Menu nội dung
● Hiểu vonfram cacbua
● Ứng dụng của cacbua vonfram
>> 1. Công cụ cắt:
>> 2. Các bộ phận chống hao mòn:
>> 3. Dụng cụ phẫu thuật:
>> 4. Đạn dược:
>> 5. Các ứng dụng khác:
● Kỹ thuật khoan cacbua vonfram
>> 1. Công cụ kim cương
>> 2. Gia công điện (EDM)
>> 3. Khoan mài mòn
● Hướng dẫn từng bước để khoan cacbua vonfram với cưa lỗ kim cương
>> 1. Chuẩn bị:
>> 2. Bắt đầu lỗ hổng:
>> 3. Quá trình khoan:
>> 4. Hoàn thành lỗ hổng:
>> 5. Kiểm tra:
● Phòng ngừa an toàn
● Phần kết luận
● Câu hỏi thường gặp
>> 1. Điều gì làm cho vonfram cacbua khó như vậy?
>> 2. Tôi có thể sử dụng các bit khoan thông thường để khoan cacbua vonfram không?
>> 3. Tại sao điều quan trọng là sử dụng chất làm mát khi khoan cacbua vonfram?
>> 4. Tốc độ tốt nhất để khoan cacbua vonfram là gì?
>> 5. EDM có phải là một lựa chọn tốt hơn so với khoan kim cương cho cacbua vonfram không?
● Trích dẫn:
Carbide vonfram nổi bật là một trong những vật liệu khó khăn nhất thế giới, được công nhận về độ cứng, sức mạnh và khả năng chống mòn và ăn mòn đặc biệt của nó [3] [4] [6]. Bao gồm vonfram và carbon, nó tự hào có một sự kết hợp độc đáo của các thuộc tính làm cho nó trở nên vô giá trong các ngành công nghiệp khác nhau [2]. Việc sử dụng của nó bao gồm từ các công cụ cắt và các bộ phận chống mài mòn đến các dụng cụ phẫu thuật và thậm chí cả đạn dược [2] [4] [8].
Với độ cứng cực độ của nó, Khoan vonfram cacbua đưa ra một thách thức đáng kể [1] [3]. Không giống như các vật liệu mềm hơn, các bit khoan truyền thống thường thất bại so với cacbua vonfram do khả năng chống mài mòn vượt trội của vật liệu [1] [3]. Tuy nhiên, với các kỹ thuật và công cụ phù hợp, thực sự có thể khoan qua cacbua vonfram [1] [5]. Bài viết này khám phá các phương pháp, ứng dụng và tính chất của cacbua vonfram, cung cấp một hướng dẫn toàn diện để hiểu và làm việc với tài liệu đáng chú ý này.
Hiểu vonfram cacbua
Vonfram cacbua (WC) là một hợp chất hóa học bao gồm các nguyên tử vonfram và carbon [2]. Công thức phân tử của nó là WC, với trọng lượng phân tử là 195,85 [2]. Hợp chất được biết đến với các đặc tính vật lý và hóa học đặc biệt, làm cho nó phù hợp cho một loạt các ứng dụng [2].
- Độ cứng: Vonfram cacbua có độ siêu nhỏ là 17300 MPa, gần với kim cương, làm cho nó có khả năng chống trầy xước và hao mòn cao [2] [6].
- Mô đun đàn hồi: Mô đun đàn hồi của nó là 710GPA, cho thấy độ cứng và khả năng chống biến dạng của nó dưới ứng suất [2].
- Độ bền nén: Độ bền nén là 56 MP, thể hiện khả năng chịu được áp suất cao mà không bị phá vỡ [2].
- Mở rộng nhiệt: Hệ số giãn nở nhiệt là 6,9 × 10-6 / k, có nghĩa là nó mở rộng tối thiểu với thay đổi nhiệt độ [2].
- Độ dẫn điện: Carbide vonfram là một chất dẫn tốt của cả điện và nhiệt [2] [6].
- Kháng hóa học: Nó không hòa tan trong nước, axit clohydric và axit sunfuric, mặc dù nó có thể được hòa tan trong hỗn hợp axit nitric và hydrofluoric [2].
- Kháng oxy hóa: Carbide vonfram có khả năng chống oxy hóa yếu, bắt đầu oxy hóa hoạt động trong không khí trên 500 ° C [2].
Carbua vonfram nguyên chất là giòn, nhưng độ dẻo dai của nó có thể được cải thiện bằng cách thêm một lượng nhỏ các kim loại khác như titan và coban [2]. Những chất phụ gia này làm giảm độ giòn và tăng cường hiệu suất tổng thể của vật liệu [2]. Carbide vonfram thường xuất hiện dưới dạng một tinh thể hình lục giác màu đen với ánh kim loại [2].
