آیا می توانم کاربید تنگستن را مته کنم؟

منوی محتوا

● درک کاربید تنگستن

● برنامه های کاربید تنگستن

>> 1. ابزار برش:

>> 2. قطعات مقاوم در برابر سایش:

>> 3. ابزارهای جراحی:

>> 4. مهمات:

>> 5. برنامه های دیگر:

● تکنیک های حفاری کاربید تنگستن

>> 1. ابزار الماس

>> 2. ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM)

>> 3. حفاری ساینده

● راهنمای گام به گام به حفاری کاربید تنگستن با اره الماس

>> 1. آماده سازی:

>> 2. شروع سوراخ:

>> 3. فرآیند حفاری:

>> 4. تکمیل سوراخ:

>> 5 بازرسی:

● اقدامات احتیاطی

● پایان

● پرسش

>> 1. چه چیزی کاربید تنگستن را اینقدر سخت می کند؟

>> 2. آیا می توانم از بیت های مته معمولی برای حفاری کاربید تنگستن استفاده کنم؟

>> 3. چرا استفاده از مایع خنک کننده هنگام حفاری کاربید تنگستن مهم است؟

>> 4. بهترین سرعت برای حفاری کاربید تنگستن چقدر است؟

>> 5. آیا EDM گزینه بهتری از حفاری الماس برای کاربید تنگستن است؟

● استنادها:

کاربید تنگستن به عنوان یکی از سخت ترین مواد در جهان شناخته می شود ، که به دلیل سختی ، قدرت و مقاومت در برابر سایش و خوردگی استثنایی شناخته شده است [3] [4] [6]. متشکل از تنگستن و کربن ، دارای ترکیبی منحصر به فرد از خواص است که آن را در صنایع مختلف ارزشمند می کند [2]. کاربردهای آن از ابزارهای برش و قطعات مقاوم در برابر سایش گرفته تا ابزارهای جراحی و حتی مهمات است [2] [4] [8].

با توجه به سختی شدید ، حفاری کاربید تنگستن یک چالش مهم را نشان می دهد [1] [3]. بر خلاف مواد نرم تر ، بیت های مته سنتی به دلیل مقاومت برتر مواد در برابر سایش ، معمولاً در برابر کاربید تنگستن شکست می خورند [1] [3]. با این حال ، با تکنیک ها و ابزارهای مناسب ، در واقع می توان از طریق کاربید تنگستن حفر کرد [1] [5]. در این مقاله به بررسی روشها ، برنامه ها و خواص کاربید تنگستن می پردازیم و یک راهنمای جامع برای درک و کار با این ماده قابل توجه ارائه می دهد.

درک کاربید تنگستن

کاربید تنگستن (WC) یک ترکیب شیمیایی است که شامل اتم های تنگستن و کربن است [2]. فرمول مولکولی آن WC است ، با وزن مولکولی 85/195 [2]. این ترکیب به دلیل خاصیت فیزیکی و شیمیایی استثنایی شناخته شده است و آن را برای طیف گسترده ای از برنامه ها مناسب می کند [2].

- سختی: کاربید تنگستن دارای ریزگردهایی 17300 مگاپاسکال ، نزدیک به الماس است و باعث می شود در برابر خراش و سایش بسیار مقاوم باشد [2] [6].

- مدول الاستیک: مدول الاستیک آن 710GPA است که نشان دهنده سختی و مقاومت آن در برابر تغییر شکل تحت استرس است [2].

- قدرت فشاری: مقاومت فشاری 56 مگاپیکسلی است و توانایی مقاومت در برابر فشار زیاد را بدون شکستن نشان می دهد [2].

- انبساط حرارتی: ضریب انبساط حرارتی 10-6 × 6.9 / k است ، به این معنی که با تغییرات دما حداقل به طور حداقل گسترش می یابد [2].

- هدایت: کاربید تنگستن یک هادی خوب از برق و گرما است [2] [6].

- مقاومت شیمیایی: در آب ، اسید هیدروکلریک و اسید سولفوریک نامحلول است ، اگرچه می توان آن را در مخلوطی از اسیدهای نیتریک و هیدروفلوئوریک حل کرد [2].

