Innehållsmeny
● Förstå volframkarbid
● Applikationer av volframkarbid
>> 1. Skärverktyg:
>> 2. Slitresistenta delar:
>> 3. Kirurgiska instrument:
>> 4. Ammunition:
>> 5. Andra applikationer:
● Tekniker för borrning av volframkarbid
>> 1. Diamantverktyg
>> 2. Elektrisk urladdningsbearbetning (EDM)
>> 3. Slipborrning
● Steg-för-steg guide till borrning av volframkarbid med diamanthålsåg
>> 1. Förberedelse:
>> 2. Starta hålet:
>> 3. Borrningsprocess:
>> 4. Slutför hålet:
>> 5. Inspektion:
● Säkerhetsåtgärder
● Slutsats
● Vanliga frågor
>> 1. Vad gör volframkarbid så hårt?
>> 2. Kan jag använda vanliga borrbitar för att borra volframkarbid?
>> 3. Varför är det viktigt att använda en kylvätska vid borrning av volframkarbid?
>> 4. Vad är den bästa hastigheten för att borra volframkarbid?
>> 5. Är EDM ett bättre alternativ än diamantborrning för volframkarbid?
● Citeringar:
Volframkarbid sticker ut som ett av de tuffaste materialen i världen, erkända för sin exceptionella hårdhet, styrka och motstånd mot slitage och korrosion [3] [4] [6]. Genom att bestå av volfram och kol har det en unik kombination av egenskaper som gör det ovärderligt inom olika branscher [2]. Användningen sträcker sig från skärverktyg och slitbeständiga delar till kirurgiska instrument och till och med ammunition [2] [4] [8].
Med tanke på dess extrema hårdhet, Borrning av volframkarbid utgör en betydande utmaning [1] [3]. Till skillnad från mjukare material misslyckas traditionella borrbitar vanligtvis mot volframkarbid på grund av materialets överlägsna motstånd mot nötning [1] [3]. Men med rätt tekniker och verktyg är det verkligen möjligt att borra genom volframkarbid [1] [5]. Den här artikeln undersöker metoder, applikationer och egenskaper hos volframkarbid, och erbjuder en omfattande guide för att förstå och arbeta med detta anmärkningsvärda material.
Förstå volframkarbid
Volframkarbid (WC) är en kemisk förening innefattande volfram- och kolatomer [2]. Dess molekylformel är WC, med en molekylvikt på 195,85 [2]. Föreningen är känd för sina exceptionella fysiska och kemiska egenskaper, vilket gör den lämplig för ett brett utbud av applikationer [2].
- Hårdhet: Volframkarbid har en mikrohårdhet på 17300 MPa, nära diamanten, vilket gör den mycket motståndskraftig mot repor och slitage [2] [6].
- Elastisk modul: Dess elastiska modul är 710GPa, vilket indikerar dess styvhet och motstånd mot deformation under stress [2].
- Kompressionsstyrka: Kompressionsstyrkan är 56MP, vilket visar sin förmåga att motstå högt tryck utan att bryta [2].
- Termisk expansion: Koefficienten för termisk expansion är 6,9 × 10-6 / k, vilket innebär att den expanderar minimalt med temperaturförändringar [2].
- Konduktivitet: Tungsten karbid är en bra ledare av både el och värme [2] [6].
- Kemisk resistens: Det är olösligt i vatten, saltsyra och svavelsyra, även om den kan lösas i en blandning av salpetric och hydrofluorinsyror [2].
- Oxidationsbeständighet: Volframkarbid har en svag anti-oxidationsförmåga och startar aktiv oxidation i luften över 500 ° C [2].
Ren volframkarbid är spröd, men dess seghet kan förbättras genom att lägga till små mängder andra metaller som titan och kobolt [2]. Dessa tillsatser minskar sprödheten och förbättrar materialets totala prestanda [2]. Volframkarbid visas vanligtvis som en svart hexagonal kristall med en metallisk glans [2].
Applikationer av volframkarbid
Tungsten Carbides unika egenskaper gör det nödvändigt i många applikationer inom olika branscher [2] [4] [6].
