Меню вмісту
● Вступ до карбіду вольфраму
>> Властивості карбіду вольфраму
>> Застосування карбіду вольфраму
● Навіщо польська вольфрамова карбід?
>> Поліпшення обробки поверхні
>> Посилення стійкості до зносу
>> Зменшення тертя
>> Видалення дефектів поверхні
>> Досягнення точних розмірів
● Методи полірування карбіду вольфраму
>> Ручне полірування
>> Абразивне полірування потоку (AFP)
>> Хімічно-механічне полірування (CMP)
>> Електрохімічне полірування
>> Рідинне полірування
● Інструменти та матеріали для полірування карбіду вольфраму
>> Алмазні абразиви
>> Поліровані колодки
>> Хімічні рішення
● Контроль якості та огляд
>> Вимірювання шорсткості поверхні
>> Вимірювання розмірів
>> Мікроскопічна перевірка
● Застосування відшліфованого карбіду вольфраму
>> Руточні інструменти
>> Помирає і форми
>> Носіть деталі
>> Медичні імплантати
● Вартість міркувань
● Останні досягнення
● Висновок
● Поширення
>> 1. Який найкращий метод полірування карбіду вольфраму?
>> 2. Які інструменти потрібні для полірування карбіду вольфраму вручну?
>> 3. Чи можете ви відполірувати вольфрамовий карбід діамантовою пастою?
>> 4. Що таке хімічне механічне полірування (CMP) для карбіду вольфраму?
>> 5. Чому полірування важливе для інструментів різання карбіду вольфраму?
● Цитати:
Карбід вольфраму-це матеріал, відомий своєю винятковою твердістю, стійкістю до зносу та високою температурою, що робить його придатним для вимогливих додатків, таких як ріжучі інструменти, штампи та носіння [4] [7]. Однак ці самі властивості, які роблять її бажаним, також роблять складним для полірування [4] [7]. Досягнення гладкої обробки поверхні Компоненти карбіду вольфраму часто вимагають спеціалізованих методик. У цій статті досліджуються методи, що використовуються для полірування карбіду вольфраму, інструментів та матеріалів та важливості полірування в різних програмах.
Вступ до карбіду вольфраму
Карбід вольфраму - це композитний матеріал, що складається з вольфраму та атомів вуглецю, як правило, поєднується з металевим сполучним металом, таким як кобальт, нікель або залізо [4] [7]. Отриманий матеріал має унікальне поєднання твердості та міцності, що робить його перевершенням високошвидкісної сталі в багатьох застосуванні [4] [7]. Карбід вольфраму широко використовується в різних галузях промисловості через його здатність підтримувати різку ріжучу кромку при високій температурі та стійкість до зносу та стирання [4] [7].
Властивості карбіду вольфраму
- Твердість: Карбід вольфраму винятково важкий, як правило, від 8,5 до 9 за шкалою твердості MOHS.
- Носистійкість: Він виявляє відмінну стійкість до абразивного та клейкого зносу, що робить його ідеальним для високого одягу.
-Високотемпературні показники: Карбід вольфраму підтримує свою твердість і міцність при підвищеній температурі, що дозволяє здійснювати високошвидкісні операції з різання.
- Хімічна стійкість: Він стійкий до багатьох хімічних середовищ, забезпечуючи довговічність та надійність у суворих умовах.
Застосування карбіду вольфраму
- Виріжкові інструменти: Використовується в свердловинних шматочках, фрезерних різахах та поворотних вставках для обробки різних матеріалів [4] [7].
- Носіть деталей: Використовуються в додатках, що вимагають високої стійкості до зносу, таких як форсунки, підшипники та компоненти клапана.
- Мати та форми: використовуються в процесах формування металу та впорскування через його здатність підтримувати точні розміри при високому тиску.
- Поверхневі покриття: застосовується як покриття для підвищення міцності та зносу інших матеріалів [4] [7].
Навіщо польська вольфрамова карбід?
Поліровування карбіду вольфраму є важливим з кількох причин, залежно від передбачуваного застосування компонента. Основними цілями полірування є зменшення шорсткості поверхні, видалення дефектів та покращення загальної цілісності поверхні [1].
