Innehållsmeny
● Vad är volframkarbid?
● Förståelse av plasmaskärning
● Utmaningen med att plasma skärande volframkarbid
● Alternativa metoder för att klippa volframkarbid
● Steg-för-steg-guide för att klippa volframkarbidstänger med ett diamantsågblad
● Säkerhetsåtgärder
● Kostnadsöverväganden
● Slutsats
● Vanliga frågor
>> 1. Kan jag använda ett vanligt metallskärningsblad för att klippa volframkarbid?
>> 2. Vilken typ av kylvätska ska jag använda när jag skär volframkarbid?
>> 3. Är det säkert att torka snursten karbid utan kylvätska?
>> 4. Hur förhindrar jag volframkarbid från sprickor under skärning?
>> 5. Vad ska jag göra med avfallsmaterialet som genererats under skärningen?
● Citeringar:
Volframkarbid är en sammansatt känd för sin exceptionella hårdhet, slitmotstånd och högtemperaturtolerans, vilket gör det till ett avgörande material i olika industriella tillämpningar [2] [3]. Dess egenskaper gör det idealiskt för att klippa verktyg, formar, matriser och komponenter inom flyg- och bilindustrin [2] [3]. Plasmaskärning är å andra sidan en process som använder en högtemperaturplasmabåge för att skära igenom elektriskt ledande material [1]. Den här artikeln undersöker genomförbarheten av att använda plasmavskärning på Volframkarbid , utmaningarna, alternativa metoder och säkerhetsöverväganden.
Vad är volframkarbid?
Volframkarbid (WC) är ett sammansatt material tillverkat av lika delar av volfram och kol [3]. Det produceras genom att värma volframpulver med kol vid höga temperaturer, vilket resulterar i ett tätt och hårt material [3]. Det resulterande materialet är känt för sin exceptionella hårdhet, överträffad endast av diamant- och kubikbornitrid [3]. Volframkarbiden rankas mellan 9 och 9,5 på Mohs -hårdhetsskalan och har en Vickers hårdhet på cirka 2600 [3].
Viktiga egenskaper hos volframkarbid:
- Extrem hårdhet: Volframkarbidens hårdhet gör den mycket motståndskraftig att slitage, vilket gör det idealiskt för applikationer som kräver hållbara material [3].
- Hög smältpunkt: Med en smältpunkt på cirka 2 870 ° C (5,198 ° F) upprätthåller volframkarbid sin strukturella integritet även vid höga temperaturer [3].
- Termisk konduktivitet: Volframkarbid har en värmeledningsförmåga på 110 W/m · K, vilket effektivt sprider värme [3].
- Låg värmeutvidgning: Dess låga värmeutvidgningskoefficient på 5,5 μm/m · K säkerställer minimal storleksförändringar med temperaturvariationer [3].
- Kemisk resistens: Volframkarbid är mycket resistent mot kemisk korrosion, särskilt från syror [3].
Trots sina gynnsamma egenskaper är volframkarbiden spröd och kan spricka eller krossa under påverkan eller överdriven stress [3]. Därför kräver hantering och bearbetning av detta material noggranna tekniker [3].
Förståelse av plasmaskärning
Plasmskärning är en termisk skärningsprocess som använder en höghastighetsstråle av joniserad gas (plasma) för att överföra energi till arbetsstycket [1]. Den grundläggande plasmakningsprocessen innebär att skapa en elektrisk kanal med överhettad, elektriskt joniserad gas [1]. Denna plasma genereras genom att passera en gas, såsom tryckluft, kväve eller argon, genom ett smalt munstycke med hög hastighet och sedan applicera en elektrisk båge på gasen [1].
Plasmaskärningsprocessen:
1. Båggenerering: En högspänningselektrisk båge slås mellan en elektrod (katod) och arbetsstycket (anod) [1].
2. Plasmabildning: Gasen som passerar genom munstycket joniseras av den elektriska bågen och skapar plasma [1].
3. Materialborttagning: Plasmaens intensiva värme smälter metallen, och den höghastighetsgasstrålen blåser bort det smälta materialet, vilket skapar ett rent snitt [1].
Plasmskärning är effektiv för att skära olika elektriskt ledande material, inklusive stål, rostfritt stål, aluminium och koppar [1]. Det värderas för sin hastighet, precision och förmåga att skära igenom material med olika tjocklekar [1].
