آیا برش های کاربید تنگستن حاوی کبالت است؟

منوی محتوا

● نقش کبالت در برش های کاربید تنگستن

● فرآیند تولید برش کاربید تنگستن

● خواص و کاربردهای برش کاربید تنگستن

>> آسیاب کردن

>> حفاری

>> معکوس

>> نواحی

● مزایای استفاده از برش های کاربید تنگستن

● مواد جایگزین و محدودیت های آنها

● پیشرفت های اخیر در فناوری کاربید تنگستن

● تأثیر محیطی تولید کاربید تنگستن

● پایان

● پرسش

>> 1. نقش اصلی کبالت در برش های کاربید تنگستن چیست؟

>> 2. محتوای کبالت چگونه بر خواص برش های کاربید تنگستن تأثیر می گذارد؟

>> 3. آیا می توان از برش های کاربید تنگستن در انواع مواد استفاده کرد؟

>> 4. برخی از کاربردهای متداول برش های کاربید تنگستن چیست؟

>> 5. آیا گزینه های دیگری برای کبالت در برش های کاربید تنگستن وجود دارد؟

● استنادها:

کاربید تنگستن (WC) یک ترکیب شیمیایی قوی است که شامل قسمت های مساوی اتم های تنگستن و کربن است [3] [9]. در شکل اصلی آن ، به عنوان یک پودر خاکستری ریز وجود دارد ، که می تواند از طریق پخت و پز برای کاربردهای مختلف از جمله ماشین آلات صنعتی ، ابزار برش و حتی جواهرات فشرده و شکل گرفته شود [3]. غالباً به سادگی به عنوان 'کاربید' در صنایع ماشینکاری گفته می شود ، کاربید تنگستن دارای سفتی استثنایی ، تقریباً سه برابر فولاد است و دو برابر متراکم است [3]. سختی آن از Corundum ، نزدیک به الماس است و نیاز به استفاده از ساینده های برتر مانند نیترید مکعب مکعب و الماس برای جلا دادن دارد [3].

یکی از مؤلفه های مهم در ایجاد ابزارهای برش کاربید تنگستن کبالت است [1]. کبالت به عنوان یک اتصال فلزی عمل می کند و ذرات کاربید تنگستن را در کنار هم نگه می دارد [5]. این ترکیب امکان تولید و سفارشی سازی دقیق را فراهم می کند ، و این امکان را برای تولید کنندگان فراهم می کند تا با تنظیم اندازه ذرات و محتوای کبالت ، سختی ، استحکام و مقاومت در برابر ابزارهای برش را تنظیم کنند [5].

نقش کبالت در برش های کاربید تنگستن

کبالت در ایجاد ابزارهای برش کاربید تنگستن نقش محوری ایفا می کند. در اینجا نگاهی دقیق به عملکردهای آن آورده شده است:

- Binder: کبالت به عنوان 'چسب' عمل می کند که ذرات کاربید تنگستن را در کنار هم نگه می دارد [1]. در طی فرآیند پخت ، کبالت دانه های کاربید تنگستن را ذوب می کند و از آن استفاده می کند و آنها را با خنک شدن به هم متصل می کند [3].

- خصوصیات مکانیکی: مقدار کبالت مورد استفاده بر خصوصیات مکانیکی محصول نهایی تأثیر می گذارد. محتوای کبالت بالاتر به طور کلی چقرمگی را افزایش می دهد و سختی را کاهش می دهد ، در حالی که محتوای کبالت پایین تر سختی را افزایش می دهد اما ممکن است چقرمگی را کاهش دهد [5].

- سفارشی سازی: با تغییر محتوای کبالت ، تولید کنندگان می توانند خواص برشهای کاربید تنگستن را برای پاسخگویی به نیازهای خاص برنامه تنظیم کنند [5].