1. Skärverktyg:
- Volframkarbid används i stor utsträckning vid tillverkning av skärverktyg som borrar, fräsar, kranar, skärhjul och sågblad [2] [9].
- Dess höga hårdhet och slitmotstånd gör att dessa verktyg kan skära igenom svåra material som stål, titan och andra karbider [8] [9].
-Carbide skärytor är viktiga för att bearbeta tuffa material som kolstål och rostfritt stål, särskilt i högkvantitet och högprecisionsproduktion [8].
- De upprätthåller en skarp banbrytande längre än stålverktyg, vilket resulterar i bättre ytbehandlingar och snabbare bearbetning [8].
- Beläggningar såsom titanaluminiumnitrid eller titankromnitrid kan ytterligare förbättra termisk stabilitet och förlänga verktygslivet [8].
2. Slitresistenta delar:
- Det används för att göra delar utsatta för höga spänningar, till exempel de i olje- och gas-, gruv- och massa- och pappersindustrin [2] [9].
- Dessa delar drar nytta av hög slitmotstånd, korrosionsmotstånd och förlängd livslängd [9].
3. Kirurgiska instrument:
- Volframkarbid förbättrar prestanda för kirurgiska instrument på grund av dess korrosionsbeständighet och hållbarhet [4].
- Dess förmåga att upprätthålla en skarp kant är avgörande för exakta kirurgiska ingrepp [4].
4. Ammunition:
- Volframkarbid används i pansarträngande ammunition på grund av dess hårdhet och hög densitet [8].
- Det är särskilt effektivt i Sabot -rundor, där en plast Sabot kasserar vid fat noset, vilket gör att projektilen kan tränga in i rustningen effektivt [8].
5. Andra applikationer:
- Kilnugnens strukturella material: Används i högtemperaturmiljöer på grund av dess värmebeständighet [2].
- Jetmotorkomponenter: säkerställer hållbarhet och tillförlitlighet under extrema förhållanden [2].
- Cermet -material: Förbättrar egenskaperna hos kompositmaterial [2].
- Motståndsvärmeelement: Ger effektiv värmeproduktion [2].
- Smältande av CLECIBLES: Lämpliga för metaller som koppar, kobolt och vismut [2].
- Halvledarfilmer: Erbjuder slitmotstånd i halvledartillverkning [2].
- Sportutrustning: Används i golfklubbar och skidstänger för extra hållbarhet [4] [6].
- Musikinstrument: Används i gitarrglas för deras släta och hållbara yta [4].
- Bollpunktspennor: bildar spetsen på kulspetspennor på grund av dess slitmotstånd [4].
- Rymdsatelliter: ger resistens mot extrema temperaturfluktuationer [4].
- Injektionsgjutningsverktyg: Precisionsformar för formsprutning av plastinjektion drar nytta av volframkarbidens höga precision, hållbarhet och slitmotstånd [9].
Tekniker för borrning av volframkarbid
Borrning av volframkarbid kräver specialiserade tekniker och verktyg på grund av dess extrema hårdhet [1] [3]. Traditionella borrbitar tillverkade av höghastighetsstål (HSS) är i allmänhet ineffektiva [1] [3]. De primära metoderna för borrning av volframkarbid inkluderar användning av diamantverktyg och elektrisk urladdningsbearbetning (EDM) [1] [7].
1. Diamantverktyg
Diamond, som är ett av de svåraste materialen, är ett idealiskt val för att borra volframkarbid [1] [7]. Diamantverktyg finns i olika former, inklusive diamantbelagda hålsågar, diamantkärnor och PCD (polykristallina diamant) vridningsövningar [1] [5] [7].
Diamantbelagda hålsågar:
- Dessa är effektiva för att skapa större hål i volframkarbid [1] [3].
- Hålsågen har ett cirkulärt blad med diamantpartiklar inbäddade i banbrytande [1].
- Det är avgörande att använda ett kylvätska, såsom vatten, för att hålla borrbiten sval och minska friktionen [1].
- Börja borra i en vinkel för att låta biten bita in i materialet innan du rensar borrningen [1].
- Att applicera jämnt tryck och upprätthålla en långsam, konsekvent hastighet är avgörande för att uppnå ett rent hål [1].