Utmaningen med att plasma skärande volframkarbid
Medan plasmaskärning är lämplig för många metaller, ger skärning av volframkarbid betydande utmaningar på grund av materialets unika egenskaper [3].
1. Hög hårdhet: Volframkarbides extrema hårdhet gör det svårt att smälta och ta bort med en plasmabåge [3]. Energin som krävs för att skära igenom ett så hårt material är väsentligt högre än den som behövs för konventionella metaller som stål.
2. Brittleness: Tungsten karbid är spröd och benägen att spricka under termisk stress [3]. De snabba uppvärmnings- och kylningscyklerna i plasmaskärning kan inducera termisk chock, vilket kan leda till sprickor och materialfel.
3. Hög smältpunkt: Den höga smältpunkten för volframkarbid (cirka 2 870 ° C) kräver extremt hög energiinmatning från plasmabågen [3]. Att uppnå och upprätthålla så höga temperaturer kan vara utmanande och kan överskrida kapaciteten för standardplasmaskärningsutrustning.
4. Elektrisk konduktivitet: Medan volframkarbid är elektriskt ledande är dess konduktivitet lägre än för många metaller som vanligtvis skärs med plasma [3]. Detta kan påverka stabiliteten och effektiviteten hos plasmabågen under skärningsprocessen.
5. Verktygslitage: Den slipande naturen hos volframkarbid orsakar accelererad slitage vid skärverktyg [3]. Detta kräver ofta utbyte av förbrukningsvaror, vilket ökar driftskostnaderna.
Alternativa metoder för att klippa volframkarbid
Med tanke på svårigheterna med att klippa volfram -karbid, föredras ofta alternativa metoder för att uppnå exakta och rena snitt [3].
1. Diamond sågblad:
Diamondsågblad är specifikt utformade för att skära hårda och slipande material som volframkarbid [3]. Bladen är belagda med diamantpartiklar, som ger den nödvändiga hårdheten för att skära igenom materialet effektivt.
- Process: volframkarbidstången är ordentligt fastklämd och diamantsågbladet används för att göra exakta snitt. Kylning av bladet med en kylvätska hjälper till att minska värmeuppbyggnaden och förlänga bladens livslängd.
- Fördelar: Hög precision, rena nedskärningar och relativt låga kostnader.
- Nackdelar: Långsammare skärhastighet jämfört med andra metoder, potential för bladslitage.
2. Carbide Grit Blades:
Karbidgritblad är ett annat alternativ för att klippa volframkarbid, särskilt för grova snitt [3]. Dessa blad har karbidpartiklar inbäddade i banbrytande, vilket ger god nötningsmotstånd.
- Process: I likhet med att använda diamantsågblad är volframkarbidstången säkrad och karbidkornbladet används för att göra snittet.
- Fördelar: Lämpliga för grova snitt, kan hantera hårdare material.
- Nackdelar: Lägre precision jämfört med diamant sågblad, potential för flisning.
3. Elektrisk urladdningsbearbetning (EDM):
EDM är en icke-traditionell bearbetningsprocess som använder elektriska urladdningar för att erodera materialet [3]. Det är mycket effektivt för att klippa komplexa former och komplicerade detaljer i hårda material som volframkarbid.
- Process: Arbetsstycket är nedsänkt i en dielektrisk vätska, och en elektrod används för att generera elektriska gnistor som eroderar materialet.
- Fördelar: Hög precision, förmåga att skapa komplexa former, minimal mekanisk stress.
- Nackdelar: långsam skärhastighet, hög utrustningskostnad.
4. Elektrolytisk bearbetning (ECM):
ECM är en annan icke-traditionell bearbetningsprocess som använder elektrokemiska reaktioner för att avlägsna material [3]. Det är en icke-kontaktmetod som minskar risken för mekanisk stress och sprickbildning.
- Process: Arbetsstycket placeras i en elektrolytisk lösning och en elektrod används för att lösa upp materialet genom elektrokemisk verkan.
- Fördelar: Icke-kontaktprocess, minimal mekanisk stress, lämplig för komplexa former.
- Nackdelar: Kostnader för hög utrustning, kräver specialiserade elektrolyter.