Поліпшення обробки поверхні
Поліровування зменшує шорсткість поверхні, що має вирішальне значення для деталей, що потребують високого ступеня гладкості [1]. Більш плавна поверхня може зменшити тертя, покращити продуктивність ущільнення та зменшити ризик ініціації тріщин [1].
Посилення стійкості до зносу
Відшліфована поверхня має менше мікроскопічних піків і долин, що мінімізує контактну площу та зменшує знос [4] [7]. Це особливо важливо для компонентів, що піддаються ковзаючому або обертовому контакту.
Зменшення тертя
Нижня шорсткість поверхні означає зменшення тертя між частинами спаровування. Це може призвести до підвищення ефективності, зменшення виробництва тепла та тривалого терміну обслуговування [1].
Видалення дефектів поверхні
Поліровування може видалити поверхневі дефекти, такі як подряпини, ями та позначки, які можуть діяти як концентратори стресу [1]. Усунення цих дефектів підвищує силу втоми та загальну надійність компонента.
Досягнення точних розмірів
У деяких програмах полірування використовується для досягнення точної вимірної точності. Це особливо важливо для штампів, форм та інших точних частин, де потрібні тісні допуски [4] [7].
Методи полірування карбіду вольфраму
Для полірування карбіду вольфраму можна застосувати кілька методів, кожен з яких має свої переваги та обмеження. Вибір методу залежить від бажаної обробки поверхні, геометрії частини та об'єму виробництва [1].
Ручне полірування
Ручне полірування передбачає використання ручних інструментів та абразивних сполук для згладжування поверхні компонента карбіду вольфраму [1]. Цей метод часто використовується для виробництва низького обсягу, хитромудрих геометрії та досягнення дуже високих оздоблень поверхні [1].
Інструменти та матеріали:
- Ультразвукові шліфувальні машини: Ці пристрої використовують високочастотні коливання для сприяння процесу полірування [1].
- Смоляні шліфувальні колеса: використовуються для початкового видалення та формування запасів [1].
- Діамантова шліфувальна паста: необхідна для досягнення дуже тонких оздоблень поверхні [1].
- Поліровувальний наждачний папір: Різні розміри сітки використовуються на основі вимог до фінішу [1].
- Мікроскопи: Використовується для перевірки появи вольфрамового карбіду після полірування [1].
Процес:
1. Підготовка: компонент карбіду вольфраму очищається для видалення будь -яких забруднень.
2. Грубове полірування: для видалення значних поверхневих недосконалостей використовуються шліфувальні колеса або грубої діамантової пасти.
3. Проміжне полірування: поступово витончені класи діамантової пасти наносяться для зменшення шорсткості поверхні.
4. Тонке полірування: для досягнення бажаної обробки поверхні використовується ультрафінна діамантова паста.
5. Інспекція: Поверхня перевіряється під мікроскопом, щоб переконатися, що він відповідає необхідним специфікаціям [1].
Переваги:
- Висока точність: ручне полірування може досягти дуже високих оздоблень поверхні (RA0.01 або краще) [1].
- універсальність: підходить для складних геометрії та невеликих обсягів виробництва.
Недоліки:
-Трудова інтенсивна: вимагає кваліфікованих операторів і забирає багато часу [1].
- Невідповідні результати: Якість фінішу залежить від майстерності та досвіду оператора.
Абразивне полірування потоку (AFP)
Абразивне полірування потоку (AFP)-це процес, в якому засоби, що затягується абразивно, вимушується через поверхню заготовки або вдосконалення матеріалу та покращення обробки поверхні [2]. Цей метод особливо ефективний для полірування внутрішніх поверхонь та складних геометрії [2].
Процес:
1. Налаштування: компонент карбіду вольфраму вмикається в машині AFP.
2. Вибір ЗМІ: Абразивні носії вибираються на основі матеріалу та бажаної обробки поверхні.
3. Контроль потоку: абразивний носій вимушено через компонент при контрольованому тиску та швидкості потоку.
4. Моніторинг: Процес контролюється для забезпечення послідовного видалення матеріалу та обробки поверхні.
Переваги:
- рівномірне полірування: AFP може досягти рівномірної обробки поверхні на складних геометріях.
- Автоматизація: Процес може бути автоматизований для виробництва великого обсягу.
Недоліки:
- Вибір ЗМІ: Вибір правильних абразивних медіа має вирішальне значення для досягнення бажаних результатів.
