίου του βολφραμίου όσον αφορά τη σκληρότητα, εδώ είναι μια σύγκριση με άλλα υλικά:
| υλικό |
Mohs Hardness |
Vickers Hardness (HV) |
Rockwell Hardness (HRA) |
| Διαμάντι |
10 |
> 3000 |
N/a |
| Καρβίδιο βολφραμίου |
9 - 9.5 |
2400 - 3000 |
89 - 95 |
| Corundum (οξείδιο αργιλίου) |
9 |
~ 2000 |
~ 80 |
| Ατσάλι |
~ 4 - 8 |
~ 150 - 600 |
~ 20 - 60 |
Εφαρμογές καρβιδίου βολφραμίου
Λόγω της σκληρότητας και της ανθεκτικότητάς του, το καρβίδιο βολφραμίου βρίσκει εκτεταμένη χρήση σε διάφορες βιομηχανίες:
1. Εργαλεία κοπής
Το καρβίδιο βολφραμίου χρησιμοποιείται συνήθως σε εργαλεία κοπής, όπως κομμάτια τρυπανιών, εργαλεία φρεζαρίσματος και πριονίδια λόγω της αντίστασης της φθοράς του. Η ικανότητα διατήρησης αιχμηρών άκρων σε εκτεταμένες περιόδους καθιστά ιδανική για την επεξεργασία σκληρών υλικών όπως ο χάλυβας και άλλα κράματα.
2. Εξοπλισμός εξόρυξης
Στη βιομηχανία εξόρυξης, το καρβίδιο του βολφραμίου χρησιμοποιείται σε κομμάτια τρυπανιών για διεγερτικές και εξόρυξη πετρελαίου. Η σκληρότητα του επιτρέπει να διεισδύει αποτελεσματικά τους σχηματισμούς σκληρού βράχου, ενισχύοντας σημαντικά την παραγωγικότητα.
3. Βιομηχανικά μηχανήματα
Το καρβίδιο βολφραμίου χρησιμοποιείται σε μέρη που αντιμετωπίζουν υψηλή φθορά, όπως ρουλεμάν, βαλβίδες και ακροφύσια. Η ικανότητά του να αντέχει σε ακραίες συνθήκες καθιστά μια προτιμώμενη επιλογή για τα εξαρτήματα κατασκευής μηχανημάτων.
4. Κοσμήματα
Όλο και πιο δημοφιλές για γαμήλιες ζώνες και κοσμήματα μόδας, το καρβίδιο βολφραμίου προσφέρει μια επιφάνεια ανθεκτική στη γρατσουνιά που διατηρεί τη λάμψη του με την πάροδο του χρόνου. Η βαρύ αίσθηση του προσθέτει ένα στοιχείο πολυτέλειας που εκτιμούν πολλοί καταναλωτές.
5. Αεροδιαστημικές εφαρμογές
Στην αεροδιαστημική μηχανική, το καρβίδιο βολφραμίου χρησιμοποιείται για διάφορα συστατικά λόγω της αναλογίας αντοχής προς βάρος και της αντίστασης σε φθορά σε υψηλές θερμοκρασίες. Συχνά βρίσκεται σε κινητήρες στροβίλων και άλλα κρίσιμα συστήματα όπου η αξιοπιστία είναι πρωταρχική.
6. Ιατρικές συσκευές
Το καρβίδιο του Tungsten κάνει επίσης βήματα στον ιατρικό τομέα. Η βιοσυμβατότητά του επιτρέπει να χρησιμοποιείται σε χειρουργικά όργανα και εμφυτεύματα. Η σκληρότητα του υλικού εξασφαλίζει ότι τα χειρουργικά εργαλεία παραμένουν απότομα περισσότερο από αυτά που κατασκευάζονται από μαλακότερα μέταλλα.
Διαδικασία κατασκευής καρβιδίου βολφραμίου
Η διαδικασία κατασκευής του καρβιδίου βολφραμίου περιλαμβάνει αρκετά βασικά βήματα:
1 παραγωγή σκόνης
Το πρώτο βήμα περιλαμβάνει την παραγωγή λεπτών σκόνης βολφραμίου μέσω διαδικασιών χημικής μείωσης ή μηχανικής άλεσης. Το Carbon Black παράγεται επίσης κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου.
2. Μίξη
Η σκόνη βολφραμίου στη συνέχεια αναμιγνύεται με άνθρακα σε ακριβείς αναλογίες για να επιτευχθεί οι επιθυμητές ιδιότητες. Αυτό το μείγμα αναφέρεται συχνά ως 'Green ' Tungsten Carbide Powder.
3. Πατώντας
Η μικτή σκόνη πιέζεται σε καλούπια κάτω από υψηλή πίεση για να σχηματίσει ένα συμπαγές σχήμα γνωστό ως 'πράσινο μέρος.' Αυτό το μέρος διατηρεί το σχήμα του, αλλά δεν είναι ακόμα πλήρως πυκνό ή σκληρό.
4.
Το πράσινο τμήμα υφίσταται πυροσυσσωμάτωση - μια διαδικασία όπου θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες (συνήθως περίπου 1400 ° C) σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα χωρίς να φτάσει στο σημείο τήξης του. Αυτό το βήμα επιτρέπει στα σωματίδια να συνδέονται σφιχτά, με αποτέλεσμα ένα πυκνό υλικό.
