Meniu de conținut
● Înțelegerea carburii de tungsten
>> Sinteză și compoziție
>> Proprietăți fizice
● Forme și structuri de carbură de tungsten
● Aplicații de carbură de tungsten
● Poate tăietorii cu șuruburi să taie un lanț de carbură de tungsten?
>> Limitări ale tăieturilor cu șuruburi
>> Metode alternative pentru tăierea carburii de tungsten
● Carbură de tungsten cimentat
● Considerente practice
● Concluzie
● Întrebări frecvente (întrebări frecvente)
>> 1. Ce face ca carbura de tungsten să fie atât de greu?
>> 2. Poate fi tăiată bijuteriile din carbură de tungsten în caz de urgență?
>> 3. Care sunt principalele avantaje ale utilizării carburii de tungsten în instrumentele de tăiere?
>> 4. Cum afectează adăugarea de cobalt proprietățile carburii de tungsten?
>> 5. Care este diferența dintre carbura de tungsten și semicarbidul de tungsten?
● Citări:
Carbura de tungsten este renumită pentru duritatea sa excepțională, rezistența la uzură și proprietățile termice, ceea ce îl face un material crucial în diferite aplicații industriale [3]. Acest compus, format prin fuziunea de tungsten și atomi de carbon, este frecvent utilizat în acoperiri pentru a proteja componentele critice în mediile solicitante [3]. Având în vedere natura sa robustă, apare o întrebare comună: pot tăia tăieturile în mod eficient Un lanț de carbură din Tungsten ? Acest articol se încadrează în proprietățile carburii de tungsten, aplicațiile sale și fezabilitatea tăierii acestuia cu tăieturi cu șuruburi.
Înțelegerea carburii de tungsten
Carbura de tungsten (WC) este un compus chimic care cuprinde tungsten și atomi de carbon dispuși într -o structură de cristal hexagonal [3]. De obicei, carbura de tungsten de calitate industrială constă din aproximativ 94% tungsten și 6% carbon în greutate [3]. Pentru a îmbunătăți proprietățile specifice, materialele de legare precum cobalt sau nichel sunt adesea adăugate, creând un cermet - un compozit de componente ceramice și metalice [3]. Această combinație oferă duritatea ridicată a carburii de tungsten ceramică cu duritatea lianților metalici, ceea ce o face indispensabilă în industriile care variază de la aerospațial la forajul petrolier [3].
Sinteză și compoziție
Pulberea de carbură de tungsten este sintetizată prin reacția metalului de tungsten sau a pulberii cu carbon la temperaturi cuprinse între 1.400 și 2.000 ° C [1]. Metodele alternative implică procese de pat fluid cu temperatură mai scăzută care reacționează metalul de tungsten sau trioxidul de tungsten (WO3) cu un amestec de gaz CO/CO2 și gaz de hidrogen între 900 și 1.200 ° C [1].
Compoziția chimică este concepută meticulos pentru a obține distribuții și morfologii specifice ale mărimii particulelor, care influențează direct performanța finală de acoperire [3]. Procesul de fabricație controlează cu atenție aceste caracteristici pentru a asigura o calitate constantă a acoperirii [3].
Proprietăți fizice
Tungsten Carbide se mândrește cu proprietăți fizice impresionante care îl fac potrivit pentru cereri industriale solicitante:
- Duritate: carbura de tungsten se situează chiar sub diamant în duritate printre materialele industriale comune [3]. Se înregistrează între 9,0 și 9,5 pe scara MOHS, cu o duritate Vickers de aproximativ 2600 [1] [5].
- Densitate: densitatea sa ridicată oferă stabilitate și rezistență la uzură în medii cu impact mare [3]. Carbura de tungsten are o densitate de 15,6 g/cm³ [1].
- Puncte de topire și fierbere: Materialul își menține integritatea structurală de la temperatura camerei la căldură extremă, cu un punct de topire ridicat de 2,870 ° C (5.200 ° F) și un punct de fierbere de 6.000 ° C (10.830 ° F) [1] [5].
- Proprietăți termice: Conductivitatea termică a carburii de tungsten este de 110 W/M · K, iar coeficientul său de expansiune termică este de 5,5 μm/m · K [1] [5].
