Menu konten
● Pengantar Tungsten Carbide
>> Bahan baku
● Proses pembuatan
● Teknik pemesinan canggih
● Aplikasi Produk Tungsten Carbide
● Teknik manufaktur canggih
>> Proses pembuatan aditif
>> Manfaat manufaktur aditif
● Teknologi Pelapisan Tungsten Carbide
● Daur ulang tungsten carbide
>> Metode elektrolitik
>> Metode peleburan seng
● Keberlanjutan di industri karbis
● Kesimpulan
● Pertanyaan yang sering diajukan
>> 1. Apa itu Tungsten Carbide?
>> 2. Bagaimana Tungsten Carbide diproduksi?
>> 3. Apa aplikasi utama tungsten carbide?
>> 4. Bisakah tungsten karbida didaur ulang?
>> 5. Apa manfaat menggunakan tungsten carbide dalam aplikasi industri?
● Kutipan:
Tungsten carbide, yang dikenal dengan kekerasan dan ketahanan aus yang luar biasa, adalah bahan penting dalam produksi produk industri karbida. Produk -produk ini banyak digunakan di berbagai industri, termasuk sektor manufaktur, pertambangan, kedirgantaraan, dan otomotif. Proses pembuatan Tungsten carbide melibatkan beberapa langkah kompleks, dari pemilihan bahan baku hingga pembentukan produk akhir. Dalam artikel ini, kami akan mempelajari proses terperinci tentang bagaimana produk Tungsten Carbide diproduksi.
Pengantar Tungsten Carbide
Tungsten karbida adalah senyawa yang terbuat dari atom tungsten dan karbon, dengan formula kimia WC. Ini terkenal dengan kekerasannya, yang sebanding dengan berlian, membuatnya ideal untuk aplikasi yang membutuhkan ketahanan dan presisi keausan yang tinggi. Produk tungsten karbida sering dikombinasikan dengan bahan pengikat, seperti kobalt atau nikel, untuk meningkatkan ketangguhan dan kemampuan kerja mereka.
Bahan baku
Bahan baku utama untuk memproduksi tungsten karbida adalah sumber bijih tungsten dan karbon. Bijih tungsten diproses menjadi tungsten oksida, yang kemudian dikurangi menjadi bubuk logam tungsten di atmosfer hidrogen. Karbon biasanya bersumber dari karbon hitam atau grafit dengan kemurnian tinggi. Kualitas bahan baku ini secara signifikan mempengaruhi kinerja produk akhir.
Proses pembuatan
Proses pembuatan produk tungsten carbide melibatkan beberapa langkah kunci:
1. Pencampuran Bahan: Bubuk tungsten dicampur dengan karbon hitam dalam ball mill selama 2-4 jam untuk memastikan keseragaman. Langkah ini sangat penting karena mempengaruhi kualitas produk akhir. Campuran harus mempertimbangkan tidak hanya karbon yang dibutuhkan untuk karburisasi tetapi juga karbon yang dibutuhkan untuk reaksi antara karbon dan oksigen dalam bubuk.
2. Karburisasi: Campuran tungsten-karbon dipanaskan dalam tungku tabung karbon grafit pada suhu tinggi (biasanya antara 1300 ° C hingga 1600 ° C) untuk membentuk tungsten karbida. Suhu yang tepat tergantung pada ukuran partikel yang diinginkan dari produk akhir. Suhu yang berbeda mempengaruhi ukuran butir dan kekerasan dari tungsten karbida yang dihasilkan [1].
3. Penggilingan dan penyaring: Setelah karburisasi, tungsten karbida ditumbuk menjadi bubuk halus dan diayak untuk mencapai ukuran partikel yang seragam. Partikel-partikel halus biasanya disaring melalui saringan 200-mesh, sedangkan partikel kasar menggunakan saringan 60-mesh. Ini memastikan bahwa bubuk cocok untuk proses selanjutnya [1].