5. Διαδικασίες φινιρίσματος
Μετά την πυροσυσσωμάτωση, το καρβίδιο βολφραμίου μπορεί να υποβληθεί σε περαιτέρω επεξεργασία μέσω λείανσης ή στίλβας για να επιτευχθεί ακριβείς διαστάσεις ή επιφανειακά φινιρίσματα που απαιτούνται για συγκεκριμένες εφαρμογές.
Πλεονεκτήματα του καρβιδίου βολφραμίου
Το Tungsten Carbide προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα έναντι άλλων υλικών:
- Εξαιρετική ανθεκτικότητα: Η σκληρότητα της εξασφαλίζει τη μακροζωία και την απόδοση υπό ακραίες συνθήκες.
- Αντίσταση διάβρωσης: Το καρβίδιο βολφραμίου αντιστέκεται στην οξείδωση και τη διάβρωση καλύτερα από πολλά μέταλλα.
- Ευελιξία: Μπορεί να κατασκευαστεί σε διάφορα σχήματα και μεγέθη για διαφορετικές εφαρμογές.
- Αποδοτικότητα κόστους: Αν και το αρχικό κόστος μπορεί να είναι υψηλότερο από ορισμένες εναλλακτικές λύσεις, η μακρά διάρκεια ζωής μειώνει το συνολικό κόστος με την πάροδο του χρόνου.
Προκλήσεις με καρβίδιο βολφραμίου
Ενώ το καρβίδιο βολφραμίου έχει πολλά οφέλη, υπάρχουν επίσης προκλήσεις που συνδέονται με τη χρήση του:
- Βρετανότητα: Παρά τη σκληρότητα του, το καρβίδιο βολφραμίου μπορεί να είναι εύθραυστη υπό ορισμένες συνθήκες, οδηγώντας σε τσιμπήματα ή ρωγμές, αν δεν αντιμετωπιστεί σωστά.
- Δυσκολία κατεργασίας: Λόγω της ακραίας σκληρότητας του, η κατεργασία καρβιδίου βολφραμίου απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό και τεχνικές.
- Βάρος: Η πυκνότητα του καρβιδίου βολφραμίου την καθιστά βαρύτερη από πολλές εναλλακτικές λύσεις, οι οποίες μπορεί να μην είναι κατάλληλες για όλες τις εφαρμογές.
Σύναψη
Το Carbide Tungsten ξεχωρίζει ως ένα από τα πιο δύσκολα υλικά που διατίθενται ακριβώς κάτω από το Diamond στην κλίμακα σκληρότητας Mohs. Οι εντυπωσιακές μηχανικές ιδιότητές του καθιστούν ανεκτίμητη σε πολλές βιομηχανίες, ιδιαίτερα όταν η ανθεκτικότητα και η αντίσταση στη φθορά είναι ζωτικής σημασίας. Η κατανόηση της σκληρότητάς του όχι μόνο υπογραμμίζει τη σημασία της στην κατασκευή, αλλά υπογραμμίζει επίσης το ρόλο της στην ενίσχυση της απόδοσης σε διάφορες εφαρμογές.
Συχνές ερωτήσεις (FAQ)
1. Ποια είναι η σκληρότητα του καρβιδίου του βολφραμίου;
Το καρβίδιο βολφραμίου έχει σκληρότητα MOHS που κυμαίνεται από 9 έως 9,5.
2. Πώς συγκρίνεται το καρβίδιο βολφραμίου με το διαμάντι;
Το καρβίδιο βολφραμίου είναι το δεύτερο μόνο στο Diamond σε σκληρότητα. Το Diamond κατατάσσεται στις 10 στην κλίμακα Mohs, ενώ το καρβίδιο βολφραμίου κατατάσσεται μεταξύ 9 και 9,5.
3. Ποιες είναι οι κοινές εφαρμογές για καρβίδιο βολφραμίου;
Οι κοινές εφαρμογές περιλαμβάνουν εργαλεία κοπής, εξοπλισμό εξόρυξης, βιομηχανικά εξαρτήματα μηχανημάτων, κοσμήματα, εξαρτήματα αεροδιαστημικής και ιατρικές συσκευές.
4 Μπορεί να κατασκευαστεί εύκολα το καρβίδιο βολφραμίου;
Όχι, λόγω της ακραίας σκληρότητάς του. Οι παραδοσιακές μέθοδοι κατεργασίας είναι αναποτελεσματικές. Απαιτούνται εξειδικευμένα εργαλεία για τη μηχανική κατεργασία καρβιδίου βολφραμίου.
5. Ποια είναι η σκληρότητα του καρβιδίου Vickers του βολφραμίου;
Η σκληρότητα Vickers του καρβιδίου βολφραμίου κυμαίνεται τυπικά από περίπου 2400 έως πάνω από 3000 HV.
Αναφορές:
[1] https://www.carbide-part.com/blog/tungsten-carbide-hardness-vs-diamond/
[2] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide/grade-chart
[3] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[5] https://www.mitsubishicarbide.net/contents/mmus/enus/html/product/technical_information/information/hardness.html
[6] https://www.hit-tw.com/newsdetails.aspx?nid=298
[7] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-differences-explained/
[8] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-hardness-conversion-table.html
