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● Comprendre le carbure de tungstène
>> Synthèse et composition
>> Propriétés physiques
● Formes et structures de carbure de tungstène
● Applications du carbure de tungstène
● Les coupe-boulons peuvent-ils couper une chaîne de carbure de tungstène?
>> Limites des coupe-boulons
>> Méthodes alternatives pour couper le carbure de tungstène
● Carbure de tungstène cimenté
● Considérations pratiques
● Conclusion
● Questions fréquemment posées (FAQ)
>> 1. Qu'est-ce qui rend le carbure de tungstène si dur?
>> 2. Les bijoux en carbure de tungstène peuvent-ils être coupés en cas d'urgence?
>> 3. Quels sont les principaux avantages de l'utilisation du carbure de tungstène dans les outils de coupe?
>> 4. Comment l'ajout de cobalt affecte-t-il les propriétés du carbure de tungstène?
>> 5. Quelle est la différence entre le carbure de tungstène et le semi-semi-semi-saut en tungstène?
● Citations:
Le carbure de tungstène est réputé pour sa dureté exceptionnelle, sa résistance à l'usure et ses propriétés thermiques, ce qui en fait un matériau crucial dans diverses applications industrielles [3]. Ce composé, formé par la fusion du tungstène et des atomes de carbone, est fréquemment utilisé dans les revêtements pour protéger les composants critiques dans des environnements exigeants [3]. Compte tenu de sa nature robuste, une question commune se pose: les coupe-boulons peuvent-elles couper efficacement Une chaîne en carbure de tungstène? Cet article plonge dans les propriétés du carbure de tungstène, ses applications et la faisabilité de la couper avec des coupeurs de boulons.
Comprendre le carbure de tungstène
Le carbure de tungstène (WC) est un composé chimique comprenant des atomes de tungstène et de carbone disposés dans une structure cristalline hexagonale [3]. En règle générale, le carbure de tungstène de qualité industrielle se compose d'environ 94% de tungstène et 6% de carbone en poids [3]. Pour améliorer les propriétés spécifiques, des matériaux de liaison comme le cobalt ou le nickel sont souvent ajoutés, créant un Cermet - un composite de composants en céramique et métallique [3]. Cette combinaison fournit la dureté élevée du carbure de tungstène en céramique avec la ténacité des liants métalliques, ce qui le rend indispensable dans des industries allant de l'aérospatiale au forage pétrolier [3].
Synthèse et composition
La poudre de carbure de tungstène est synthétisée par la réaction du métal de tungstène ou de la poudre avec du carbone à des températures entre 1 400 et 2 000 ° C [1]. Les méthodes alternatives impliquent des processus de lit de liquide de température plus basses réagissant en métal de tungstène ou en trioxyde de tungstène (WO3) avec un mélange de gaz CO / CO2 et un gaz hydrogène entre 900 et 1 200 ° C [1].
La composition chimique est méticuleusement conçue pour obtenir des distributions et des morphologies spécifiques de la taille des particules, qui influencent directement les performances de revêtement finales [3]. Le processus de fabrication contrôle soigneusement ces caractéristiques pour garantir une qualité de revêtement cohérente [3].
Propriétés physiques
Le carbure de tungstène possède des propriétés physiques impressionnantes qui le rendent adapté aux applications industrielles exigeantes:
- Dureté: le carbure de tungstène se classe juste en dessous du diamant en dure dans les matériaux industriels communs [3]. Il enregistre entre 9,0 et 9,5 sur l'échelle du MOHS, avec une dureté Vickers d'environ 2600 [1] [5].
- Densité: sa densité élevée offre une résistance à la stabilité et à l'usure dans des environnements à fort impact [3]. Le carbure de tungstène a une densité de 15,6 g / cm³ [1].
- Points de fusion et d'ébullition: le matériau maintient son intégrité structurelle de la température ambiante à la chaleur extrême, avec un point de fusion élevé de 2 870 ° C (5 200 ° F) et un point d'ébullition de 6 000 ° C (10 830 ° F) [1] [5].
- Propriétés thermiques: la conductivité thermique du carbure de tungstène est de 110 W / m · K, et son coefficient de dilatation thermique est de 5,5 μm / m · k [1] [5].