4. Pencampuran dengan Binder: Bubuk tungsten karbida dicampur dengan bahan pengikat, seperti kobalt, untuk meningkatkan ketangguhan dan kemampuan kerja. Campuran ini sangat penting untuk menciptakan produk yang kuat dan tahan lama. Proporsi pengikat mempengaruhi sifat keseluruhan dari produk industri karbida akhir [1].
5. Pemadatan: Campuran ditekan ke dalam bentuk yang diinginkan menggunakan mesin bertekanan tinggi. Ini menciptakan 'green compact ' yang rapuh tetapi memiliki bentuk yang dimaksud. Teknik seperti penekan isostatik dingin (CIP) atau penekanan uniaksial umumnya digunakan [1].
6. Sintering: Compact hijau dipanaskan dalam tungku vakum pada suhu tinggi (biasanya sekitar 1500 ° C) untuk menggabungkan partikel bersama -sama, menghasilkan struktur karbida yang padat dan padat. Sintering sangat penting untuk mencapai kepadatan yang diinginkan dan sifat mekanik [1].
7. Pembentukan dan Penggilingan Terakhir: Produk yang disinter kemudian dibentuk dan ditumbuk untuk mencapai dimensi yang diinginkan dan permukaan akhir. Teknik seperti pemesinan CNC dan pemesinan EDM digunakan untuk pembentukan yang tepat [1].
Teknik pemesinan canggih
Setelah bentuk dasar disinter, penyempurnaan lebih lanjut dicapai melalui berbagai metode pemotongan dan penggilingan [1]:
- Pemotongan EDM Kawat Cepat: Langkah awal ini melibatkan penggunaan pemesinan pelepasan listrik kawat (EDM) untuk memotong bahan baja tungsten menjadi bentuk dan ukuran yang kasar. Ini adalah metode yang efektif untuk membentuk kasar [1].
- Pemotongan kawat sedang: Mengikuti pemotongan kasar, pemotongan kawat sedang digunakan untuk detail yang lebih baik, meningkatkan bentuk presisi bagian tungsten karbida [1].
- Proses penggilingan: penggilingan sangat penting untuk mencapai dimensi akhir dan kualitas permukaan yang diperlukan [1]:
- Penggilingan permukaan: Ini terutama digunakan untuk memproses permukaan datar, memastikan kontrol atas paralelisme permukaan dan tegak lurus [1].
- Penggilingan silinder: termasuk penggilingan silinder internal, eksternal, dan keduanya gabungan, silindris berfokus pada pemrosesan bagian melingkar untuk mempertahankan konsentrisitas [1].
- PG Profil Penggilingan: Metode penggilingan khusus ini digunakan untuk permukaan melengkung dan pemesinan ujung karbida yang tepat, mematuhi pola penggilingan terprogram tertentu [1].
- Pemesinan CNC: Pemesinan pasca-pencarian, CNC memurnikan bagian-bagian ke dimensi akhir mereka, terutama setelah perawatan pendinginan yang dapat menyebabkan deformasi halus. Pusat pemesinan CNC menawarkan efisiensi tinggi meskipun biaya tinggi terkait dengan peralatan [1].
- Putar CNC: Putar CNC sangat penting untuk permukaan pemesinan yang kompleks, termasuk talang dan kontrol yang tepat atas sudut dan toleransi dalam lubang dan slot [1].
- EDM Machining: Untuk fitur yang membutuhkan toleransi yang sangat ketat seperti lubang buta, pemesinan EDM adalah metode pilihan. Pemotongan kawat yang lambat, bentuk EDM lain, sangat ideal untuk pemesinan lubang dan lubang mikro [1].
- Sentuhan akhir dengan pemotongan kawat yang lambat: Proses pembuatan diakhiri dengan pemotongan kawat lambat, memastikan bahwa dimensi akhir secara ketat selaras dengan persyaratan desain [1].