فرآیند تولید برش کاربید تنگستن

فرآیند تولید برش کاربید تنگستن شامل چندین مرحله کلیدی است:

1. سنتز پودر کاربید تنگستن: پودر کاربید تنگستن با واکنش فلز تنگستن یا پودر با کربن در دماهای بالا ، به طور معمول بین 1400 تا 2000 درجه سانتیگراد تولید می شود [1] [3].

2. مخلوط کردن با کبالت: پودر کاربید تنگستن سپس با فلز کبالت پودر مخلوط می شود [1]. مواد دیگری مانند کاربید تیتانیوم ، کاربید تانتالوم و کاربید نیوبیوم ممکن است برای افزایش خواص خاص ، به ویژه برای برش مواد آهنی اضافه شود [1].

7. فرز: مخلوط برای اطمینان از توزیع یکنواخت اجزای آسیاب شده است. این مرحله برای دستیابی به خصوصیات مداوم در محصول نهایی بسیار مهم است.

4. فشار: پودر مخلوط با استفاده از فشار زیاد به شکل مورد نظر فشار می یابد. این کار را می توان از طریق روشهای مختلفی مانند فشار دادن به قالب ، فشار ایزوستاتیک یا اکستروژن انجام داد [3].

5. پخت و پز: قسمت فشرده شده سپس در دماهای بالا ، به طور معمول بین 1400 تا 600 درجه سانتیگراد پراکنده می شود. در حین پخت ، کبالت ذوب می شود ، دانه های کاربید تنگستن را مرطوب می کند و آنها را به هم وصل می کند [3].

6. سنگ زنی و اتمام: پس از پخت و پز ، قسمت برای دستیابی به ابعاد نهایی و سطح سطح مورد نظر زمین است. این مرحله دقت و صحت ابزار برش را تضمین می کند [3].

خواص و کاربردهای برش کاربید تنگستن

برش های کاربید تنگستن به دلیل خاصیت استثنایی آنها شناخته شده است ، که آنها را برای طیف گسترده ای از برنامه ها ایده آل می کند [4]:

- سختی زیاد: کاربید تنگستن فوق العاده سخت است و به ابزارها اجازه می دهد تا مواد دشوار مانند فولاد ، تیتانیوم و سایر آلیاژهای سخت را از بین ببرند [2].

- مقاومت در برابر سایش: این برش ها مقاومت در برابر سایش بسیار عالی دارند ، از عمر طولانی ابزار و کاهش نیاز به تعویض های مکرر برخوردار هستند [2].

- عملکرد درجه حرارت بالا: ابزارهای کاربید تنگستن می توانند بدون از دست دادن سختی یا شکل خود با سرعت برش بالا کار کنند [3].

- تطبیق پذیری: از برش های کاربید تنگستن در عملیات های مختلف از جمله فرز ، حفاری ، چرخش و استفاده مجدد استفاده می شود [4].

آسیاب کردن

آسیاب های انتهایی کاربید معمولاً به دلیل توانایی آنها در حذف سریع و کارآمد مواد برای عملیات فرز استفاده می شوند و در نتیجه یک پایان صاف و دقیق به وجود می آیند [4]. آنها می توانند طیف گسترده ای از مواد از جمله آلومینیوم ، فولاد و تیتانیوم را کنترل کنند [4].

حفاری

دریل های کاربید برای ایجاد سوراخ در مواد مختلف ضروری است. توانایی آنها برای مقاومت در برابر درجه حرارت و سرعت زیاد باعث می شود آنها برای کاربردهای حفاری با سرعت بالا در موادی مانند فولاد ، آلومینیوم و چدن ایده آل شوند [4].

معکوس

درج کاربید معمولاً در عملیات چرخش استفاده می شود ، جایی که قطعه کار در حالی که ابزار برش مواد را از سطح خارج می کند ، می چرخد. این درج ها می توانند در برابر درجه حرارت و سرعت بالا مقاومت کنند و آنها را برای محیط های تولید با حجم بالا مناسب می کند [4].