- مقاومت اکسیداسیون: کاربید تنگستن دارای توانایی آنتی اکسیداسیون ضعیف است و اکسیداسیون فعال در هوا بالاتر از 500 درجه سانتیگراد را شروع می کند [2].

کاربید خالص تنگستن شکننده است ، اما با اضافه کردن مقادیر کمی از فلزات دیگر مانند تیتانیوم و کبالت ، چقرمگی آن را می توان بهبود بخشید. این مواد افزودنی باعث کاهش شکنندگی و افزایش عملکرد کلی مواد می شود [2]. کاربید تنگستن به طور معمول به عنوان یک کریستال شش ضلعی سیاه با یک درخشش فلزی ظاهر می شود [2].

برنامه های کاربید تنگستن

خواص منحصر به فرد Tungsten Carbide آن را در کاربردهای متعدد در صنایع مختلف ضروری می کند [2] [4] [6].

1. ابزار برش:

- کاربید تنگستن به طور گسترده در ساخت ابزارهای برش مانند مته ها ، برش های فرز ، شیر آب ، چرخ های برش و تیغه های اره استفاده می شود [2] [9].

- مقاومت زیاد و مقاومت در برابر سایش ، این ابزارها را قادر می سازد تا از طریق مواد دشوار مانند فولاد ، تیتانیوم و سایر کاربیدها برش دهند [8] [9].

-سطوح برش کاربید برای ماشینکاری مواد سخت مانند فولاد کربن و فولاد ضد زنگ ، به ویژه در تولید با کیفیت بالا و با دقت بالا ضروری است [8].

- آنها یک لبه برش تیز طولانی تر از ابزارهای فولادی را حفظ می کنند و در نتیجه اتمام بهتر و ماشینکاری سریعتر [8].

- روکش هایی مانند نیترید آلومینیوم تیتانیوم یا کروم تیتانیوم کروم می توانند باعث افزایش ثبات حرارتی و طولانی شدن عمر ابزار شوند [8].

2. قطعات مقاوم در برابر سایش:

- از آن برای ایجاد قطعات در معرض فشارهای زیاد استفاده می شود ، مانند موارد موجود در نفت و گاز ، معدن و صنایع پالپ و کاغذ [2] [9].

- این قسمت ها از مقاومت در برابر سایش زیاد ، مقاومت در برابر خوردگی و طول عمر طولانی بهره مند می شوند [9].

3. ابزارهای جراحی:

- کاربید تنگستن به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و دوام آن ، عملکرد ابزارهای جراحی را تقویت می کند [4].

- توانایی آن در حفظ لبه تیز برای روشهای دقیق جراحی بسیار مهم است [4].

4. مهمات:

- کاربید تنگستن به دلیل سختی و چگالی بالا در مهمات زره پوش استفاده می شود [8].

- این امر به ویژه در دورهای خراب ، جایی که یک خراب پلاستیکی در پوزه بشکه دور می شود ، مؤثر است و به پرتابه اجازه می دهد تا به طور موثری به زره ها نفوذ کند [8].

5. برنامه های دیگر:

- مواد ساختاری کوره کوره: به دلیل مقاومت در برابر حرارت در محیط های درجه حرارت بالا استفاده می شود [2].

- اجزای موتور جت: دوام و قابلیت اطمینان را در شرایط شدید تضمین می کند [2].

- Cermet Material: خواص مواد کامپوزیت را تقویت می کند [2].

- عناصر گرمایش مقاومت: تولید گرمای کارآمد را فراهم می کند [2].

- ذوب های ذوب: مناسب برای فلزات مانند مس ، کبالت و بیسموت [2].

- فیلم های نیمه هادی: در ساخت نیمه هادی مقاومت در برابر سایش را ارائه می دهد [2].

- تجهیزات ورزشی: در کلوپ های گلف و قطب های اسکی برای دوام اضافه شده استفاده می شود [4] [6].

- سازهای موسیقی: در اسلایدهای گیتار برای سطح صاف و بادوام آنها استفاده می شود [4].

- قلم های Ballpoint: به دلیل مقاومت در برابر سایش ، نوک قلم های توپ را تشکیل می دهد [4].

- ماهواره های فضایی: مقاومت در برابر نوسانات دما شدید را فراهم می کند [4].

- ابزارهای قالب گیری تزریق: قالب های دقیق برای قالب گیری تزریق پلاستیکی از دقت ، دوام و مقاومت سایش کاربید تنگستن بهره مند می شوند [9].