Aplikasi Produk Tungsten Carbide
Produk tungsten karbida digunakan dalam berbagai industri karena kekerasan luar biasa dan ketahanan aus. Beberapa aplikasi utama meliputi:
- Alat pemotongan: Tungsten carbide banyak digunakan dalam alat pemotong seperti bit bor, sisipan penggilingan, dan bilah gergaji karena kemampuannya untuk mempertahankan ketajaman dalam kondisi stres tinggi.
-Bagian tahan keausan: Digunakan pada bagian tahan aus seperti kursi katup, impeler pompa, dan liner crusher untuk meningkatkan daya tahan dan mengurangi biaya perawatan.
- Aerospace dan Otomotif: Tungsten carbide digunakan dalam komponen kinerja tinggi untuk industri kedirgantaraan dan otomotif karena kekuatan dan presisinya.
- Produksi minyak dan gas: Pelapis tungsten karbida diterapkan pada peralatan pengeboran dan komponen produksi untuk memperpanjang umurnya di lingkungan abrasif.
- Aplikasi medis: Tungsten carbide digunakan dalam alat bedah dan implan karena biokompatibilitas dan daya tahannya.
Teknik manufaktur canggih
Dalam beberapa tahun terakhir, teknik canggih seperti manufaktur aditif telah dieksplorasi untuk memproduksi suku cadang karbida tungsten. Metode -metode ini memungkinkan penciptaan geometri kompleks dan berpotensi mengurangi waktu dan biaya produksi.
Proses pembuatan aditif
Proses pembuatan aditif untuk tungsten karbida melibatkan pencampuran partikel tungsten karbida dengan karbida lain dan pengikat, kemudian menggunakan teknik seperti pencairan laser selektif untuk menciptakan bentuk yang diinginkan. Proses ini menawarkan fleksibilitas dalam desain dan dapat menghasilkan bagian dengan detail yang rumit.
Manfaat manufaktur aditif
- Geometri kompleks: memungkinkan untuk penciptaan bentuk kompleks yang sulit dicapai dengan metode tradisional.
- Pengurangan Limbah Bahan: Meminimalkan limbah material dengan membangun bagian dari lapisan demi lapisan.
- Peningkatan kecepatan: berpotensi mengurangi waktu produksi dibandingkan dengan proses sintering tradisional.
Teknologi Pelapisan Tungsten Carbide
Teknologi pelapisan Tungsten Carbide sangat populer di industri kedirgantaraan, yang secara efektif dapat menangani keausan peralatan penerbangan [6]. Teknologi pelapisan yang disebut deposisi uap kimia suhu rendah (CVD) umumnya digunakan di antara produsen penerbangan paling terkenal di Eropa dan Amerika Serikat, yang merupakan proses untuk menyetor pelapis karbida tungsten dan telah dianggap sebagai solusi praktis, teknis, dan komersial [6]. Ini dapat secara signifikan meningkatkan umur suku cadang pesawat terbang dan banyak digunakan dalam mesin jet tiga generasi pesawat seperti topan dan F16 [6]. Proses pelapisan yang ada termasuk penyemprotan api supersonik tungsten karbida, pelapisan kromium keras, deposisi uap fisik tungsten karbida, dan penyemprotan ledakan tungsten karbida [6]. Namun, meskipun aplikasi ini telah berhasil di beberapa bidang, mereka memiliki keterbatasan sendiri [6].
Daur ulang tungsten carbide
Daur ulang tungsten carbide sangat penting karena penggunaannya yang luas dalam alat pemotongan dan permesinan dan dampak lingkungan dan ekonomi yang signifikan [4]. Dua metode utama untuk mendaur ulang tungsten karbida adalah metode elektrolitik dan metode peleburan seng [4]. Masing -masing memiliki proses dan aplikasi yang unik, membuatnya cocok untuk berbagai jenis bahan tungsten karbida tungsten [4].