نواحی

از ریمرهای کاربید برای بزرگنمایی و به پایان رساندن سوراخ های موجود استفاده می شود و یک پایان صاف و دقیق تولید می کند. آنها برای برنامه های کاربردی که نیاز به تحمل محکم در موادی مانند فولاد ، آلومینیوم و کامپوزیت دارند ، ایده آل هستند [4].

مزایای استفاده از برش های کاربید تنگستن

مزایای استفاده از برش های کاربید تنگستن بسیار زیاد است:

- طول عمر ابزار طولانی: به دلیل مقاومت در برابر سایش زیاد ، برش های کاربید تنگستن بیشتر از سایر مواد ابزار برش طول می کشد و هزینه های خرابی و جایگزینی را کاهش می دهد [2].

- بهبود بهره وری: توانایی کار با سرعت برش بالاتر و درجه حرارت باعث افزایش بهره وری و کاهش زمان ماشینکاری می شود [3].

- دقت و دقت: برش های کاربید تنگستن یک پایان صاف و دقیق را ارائه می دهند و آنها را برای کاربردهای دقیق ماشینکاری ایده آل می کند [2].

- تطبیق پذیری: این برش ها را می توان در طیف گسترده ای از مواد مورد استفاده قرار داد و آنها را به یک انتخاب همه کاره برای عملیات مختلف ماشینکاری تبدیل کرد [4].

مواد جایگزین و محدودیت های آنها

در حالی که کاربید تنگستن یک انتخاب محبوب برای ابزارهای برش است ، از مواد دیگر نیز استفاده می شود. در اینجا یک مقایسه وجود دارد:

مواد	سختی	مقاومت در برابر مقاومت در	برابر دمای مقاومت	دما	در برابر
فولاد با سرعت بالا	معتاد	معتاد	کم	کم	ماشینکاری عمومی ، برنامه های کم سرعت
سرامامیک	عالی	عالی	عالی	معتاد	ماشینکاری با سرعت بالا ، مواد سخت
نیترید مکعب مکعب	خیلی بلند	خیلی بلند	خیلی بلند	عالی	مواد بسیار سخت ، صنعت هوافضا
الماس	بسیار بالا	بسیار بالا	معتاد	خیلی بلند	ماشینکاری بسیار دقیق ، اپتیک

Tungsten Carbide ترکیبی متعادل از خواص را ارائه می دهد و آن را برای بسیاری از برنامه ها به یک انتخاب مقرون به صرفه تبدیل می کند.

پیشرفت های اخیر در فناوری کاربید تنگستن

پیشرفت های اخیر در فناوری کاربید تنگستن باعث افزایش عملکرد و تطبیق پذیری این ابزارهای برش شده است:

-پوشش نانو: استفاده از نانو روکش مقاومت سایش را بهبود می بخشد و اصطکاک ، افزایش عمر ابزار و تقویت عملکرد برش را کاهش می دهد.

- ساختارهای شیب: توسعه ساختارهای شیب با محتوای کبالت متفاوت ، تعادل بین سختی و چقرمگی را بهینه می کند.

- چاپ سه بعدی: تکنیک های تولید افزودنی ایجاد هندسه های ابزار پیچیده ، متناسب با برنامه های خاص ماشینکاری را امکان پذیر می کنند.

تأثیر محیطی تولید کاربید تنگستن

تولید کاربید تنگستن شامل چندین ملاحظات زیست محیطی است:

- مصرف انرژی: دمای بالا مورد نیاز برای پخت و پز منجر به مصرف قابل توجه انرژی می شود.

- تولید زباله: این فرآیند مواد زاید ، از جمله خنک کننده های خرج شده و سنگ زنی Swarf را تولید می کند.

- منابع کبالت: منابع اخلاقی کبالت یک نگرانی است ، زیرا برخی از منابع با مسائل مربوط به حقوق بشر همراه هستند.