- Вартість обладнання: машини AFP можуть бути дорогими, що робить його менш придатним для невеликих операцій.
Хімічно-механічне полірування (CMP)
Хімічне механічне полірування (CMP)-це процес, який поєднує хімічне травлення та механічне стирання для згладжування поверхні матеріалу [4] [7]. Цей метод широко застосовується в напівпровідниковій галузі, а також застосовується до полірування карбіду вольфраму [4] [7].
Процес:
1. Підготовка: компонент карбіду вольфраму очищається та готується до полірування.
2. Застосування суспензії: Компонент вводиться в контакт з полірувальною прокладкою та хімічною суспензією, що містить абразивні частинки [4] [7].
3. Поліровування: Подушка обертається, а суспензія ошилює і полірує поверхню карбіду вольфраму [4] [7].
4. Очищення: Компонент очищається для видалення залишкової суспензії [4] [7].
Компоненти системи CMP:
- Окислюючий засіб: перетворює поверхню, що включає карбід вольфраму в розчинні іонні види або в м'яку, легкокостійну плівку [4] [7].
- полірування компонента: вибраний із групи, що складається з абразивного, полірувального майданчика та їх поєднання [4] [7].
- Рідкий носій: використовується для призупинення окислюючого агента та полірування компонента [4] [7].
Переваги:
- Висока точність: CMP може досягти дуже низьких значень шорсткості поверхні.
- Планотаризація: CMP є ефективним на планраризуючих поверхнях, що робить його придатним для застосувань, що вимагають високої плоскості.
Недоліки:
- Хімія суспензії: Ефективність CMP залежить від хімічного складу суспензії.
- Вартість: обладнання CMP та витратні матеріали можуть бути дорогими.
Електрохімічне полірування
Електрохімічне полірування, також відоме як електролітичне полірування, - це метод, який використовує електроліз для видалення матеріалу з поверхні металевої заготовки [9]. Заготовка занурюється в електроліт і служить анодом в електричному ланцюзі.
Процес:
1. Налаштування: компонент карбіду вольфраму розміщується в електролітичній комірці і підключається до джерела живлення.
2. Вибір електролітів: Вибирається відповідний електроліт на основі відшліфованого матеріалу.
3. Поліровування: струм проходить через клітину, внаслідок чого поверхня компонента розчиняється.
4. Моніторинг: Процес контролюється для забезпечення рівномірного видалення матеріалу та обробки поверхні.
Переваги:
- Неконтактне полірування: Електрохімічне полірування не передбачає механічного контакту, зменшення ризику пошкодження поверхні.
- Складні форми: підходить для полірування складних форм та внутрішніх поверхонь.
Недоліки:
- Утилізація електролітів: Утилізація відпрацьованого електроліту може бути складною для навколишнього середовища.
- Обмеження матеріалу: Не всі матеріали можуть бути ефективно відшліфовані за допомогою цього методу.
Рідинне полірування
Поліровування рідини передбачає згладжування поверхні продуктів карбіду вольфраму високошвидкісним потоком рідкими або абразивними матеріалами [1] [5].
Процес:
1. Налаштування: компонент карбіду вольфраму розміщується в машині для полірування рідини.
2. Вибір рідини та абразиву: суміш рідини та абразивних матеріалів вибирається на основі бажаної обробки поверхні [5].
3. Поліровування: рідина та абразивна суміш протікають по поверхні компонента з високою швидкістю, згладжуючи поверхню [5].
Переваги:
- Пакетне полірування: підходить для партії полірування цементованих деталей карбіду [1].
- Крихітні отвори: ефективні для продуктів з крихітними отворами [1].
Недоліки:
- Залежність постачальників: покладається на стабільних постачальників, що спеціалізуються на поліруванні рідини [1].
Інструменти та матеріали для полірування карбіду вольфраму
Вибір відповідних інструментів та матеріалів має вирішальне значення для досягнення бажаної обробки поверхні та розмірної точності при поліруванні карбіду вольфраму.
Алмазні абразиви
Діамант - найскладніший матеріал і широко використовується як абразив для полірування карбіду вольфраму [4] [7]. Діамантові абразиви доступні в різних формах, включаючи пасту, суспензію та шліфувальні колеса [4] [7].
- Діамантова паста: Використовується для ручних операцій полірування та занурення [1].
