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● Entendendo o carboneto de tungstênio
● Aplicações de carboneto de tungstênio
>> 1. Ferramentas de corte:
>> 2. Peças resistentes ao desgaste:
>> 3. Instrumentos cirúrgicos:
>> 4. Munição:
>> 5. Outras aplicações:
● Técnicas para perfurar o carboneto de tungstênio
>> 1. Ferramentas de diamante
>> 2. Maixa de descarga elétrica (EDM)
>> 3. perfuração abrasiva
● Guia passo a passo para perfurar o carboneto de tungstênio com serra de orifício de diamante
>> 1. Preparação:
>> 2. Iniciando o buraco:
>> 3. Processo de perfuração:
>> 4. Completando o buraco:
>> 5. Inspeção:
● Precauções de segurança
● Conclusão
● Perguntas frequentes
>> 1. O que torna o carboneto de tungstênio tão duro?
>> 2. Posso usar bits regulares de perfuração para perfurar o carboneto de tungstênio?
>> 3. Por que é importante usar um líquido de arrefecimento ao perfurar o carboneto de tungstênio?
>> 4. Qual é a melhor velocidade para perfurar o carboneto de tungstênio?
>> 5. O EDM é uma opção melhor do que a perfuração de diamantes para o carboneto de tungstênio?
● Citações:
O carboneto de tungstênio se destaca como um dos materiais mais difíceis do mundo, reconhecidos por sua dureza, força e resistência excepcionais ao desgaste e corrosão [3] [4] [6]. Composto por tungstênio e carbono, possui uma combinação única de propriedades que o tornam inestimável em várias indústrias [2]. Seus usos variam de ferramentas de corte e peças resistentes ao desgaste a instrumentos cirúrgicos e até munição [2] [4] [8].
Dada a sua dureza extrema, A perfuração de carboneto de tungstênio apresenta um desafio significativo [1] [3]. Ao contrário dos materiais mais suaves, os bits tradicionais de perfuração geralmente falham contra o carboneto de tungstênio devido à resistência superior do material à abrasão [1] [3]. No entanto, com as técnicas e ferramentas corretas, é de fato possível perfurar o carboneto de tungstênio [1] [5]. Este artigo explora os métodos, aplicações e propriedades do carboneto de tungstênio, oferecendo um guia abrangente para entender e trabalhar com esse material notável.
Entendendo o carboneto de tungstênio
O carboneto de tungstênio (WC) é um composto químico compreendendo átomos de tungstênio e carbono [2]. Sua fórmula molecular é WC, com um peso molecular de 195.85 [2]. O composto é conhecido por suas propriedades físicas e químicas excepcionais, tornando -o adequado para uma ampla gama de aplicações [2].
- Drazidade: o carboneto de tungstênio tem uma microheridade de 17300 MPa, perto do de diamante, tornando -o altamente resistente a arranhar e usar [2] [6].
- Módulo elástico: seu módulo elástico é 710GPa, indicando sua rigidez e resistência à deformação sob estresse [2].
- Resistência à compressão: a resistência à compressão é de 56MP, mostrando sua capacidade de suportar alta pressão sem quebrar [2].
- Expansão térmica: o coeficiente de expansão térmica é de 6,9 × 10-6 / k, o que significa que se expande minimamente com alterações de temperatura [2].
- Condutividade: o carboneto de tungstênio é um bom condutor de eletricidade e calor [2] [6].
- Resistência química: é insolúvel em água, ácido clorídrico e ácido sulfúrico, embora possa ser dissolvido em uma mistura de ácidos nítricos e hidrofluóricos [2].
- Resistência a oxidação: O carboneto de tungstênio tem uma fraca capacidade de antioxidação, iniciando a oxidação ativa no ar acima de 500 ° C [2].
O carboneto puro de tungstênio é quebradiço, mas sua resistência pode ser melhorada adicionando pequenas quantidades de outros metais como titânio e cobalto [2]. Esses aditivos reduzem a fragilidade e aprimoram o desempenho geral do material [2]. O carboneto de tungstênio geralmente aparece como um cristal hexagonal preto com um brilho metálico [2].
Aplicações de carboneto de tungstênio
As propriedades exclusivas do carboneto de tungstênio o tornam indispensável em inúmeras aplicações em várias indústrias [2] [4] [6].
