มุมมอง: 222 ผู้แต่ง: Hazel เผยแพร่เวลา: 2025-02-10 Origin: เว็บไซต์
เมนูเนื้อหา
รูปแบบและโครงสร้างของทังสเตนคาร์ไบด์
สลักเกลียวสามารถตัดโซ่ทังสเตนคาร์ไบด์ได้หรือไม่?
- วิธีทางเลือกสำหรับการตัดทังสเตนคาร์ไบด์
คำถามที่พบบ่อย (คำถามที่พบบ่อย)
- 1. อะไรทำให้ทังสเตนคาร์ไบด์ยากมาก?
- 2. เครื่องประดับทังสเตนคาร์ไบด์สามารถถูกตัดออกในกรณีฉุกเฉินได้หรือไม่?
- 3. อะไรคือข้อดีหลักของการใช้ทังสเตนคาร์ไบด์ในการตัดเครื่องมือ?
- 4. การเพิ่มโคบอลต์มีผลต่อคุณสมบัติของทังสเตนคาร์ไบด์อย่างไร
- 5. ความแตกต่างระหว่างทังสเตนคาร์ไบด์และทังสเตนเซมิคาร์ไบด์คืออะไร?
ทังสเตนคาร์ไบด์มีชื่อเสียงในด้านความแข็งที่ยอดเยี่ยมความต้านทานการสึกหรอและคุณสมบัติทางความร้อนทำให้เป็นวัสดุสำคัญในการใช้งานอุตสาหกรรมที่หลากหลาย [3] สารประกอบนี้เกิดขึ้นจากการหลอมรวมทังสเตนและอะตอมคาร์บอนมักใช้ในการเคลือบเพื่อป้องกันส่วนประกอบที่สำคัญในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ [3] เมื่อพิจารณาถึงลักษณะที่แข็งแกร่งคำถามทั่วไปเกิดขึ้น: สามารถสลักเกลียวตัดผ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพ โซ่ทังสเตนคาร์ ไบด์? บทความนี้นำเสนอคุณสมบัติของทังสเตนคาร์ไบด์แอปพลิเคชันและความเป็นไปได้ของการตัดด้วยเครื่องตัดสลักเกลียว
Tungsten Carbide (WC) เป็นสารประกอบทางเคมีซึ่งประกอบด้วยทังสเตนและอะตอมคาร์บอนที่จัดเรียงในโครงสร้างผลึกหกเหลี่ยม [3] โดยทั่วไปแล้วทังสเตนคาร์ไบด์เกรดอุตสาหกรรมประกอบด้วยทังสเตนประมาณ 94% และคาร์บอน 6% โดยน้ำหนัก [3] เพื่อเพิ่มคุณสมบัติเฉพาะวัสดุที่มีผลผูกพันเช่นโคบอลต์หรือนิกเกิลมักจะเพิ่มการสร้าง cermet - คอมโพสิตของส่วนประกอบเซรามิกและโลหะ [3] การรวมกันนี้ให้ความแข็งสูงของเซรามิกทังสเตนคาร์ไบด์ด้วยความเหนียวของสารยึดเกาะโลหะทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมตั้งแต่การบินและอวกาศไปจนถึงการขุดเจาะน้ำมัน [3]
ผงทังสเตนคาร์ไบด์ถูกสังเคราะห์ผ่านปฏิกิริยาของโลหะทังสเตนหรือผงที่มีคาร์บอนที่อุณหภูมิระหว่าง 1,400 ถึง 2,000 ° C [1] วิธีการทางเลือกเกี่ยวข้องกับกระบวนการของเหลวอุณหภูมิที่ต่ำกว่าการทำปฏิกิริยากับโลหะทังสเตนหรือทังสเตนไตรออกไซด์ (WO3) ด้วยส่วนผสมของก๊าซ CO/CO2 และก๊าซไฮโดรเจนระหว่าง 900 ถึง 1,200 ° C [1]
องค์ประกอบทางเคมีได้รับการออกแบบอย่างพิถีพิถันเพื่อให้ได้การกระจายขนาดอนุภาคและสัณฐานวิทยาที่เฉพาะเจาะจงซึ่งมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการเคลือบสุดท้าย [3] กระบวนการผลิตควบคุมคุณลักษณะเหล่านี้อย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพการเคลือบที่สอดคล้องกัน [3]
ทังสเตนคาร์ไบด์มีคุณสมบัติทางกายภาพที่น่าประทับใจซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม:
- ความแข็ง: ทังสเตนคาร์ไบด์จัดอันดับต่ำกว่าเพชรด้วยความแข็งท่ามกลางวัสดุอุตสาหกรรมทั่วไป [3] มันลงทะเบียนระหว่าง 9.0 ถึง 9.5 ในระดับ Mohs ด้วยความแข็งของ Vickers ประมาณ 2600 [1] [5]