Metode elektrolitik
Metode elektrolitik adalah proses yang efisien yang memanfaatkan potensi elektroda dari berbagai komponen dalam limbah yang mengandung tungsten [4]. Metode ini sangat efektif untuk bahan limbah yang mencakup tungsten karbida dan logam kobalt [4].
Tinjauan Proses:
- Dalam larutan asam, seperti satu dengan konsentrasi asam klorida sekitar 20g/L, kobalt dapat secara selektif dilarutkan, atau kobalt dan tungsten karbida dapat secara bersamaan terlarut [4].
- Anoda grafit dan katoda pelat nikel digunakan, di mana kobalt larut ke dalam larutan, membentuk cocl2 [4].
- Elektrolisis dilakukan pada tegangan rendah 1.0-1.5V, yang mengarah ke pembubaran kobalt dan mengelupas dari WC dari limbah [4].
- Lumpur anoda yang diproduksi kemudian diproses (dicuci, bola digiling, dan diayak) untuk memulihkan WC, yang dapat digunakan kembali untuk menghasilkan karbida tungsten baru [4].
Keuntungan:
- Reagen rendah dan konsumsi energi [4].
- Kesederhanaan proses [4].
Keterbatasan:
- Hanya berlaku untuk limbah tungsten karbida dengan kandungan kobalt di atas 10%[4].
Metode peleburan seng
Metode ini melibatkan penggunaan seng logam dan suhu tinggi untuk memulihkan tungsten karbida dari bahan limbah [4]. Ini efektif untuk limbah tungsten karbida dengan kandungan kobalt rendah atau yang mengandung logam lain seperti tantalum dan titanium [4].
Tinjauan Proses:
- Limbah blok karbida tungsten dan seng logam ditempatkan di wadah di dalam tungku vakum [4].
- Campuran dipanaskan hingga suhu antara 773 hingga 873 K, di mana kobalt bereaksi dengan seng cair untuk membentuk paduan seng-kobalt [4].
- Pada 1173 K, seng dihilangkan dengan distilasi vakum, meninggalkan WC longgar dan bubuk kobalt [4].
- WC dan bubuk kobalt yang dipulihkan kemudian diproses (bola digiling dan disaring) untuk digunakan dalam produksi baru karbida tungsten [4].
Keuntungan:
- Proses produksi pendek [4].
- Mampu menangani limbah konten kobalt rendah [4].
- memulihkan bahan yang sangat cocok dengan tingkat limbah asli [4].
Keterbatasan:
- Membutuhkan jenis bahan limbah tertentu [4].
- Peralatan kompleks dan konsumsi energi tinggi [4].
- Secara umum, biaya yang lebih tinggi dari metode elektrolitik [4].
Keberlanjutan di industri karbis
Industri karbida adalah bagian penting dari industri pengerjaan logam dan memainkan peran penting dalam pembuatan alat, komponen mesin, dan bagian presisi lainnya [7]. Namun, industri ini juga menghadapi berbagai tantangan mengenai keberlanjutan [7]. Salah satu tantangan terbesar adalah penggunaan bahan baku seperti tungsten dan kobalt, yang digunakan dalam produksi karbida [7]. Bahan baku ini terbatas dan ekstrakinya dapat memiliki dampak lingkungan seperti konsumsi energi, penggunaan air, dan emisi CO2 [7]. Masalah lain adalah pembuangan limbah karbida, yang sering dapat menimbulkan beban pada lingkungan karena kandungan logam berat yang tinggi dan zat berbahaya lainnya [7].
Untuk mengatasi tantangan ini, banyak perusahaan di industri karbida telah mulai menerapkan proses dan praktik yang lebih berkelanjutan [7]. Ini termasuk menggunakan bahan baku daur ulang, mengurangi limbah dan emisi, mengoptimalkan proses produksi, dan mempromosikan ekonomi melingkar dan efisiensi sumber daya [7]. Beberapa perusahaan juga beralih ke bahan alternatif seperti karbida berdasarkan baja atau keramik daur ulang [7]. Bahan -bahan ini memiliki keuntungan menjadi lebih ramah lingkungan dan membutuhkan lebih sedikit bahan baku [7].