Propriétés mécaniques:
- Module de Young: environ 530–700 GPA [1] [5].
- Module en vrac: 379–381 GPA [1].
- Module de cisaillement: 274 GPA [1] [5].
- Force de traction ultime: 344 MPa [1] [5].
- Force de compression ultime: environ 2,7 GPa [1] [5].
- Ratio de Poisson: 0,31 [1] [5].
- Propriétés électriques: le carbure de tungstène a une faible résistivité électrique d'environ 0,2 μΩ · m, comparable à certains métaux comme le vanadium [1] [5].
Ces propriétés garantissent collectivement que le carbure de tungstène est inestimable dans les applications nécessitant une stabilité dimensionnelle et une résistance thermique [3].
Formes et structures de carbure de tungstène
Le carbure de tungstène existe sous deux formes principales:
1. Forme hexagonale (α-WC): Il s'agit de la forme la plus courante, caractérisée par une structure hexagonale (HP2, groupe spatial P6M2, n ° 187) [1] [5]. La structure comprend un simple réseau hexagonal d'atomes métalliques disposés en couches, avec des atomes de carbone remplissant la moitié des interstices, fournissant à la fois du tungstène et du carbone avec une coordination prismatique trigonale régulière [1] [5].
2. Forme cubique à haute température (β-WC): Cette forme a une structure de sel de roche et est stable à des températures élevées [1] [5].
Les longueurs de liaison dans la structure hexagonale sont définies avec précision:
- Distance entre les atomes de tungstène dans une couche emballée hexagonale: 291 pm [1] [5].
- Distance la plus courte entre les atomes de tungstène dans les couches adjacentes: 284 pm [1] [5].
- Longueur de liaison au carbone au tungstène: 220 pm [1] [5].
Ces caractéristiques structurelles contribuent à la dureté et à la stabilité exceptionnelles du carbure de tungstène [3].
Applications du carbure de tungstène
Les propriétés uniques de Tungsten Carbide le rendent adapté à un large éventail d'applications dans diverses industries [3]:
- Outils de coupe: le carbure de tungstène est largement utilisé dans les outils de coupe pour l'usinage, y compris les bits de forage, les fraises et les outils de tour [1]. Sa dureté permet à ces outils de fonctionner à des vitesses de coupe plus élevées que les outils en acier à grande vitesse [1].
- Abrasifs: En raison de sa dureté, le carbure de tungstène est utilisé comme matériau abrasif dans les roues de broyage et les composés de polissage [1].
- Revêtements résistants à l'usure: Appliqué en revêtement, le carbure de tungstène protège les composants de l'usure et de l'abrasion dans des environnements difficiles [3]. Ceci est particulièrement utile dans les turbines aérospatiales et l'équipement de forage à huile [3].
- Ammunition perçante d'armure: le carbure de tungstène est utilisé dans la production de balles perçantes en armure en raison de sa forte densité et de sa dureté [1].
- Bijoux: sa durabilité et sa résistance aux rayures ont rendu le carbure de tungstène populaire pour les bijoux, en particulier les anneaux [1].
- Exploitation et construction: Dans ces industries, le carbure de tungstène est utilisé dans les forets, les bords de coupe et les plaques d'usure pour améliorer la durée de vie et l'efficacité de l'équipement [3].
- Blocs de moulage: le carbure de tungstène est utilisé pour fabriquer des blocs de moulage pour divers processus industriels [1].
- Biseaux: sa dureté en fait un excellent matériau pour les ciseaux utilisés dans diverses applications [1].
Les coupe-boulons peuvent-ils couper une chaîne de carbure de tungstène?
Compte tenu des propriétés du carbure de tungstène, la question de savoir si les coupe-boulons peuvent couper une chaîne fabriquée à partir de ce matériau est critique. Les coupeurs de boulons sont conçus pour couper des métaux plus doux comme l'acier, le fer et l'aluminium en appliquant une force significative pour cisaillement du matériau [2] [4]. Cependant, le carbure de tungstène présente un formidable défi en raison de sa dureté extrême et de sa résistance à la compression [3].