تکنیک های حفاری کاربید تنگستن

حفاری کاربید تنگستن به دلیل سختی شدید آن به تکنیک ها و ابزارهای تخصصی نیاز دارد [1] [3]. بیت های مته سنتی ساخته شده از فولاد پر سرعت (HSS) به طور کلی بی اثر هستند [1] [3]. روشهای اصلی برای حفاری کاربید تنگستن شامل استفاده از ابزارهای الماس و ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) [1] [7].

1. ابزار الماس

الماس ، یکی از سخت ترین مواد ، یک انتخاب ایده آل برای حفاری کاربید تنگستن است [1] [7]. ابزارهای الماس به اشکال مختلفی از جمله اره های سوراخ شده با الماس ، مته های هسته الماس و دریل های پیچش PCD (الماس پلی کریستالی) ارائه می شوند [1] [5] [7].

  اره سوراخ پوشیده از الماس:

- اینها برای ایجاد سوراخ های بزرگتر در کاربید تنگستن مؤثر هستند [1] [3].

- اره سوراخ دارای تیغه دایره ای با ذرات الماس تعبیه شده در لبه برش است [1].

- استفاده از مایع خنک کننده مانند آب برای خنک نگه داشتن مته و کاهش اصطکاک بسیار مهم است [1].

- شروع به حفاری در یک زاویه کنید تا بیت قبل از صاف کردن مته به مواد نیش بزند [1].

- اعمال فشار مداوم و حفظ سرعت آهسته و مداوم برای دستیابی به یک سوراخ تمیز ضروری است [1].

  مته های هسته الماس:

- مته های هسته الماس برای ایجاد سوراخ های دقیق مناسب هستند [7].

- این دریل ها دارای یک هسته توخالی با ذرات الماس در لبه برش هستند [7].

- آنها اغلب با استفاده از اسپیندل خوراک آب مورد استفاده قرار می گیرند تا ناحیه حفاری خنک شود و بقایای خود را از بین ببرد [7].

  مته های پیچش PCD:

- مته های پیچش PCD به طور خاص برای حفاری مواد سخت مانند کاربید تنگستن طراحی شده اند [5].

- ساختار الماس پلی کریستالی مقاومت در برابر سایش و عملکرد برش عالی را فراهم می کند [5].

- این دریل ها می توانند سوراخ های کوچکتر با دقت بالا ایجاد کنند [5].

2. ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM)

EDM یک فرآیند ماشینکاری غیر سنتی است که از جرقه های الکتریکی برای از بین بردن مواد استفاده می کند [7]. این امر به ویژه برای ایجاد اشکال و سوراخ های پیچیده در مواد سخت مانند کاربید تنگستن مفید است [7].

  فرآیند:

- EDM شامل ایجاد یک سری از تخلیه های جریان به سرعت در حال تکرار بین دو الکترود است که توسط یک مایع دی الکتریک از هم جدا می شوند [7].

- یک الکترود ابزار برش و دیگری قطعه کاربید تنگستن است [7].

- جرقه ها مواد را از بین می برند ، به تدریج شکل یا سوراخ مورد نظر را ایجاد می کنند [7].

  مزایای:

- EDM می تواند اشکال پیچیده و سوراخ های بسیار کوچک ایجاد کند [7].

- نیازی به تماس مستقیم بین ابزار و قطعه کار ندارد و خطر استرس مکانیکی و آسیب را کاهش می دهد [7].

  مضرات:

- EDM یک فرآیند نسبتاً کند در مقایسه با سایر روشهای ماشینکاری است [7].

- به تجهیزات و تخصص های تخصصی نیاز دارد [7].

3. حفاری ساینده

حفاری ساینده شامل استفاده از ذرات ساینده مانند گرد و غبار الماس است که با یک مایع مخلوط می شود تا کاربید تنگستن را از بین ببرد [7].

  فرآیند:

- از یک لوله مس به عنوان بیت مته استفاده می شود و گرد و غبار الماس با روغن یا آب مخلوط می شود تا یک دوغاب تشکیل شود [7].

- با چرخش مته ، دوغاب در ناحیه حفاری تغذیه می شود و به تدریج مواد را از بین می برد [7].