تلاش هایی برای رسیدگی به این موضوعات انجام می شود:

- بازیافت: بازیافت کاربید تنگستن از ابزارهای استفاده شده باعث کاهش تقاضا برای مواد باکره و کاهش مصرف انرژی می شود.

- شیوه های پایدار: اجرای شیوه های تولید پایدار تولید زباله را به حداقل می رساند و باعث می شود که منبع کبالت مسئول باشد.

- اتصال دهنده های جایگزین: تحقیقات برای یافتن اتصال دهنده های جایگزین که از نظر زیست محیطی کمتری نسبت به کبالت دارند ، در حال انجام است.

پایان

به طور خلاصه ، برش های کاربید تنگستن به طور مداوم حاوی کبالت است که به عنوان یک اتصال مهم برای نگه داشتن ذرات کاربید تنگستن در کنار هم عمل می کند [1] [5]. این ترکیب از سختی های استثنایی ، مقاومت در برابر سایش و عملکرد با درجه حرارت بالا استفاده می کند و آنها را در عملیات مختلف ماشینکاری ضروری می کند [2] [4]. امکان سفارشی کردن خواص برش های کاربید تنگستن با تنظیم محتوای کبالت ، به تولید کنندگان این امکان را می دهد تا ابزارها را متناسب با الزامات خاص کاربردی تنظیم کنند [5]. با پیشرفت فناوری ، تلاش های مداوم برای بهبود فرآیندهای تولید و کشف مواد جایگزین باعث افزایش عملکرد و پایداری ابزارهای برش کاربید تنگستن می شود.

پرسش

1. نقش اصلی کبالت در برش های کاربید تنگستن چیست؟

کبالت به عنوان یک اتصال فلزی که ذرات کاربید تنگستن را در کنار هم نگه می دارد ، عمل می کند. در حین پخت و پز ذوب می شود و دانه های کاربید تنگستن را خیس می کند و آنها را به هنگام خنک کننده به هم وصل می کند [1] [3].

2. محتوای کبالت چگونه بر خواص برش های کاربید تنگستن تأثیر می گذارد؟

محتوای کبالت بالاتر به طور کلی چقرمگی را افزایش می دهد و سختی را کاهش می دهد ، در حالی که محتوای کبالت پایین تر سختی را افزایش می دهد اما ممکن است چقرمگی را کاهش دهد [5].

3. آیا می توان از برش های کاربید تنگستن در انواع مواد استفاده کرد؟

برش های کاربید تنگستن همه کاره هستند و می توانند در طیف گسترده ای از مواد از جمله فولاد ، آلومینیوم ، تیتانیوم و کامپوزیت ها مورد استفاده قرار گیرند [4].

4. برخی از کاربردهای متداول برش های کاربید تنگستن چیست؟

برنامه های متداول شامل عملیات فرز ، حفاری ، چرخش و استفاده مجدد در صنایع مختلف است [4].

5. آیا گزینه های دیگری برای کبالت در برش های کاربید تنگستن وجود دارد؟

در حالی که کبالت رایج ترین اتصال دهنده است ، تحقیقات برای کشف اتصال دهنده های جایگزین که از نظر محیط زیست کمتری دارند ، در حال انجام است.

استنادها:

[1] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-works-tungsten-carbide-cutting-tools/

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

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

[4] https://epictool.ca/carbide-cutting-tools-the-most-common-uses-for-carbide/

[5] https://www.chaitools.com/news/industry-news/how-does-the-composition-solid-carbide-make-an-ideal-matial-for-end-mill-cutters.html

[6] https://www.youtube.com/watch؟v=tkywh7bqo70

[7] https://www.trend-usa.com/router-use-basics-composition-and-quality

[8] https://www.allied-matial.co.jp/fa/techinfo/tungsten_carbide/use.html

[9] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-tungsten-carbide/