5. Laserskärning:
Laserskärning är en icke-kontakt termisk process som använder en fokuserad laserstråle för att smälta, bränna eller förångar materialet [3]. Det erbjuder hög precision och är lämplig för att skapa komplicerade former i volframkarbid.
- Process: En högeffekt laserstråle riktas mot volframkarbidstången, vilket får den att smälta eller förångas.
- Fördelar: Hög precision, icke-kontaktprocess, lämplig för intrikata former.
- Nackdelar: Kostnader för hög utrustning, potential för termisk stress.
6. Dremel -verktyg med karbidhjul:
För småskaliga eller intrikata uppgifter kan ett Dremel-verktyg utrustat med ett karbidhjul vara effektivt [3]. Denna installation är idealisk för detaljerat arbete, till exempel att skära små sektioner eller göra fina justeringar.
- Process: volframkarbidstången är säkrad och Dremel -verktyget med ett karbidhjul används för att göra exakta snitt.
- Fördelar: Lämpliga för småskaliga uppgifter, ger god kontroll för precisionsnedskärningar.
- Nackdelar: Begränsat till små sektioner kräver noggrann hantering för att undvika sprickor.
Steg-för-steg-guide för att klippa volframkarbidstänger med ett diamantsågblad
Att använda ett diamantsågblad är en praktisk metod för att klippa volframkarbidstänger. Här är en steg-för-steg-guide:
Material och verktyg:
- Volframkarbidstång
- Diamond Saw Blade
- Vise eller klämma
- Kylvätska (t.ex. vatten eller specialiserad skärvätska)
- Säkerhetsglasögon
- handskar
- markör eller skrivare
Förfarande:
1. Säkerhet först: bär säkerhetsglasögon och handskar för att skydda mot flygande partiklar och skarpa kanter [3].
2. Markera skärområdet: Använd en markör eller skrivare för att exakt markera skärområdet på volframkarbidstången [3].
3. Säkra stången: Säkra fast volframkarbidstången i en skruvstång eller klämma för att förhindra rörelse under skärning [3]. Var försiktig så att du inte applicerar överdrivet tryck för att undvika att spricka materialet.
4. Montera diamantsågbladet: Installera diamantsågbladet på skärmaskinen, vilket säkerställer att det är korrekt inriktat och säkert fäst.
5. Applicera kylvätska: Applicera kontinuerligt kylvätska (vatten eller skärvätska) på skärområdet för att sprida värme och minska termisk spänning [3].
6. Börja klippa: Börja långsamt och stadigt klippa längs den markerade linjen, vilket gör att diamantsågbladet gradvis kan slitna bort materialet. Undvik att applicera överdriven kraft, vilket kan få bladet att binda eller materialet spricker.
7. Håll kylning: Se till att skärområdet förblir svalt genom att kontinuerligt applicera kylvätska under skärningsprocessen [3].
8. Fyll i skärningen: Fortsätt klippa tills stången är helt separerad.
9. Efterbehandling: Använd nötningshjul eller ett Dremel -verktyg med ett karbidhjul för att slipa och jämna ut klippkanterna [3].
Säkerhetsåtgärder
Att klippa volframkarbid kräver strikt efterlevnad av säkerhetsåtgärder för att förhindra skador och säkerställa en säker arbetsmiljö [3].
1. Personlig skyddsutrustning (PPE):
- Säkerhetsglasögon: Använd alltid säkerhetsglasögon för att skydda dina ögon från att flyga partiklar [3].
- Handskar: Använd handskar för att skydda händerna från snitt och skador [3].
- Dammmask: Bär en dammmask för att undvika inandning av fina partiklar som genererats under skärning [3].
2. Säkert arbetsstycke: Se till att volframkarbidstången är ordentligt säkrad i en skruvstång eller klämma för att förhindra rörelse under skärning [3].
3. Kylning: Använd ett kylvätskesystem (t.ex. vatten eller specialiserad skärvätska) för att förhindra överhettning av verktyg och arbetsstycket [3].
4. Ventilation: Arbeta i ett väl ventilerat område för att minimera inandning av farliga partiklar [3].
5. Verktygsunderhåll: Kontrollera och underhålla skärverktyg regelbundet för att förhindra slitage och säkerställa optimal prestanda [3].