1. Ferramentas de corte:
- O carboneto de tungstênio é amplamente utilizado em ferramentas de corte de fabricação, como exercícios, cortadores de moagem, torneiras, rodas de corte e lâminas de serra [2] [9].
- Sua alta dureza e resistência ao desgaste permitem que essas ferramentas reduzam materiais difíceis como aço, titânio e outros carbonetos [8] [9].
-As superfícies de corte de carboneto são essenciais para usinar materiais resistentes, como aço carbono e aço inoxidável, especialmente na produção de alta e alta precisão [8].
- Eles mantêm uma ponta nítida de ponta mais longa que as ferramentas de aço, resultando em melhores acabamentos e usinagem mais rápida [8].
- Revestimentos como nitreto de alumínio de titânio ou nitreto de cromo de titânio podem aumentar ainda mais a estabilidade térmica e prolongar a vida útil da ferramenta [8].
2. Peças resistentes ao desgaste:
- É usado para tornar as peças submetidas a altas tensões, como as das indústrias de petróleo e gás, mineração e celulose e papel [2] [9].
- Essas partes se beneficiam de alta resistência ao desgaste, resistência à corrosão e vida útil prolongada [9].
3. Instrumentos cirúrgicos:
- O carboneto de tungstênio aumenta o desempenho de instrumentos cirúrgicos devido à sua resistência e durabilidade da corrosão [4].
- Sua capacidade de manter uma borda nítida é crucial para procedimentos cirúrgicos precisos [4].
4. Munição:
- O carboneto de tungstênio é usado na munição de piercing de armadura devido à sua dureza e alta densidade [8].
- É particularmente eficaz nas rodadas de sabot, onde um sabot de plástico descarta no focinho do barril, permitindo que o projétil penetre em armadura efetivamente [8].
5. Outras aplicações:
- Materiais estruturais do forno do forno: usado em ambientes de alta temperatura devido à sua resistência ao calor [2].
- Componentes do motor a jato: garante a durabilidade e a confiabilidade em condições extremas [2].
- Cermet Materiais: aprimora as propriedades dos materiais compósitos [2].
- Elementos de aquecimento de resistência: fornece geração de calor eficiente [2].
- Cruzados de fundição: adequados para metais como cobre, cobalto e bismuto [2].
- Filmes semicondutores: oferece resistência ao desgaste na fabricação de semicondutores [2].
- Equipamento esportivo: usado em tacos de golfe e postes de esqui para maior durabilidade [4] [6].
- Instrumentos musicais: utilizado em slides de guitarra para sua superfície suave e durável [4].
- Canetas esferográficas: forma a ponta das canetas de esfero devido à sua resistência ao desgaste [4].
- Satélites espaciais: fornece resistência a flutuações extremas de temperatura [4].
- Ferramentas de moldagem por injeção: moldes de precisão para moldagem por injeção de plástico se beneficiam da alta precisão, durabilidade e resistência do desgaste do tungstênio [9].
Técnicas para perfurar o carboneto de tungstênio
A perfuração de carboneto de tungstênio requer técnicas e ferramentas especializadas devido à sua extrema dureza [1] [3]. Os bits tradicionais de perfuração feitos de aço de alta velocidade (HSS) são geralmente ineficazes [1] [3]. Os métodos principais para perfurar o carboneto de tungstênio incluem o uso de ferramentas de diamante e usinagem de descarga elétrica (EDM) [1] [7].
1. Ferramentas de diamante
O diamante, sendo um dos materiais mais difíceis, é a escolha ideal para a perfuração de carboneto de tungstênio [1] [7]. As ferramentas de diamante vêm em várias formas, incluindo serras de orifício revestidas de diamante, exercícios de núcleo de diamante e brocas de torção PCD (diamante policristalino) [1] [5] [7].
SERAÇÕES DE HOLO COMBALHADO DO DIAMIDO:
- Eles são eficazes para criar orifícios maiores no carboneto de tungstênio [1] [3].
- A serra do orifício apresenta uma lâmina circular com partículas de diamante embutidas na aresta de corte [1].
- É crucial usar um líquido de arrefecimento, como água, para manter a broca um pouco fresca e reduzir o atrito [1].
- Comece a perfurar em um ângulo para permitir que o bit mordesse o material antes de endireitar a broca [1].
- Aplicar pressão constante e manter uma velocidade lenta e consistente é essencial para alcançar um orifício limpo [1].
