Meniu de conținut
● 1.. Pregătirea materiei prime
>> 1.1 Prelucrarea minereului de tungsten
>> 1.2 Pregătirea sursei de carbon
>> 1,3 Pregătirea liantului
● 2. Amestecarea și freza de pulbere
>> 2.1 Frezarea cu bile
>> 2.2 Uscarea prin pulverizare
● 3. Apăsarea (formarea)
>> 3.1 Presarea uniaxială
>> 3.2 presare izostatică rece (CIP)
● 4. Sintering
>> 4.1 Pre-sincronizare
>> 4.2 Sintering în fază lichidă
>> 4.3 presare izostatică fierbinte (șold)
● 5. Procesare post-sincronizare
>> 5.1 măcinare și lustruire
>> 5.2 Acoperire (depunere de vapori fizici/depunere de vapori chimici)
>> 5.3 Controlul calității
● 6. Aplicații de produse din carbură
>> 6.1 Instrumente de tăiere
>> 6.2 Mineriți și construcții
>> 6.3 piese de uzură industrială
>> 6.4 Aplicații emergente
● Concluzie
● Întrebări frecvente: procesul de producție a carburilor
>> 1. De ce este folosit cobalt ca liant în carbură?
>> 2. Poate fi reciclat produsele din carbură?
>> 3. Cum afectează dimensiunile cerealelor performanța carburii?
>> 4. De ce este sinterizarea critică în fabricarea carburilor?
>> 5. Ce industrii se bazează cel mai mult pe instrumentele de carbură?
● Citări:
Producția de carbură combină metalurgia avansată, inginerie de precizie și știința materialelor pentru a crea unul dintre cele mai grele materiale industriale ale umanității. Acest articol explorează pașii complexi din spatele producției Carbură de tungsten , un material critic pentru unelte de tăiere, echipamente miniere și componente rezistente la uzură.
1.. Pregătirea materiei prime
Procesul de producție de carbură începe cu aprovizionarea și rafinarea materiilor prime:
1.1 Prelucrarea minereului de tungsten
Minereul de tungsten (de obicei Wolframite sau Scheelite) este extras prin metode cu gropi deschise sau subterane. Depozite majore există în China, Rusia și Canada.
Levigarea chimică cu hidroxid de sodiu sau extracte de acid clorhidric Tungsten Tungsten (WO₃) cu puritate de 99,9%.
Oxidul suferă reducerea hidrogenului în cuptoarele rotative la 600–1.000 ° C pentru a produce pulbere de tungsten pur (W).
1.2 Pregătirea sursei de carbon
Se adaugă negru de carbon de înaltă puritate (99,95% C) sau grafit sintetic pentru a obține raportul stoechiometric pentru carbura de tungsten (WC). Excesul de carbon (0,1–0,5%) compensează pierderile de oxidare.
1,3 Pregătirea liantului
Pulberea de cobalt (6-30% în greutate) este preparată ca liant primar. Nichelul sau cromul poate suplimenta grade specifice pentru rezistența la coroziune.
Mărimile particulelor de liant (0,8–3 µm) sunt optimizate pentru a asigura distribuția uniformă în timpul amestecării.
2. Amestecarea și freza de pulbere
Distribuția uniformă a componentelor asigură proprietăți consecvente ale materialului:
2.1 Frezarea cu bile
Pulberea de tungsten, carbonul și cobaltul sunt amestecate într -o moară cu bilă cu etanol sau acetonă pentru a preveni oxidarea.
Bile de carbură de zirconiu sau tungsten macină suspensia timp de 24–72 ore, reducând particulele la 0,5–5 µm.
Analizatorii de difracție laser monitorizează distribuția mărimii particulelor (PSD) pentru a îndeplini standardele ISO 4497.
2.2 Uscarea prin pulverizare
Suspensia este atomizată într -un uscător de pulverizare la 200–300 ° C, formând granule sferice (50–200 µm) cu 1–3% umiditate reziduală.
Granulele care curg liber asigură umplerea uniformă a matriței în timpul apăsării.
3. Apăsarea (formarea)
Pulberea este compactă în forme 'verde ' cu densitate teoretică de 50–70%:
3.1 Presarea uniaxială
Presele automate CNC aplică 30.000–60.000 psi presiune pentru a forma forme aproape net, cum ar fi inserții sau tije.