  مزایای:

- از این روش می توان با تجهیزات نسبتاً ساده استفاده کرد [7].

  مضرات:

- حفاری ساینده یک فرآیند آهسته و فشرده است [7].

- ممکن است سوراخ های بسیار دقیقی ایجاد نکند [7].

راهنمای گام به گام به حفاری کاربید تنگستن با اره الماس

در اینجا یک راهنمای گام به گام در مورد نحوه حفاری کاربید تنگستن با استفاده از یک اره سوراخ پوشیده از الماس آورده شده است [1]:

مواد و ابزارهای مورد نیاز:

- قطعه کاربید تنگستن [1]

- اره تکنیک الماس JCB (یا اره ای با روکش الماس مشابه) [1]

- مته [1]

- گیره [1]

- تکه چوب (برای تأمین امنیت قطعه کار) [1]

- سینی با آب (برای خنک کردن بیت مته) [1]

- عینک و دستکش ایمنی [1]

1. آماده سازی:

- با استفاده از گیره قطعه کار کاربید تنگستن را به یک تکه چوب ایمن کنید [1]. این مانع از حرکت مواد در هنگام حفاری ، اطمینان از صحت و ایمنی می شود [1].

- اطمینان حاصل کنید که یک سینی آب تمیز و سرد در این نزدیکی دارید تا بیت مته را خنک کنید [1].

2. شروع سوراخ:

- حفاری را با یک زاویه جزئی شروع کنید تا سوراخ اره به داخل کاربید تنگستن نیش بزند [1].

- فشار ملایم و مداوم را اعمال کنید [1].

- هنگامی که بیت جای جای خود را به دست آورد ، به تدریج مته را صاف کنید [1].

3. فرآیند حفاری:

- سرعت آهسته و پایدار را در طول فرآیند حفاری حفظ کنید [1].

- فشار مداوم را اعمال کنید ، اما از مجبور کردن مته خودداری کنید [1].

- هر پنج ثانیه ، مته را برداشته و آن را در سینی آب خنک کنید [1]. این امر از گرمای بیش از حد جلوگیری می کند ، که می تواند به روکش الماس آسیب برساند و طول عمر بیت را کاهش دهد [1].

4. تکمیل سوراخ:

- حفاری را ادامه دهید تا زمانی که تمام راه را از طریق کاربید تنگستن برش دهید [1].

- پس از اتمام سوراخ ، هسته را با دقت از سوراخ اره جدا کنید [1].

5 بازرسی:

- سوراخ حفر شده را برای هرگونه نواقص بازرسی کنید [1].

- وضعیت بیت مته را بررسی کنید تا اطمینان حاصل شود که هنوز در حالت کار خوبی است [1].

اقدامات احتیاطی

هنگام کار با کاربید تنگستن و ابزارهای برق ، پیروی از اقدامات احتیاطی برای جلوگیری از صدمات بسیار مهم است [1].

- عینک ایمنی بپوشید: همیشه برای محافظت از چشمان خود در برابر بقایای پرواز ، عینک ایمنی بپوشید [1].

- از دستکش استفاده کنید: برای محافظت از دست خود در برابر لبه های تیز و بریدگی های احتمالی ، دستکش بپوشید [1].

- استفاده از مایع خنک کننده: برای خنک نگه داشتن دریل و قطعه کار از مایع خنک کننده مانند آب استفاده کنید [1]. این مانع از گرم شدن بیش از حد و عمر ابزار می شود [1].

- قطعه کار ایمن: اطمینان حاصل کنید که قطعه کار به طور ایمن برای جلوگیری از حرکت در حین حفاری ، به طور ایمن بسته شده است [1].

- از گرمای بیش از حد خودداری کنید: اجازه ندهید که بیت مته بیش از حد گرم شود. آن را به طور مرتب خنک کنید تا اثربخشی خود را حفظ کرده و از آسیب جلوگیری کنید [1].

- فشار مداوم: هنگام حفاری فشار مداوم اعمال کنید ، اما از مجبور کردن ابزار خودداری کنید [1].

- تهویه مناسب: برای جلوگیری از استنشاق گرد و غبار یا دود در یک منطقه با تهویه مناسب کار کنید [1].