Proprietăți mecanice:
- Modulul Young: aproximativ 530–700 GPA [1] [5].
- Modul în vrac: 379–381 GPA [1].
- Modul de forfecare: 274 GPA [1] [5].
- rezistență la tracțiune finală: 344 MPa [1] [5].
- rezistență la compresiune finală: aproximativ 2,7 GPa [1] [5].
- Raportul lui Poisson: 0,31 [1] [5].
- Proprietăți electrice: carbura de tungsten are o rezistivitate electrică scăzută de aproximativ 0,2 μω · m, comparabilă cu unele metale precum vanadiul [1] [5].
Aceste proprietăți se asigură colectiv că carbura de tungsten este de neprețuit în aplicațiile care necesită stabilitate dimensională și rezistență termică [3].
Forme și structuri de carbură de tungsten
Carbură de tungsten există în două forme primare:
1. Forma hexagonală (α-WC): Aceasta este cea mai frecventă formă, caracterizată printr-o structură hexagonală (HP2, grupul spațial P6M2, nr. 187) [1] [5]. Structura cuprinde o rețea hexagonală simplă a atomilor de metal aranjați în straturi, cu atomi de carbon umplând jumătate din interstiții, oferind atât tungsten, cât și carbon, cu o coordonare prismatică trigonală regulată [1] [5].
2. Forma cubică la temperatură ridicată (β-WC): Această formă are o structură de sare de rocă și este stabilă la temperaturi ridicate [1] [5].
Lungimile legăturii din structura hexagonală sunt definite cu precizie:
- Distanța dintre atomii de tungsten într -un strat ambalat hexagular: 291 pm [1] [5].
- Distanța cea mai scurtă între atomii de tungsten în straturile alăturate: 284 pm [1] [5].
- Tungsten-carbon Lungimea legăturii: 220 pm [1] [5].
Aceste caracteristici structurale contribuie la duritatea și stabilitatea excepțională a carburii de tungsten [3].
Aplicații de carbură de tungsten
Proprietățile unice ale Tungsten Carbide o fac potrivită pentru o gamă largă de aplicații din diferite industrii [3]:
- Instrumente de tăiere: carbura de tungsten este utilizată pe scară largă în instrumentele de tăiere pentru prelucrare, inclusiv bucăți de foraj, tăieturi de frezare și instrumente de strung [1]. Duritatea sa permite acestor instrumente să funcționeze la viteze de tăiere mai mari decât uneltele de oțel de mare viteză [1].
- Abrazivi: Datorită durității sale, carbura de tungsten este utilizată ca material abraziv în roțile de măcinare și compușii de lustruire [1].
- Acoperiri rezistente la uzură: aplicate ca acoperire, carbura de tungsten protejează componentele de uzură și abraziune în medii dure [3]. Acest lucru este util în special în turbinele aerospațiale și echipamentele de foraj petrolier [3].
-Muniție care se întinde pe armură: carbura de tungsten este utilizată la producerea de gloanțe care se parcă în armură, datorită densității și durității sale ridicate [1].
- Bijuterii: durabilitatea și rezistența la zgârieturi au făcut ca carbura de tungsten să fie populară pentru bijuterii, în special inele [1].
- Mineri și construcții: În aceste industrii, carbura de tungsten este utilizată în bucăți de foraj, margini de tăiere și plăci de uzură pentru a îmbunătăți durata de viață și eficiența echipamentelor [3].
- Blocuri de modelare: carbura de tungsten este utilizată pentru a face blocuri de modelare pentru diverse procese industriale [1].
- dalta: duritatea sa îl face un material excelent pentru dalta utilizată în diferite aplicații [1].
Poate tăietorii cu șuruburi să taie un lanț de carbură de tungsten?
Având în vedere proprietățile carburii de tungsten, întrebarea dacă tăieturile cu șuruburi pot tăia un lanț realizat din acest material este esențială. Tăherile cu șuruburi sunt proiectate pentru a tăia metale mai moi, cum ar fi oțelul, fierul și aluminiul, aplicând o forță semnificativă pentru forfecarea materialului [2] [4]. Cu toate acestea, carbura de tungsten prezintă o provocare formidabilă datorită durității extreme și a rezistenței la compresiune [3].