- Діамантова суспензія: використовується в CMP та інших автоматизованих процесах полірування [4] [7].
- Діамантові шліфувальні колеса: використовуються для груби шліфування та формування [1].
Поліровані колодки
Поліровані прокладки використовуються спільно з абразивними сполуками для згладжування поверхні компонентів карбіду вольфраму [4] [7]. Вибір матеріалу прокладки залежить від методу полірування та бажаної обробки поверхні [4] [7].
- тканинні подушечки: використовуються для тонкого полірування та досягнення високих оздоблень поверхні.
- Пініки: використовуються для проміжного полірування та видалення дефектів поверхні.
- Поліуретанові колодки: використовується в CMP для планаризуючих поверхонь [4] [7].
Хімічні рішення
Хімічні розчини використовуються в CMP та електрохімічному поліруванні для полегшення видалення матеріалу та покращення обробки поверхні [4] [7]. Ці розчини, як правило, містять окислювальні засоби, каталізатори та інші добавки [4] [7].
- Окислюючі засоби: Перетворіть поверхню карбіду вольфраму в більш м'яку, легше скорочену плівку [4] [7].
- Каталізатори: Підвищити процес окислення та підвищити ефективність полірування [4] [7].
- Електроліти: використовується в електрохімічному поліруванні для розчинення поверхні компонента карбіду вольфраму.
Контроль якості та огляд
Контроль якості та огляд є важливими для того, щоб відшліфовані компоненти карбіду вольфраму відповідали необхідним специфікаціям [1]. Для оцінки обробки поверхні, розмірної точності та цілісності поверхні використовуються різні методики та цілісність поверхні [1].
Вимірювання шорсткості поверхні
Шорсткість поверхні, як правило, вимірюється за допомогою профілометрів або атомних силових мікроскопів (AFM) [1]. Ці інструменти дають кількісні дані про зміни висоти поверхні [1].
- Профілометри: виміряйте шорсткість поверхні, перетягуючи стилус по поверхні.
- Мікроскопи атомної сили (AFM): забезпечують зображення поверхні з високою роздільною здатністю і можуть вимірювати шорсткість у шкалові нанометра.
Вимірювання розмірів
Вимірна точність оцінюється за допомогою координатних вимірювальних машин (CMM) або інших приладів вимірювання точності [1]. Ці інструменти можуть вимірювати розміри компонента з високою точністю [1].
Мікроскопічна перевірка
Мікроскопічна перевірка використовується для ідентифікації поверхневих дефектів, таких як подряпини, ями та тріщини [1]. Оптичні мікроскопи та скануючі електронні мікроскопи (SEM) зазвичай використовуються для цієї мети [1].
Застосування відшліфованого карбіду вольфраму
Поліровані компоненти карбіду вольфраму використовуються в широкому діапазоні застосувань, де висока обробка поверхні, розмірна точність та стійкість до зносу є критичними.
Руточні інструменти
У застосуванні ріжучих інструментів відшліфована поверхня зменшує тертя між інструментом та заготовкою, що призводить до вдосконаленого терміну експлуатації інструменту та обробки поверхні [4] [7]. Відшліфовані різання країв також мінімізують ризик утворення вбудованого краю, що може погіршити якість обробленої поверхні [4] [7].
Помирає і форми
Поліровані штампи та форми мають важливе значення для отримання високоякісних деталей з точними розмірами та плавними поверхнями [4] [7]. Відшліфована поверхня штампу зменшує тертя та знос, продовжуючи термін дії штампу та покращуючи якість формованих частин [4] [7].
Носіть деталі
Поліровані деталі зносу використовуються у застосуванні, де потрібні висока стійкість до зносу та низьке тертя. Приклади включають підшипники, ущільнення та компоненти клапана [4] [7]. Відшліфована поверхня мінімізує знос і продовжує термін служби цих компонентів [4] [7].
Медичні імплантати
Карбід вольфраму іноді використовується в медичних імплантатах через його біосумісність та стійкість до зносу. Поліровування має важливе значення для забезпечення гладкої поверхні, яка мінімізує ризик подразнення тканин та сприяє осеоінтеграції [1].