Limites des coupe-boulons
Les coupeurs de boulons s'appuient sur l'avantage mécanique pour couper à travers les matériaux qui sont beaucoup plus doux que leurs lames [2] [4]. La dureté du carbure de tungstène s'approche de celle du diamant, ce qui le rend très résistant à la coupe, à l'abrasion et à la déformation [1] [3]. Tenter de couper une chaîne de carbure de tungstène avec des coupe-boulons entraînera probablement l'un des résultats suivants:
1. Dommages aux coupeurs de boulons: Les lames des coupeurs de boulons, généralement en acier durci, peuvent se plier, se plier ou se casser lorsque vous essayez de couper du carbure de tungstène [2] [4]. La dureté extrême du carbure de tungstène peut dépasser la limite d'élasticité des lames de coupe de boulon, conduisant à leur défaillance.
2. La chaîne peut résister à l'action de coupe et les coupeurs de boulons glisseront simplement ou causeront des dommages de surface mineurs.
3. Potentiel de blessure: l'application d'une force excessive aux coupeurs de boulons dans le but de couper une chaîne de carbure de tungstène peut être dangereuse [2] [4]. Si les lames glissent ou se cassent, il y a un risque de blessure à l'utilisateur.
Méthodes alternatives pour couper le carbure de tungstène
Si la coupe d'une chaîne de carbure de tungstène est nécessaire, des méthodes alternatives doivent être utilisées spécialement conçues pour couper des matériaux durs et cassants:
1. Outils de coupe de diamant: les outils de diamant, tels que les lames de diamant ou les scies métalliques, sont couramment utilisées pour couper du carbure de tungstène [1]. Le diamant, étant le matériau le plus connu, peut effectivement grincer à travers le carbure de tungstène [1]. Ces outils sont souvent utilisés avec un liquide de refroidissement pour réduire la chaleur et la friction.
2. Coupe à jet d'eau abrasive: Cette méthode utilise un flux d'eau à haute pression mélangé à des particules abrasives pour éroder le carbure de tungstène [1]. La découpe de jet d'eau abrasive est précise et peut couper à travers des sections épaisses de carbure de tungstène sans générer de la chaleur excessive.
3. Mémoire de décharge électrique (EDM): EDM est un processus d'usinage non traditionnel qui utilise des étincelles électriques pour éliminer le matériau [1]. Cette méthode est particulièrement utile pour couper les formes complexes et les matériaux durs comme le carbure de tungstène [1].
4. Coupe laser: les lasers à puissance haute puissance peuvent être utilisés pour couper ou vaporiser le carbure de tungstène [1]. La coupe laser est précise et peut être utilisée pour créer des conceptions complexes, mais elle peut générer une chaleur significative, altérant potentiellement les propriétés du matériau près de la coupe [1].
Carbure de tungstène cimenté
Il est important de noter que dans de nombreuses applications, le carbure de tungstène est utilisé sous une forme 'cimentée ', où les particules de carbure de tungstène sont liées ensemble par un liant métallique, généralement du cobalt [1] [3]. La présence du liant peut affecter les propriétés globales du matériau et sa réponse à la coupe [3].
- Composition: les carbures cimentés contiennent généralement 80 à 95% de WC et 5-20% de cobalt [3].
- Propriétés: l'ajout de cobalt améliore la ténacité et la résistance à l'impact du matériau tout en conservant une grande partie de la dureté et de la résistance à l'usure du carbure de tungstène pur [3].
Même avec l'ajout d'un liant, le carbure de tungstène cimenté reste très difficile à couper avec les coupe-boulons [3]. Le classeur améliore la ténacité mais ne réduit pas la dureté à un niveau qui permet une coupe facile avec des outils conventionnels [3].
Considérations pratiques
Dans les scénarios pratiques, la tentative de couper une chaîne de carbure de tungstène avec des coupe-boulons est très peu susceptible de réussir et est plus susceptible d'endommager les coupe-boulons ou de causer des blessures [2] [4]. Pour les applications nécessitant la coupe du carbure de tungstène, des outils et techniques spécialisés sont nécessaires [1].