Limitări ale tăieturilor cu șuruburi
Tăietoarele cu șuruburi se bazează pe avantajul mecanic pentru a tăia materiale care sunt semnificativ mai moi decât lamele lor [2] [4]. Duritatea carburii de tungsten se apropie de cea a diamantului, ceea ce o face extrem de rezistentă la tăiere, abraziune și deformare [1] [3]. Încercarea de a tăia un lanț de carbură de tungsten cu tăieturi cu șuruburi este probabil să conducă la unul dintre următoarele rezultate:
1. Deteriorarea tăieturilor cu șuruburi: lamele tăieturilor cu șuruburi, în mod obișnuit din oțel întărit, pot să se crăpească, să se îndoaie sau să se rupă atunci când încercați să tăiați carbura de tungsten [2] [4]. Duritatea extremă a carburii de tungsten poate depăși rezistența la randament a lamelor de tăiere a șuruburilor, ceea ce duce la eșecul lor.
2. Incapacitatea de a tăia lanțul: Chiar dacă tăieturile cu șuruburi nu se rup, acestea pot să nu poată genera o forță suficientă pentru a forța carbura de tungsten [2] [4]. Lanțul poate rezista acțiunii de tăiere, iar tăieturile cu șuruburi vor aluneca pur și simplu sau vor provoca deteriorarea minoră a suprafeței.
3. Potențial pentru vătămare: Aplicarea forței excesive la tăieturile cu șuruburi în încercarea de a tăia un lanț de carbură de tungsten poate fi periculoasă [2] [4]. Dacă lamele alunecă sau se rup, există riscul de rănire a utilizatorului.
Metode alternative pentru tăierea carburii de tungsten
Dacă este necesară tăierea unui lanț de carbură de tungsten, trebuie utilizate metode alternative care sunt concepute special pentru tăierea materialelor dure și fragile:
1. Instrumente de tăiere a diamantului: instrumentele cu diamante, cum ar fi lamele de diamant sau ferăstrăul de sârmă, sunt utilizate în mod obișnuit pentru a tăia carbura de tungsten [1]. Diamantul, fiind cel mai greu material cunoscut, poate macina eficient prin carbură de tungsten [1]. Aceste instrumente sunt adesea utilizate cu un lichid de răcire pentru a reduce căldura și frecarea.
2. Tăierea abrazivă a jetului de apă: Această metodă folosește un flux de apă de înaltă presiune amestecat cu particule abrazive pentru a eroda carbura de tungsten [1]. Tăierea cu jet de apă abrazivă este precisă și poate tăia prin secțiuni groase de carbură de tungsten fără a genera căldură excesivă.
3. Prelucrare cu descărcare electrică (EDM): EDM este un proces de prelucrare netradițional care folosește scântei electrice pentru a îndepărta materialul [1]. Această metodă este utilă în special pentru tăierea formelor complexe și a materialelor dure precum carbura de tungsten [1].
4. Tăiere laser: Laserele cu putere mare pot fi utilizate pentru a tăia sau vaporiza carbura de tungsten [1]. Tăierea cu laser este precisă și poate fi utilizată pentru a crea modele complexe, dar poate genera căldură semnificativă, care ar putea modifica proprietățile materialului în apropierea tăierii [1].
Carbură de tungsten cimentat
Este important de menționat că, în multe aplicații, carbura de tungsten este utilizată într -o formă 'cimentată ', unde particulele de carbură de tungsten sunt legate între ele de un liant metalic, de obicei cobalt [1] [3]. Prezența liantului poate afecta proprietățile generale ale materialului și răspunsul acestuia la tăiere [3].
-Compoziție: Carburile cimentate conțin de obicei 80-95% WC și 5-20% cobalt [3].
- Proprietăți: Adăugarea de cobalt îmbunătățește rezistența și rezistența la impact a materialului, păstrând o mare parte din duritate și rezistență la uzură a carburii de tungsten pur [3].
Chiar și cu adăugarea unui liant, carbura de tungsten cimentat rămâne foarte dificil de tăiat cu tăietori cu șuruburi [3]. Liantul îmbunătățește duritatea, dar nu reduce duritatea la un nivel care permite tăierea ușoară cu instrumente convenționale [3].