- تعمیر و نگهداری ابزار: به طور مرتب ابزارهای خود را بازرسی و حفظ کنید تا اطمینان حاصل کنید که در شرایط کار خوبی قرار دارند [1].

پایان

حفاری کاربید تنگستن ، در حالی که چالش برانگیز است ، با ابزارها و تکنیک های مناسب قابل دستیابی است. اره های سوراخ شده با الماس ، مته های هسته الماس و مته های پیچش PCD برای ایجاد سوراخ در کاربید تنگستن مؤثر هستند [1] [5] [7]. ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) جایگزینی برای شکل های پیچیده و سوراخ های کوچک ارائه می دهد [7]. با رعایت روشهای توصیه شده و اقدامات احتیاطی ایمنی ، می توانید با موفقیت با این ماده فوق العاده سخت کار کنید [1]. خصوصیات منحصر به فرد Tungsten Carbide آن را در کاربردهای متعدد ضروری می کند و درک نحوه ماشینکاری آن را حتی بیشتر گسترش می دهد [2] [4] [6].

پرسش

1. چه چیزی کاربید تنگستن را اینقدر سخت می کند؟

سختی کاربید تنگستن از پیوندهای کووالانسی قوی بین اتم های تنگستن و کربن ناشی می شود [2]. این یک ساختار متراکم و سفت و سخت ایجاد می کند که در برابر تغییر شکل و سایش مقاومت می کند [2]. علاوه بر این از فلزات مانند کبالت ، مقاومت آن را بیشتر می کند و باعث کاهش شتاب پذیری می شود [2].

2. آیا می توانم از بیت های مته معمولی برای حفاری کاربید تنگستن استفاده کنم؟

خیر ، بیت های مته معمولی ساخته شده از فولاد پر سرعت (HSS) برای حفاری کاربید تنگستن مؤثر نیستند [1] [3]. کاربید تنگستن بسیار سخت تر از HSS است و باعث می شود بیت مته بدون پیشرفت چشمگیر به سرعت از بین برود [1] [3]. دریل های با روکش الماس یا PCD ضروری هستند [1] [5].

3. چرا استفاده از مایع خنک کننده هنگام حفاری کاربید تنگستن مهم است؟

استفاده از مایع خنک کننده ، مانند آب ، برای از بین بردن گرمای تولید شده در طی فرآیند حفاری بسیار مهم است [1]. گرمای بیش از حد می تواند به روکش الماس روی بیت مته آسیب برساند و اثربخشی و طول عمر آن را کاهش می دهد [1]. علاوه بر این ، مایع خنک کننده به از بین بردن زباله ها کمک می کند و از گرفتگی آن در منطقه برش جلوگیری می کند [1].

4. بهترین سرعت برای حفاری کاربید تنگستن چقدر است؟

بهترین سرعت برای حفاری کاربید تنگستن به طور معمول کند و پایدار است [1]. سرعت زیاد می تواند گرمای بیش از حد ایجاد کند و باعث شود که بیت مته به سرعت از بین برود [1]. سرعت آهسته و مداوم به ذرات الماس اجازه می دهد تا بدون گرمای بیش از حد مواد را از بین ببرند [1].

5. آیا EDM گزینه بهتری از حفاری الماس برای کاربید تنگستن است؟

EDM می تواند گزینه بهتری برای ایجاد اشکال پیچیده ، سوراخ های بسیار کوچک یا هنگامی که دقت مهم باشد [7]. با این حال ، EDM یک فرآیند کندتر و گرانتر در مقایسه با حفاری الماس است [7]. حفاری الماس برای سوراخ های ساده تر و هنگامی که سرعت و مقرون به صرفه بودن عوامل مهمی هستند [1] [7].

استنادها:

[1] https://www.youtube.com/watch؟v=xjipena1iyw

[2] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html

[3] https://www.ultimatehandyman.co.uk/video/how-to-drill-a-hole-through-tungsten-carbide_966acd090.html

[4] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/

[5] https://www.youtube.com/watch؟v=6bb6mixjhn8

[6] https://www.carbide-usa.com/top-5-uses-for-tungsten-carbide/

[7] https://www.cnczone.com/forums/hard-high-speed-machining/7944-drilling-carbide.html

[8] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

[9] https://www.sollex.se/fa/blog/post/about-cemented--tungsten-carbide-applications-part-1