Lubrifianții (de exemplu, acidul stearic) reduc frecarea peretelui de matriță, minimizând gradienții densității.
3.2 presare izostatică rece (CIP)
Pentru geometrii complexe (de exemplu, flautele de foraj elicoidale), CIP folosește ulei hidraulic la 30.000–60.000 psi pentru a asigura densitate uniformă.
Matrițele elastomerice permit proiecte complexe, menținând totodată o precizie dimensională de 0,1 mm.
4. Sintering
Compactele verzi suferă o consolidare la temperatură ridicată pentru a obține densitate completă:
4.1 Pre-sincronizare
Piesele sunt încălzite la 500-800 ° C în atmosfere de hidrogen pentru a îndepărta lianții organici și a întări manipularea.
Piesele pre-sincronizate păstrează 70–80% porozitate, dar câștigă suficientă rezistență pentru prelucrarea intermediară.
4.2 Sintering în fază lichidă
Cuptoarele cu vid sau hidrogen se încălzesc părțile la 1.400–1.500 ° C timp de 60-180 minute.
Cobaltul se topește la 1.495 ° C, infiltrând particule de carbură de tungsten prin acțiune capilară pentru a forma o matrice densă.
Se produce o contracție de 17–25%, necesitând supradimensionarea în timpul presatului.
4.3 presare izostatică fierbinte (șold)
Tratamentul opțional de șold la 1.400 ° C și 30.000 PSI presiunea argonului elimină porozitatea reziduală (<0,02%).
Piesele de șold prezintă o rezistență de ruptură transversală cu 10-20% mai mare decât cele sinterizate convențional.
5. Procesare post-sincronizare
Prelucrarea finală și tratamentele îmbunătățesc performanța:
5.1 măcinare și lustruire
Roți cu diamante (80–400 grâu) se inserează la finisaje de suprafață RA 0,1–0,4 µm.
Mașinile de măcinare CNC obțin toleranțe de ± 0,005 mm pentru tăierea marginilor.
5.2 Acoperire (depunere de vapori fizici/depunere de vapori chimici)
Acoperirile PVD (staniu, TIALN) la 300–500 ° C asigură 2–4 µm straturi cu o duritate de 3.500 HV.
Acoperirile CVD (carbon asemănător cu diamantul) la 800-1.000 ° C oferă o rezistență extremă de uzură pentru instrumentele miniere.
5.3 Controlul calității
Fluorescența cu raze X (XRF) verifică conținutul de cobalt în ± 0,5%.
Testele Rockwell A Scale (HRA) confirmă valorile de duritate de 88–94.
Testele de rezistență la rupere transversală (TRS) asigură rezistență la fractură de 2.500-4.500 MPa.
6. Aplicații de produse din carbură
6.1 Instrumente de tăiere
Inserții indexabile (ISO CNMG/SNMG) Oțel de mașină cu viteze de 300-500 m/min.
Fabricile de capăt de micro-cereale (0,2 µm) produc finisaje de calitate optică pe aliaje aerospațiale.
6.2 Mineriți și construcții
Biții de foraj Tri-Cone cu inserții de carbură pătrund în granit la 30–50 metri/oră.
Dintii de frezare a drumului recuperează asfaltul cu peste 200 de ore de funcționare între înlocuitori.
6.3 piese de uzură industrială
Garniturile de carbură de tungsten rezistă la 500 ° C suspensii abrazive în pompele petrochimice.
Componentele de decupare a supapei rezistă la eroziunea cavitației la centralele nucleare.
6.4 Aplicații emergente
Fabricarea aditivă folosește pulberi cu nano-carbură (50–100 nm) pentru duze de rachetă imprimate 3D.
Implanturile biomedicale folosesc biocompatibilitatea carburii în înlocuirile articulare.