Considerente practice
În scenarii practice, încercarea de a tăia un lanț de carbură de tungsten cu tăieturi cu șuruburi este foarte puțin probabil să aibă succes și este mai probabil să deterioreze tăieturile de șuruburi sau să provoace răni [2] [4]. Pentru aplicațiile care necesită tăierea carburii de tungsten, sunt necesare instrumente și tehnici specializate [1].
Concluzie
În concluzie, încercarea de a tăia un lanț de carbură de tungsten cu tăieturi cu șuruburi nu este posibilă din cauza durității excepționale și a rezistenței la compresiune a carburii de tungsten [3]. Tăietoarele cu șuruburi sunt proiectate pentru tăierea metalelor mai moale, iar proprietățile carburii de tungsten o fac foarte rezistentă la astfel de metode [2] [4]. În schimb, instrumentele specializate, cum ar fi uneltele de tăiere a diamantelor, tăierea cu jet de apă abrazivă, EDM sau tăierea cu laser ar trebui să fie utilizate pentru tăierea carburii de tungsten [1]. Înțelegerea proprietăților și aplicațiilor carburii de tungsten este esențială pentru selectarea instrumentelor și tehnicilor adecvate pentru lucrul cu acest material [3].
Întrebări frecvente (întrebări frecvente)
1. Ce face ca carbura de tungsten să fie atât de greu?
Duritatea carburii de tungsten provine din structura sa unică de cristal și legăturile chimice puternice între tungsten și atomi de carbon [3]. Aranjamentul hexagonal al atomilor și lungimile scurte ale legăturii contribuie la rezistența sa excepțională la deformare și uzură [3]. În plus, densitatea ridicată a materialului se adaugă stabilității și rezistenței sale la impact [3].
2. Poate fi tăiată bijuteriile din carbură de tungsten în caz de urgență?
Da, bijuteriile din carbură de tungsten, cum ar fi inelele, pot fi tăiate în caz de urgență, dar necesită instrumente specializate [1]. Instrumentele de bijuterii standard sunt în general ineficiente [1]. Respondenții de urgență și bijutierii folosesc de obicei roți de tăiere acoperite cu diamante sau tăieturi cu inel hidraulic pentru a îndepărta în siguranță inelele de carbură de tungsten [1]. Este important să solicitați asistență profesională în astfel de situații pentru a evita vătămarea [1].
3. Care sunt principalele avantaje ale utilizării carburii de tungsten în instrumentele de tăiere?
Avantajele principale ale utilizării carburii de tungsten în unelte de tăiere includ duritatea ridicată, rezistența la uzură și capacitatea de a menține o tăiere ascuțită la temperaturi ridicate [1]. Instrumentele de carbură de tungsten pot funcționa la viteze de tăiere mai mari și durează mai mult decât uneltele tradiționale din oțel, ceea ce le face ideale pentru prelucrarea materialelor dure și a producției cu volum mare [1].
4. Cum afectează adăugarea de cobalt proprietățile carburii de tungsten?
Adăugarea de cobalt la carbură de tungsten creează o carbură cimentată, care îmbunătățește rezistența și rezistența la impact a materialului [3]. Cobalt acționează ca un liant, ținând împreună particulele de carbură de tungsten și îmbunătățind capacitatea materialului de a rezista la șoc și stres [3]. În timp ce adăugarea de cobalt reduce ușor duritatea generală în comparație cu carbura de tungsten pur, aceasta îmbunătățește semnificativ durabilitatea și rezistența la fractură [3].
5. Care este diferența dintre carbura de tungsten și semicarbidul de tungsten?
Carbură de tungsten (WC) și semicarbură de tungsten (W2C) sunt doi compuși distinși de tungsten și carbon [1]. Carbura de tungsten este formată din părți egale de tungsten și atomi de carbon, în timp ce semicarbura de tungsten conține de două ori mai mulți atomi de tungsten decât atomii de carbon [1]. Ambii compuși au proprietăți diferite și pot fi prezenți în acoperiri, proporțiile lor în funcție de metoda de acoperire folosită [1].
Citări:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
]
[3] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
]
[5] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[6] https://www.whyienjoy.com/can-you-cut-tigsten-carbide/
[7] https://www.whitesforestry.com/blogs/news/about-tungsten-carbide-chain
[8] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-chemed-tungsten-carbide-applications-part-1