6. Undvik överhettning: Förhindra överhettning av verktyg genom att kyla bladet med jämna mellanrum [3].
7. Rätt hantering: Hantera volframkarbidstänger försiktigt för att undvika att släppa eller utsätta dem för att påverka, vilket kan orsaka sprickor eller frakturer [3].
Kostnadsöverväganden
Kostnaden för att minska volframkarbid beror på den använda metoden, skärets storlek och komplexitet och utrustningen som krävs [3].
1. Diamantsågblad: Den initiala kostnaden för diamantsåg kan vara högre än för andra skärverktyg, men deras livslängd och precision kan göra dem kostnadseffektiva på lång sikt [3].
2. EDM och ECM: EDM och ECM har höga utrustningskostnader och kräver specialiserad expertis, vilket gör dem dyrare alternativ [3].
3. Laserskärning: Laserskärning innebär också betydande utrustningskostnader och kan kräva outsourcing, vilket kan öka den totala kostnaden [3].
4. Verktygsunderhåll: Regelbundet underhåll och utbyte av skärverktyg är avgörande för att upprätthålla optimal prestanda [3].
5. Arbetskostnader: Den tid som krävs för att minska volframkarbiden kan variera beroende på den metod som används, vilket påverkar arbetskraftskostnaderna [3].
Slutsats
Även om plasmakning volframkarbid är teoretiskt möjligt, är det inte praktiskt på grund av materialets höga hårdhet, sprödhet och hög smältpunkt [3]. Alternativa metoder som diamantsågblad, EDM, ECM och laserskärning erbjuder mer exakta och effektiva lösningar [3]. När du arbetar med volframkarbid är det avgörande att följa säkerhetsåtgärder och använda lämpliga verktyg och tekniker för att uppnå önskade resultat samtidigt som risken för skador och materiella skador minimeras [3].
Vanliga frågor
1. Kan jag använda ett vanligt metallskärningsblad för att klippa volframkarbid?
Nej, regelbundna metallskärningsblad är inte lämpliga för att klippa volframkarbid [3]. Volframkarbids extrema hårdhet kommer snabbt att slitna eller skada standardblad. Diamantsågblad eller karbidkornblad rekommenderas för att klippa volframkarbid [3].
2. Vilken typ av kylvätska ska jag använda när jag skär volframkarbid?
Du kan använda rent vatten eller en specialiserad skärvätska som kylvätska [3]. Det primära syftet med kylvätskan är att sprida värme och minska termisk stress på materialet och skärverktyget.
3. Är det säkert att torka snursten karbid utan kylvätska?
Torr skärning av volframkarbid utan kylvätska rekommenderas inte [3]. Värmen som genereras under skärning kan skada skärverktyget och inducera termisk stress i materialet, vilket leder till sprickor och minskad precision. Använd alltid en kylvätska för att upprätthålla en säker och effektiv skärningsprocess [3].
4. Hur förhindrar jag volframkarbid från sprickor under skärning?
Följ dessa tips [3]:
- Säkra stången ordentligt i en skruvstång eller klämma.
- Använd en långsam och stadig skärhastighet.
- Applicera kylvätska kontinuerligt för att sprida värmen.
- Undvik att tillämpa överdriven kraft.
- Använd lämpliga skärverktyg, till exempel diamantsågblad.
5. Vad ska jag göra med avfallsmaterialet som genererats under skärningen?
Avfallsmaterialet som genererats under skärning, såsom fina partiklar och skräp, bör samlas in och kasseras ordentligt [3]. Bär en dammmask för att undvika inandning av partiklar och rengöra arbetsområdet noggrant efter skärning. Följ lokala bestämmelser för bortskaffande av industriavfall.
Citeringar:
[1] https://www.thefabricator.com/thefabricator/article/plasmacutting/the-life-and-times-of-plasma-cutting
[2] https://www.calnanocorp.com/tungsten-carbide-tooling
[3] https://shop.machinemfg.com/how-to-cut-tungsten-carbide-rods-an-overview/
[4] https://www.shutterstock.com/search/tungsten-carbide
[5] https://www.cnczone.com/forums/cnc-plasma-oxy-fuel-cutting-machines/261594-cnc.html
[6] https://www.shutterstock.com/search/solid-tungsten-carbide
[7] https://www.everlastgenerators.com/forums/showthread.php/2772-plasma-cutting-tungsten
]