Diamond Core Brills:
- Os exercícios de núcleo de diamante são adequados para criar orifícios precisos [7].
- Esses exercícios têm um núcleo oco com partículas de diamante na aresta de corte [7].
- Eles são frequentemente usados com um eixo de alimentação de água para manter a área de perfuração fresca e afastar os detritos [7].
PCD Twist Brills:
- Os exercícios de torção PCD são projetados especificamente para perfurar materiais duros como o carboneto de tungstênio [5].
- A estrutura de diamante policristalino fornece excelente resistência ao desgaste e desempenho de corte [5].
- Esses exercícios podem criar orifícios menores com alta precisão [5].
2. Maixa de descarga elétrica (EDM)
O EDM é um processo de usinagem não tradicional que usa faíscas elétricas para corroer o material [7]. É particularmente útil para criar formas e orifícios complexos em materiais duros, como o carboneto de tungstênio [7].
Processo:
- O EDM envolve a criação de uma série de descargas de corrente rapidamente recorrentes entre dois eletrodos, separados por um fluido dielétrico [7].
- Um eletrodo é a ferramenta de corte e o outro é a peça de trabalho de carboneto de tungstênio [7].
- As faíscas corroem o material, criando gradualmente a forma ou orifício desejado [7].
Vantagens:
- EDM pode criar formas complexas e orifícios muito pequenos [7].
- Não requer contato direto entre a ferramenta e a peça de trabalho, reduzindo o risco de estresse e dano mecânico [7].
Desvantagens:
- O EDM é um processo relativamente lento em comparação com outros métodos de usinagem [7].
- Requer equipamentos e conhecimentos especializados [7].
3. perfuração abrasiva
A perfuração abrasiva envolve o uso de partículas abrasivas, como poeira de diamante, misturadas com um fluido para corroer o carboneto de tungstênio [7].
Processo:
- Um tubo de cobre é usado como broca e a poeira de diamante é misturada com óleo ou água para formar uma pasta [7].
- A pasta é alimentada na área de perfuração à medida que a broca gira, corroendo gradualmente o material [7].
Vantagens:
- Este método pode ser usado com equipamentos relativamente simples [7].
Desvantagens:
- A perfuração abrasiva é um processo lento e trabalhoso [7].
- pode não produzir orifícios altamente precisos [7].
Guia passo a passo para perfurar o carboneto de tungstênio com serra de orifício de diamante
Aqui está um guia passo a passo sobre como perfurar o carboneto de tungstênio usando uma serra de orifício revestida de diamante [1]:
Materiais e ferramentas necessários:
- peça de trabalho de carboneto de tungstênio [1]
- SAW JCB Diamond Tech Hole (ou serra de orifício revestida de diamante semelhante) [1]
- broca [1]
- grampo [1]
- pedaço de madeira (para proteger a peça de trabalho) [1]
- Bandeja com água (para resfriar a broca) [1]
- óculos de segurança e luvas [1]
1. Preparação:
- Prenda a peça de trabalho de carboneto de tungstênio a um pedaço de madeira usando um grampo [1]. Isso impede que o material se mova durante a perfuração, garantindo precisão e segurança [1].
- Certifique -se de ter uma bandeja de água fria e limpa nas proximidades para esfriar a broca [1].
2. Iniciando o buraco:
- Comece a perfurar em um leve ângulo para permitir que a serra do orifício morda o carboneto de tungstênio [1].
- Aplique pressão suave e consistente [1].
- Uma vez que o bit ganhou um ponto de apoio, endireite gradualmente a broca [1].
3. Processo de perfuração:
- Mantenha uma velocidade lenta e constante durante todo o processo de perfuração [1].
- Aplique pressão consistente, mas evite forçar a broca [1].
- A cada cinco segundos, remova a broca e esfrie -a na bandeja de água [1]. Isso impede o superaquecimento, o que pode danificar o revestimento de diamante e reduzir a vida útil da bit [1].
4. Completando o buraco:
- Continue perfurando até cortar o carboneto de tungstênio [1].
- Quando o orifício estiver concluído, remova cuidadosamente o núcleo da serra do orifício [1].
5. Inspeção:
- Inspecione o orifício perfurado para quaisquer imperfeições [1].
- Verifique a condição da broca para garantir que ele ainda esteja em boas condições de funcionamento [1].