Conclusion
En conclusion, tenter de couper une chaîne de carbure de tungstène avec des coupe-boulons n'est pas possible en raison de la dureté exceptionnelle et de la résistance à la compression du carbure de tungstène [3]. Les coupeurs de boulons sont conçus pour couper les métaux plus doux, et les propriétés du carbure de tungstène le rendent très résistant à de telles méthodes [2] [4]. Au lieu de cela, des outils spécialisés tels que des outils de coupe de diamant, une coupe de jet d'eau abrasif, une EDM ou une coupe laser doivent être utilisés pour la coupe de carbure de tungstène [1]. Comprendre les propriétés et les applications du carbure de tungstène est essentiel pour sélectionner les outils et techniques appropriés pour travailler avec ce matériel [3].
Questions fréquemment posées (FAQ)
1. Qu'est-ce qui rend le carbure de tungstène si dur?
La dureté du carbure de tungstène provient de sa structure cristalline unique et de fortes liaisons chimiques entre les atomes de tungstène et de carbone [3]. La disposition hexagonale des atomes et les courtes longueurs de liaison contribuent à sa résistance exceptionnelle à la déformation et à l'usure [3]. De plus, la densité élevée du matériau ajoute à sa stabilité et à sa résistance à l'impact [3].
2. Les bijoux en carbure de tungstène peuvent-ils être coupés en cas d'urgence?
Oui, les bijoux en carbure de tungstène, comme les anneaux, peuvent être coupés en cas d'urgence, mais il nécessite des outils spécialisés [1]. Les outils de bijoux standard sont généralement inefficaces [1]. Les intervenants et les bijoutiers d'urgence utilisent généralement des roues de coupe enrobés de diamant ou des coupe-anneaux hydrauliques pour éliminer en toute sécurité les anneaux en carbure de tungstène [1]. Il est important de demander une aide professionnelle dans de telles situations pour éviter les blessures [1].
3. Quels sont les principaux avantages de l'utilisation du carbure de tungstène dans les outils de coupe?
Les principaux avantages de l'utilisation du carbure de tungstène dans les outils de coupe comprennent sa dureté élevée, sa résistance à l'usure et sa capacité à maintenir un tranchant pointu à des températures élevées [1]. Les outils en carbure de tungstène peuvent fonctionner à des vitesses de coupe plus élevées et durer plus longtemps que les outils en acier traditionnels, ce qui les rend idéaux pour l'usinage des matériaux durs et la production à haut volume [1].
4. Comment l'ajout de cobalt affecte-t-il les propriétés du carbure de tungstène?
L'ajout de cobalt au carbure de tungstène crée un carbure cimenté, ce qui améliore la ténacité et la résistance à l'impact du matériau [3]. Le cobalt agit comme un liant, tenant les particules de carbure de tungstène ensemble et améliorant la capacité du matériau à résister aux chocs et au stress [3]. Bien que l'ajout de cobalt réduit légèrement la dureté globale par rapport au carbure de tungstène pur, il améliore considérablement sa durabilité et sa résistance à la fracture [3].
5. Quelle est la différence entre le carbure de tungstène et le semi-semi-semi-saut en tungstène?
Le carbure de tungstène (WC) et le semicarbure de tungstène (W2C) sont deux composés distincts de tungstène et de carbone [1]. Le carbure de tungstène se compose de parties égales de tungstène et d'atomes de carbone, tandis que le semi-armstène semimirbure contient deux fois plus d'atomes de tungstène que les atomes de carbone [1]. Les deux composés ont des propriétés différentes et peuvent être présents dans les revêtements, avec leurs proportions en fonction de la méthode de revêtement utilisée [1].
Citations:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[2] https://www.whyienjoy.com/can-bolt-cuters-cut-a-tungsten-carbide-chain/
[3] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[4] https://www.mycarbides.com/can-bolt-cotters-talin-a-tungsten-carbide-chain/
[5] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[6] https://www.whyienjoy.com/can-you-cut-nungsten-carbide/
[7] https://www.whitesforestry.com/blogs/news/about-nungsten-carbide-chain
[8] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cemented-trungsten-carbide-applications-part-1