Diamond Core Drills:
- Diamond Core -borrar är lämpliga för att skapa exakta hål [7].
- Dessa borrar har en ihålig kärna med diamantpartiklar på banbrytande [7].
- De används ofta med en vattenfoderspindel för att hålla borrområdet svalt och spola bort skräp [7].
PCD Twist -borrar:
- PCD Twist -borrar är utformade specifikt för borrning av hårda material som volframkarbid [5].
- Den polykristallina diamantstrukturen ger utmärkt slitstyrka och skärprestanda [5].
- Dessa borrar kan skapa mindre hål med hög precision [5].
2. Elektrisk urladdningsbearbetning (EDM)
EDM är en icke-traditionell bearbetningsprocess som använder elektriska gnistor för att erodera materialet [7]. Det är särskilt användbart för att skapa komplexa former och hål i hårda material som volframkarbid [7].
Behandla:
- EDM innebär att skapa en serie snabbt återkommande strömutsläpp mellan två elektroder, separerade med en dielektrisk vätska [7].
- En elektrod är skärverktyget, och det andra är volframkarbidarbetsstycket [7].
- Gnistorna eroderar materialet och skapar gradvis önskad form eller hål [7].
Fördelar:
- EDM kan skapa intrikata former och mycket små hål [7].
- Det kräver inte direktkontakt mellan verktyget och arbetsstycket, vilket minskar risken för mekanisk stress och skador [7].
Nackdelar:
- EDM är en relativt långsam process jämfört med andra bearbetningsmetoder [7].
- Det kräver specialiserad utrustning och expertis [7].
3. Slipborrning
Slipande borrning innebär att man använder slipande partiklar, såsom diamantdamm, blandat med en vätska för att erodera volframkarbiden [7].
Behandla:
- Ett kopparrör används som borrbit och diamantdamm blandas med olja eller vatten för att bilda en uppslamning [7].
- Uppslamningen matas in i borrområdet när borrningen roterar och gradvis eroderar materialet [7].
Fördelar:
- Denna metod kan användas med relativt enkel utrustning [7].
Nackdelar:
- slipande borrning är en långsam och arbetsintensiv process [7].
- Det kanske inte ger mycket exakta hål [7].
Steg-för-steg guide till borrning av volframkarbid med diamanthålsåg
Här är en steg-för-steg-guide för hur man borrar volframkarbid med ett diamantbelagt hålsåg [1]:
Material och verktyg behövs:
- Tungsten Carbide Workpiece [1]
- JCB Diamond Tech Hole Saw (eller liknande diamantbelagda hålsåg) [1]
- borr [1]
- klämma [1]
- träbit (för att säkra arbetsstycket) [1]
- Tray med vatten (för att kyla borrbiten) [1]
- Säkerhetsglasögon och handskar [1]
1. Förberedelse:
- Säkra volframkarbidarbetsstycket på ett träbit med en klämma [1]. Detta förhindrar att materialet rör sig under borrningen, vilket säkerställer noggrannhet och säkerhet [1].
- Se till att du har ett bricka med rent, kallt vatten i närheten för att kyla borrbiten [1].
2. Starta hålet:
- Börja borra i en liten vinkel för att låta hålsågen bita in i volframkarbiden [1].
- Applicera mild, konsekvent tryck [1].
- När biten har fått fotfäste, räta gradvis borrningen [1].
3. Borrningsprocess:
- Håll en långsam och stadig hastighet under hela borrprocessen [1].
- Applicera konsekvent tryck, men undvik att tvinga borrningen [1].
- Var femte sekund, ta bort borrbiten och kyl den i vattenbrickan [1]. Detta förhindrar överhettning, vilket kan skada diamantbeläggningen och minska bitens livslängd [1].
4. Slutför hålet:
- Fortsätt borrning tills du har klippt hela vägen genom volframkarbiden [1].
- När hålet är klart tar du försiktigt bort kärnan från hålsågen [1].
5. Inspektion:
- Kontrollera det borrade hålet för eventuella brister [1].
- Kontrollera borrbitens tillstånd för att säkerställa att det fortfarande är i gott skick [1].