Precauções de segurança
Ao trabalhar com carboneto de tungstênio e ferramentas elétricas, é crucial seguir as precauções de segurança para evitar lesões [1].
- Use óculos de segurança: sempre use óculos de segurança para proteger seus olhos de detritos voadores [1].
- Use luvas: use luvas para proteger as mãos de bordas afiadas e cortes em potencial [1].
- Uso do líquido de arrefecimento: Use um líquido de arrefecimento, como água, para manter a broca e a peça de trabalho legal [1]. Isso impede o superaquecimento e estende a vida útil da ferramenta [1].
- peça de trabalho segura: verifique se a peça de trabalho está presa com segurança para impedir o movimento durante a perfuração [1].
- Evite superaquecimento: não permita que a broca superaqueça. Deixe esfriar regularmente para manter sua eficácia e evitar danos [1].
- Pressão consistente: aplique pressão consistente durante a perfuração, mas evite forçar a ferramenta [1].
- Ventilação adequada: trabalhe em uma área bem ventilada para evitar inalar poeira ou fumaça [1].
- Manutenção da ferramenta: Inspecione e mantenha regularmente suas ferramentas para garantir que elas estejam em boas condições de trabalho [1].
Conclusão
A perfuração de carboneto de tungstênio, embora desafiadora, é possível com as ferramentas e técnicas certas. Serras de orifício revestidas de diamante, exercícios de núcleo de diamante e brocas de torção PCD são eficazes para criar orifícios no carboneto de tungstênio [1] [5] [7]. A usinagem de descarga elétrica (EDM) oferece uma alternativa para formas complexas e pequenos orifícios [7]. Seguindo os procedimentos recomendados e as precauções de segurança, você pode trabalhar com sucesso com este material excepcionalmente difícil [1]. As propriedades exclusivas do tungstênio carboneto o tornam essencial em inúmeras aplicações, e entender como usinar ele expande sua utilidade ainda mais [2] [4] [6].
Perguntas frequentes
1. O que torna o carboneto de tungstênio tão duro?
A dureza do carboneto de tungstênio vem das fortes ligações covalentes entre os átomos de tungstênio e carbono [2]. Isso cria uma estrutura densa e rígida que resiste à deformação e desgaste [2]. A adição de metais como o cobalto aumenta ainda mais sua resistência e reduz a fragilidade [2].
2. Posso usar bits regulares de perfuração para perfurar o carboneto de tungstênio?
Não, os bits regulares de perfuração feitos de aço de alta velocidade (HSS) não são eficazes para perfurar o carboneto de tungstênio [1] [3]. O carboneto de tungstênio é muito mais difícil que o HSS, fazendo com que o bit de broca se desgaste rapidamente sem fazer progresso significativo [1] [3]. Os exercícios com revestimento de diamante ou PCD são necessários [1] [5].
3. Por que é importante usar um líquido de arrefecimento ao perfurar o carboneto de tungstênio?
O uso de um líquido de arrefecimento, como a água, é crucial para dissipar o calor gerado durante o processo de perfuração [1]. O superaquecimento pode danificar o revestimento de diamante na broca, reduzindo sua eficácia e vida útil [1]. Além disso, o líquido de arrefecimento ajuda a liberar detritos, impedindo -o de entupir a área de corte [1].
4. Qual é a melhor velocidade para perfurar o carboneto de tungstênio?
A melhor velocidade para perfurar o carboneto de tungstênio é tipicamente lenta e constante [1]. Altas velocidades podem gerar calor excessivo e fazer com que a broca se desgaste rapidamente [1]. Uma velocidade lenta e consistente permite que as partículas de diamante afastem efetivamente o material sem superaquecer [1].
5. O EDM é uma opção melhor do que a perfuração de diamantes para o carboneto de tungstênio?
O EDM pode ser uma opção melhor para criar formas complexas, orifícios muito pequenos ou quando a precisão é fundamental [7]. No entanto, o EDM é um processo mais lento e mais caro em comparação com a perfuração de diamantes [7]. A perfuração de diamantes é adequada para orifícios mais simples e quando a velocidade e a relação custo-benefício são fatores importantes [1] [7].
Citações:
[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-drill-a-hole-hrough-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-seed-machining/7944-drilling-carbide.html
[8] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[9] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cemented-tungsten-carbide-applications-part-1