- ความหนาแน่น: ความหนาแน่นสูงให้ความมั่นคงและความต้านทานการสึกหรอในสภาพแวดล้อมที่มีผลกระทบสูง [3] ทังสเตนคาร์ไบด์มีความหนาแน่น 15.6 กรัม/cm³ [1]
- จุดหลอมละลายและการเดือด: วัสดุรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างจากอุณหภูมิห้องไปจนถึงความร้อนสูงซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูง 2,870 ° C (5,200 ° F) และจุดเดือด 6,000 ° C (10,830 ° F) [1] [5]
- คุณสมบัติทางความร้อน: การนำความร้อนของทังสเตนคาร์ไบด์คือ 110 W/m · K และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนคือ 5.5 μm/m · K [1] [5]
คุณสมบัติเชิงกล:
- โมดูลัสของ Young: ประมาณ 530–700 GPA [1] [5]
- โมดูลัสจำนวนมาก: 379–381 GPA [1]
- โมดูลัสแรงเฉือน: 274 เกรดเฉลี่ย [1] [5]
- ความต้านทานแรงดึงสูงสุด: 344 MPa [1] [5]
- ความแข็งแรงของแรงอัดขั้นสูงสุด: ประมาณ 2.7 GPA [1] [5]
- อัตราส่วนของปัวซอง: 0.31 [1] [5]
- คุณสมบัติทางไฟฟ้า: ทังสเตนคาร์ไบด์มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำประมาณ 0.2 μΩ· m เทียบกับโลหะบางชนิดเช่นวานาเดียม [1] [5]
คุณสมบัติเหล่านี้รวมกันให้แน่ใจว่าทังสเตนคาร์ไบด์นั้นมีค่าในการใช้งานที่ต้องการความเสถียรของมิติและความต้านทานความร้อน [3]
ทังสเตนคาร์ไบด์มีอยู่ในสองรูปแบบหลัก:
1. รูปแบบหกเหลี่ยม (α-WC): นี่เป็นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดโดยมีโครงสร้างหกเหลี่ยม (HP2, กลุ่มอวกาศ P6M2, หมายเลข 187) [1] [5] โครงสร้างประกอบด้วยตาข่ายหกเหลี่ยมแบบง่าย ๆ ของอะตอมโลหะที่จัดเรียงเป็นชั้นโดยมีอะตอมคาร์บอนเติมครึ่งคั่นกลางให้ทั้งทังสเตนและคาร์บอนที่มีการประสานงานปริซึมตรีโกณมิติปกติ [1] [5]
2. รูปแบบอุณหภูมิสูงลูกบาศก์ (β-WC): รูปแบบนี้มีโครงสร้างเกลือหินและมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูง [1] [5]
ความยาวของพันธะภายในโครงสร้างหกเหลี่ยมถูกกำหนดไว้อย่างแม่นยำ:
- ระยะห่างระหว่างทังสเตนอะตอมในชั้นที่บรรจุหกเหลี่ยม: 291 PM [1] [5]
- ระยะทางที่สั้นที่สุดระหว่างอะตอมทังสเตนในชั้นที่อยู่ติดกัน: 284 PM [1] [5]
- ความยาวพันธะทังสเตนคาร์บอน: 220 PM [1] [5]
ลักษณะโครงสร้างเหล่านี้มีส่วนทำให้เกิดความแข็งและความมั่นคงของทังสเตนคาร์ไบด์ [3]
คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของทังสเตนคาร์ไบด์ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่าง ๆ [3]::
- เครื่องมือตัด: ทังสเตนคาร์ไบด์ใช้อย่างกว้างขวางในการตัดเครื่องมือสำหรับการตัดเฉือนรวมถึงบิตสว่าน, เครื่องตัดและเครื่องมือกลึง [1] ความแข็งช่วยให้เครื่องมือเหล่านี้ทำงานได้ด้วยความเร็วในการตัดที่สูงกว่าเครื่องมือเหล็กความเร็วสูง [1]
- สารกัดกร่อน: เนื่องจากความแข็งของมันจึงใช้ทังสเตนคาร์ไบด์เป็นวัสดุขัดในล้อบดและสารประกอบขัด [1]
- การเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอ: ใช้เป็นสารเคลือบผิวทังสเตนคาร์ไบด์ปกป้องส่วนประกอบจากการสึกหรอและการเสียดสีในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง [3] สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในกังหันการบินและอวกาศและอุปกรณ์ขุดเจาะน้ำมัน [3]
-กระสุนเกราะเจาะ: ทังสเตนคาร์ไบด์ใช้ในการผลิตกระสุนเกราะเจาะเกราะเนื่องจากมีความหนาแน่นและความแข็งสูง [1]
- เครื่องประดับ: ความทนทานและการต่อต้านรอยขีดข่วนทำให้ทังสเตนคาร์ไบด์เป็นที่นิยมสำหรับเครื่องประดับโดยเฉพาะแหวน [1]
- การขุดและการก่อสร้าง: ในอุตสาหกรรมเหล่านี้ทังสเตนคาร์ไบด์ใช้ในบิตสว่านขอบตัดและสวมแผ่นเพื่อเพิ่มอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ [3]
- บล็อกการขึ้นรูป: ทังสเตนคาร์ไบด์ใช้ในการสร้างบล็อกการขึ้นรูปสำหรับกระบวนการอุตสาหกรรมต่าง ๆ [1]
- สิ่ว: ความแข็งของมันทำให้เป็นวัสดุที่ยอดเยี่ยมสำหรับสิ่วที่ใช้ในแอปพลิเคชันต่าง ๆ [1]
เมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติของทังสเตนคาร์ไบด์คำถามที่ว่าเครื่องตัดสลักเกลียวสามารถตัดโซ่ที่ทำจากวัสดุนี้เป็นสิ่งสำคัญหรือไม่ เครื่องตัดสลักเกลียวได้รับการออกแบบมาเพื่อตัดผ่านโลหะที่นุ่มกว่าเช่นเหล็กเหล็กและอลูมิเนียมโดยใช้แรงอย่างมีนัยสำคัญในการตัดวัสดุ [2] [4] อย่างไรก็ตามทังสเตนคาร์ไบด์นำเสนอความท้าทายที่น่าเกรงขามเนื่องจากความแข็งและความแข็งแรงของแรงอัดสูง [3]
สลักเกลียวพึ่งพาความได้เปรียบเชิงกลเพื่อตัดผ่านวัสดุที่นุ่มกว่าใบมีด [2] [4] ความแข็งของทังสเตนคาร์ไบด์เข้าใกล้เพชรทำให้มีความทนทานต่อการตัดรอยขีดข่วนและการเสียรูป [1] [3] การพยายามตัดโซ่ทังสเตนคาร์ไบด์ด้วยเครื่องตัดสลักเกลียวมีแนวโน้มที่จะส่งผลให้หนึ่งในผลลัพธ์ต่อไปนี้:
1. ความเสียหายต่อเครื่องตัดสลักเกลียว: ใบมีดของเครื่องตัดสลักเกลียวซึ่งมักทำจากเหล็กแข็งอาจชิปโค้งงอหรือแตกเมื่อพยายามตัดทังสเตนคาร์ไบด์ [2] [4] ความแข็งสุด ๆ ของทังสเตนคาร์ไบด์สามารถเกินความแข็งแรงของผลผลิตของใบมีดตัดสายฟ้าซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลว
2. ไม่สามารถตัดโซ่ได้: แม้ว่าเครื่องตัดสลักเกลียวจะไม่แตก แต่ก็อาจไม่สามารถสร้างแรงที่เพียงพอในการตัดทังสเตนคาร์ไบด์ [2] [4] โซ่อาจต้านทานการกระทำการตัดและเครื่องตัดสลักเกลียวจะลื่นหรือทำให้เกิดความเสียหายเล็กน้อยบนพื้นผิว
3. ศักยภาพในการบาดเจ็บ: การใช้แรงมากเกินไปในการสลักเกลียวในความพยายามที่จะตัดโซ่ทังสเตนคาร์ไบด์อาจเป็นอันตรายได้ [2] [4] หากใบมีดลื่นหรือแตกมีความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บของผู้ใช้
หากจำเป็นต้องใช้โซ่ทังสเตนคาร์ไบด์ต้องใช้วิธีการทางเลือกที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการตัดวัสดุที่แข็งและเปราะ:
1. เครื่องมือตัดเพชร: เครื่องมือเพชรเช่นใบมีดเพชรหรือเลื่อยลวดมักใช้เพื่อตัดทังสเตนคาร์ไบด์ [1] เพชรซึ่งเป็นวัสดุที่รู้จักกันดีที่สุดสามารถบดผ่านทังสเตนคาร์ไบด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ [1] เครื่องมือเหล่านี้มักจะใช้กับสารหล่อเย็นเพื่อลดความร้อนและแรงเสียดทาน