Säkerhetsåtgärder
När du arbetar med volframkarbid- och elverktyg är det avgörande att följa säkerhetsåtgärder för att förhindra skador [1].
- Använd säkerhetsglasögon: Använd alltid säkerhetsglasögon för att skydda dina ögon från flygande skräp [1].
- Använd handskar: Använd handskar för att skydda händerna från skarpa kanter och potentiella snitt [1].
- Kylvätska: Använd ett kylvätska, till exempel vatten, för att hålla borrbiten och arbetsstycket svalt [1]. Detta förhindrar överhettning och förlänger verktygets livslängd [1].
- Säkert arbetsstycke: Se till att arbetsstycket är ordentligt klämt för att förhindra rörelse under borrning [1].
- Undvik överhettning: Låt inte borrbiten överhettas. Kyl det regelbundet för att upprätthålla sin effektivitet och förhindra skador [1].
- Konsekvent tryck: Applicera konsekvent tryck under borrning, men undvik att tvinga verktyget [1].
- Korrekt ventilation: Arbeta i ett väl ventilerat område för att undvika inandning av damm eller ångor [1].
- Verktygsunderhåll: Kontrollera och underhåll regelbundet dina verktyg för att säkerställa att de är i gott skick [1].
Slutsats
Borrning av volframkarbid, även om den är utmanande, kan uppnås med rätt verktyg och tekniker. Diamantbelagda hålsågar, diamantkärna borrar och PCD-vridningsövningar är effektiva för att skapa hål i volframkarbid [1] [5] [7]. Elektrisk urladdningsbearbetning (EDM) erbjuder ett alternativ för komplexa former och små hål [7]. Genom att följa de rekommenderade procedurerna och säkerhetsåtgärderna kan du framgångsrikt arbeta med detta exceptionellt hårda material [1]. Volframkarbides unika egenskaper gör det viktigt i många applikationer och förstå hur man kan bearbeta den utvidgar sin nytta ytterligare [2] [4] [6].
Vanliga frågor
1. Vad gör volframkarbid så hårt?
Volframkarbidens hårdhet kommer från de starka kovalenta bindningarna mellan volfram- och kolatomer [2]. Detta skapar en tät, styv struktur som motstår deformation och slitage [2]. Tillsatsen av metaller som kobolt förbättrar dess seghet ytterligare och minskar sprödheten [2].
2. Kan jag använda vanliga borrbitar för att borra volframkarbid?
Nej, regelbundna borrbitar av hög hastighetsstål (HSS) är inte effektiva för borrning av volframkarbid [1] [3]. Volframkarbid är mycket svårare än HSS, vilket får borrbiten att slitna snabbt utan att göra betydande framsteg [1] [3]. Diamantbelagda eller PCD-övningar är nödvändiga [1] [5].
3. Varför är det viktigt att använda en kylvätska vid borrning av volframkarbid?
Att använda ett kylvätska, såsom vatten, är avgörande för att sprida värme som genereras under borrningsprocessen [1]. Överhettning kan skada diamantbeläggningen på borrbiten, vilket minskar dess effektivitet och livslängd [1]. Dessutom hjälper kylvätska att spola bort skräp, vilket förhindrar att det täpper skärområdet [1].
4. Vad är den bästa hastigheten för att borra volframkarbid?
Den bästa hastigheten för borrning av volframkarbid är vanligtvis långsam och stadig [1]. Höga hastigheter kan generera överdriven värme och få borrbiten att slitas snabbt [1]. En långsam, konsekvent hastighet gör att diamantpartiklarna effektivt kan slipa bort materialet utan att överhettas [1].
5. Är EDM ett bättre alternativ än diamantborrning för volframkarbid?
EDM kan vara ett bättre alternativ för att skapa komplexa former, mycket små hål eller när precision är av största vikt [7]. EDM är emellertid en långsammare och dyrare process jämfört med diamantborrning [7]. Diamantborrning är lämplig för enklare hål och när hastighet och kostnadseffektivitet är viktiga faktorer [1] [7].
Citeringar:
[1] https://www.youtube.com/watch?v=xjipena1iyw
[2] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.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-speed-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-appications-part-1