Вартість міркувань
Вартість полірування карбіду вольфраму залежить від декількох факторів, включаючи метод полірування, розмір та складність компонента та необхідну обробку поверхні. Ручне полірування, як правило, дорожче, ніж автоматизовані методи через трудомісткий характер процесу [1]. CMP та електрохімічне полірування також можуть бути дорогими через необхідне обладнання та витратні матеріали [4] [7].
Останні досягнення
Нещодавні досягнення методів полірування були зосереджені на підвищенні ефективності, зниження витрат та досягнення більш високої обробки поверхні. До них належать:
- Покращені абразивні матеріали: розвиток нових алмазних абразивів з більш рівномірним розміром та формою частинок [4] [7].
- Вдосконалені суспензії CMP: Розробка суспензії CMP з оптимізованими хімічними композиціями для конкретних класів карбіду вольфраму [4] [7].
- Автоматизовані системи полірування: Розробка автоматизованих шліфувальних систем з розширеними можливостями управління процесами.
Висновок
Поліровування карбіду вольфраму є критичним процесом для досягнення бажаної обробки поверхні, розмірної точності та характеристик продуктивності в різних додатках [1]. Хоча твердість та зношуваність карбіду вольфраму роблять складним для полірування, є кілька методів, кожна з яких має свої переваги та обмеження [4] [7]. Вибір методу полірування залежить від конкретних вимог застосування, включаючи бажану обробку поверхні, геометрію частини та об'єм виробництва [1]. Ретельно вибираючи відповідний метод полірування, інструменти та матеріали, можна досягти високоякісної обробки поверхні на компонентах карбіду вольфраму, підвищуючи їх продуктивність та продовжуючи термін служби [4] [7].
Поширення
1. Який найкращий метод полірування карбіду вольфраму?
Найкращий метод залежить від потрібної обробки поверхні, геометрії частини та обсягу виробництва. Ручне полірування підходить для хитромудрих геометрії та дуже високих оздоблень поверхні [1]. Абразивне полірування потоку (AFP) є ефективним для внутрішніх поверхонь та складних геометрії [2]. Хімічне механічне полірування (CMP) використовується для досягнення дуже низьких значень шорсткості поверхні та планування [4] [7]. Поліровування рідини підходить для полірування партії та продуктів з крихітними отворами [1] [5].
2. Які інструменти потрібні для полірування карбіду вольфраму вручну?
Ручне полірування вимагає таких інструментів, як ультразвукові шліфувальні машини, шліфувальні колеса смоли, діамантова шліфувальна паста та шліфувальна наждачка [1]. Мікроскопи використовуються для перевірки зовнішності після полірування [1].
3. Чи можете ви відполірувати вольфрамовий карбід діамантовою пастою?
Так, діамантова паста має важливе значення для досягнення дуже тонкої поверхні на вольфрамовому карбіді [1]. Різні розміри сітки полірування наждачного паперу використовуються на основі вимог до фінішу [1].
4. Що таке хімічне механічне полірування (CMP) для карбіду вольфраму?
CMP поєднує хімічне травлення та механічне стирання для згладжування поверхні [4] [7]. Він передбачає використання окислюючого агента, полірувального компонента (абразивна, полірування колодки або обидва) та рідкий носій [4] [7].
5. Чому полірування важливе для інструментів різання карбіду вольфраму?
Поліровування зменшує тертя між інструментом та заготовкою, вдосконалюючи термін експлуатації інструменту та обробку поверхні [4] [7]. Він також мінімізує ризик утворення вбудованого краю, що може погіршити якість обробленої поверхні [4] [7].
Цитати:
[1] https://www.carbide-part.com/carbide-machining/tungsten-carbide-polishing/
[2] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc8878778/
[3] https://www.ee.cityu.edu.hk/~gchen/pdf/writing.pdf
[4] https://patents.google.com/patent/us20090103993a1/en
[5] https://www.linkedin.com/pulse/polishing-methods-tungsten-carbide-shijin-lei
[6] https://www.tek.com.cn/-/media/china-marketing-documents/material-science/mtsc_cailiaodianxuetexing.pdf
[7] https://patents.google.com/patent/us8162723b2/en
[8] https://www.reddit.com/r/metalpolishing/comments/187mbni/how_can_you_polish_a_tungsten_cube/
[9] https://dr.ntu.edu.sg/bitstream/10356/85206/1/polishing%20of%20tungsten%20carbide.pdf