2. การตัดวอเตอร์เจ็ทแบบขัด: วิธีนี้ใช้น้ำแรงดันสูงของน้ำผสมกับอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเพื่อกัดกร่อนทังสเตนคาร์ไบด์ [1] การตัดแอ่งน้ำมีความแม่นยำและสามารถตัดผ่านส่วนหนาของทังสเตนคาร์ไบด์โดยไม่สร้างความร้อนมากเกินไป
3. การตัดเฉือนไฟฟ้า (EDM): EDM เป็นกระบวนการตัดเฉือนที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมที่ใช้ประกายไฟฟ้าเพื่อกำจัดวัสดุ [1] วิธีนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการตัดรูปร่างที่ซับซ้อนและวัสดุแข็งเช่นทังสเตนคาร์ไบด์ [1]
4. การตัดด้วยเลเซอร์: เลเซอร์ที่มีกำลังสูงสามารถใช้ในการตัดหรือระเหยกลายเป็นไอแทลสเตนคาร์ไบด์ [1] การตัดด้วยเลเซอร์นั้นแม่นยำและสามารถใช้ในการสร้างการออกแบบที่ซับซ้อน แต่อาจสร้างความร้อนที่สำคัญอาจเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุใกล้กับการตัด [1]
เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าในหลาย ๆ แอปพลิเคชันทังสเตนคาร์ไบด์ถูกใช้ในรูปแบบ 'ซีเมนต์ ' ซึ่งอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์ถูกมัดเข้าด้วยกันด้วยสารยึดเกาะโลหะโดยทั่วไปโคบอลต์ [1] [3] การปรากฏตัวของสารยึดเกาะสามารถส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติโดยรวมของวัสดุและการตอบสนองต่อการตัด [3]
-องค์ประกอบ: คาร์ไบด์ซีเมนต์มักจะมี 80-95% wc และโคบอลต์ 5-20% [3]
- คุณสมบัติ: การเพิ่มโคบอลต์ช่วยเพิ่มความทนทานและความต้านทานต่อแรงกระแทกของวัสดุในขณะที่ยังคงรักษาความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของทังสเตนคาร์ไบด์บริสุทธิ์ [3]
แม้จะมีการเติมสารยึดเกาะ แต่ทังสเตนคาร์ไบด์ซีเมนต์ก็ยังยากมากที่จะตัดด้วยเครื่องตัดสลักเกลียว [3] สารยึดเกาะช่วยเพิ่มความเหนียว แต่ไม่ลดความแข็งในระดับที่ช่วยให้การตัดด้วยเครื่องมือทั่วไปได้ง่าย [3]
ในสถานการณ์จริงความพยายามที่จะตัดโซ่ทังสเตนคาร์ไบด์ด้วยเครื่องตัดสลักเกลียวนั้นไม่น่าจะประสบความสำเร็จอย่างมากและมีแนวโน้มที่จะสร้างความเสียหายให้กับการตัดสายฟ้าหรือทำให้เกิดการบาดเจ็บ [2] [4] สำหรับแอพพลิเคชั่นที่ต้องการการตัดทังสเตนคาร์ไบด์เครื่องมือและเทคนิคพิเศษเป็นสิ่งจำเป็น [1]
โดยสรุปแล้วการพยายามตัดโซ่ทังสเตนคาร์ไบด์ด้วยเครื่องตัดสลักเกลียวไม่สามารถทำได้เนื่องจากความแข็งที่ยอดเยี่ยมและความแข็งแรงในการบีบอัดของทังสเตนคาร์ไบด์ [3] เครื่องตัดสลักเกลียวได้รับการออกแบบมาสำหรับการตัดโลหะที่นุ่มกว่าและคุณสมบัติของทังสเตนคาร์ไบด์ทำให้มันทนทานต่อวิธีการดังกล่าว [2] [4] แต่เครื่องมือพิเศษเช่นเครื่องมือตัดเพชรการตัดวอเตอร์เจ็ทแบบกัดกร่อนการตัด EDM หรือเลเซอร์ควรใช้สำหรับการตัดทังสเตนคาร์ไบด์ [1] การทำความเข้าใจคุณสมบัติและการใช้งานของทังสเตนคาร์ไบด์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเลือกเครื่องมือและเทคนิคที่เหมาะสมสำหรับการทำงานกับวัสดุนี้ [3]