Concluzie
Procesul de producție de carbură transformă tungstenul și carbonul brut într -un material care rivalizează cu duritate. De la metalurgia pulberii până la măcinarea de precizie, fiecare pas asigură că produsul final răspunde cerințelor industriale riguroase. Inovații precum sinterizarea șoldului, carburile nano-structurate și acoperirile hibride continuă să extindă aplicațiile în domeniul aerospațial, energiei regenerabile și în producția avansată. Odată cu cererea globală a carburilor de carbură să crească cu 6,2% anual până în 2030, stăpânirea acestor tehnici de producție rămâne critică pentru competitivitatea industrială.
Întrebări frecvente: procesul de producție a carburilor
1. De ce este folosit cobalt ca liant în carbură?
Ductabilitatea Cobaltului echilibrează fragilitatea Carbidei Tungsten, sporind duritatea fără a compromite duritatea. Punctul său de topire (1.495 ° C) se aliniază perfect cu cerințele de sinterizare în fază lichidă.
2. Poate fi reciclat produsele din carbură?
Da, carbura de resturi este recuperată prin recuperarea zincului (eficiență de 90%) sau prin zdrobirea mecanică. Materialul reciclat constituie 35% din furnizarea globală de tungsten.
3. Cum afectează dimensiunile cerealelor performanța carburii?
Cerealele mai fine (0,2–0,8 µm) cresc duritatea (până la 2.300 HV30), în timp ce boabele mai grosiere (1–5 µm) îmbunătățesc rezistența la fractură (TRS> 4.000 MPa).
4. De ce este sinterizarea critică în fabricarea carburilor?
Sinteringul densifică materialul la 99,5% densitate teoretică, obținând o duritate Vickers de 1.500–2.000 HV. Sinterizarea necorespunzătoare provoacă defecte catastrofale precum colectarea cobaltului.
5. Ce industrii se bazează cel mai mult pe instrumentele de carbură?
Industriile aerospațiale (40%de piață), automobile (25%) și petrol/gaze (20%) folosesc carbură pentru prelucrare de mare viteză, bucăți de foraj și plăci de uzură.
Citări:
[1] https://www.youtube.com/watch?v=zjkvi0cmtx0
[2] https://onmytoolings.com/how-are-carbide-inserts-made/
[3] https://www.hannibalcarbide.com/technical-support/about-carbide/
[4] https://www.mmc-carbide.com/in/technical_information/tec_guide/tec_guide_carbide
]
[6] https://www.carbide-products.com/blog/tungsten-carbide-production-process/
[7] https://www.betalentcarbide.com/production-process-of-hemeded-carbide-labade.html
[8] https://www.carbide-products.com/blog/how-is-carbide-made/
[9] https://www.linkedin.com/pulse/tungstencarbide-producție-process-tungsten-carbide-shijin-lei
[10] https://www.zgcccarbide.com/news/the-manufacturing-process-of-semented-carbide-inserts:-a-cuprehensive-guide-39.html
[11] https://www.youtube.com/watch?v=95ys7w66-bi
[12] https://www.alied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/process.html
[13] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-works-making-tungsten-carbide-cuutting-tools/
[14] https://www.shutterstock.com/search/production-carbide?image_type=photo&page=3
[15] https://www.istockphoto.com/photos/carbide-tools
[16] https://www.alamy.com/stock-photo/calcium-carbide.html
[17] https://www.shutterstock.com/search/production-carbide?image_type=photo&page=2
[18] https://stock.adobe.com/search/images?k=carbide+cutting
[19] https://imechanica.org/files/basic%20Manufacturing%20Processes%20Questions%20and%20Answers%2007%20July%202013.pdf
[20] https://tuncomfg.com/about/faq/
[21] https://testbook.com/question-answer/________process-is-used-for-aking-a-complic-6253c8b58a09ec2605fdd5af
]
[23] https://patents.google.com/patent/us4008090a/en
[24] https://www.youtube.com/watch?v=OLALOS0ER00
[25] https://www.istockphoto.com/photos/calcium-carbide
[26] https://www.istockphoto.com/photos/carbide-bit
[27] https://www.freepik.com/premium-ai-image/flowchart-illustrating-teps-involved-production-tungsten-carbide-tools-ussing-powder_362617291.htm
[28] https://www.istockphoto.com/photos/carbide
[29] https://www.shutterstock.com/search/carbide
[30] https://www.tungco.com/insights/blog/frequense-asked-questions-used-tungsten-carbide-inserts/