Kesimpulan
Pembuatan produk tungsten karbida melibatkan proses kompleks yang membutuhkan kontrol yang tepat atas kualitas bahan baku, pencampuran, karburisasi, dan kondisi sintering. Produk yang dihasilkan sangat dihargai di berbagai industri untuk kekerasan luar biasa dan resistensi keausan, membuatnya sangat diperlukan untuk alat pemotongan, bagian tahan aus, dan komponen kinerja tinggi.
Pertanyaan yang sering diajukan
1. Apa itu Tungsten Carbide?
Tungsten karbida adalah senyawa yang terbuat dari atom tungsten dan karbon, yang dikenal karena kekerasan dan ketahanan aus yang luar biasa. Ini banyak digunakan dalam produk industri karbida.
2. Bagaimana Tungsten Carbide diproduksi?
Tungsten karbida diproduksi melalui proses metalurgi bubuk yang melibatkan pencampuran bubuk tungsten dengan karbon, karburisasi, penggilingan, pencampuran dengan pengikat, pemadatan, dan sintering.
3. Apa aplikasi utama tungsten carbide?
Tungsten carbide digunakan dalam alat pemotong, bagian tahan aus, komponen dirgantara, bagian otomotif, dan aplikasi medis karena kekerasan dan daya tahannya.
4. Bisakah tungsten karbida didaur ulang?
Ya, tungsten carbide dapat didaur ulang. Alat bekas dan bahan bekas dapat direklamasi dan digunakan kembali, mengurangi limbah dan menghemat sumber daya.
5. Apa manfaat menggunakan tungsten carbide dalam aplikasi industri?
Tungsten carbide menawarkan masa pakai alat yang diperluas, pengurangan biaya perawatan, peningkatan presisi, dan peningkatan efisiensi manufaktur, menjadikannya pilihan yang hemat biaya untuk menuntut aplikasi industri.
Kutipan:
[1] https://www.carbide-products.com/blog/how-tungsten-carbide-parts-made/
[2] https://www.coherentmarketinsights.com/industry-reports/tungsten-carbide-market
[3] https://www.tungstenmetalsgroup.com/blog-blog/tungsten-scrap-metal-recycling
[4] https://www.carbide-products.com/blog/tungsten-carbide-recycling/
[5] https://www.persistenceMarketresearch.com/market-research/tungsten-carbide-powder-market.asp
[6] https://www.samaterials.com/content/how-does-the-new-new-tungsten-carbide-coating-fleatten-aircraft-parts.html
[7] https://grafhartmetall.com/en/sustainability-in-the-carbide-industry/
[8] https://patents.google.com/patent/ep2521799a1/en
[9] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-carbide-market-future-trends-solutions-indostry-fib5f
[10] https://grafhartmetall.com/en/innovations-in-tungsten-carbide-coatings-swiss-expertise-revealed/
[11] https://www.uniontool.com/news/tungsten-carbide-end-mills-news-archive/
[12] https://tungstencarbide42.wordpress.com/environmental-impact-and-sustainability/
[13] https://www.itia.info/wp-content/uploads/2023/07/itia_newsletter_2019_08.pdf
[14] https://www.ls-carbide.com/news/tungsten-carbide-market-outlook-an-in-depth-analysis-future-growth-trends.htm
[15] https://www.hit-tw.com/newsdetails.aspx?nid=298
[16] https://www.durit.com/technology/carbide
[17] https://www.mdpi.com/2071-1050/15/16/12249
[18] https://www.allied-siaterial.co.jp/en/research-development/tungsten_recycle.html
[19] https://www.carbide-part.com/blog/compehensive-analysis-of-tungsten-carbide-parts-characteristics-types-applications-and-future-trends/
[20] https://patents.google.com/patent/us4008090a/en