ความแข็งของทังสเตนคาร์ไบด์เกิดจากโครงสร้างผลึกที่เป็นเอกลักษณ์และพันธะเคมีที่แข็งแกร่งระหว่างทังสเตนและอะตอมคาร์บอน [3] การจัดเรียงหกเหลี่ยมของอะตอมและความยาวพันธะสั้น ๆ มีส่วนทำให้ความต้านทานต่อการเสียรูปและการสึกหรอเป็นพิเศษ [3] นอกจากนี้ความหนาแน่นสูงของวัสดุช่วยเพิ่มความเสถียรและความต้านทานต่อผลกระทบ [3]
ใช่เครื่องประดับทังสเตนคาร์ไบด์เช่นวงแหวนสามารถตัดได้ในกรณีฉุกเฉิน แต่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ [1] เครื่องมือเครื่องประดับมาตรฐานมักจะไม่ได้ผล [1] ผู้เผชิญเหตุฉุกเฉินและนักอัญมณีมักใช้ล้อตัดเพชรเคลือบเพชรหรือคัตเตอร์วงแหวนไฮดรอลิกเพื่อกำจัดวงแหวนทังสเตนคาร์ไบด์อย่างปลอดภัย [1] เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องขอความช่วยเหลือจากมืออาชีพในสถานการณ์เช่นนี้เพื่อหลีกเลี่ยงการบาดเจ็บ [1]
ข้อได้เปรียบหลักของการใช้ทังสเตนคาร์ไบด์ในเครื่องมือตัดรวมถึงความแข็งสูงความต้านทานการสึกหรอและความสามารถในการรักษาขอบคลัตติ้งที่คมชัดที่อุณหภูมิสูง [1] เครื่องมือทังสเตนคาร์ไบด์สามารถทำงานได้ด้วยความเร็วในการตัดที่สูงขึ้นและใช้เวลานานกว่าเครื่องมือเหล็กแบบดั้งเดิมทำให้เหมาะสำหรับการตัดเฉือนวัสดุแข็งและการผลิตปริมาณสูง [1]
การเพิ่มโคบอลต์ไปยังทังสเตนคาร์ไบด์สร้างคาร์ไบด์ซีเมนต์ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานและความต้านทานต่อแรงกระแทกของวัสดุ [3] โคบอลต์ทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะถืออนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์เข้าด้วยกันและปรับปรุงความสามารถของวัสดุในการทนต่อการกระแทกและความเครียด [3] ในขณะที่การเพิ่มโคบอลต์ลดความแข็งโดยรวมเล็กน้อยเมื่อเทียบกับทังสเตนคาร์ไบด์บริสุทธิ์ แต่ก็ช่วยเพิ่มความทนทานและความต้านทานต่อการแตกหัก [3]
Tungsten Carbide (WC) และ Tungsten Semicarbide (W2C) เป็นสองสารประกอบที่แตกต่างกันของทังสเตนและคาร์บอน [1] ทังสเตนคาร์ไบด์ประกอบด้วยส่วนที่เท่ากันของทังสเตนและอะตอมคาร์บอนในขณะที่ทังสเตนเซมิคาร์ไบด์มีอะตอมทังสเตนเป็นสองเท่าของอะตอมคาร์บอน [1] สารประกอบทั้งสองมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันและอาจมีอยู่ในการเคลือบด้วยสัดส่วนของพวกเขาขึ้นอยู่กับวิธีการเคลือบที่ใช้ [1]
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[2] https://www.whyienjoy.com/can-bolt-cutters-cut-a-tungsten-carbide-chain/
[3] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[4] https://www.mycarbides.com/can-bolt-cutters-cut-a-tungsten-carbide-chain/
[5] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[6] https://www.whyienjoy.com/can-you-cut-tungsten-carbide/
[7] https://www.whitesforestry.com/blogs/news/about-tungsten-carbide-chain
[8] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cemented-tungsten-carbide-applications-part-1