Ứng dụng của cacbua vonfram
Các thuộc tính độc đáo của vonfsten carbide làm cho nó không thể thiếu trong nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau [2] [4] [6].
1. Công cụ cắt:
- Carbide vonfram được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ cắt sản xuất như máy khoan, máy cắt phay, vòi, bánh xe cắt và lưỡi cưa [2] [9].
- Độ cứng cao và khả năng chịu hao mòn của nó cho phép các công cụ này cắt qua các vật liệu khó khăn như thép, titan và các cacbua khác [8] [9].
-Bề mặt cắt cacbua rất cần thiết cho việc gia công các vật liệu cứng như thép carbon và thép không gỉ, đặc biệt là trong sản xuất có độ chính xác cao và có độ chính xác cao [8].
- Chúng duy trì một cạnh cắt sắc dài hơn các dụng cụ thép, dẫn đến hoàn thiện tốt hơn và gia công nhanh hơn [8].
- Các lớp phủ như Titanium Aluminum Nitride hoặc Titanium Chromium Nitride có thể tăng cường hơn nữa sự ổn định nhiệt và kéo dài tuổi thọ của dụng cụ [8].
2. Các bộ phận chống hao mòn:
- Nó được sử dụng để làm cho các bộ phận chịu áp lực cao, chẳng hạn như những bộ phận trong các ngành công nghiệp dầu khí, khai thác, và bột giấy và giấy [2] [9].
- Những bộ phận này được hưởng lợi từ khả năng chống mài mòn cao, kháng ăn mòn và tuổi thọ kéo dài [9].
3. Dụng cụ phẫu thuật:
- Vonfram cacbua giúp tăng cường hiệu suất của các dụng cụ phẫu thuật do khả năng chống ăn mòn và độ bền của nó [4].
- Khả năng duy trì cạnh sắc nét của nó là rất quan trọng đối với các thủ tục phẫu thuật chính xác [4].
4. Đạn dược:
- cacbua vonfram được sử dụng trong đạn đạo giáp do độ cứng và mật độ cao [8].
- Nó đặc biệt hiệu quả trong các vòng Sabot, trong đó một loại sabot nhựa loại bỏ ở mõm nòng súng, cho phép viên đạn xâm nhập vào áo giáp một cách hiệu quả [8].
5. Các ứng dụng khác:
- Vật liệu cấu trúc lò nung: Được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao do khả năng chịu nhiệt [2].
- Các thành phần động cơ phản lực: đảm bảo độ bền và độ tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt [2].
- Vật liệu Cermet: Tăng cường tính chất của vật liệu composite [2].
- Các yếu tố sưởi ấm điện trở: Cung cấp sự phát nhiệt hiệu quả [2].
- Khai thác cẩm nang: Thích hợp cho các kim loại như đồng, coban và bismuth [2].
- Phim bán dẫn: cung cấp khả năng chống mài mòn trong sản xuất chất bán dẫn [2].
- Thiết bị thể thao: Được sử dụng trong các câu lạc bộ golf và cột trượt tuyết để tăng độ bền [4] [6].
- Nhạc cụ: Được sử dụng trong các slide guitar cho bề mặt mịn và bền của chúng [4].
- Bút bóng: Hình thành đầu bút bi do khả năng chống mài mòn [4].
- Vệ tinh không gian: Cung cấp khả năng chống biến động nhiệt độ cực cao [4].
- Công cụ ép phun: Mốc chính xác cho việc ép phun nhựa lợi ích từ độ chính xác, độ bền cao và khả năng chống mài mòn của vonfram cacbua [9].
Kỹ thuật khoan cacbua vonfram
Khoan cacbua vonfram đòi hỏi các kỹ thuật và công cụ chuyên dụng do độ cứng cực độ của nó [1] [3]. Các bit khoan truyền thống làm bằng thép tốc độ cao (HSS) thường không hiệu quả [1] [3]. Các phương pháp chính để khoan cacbua vonfram bao gồm sử dụng các công cụ kim cương và gia công phóng điện (EDM) [1] [7].
1. Công cụ kim cương
Diamond, là một trong những vật liệu khó nhất, là một lựa chọn lý tưởng để khoan cacbua vonfram [1] [7]. Các công cụ kim cương có nhiều dạng khác nhau, bao gồm cưa lỗ kim cương, máy khoan lõi kim cương và máy khoan xoắn PCD (polycrystalline Diamond) [1] [5] [7].
Saw Hố tráng kim cương:
- Chúng có hiệu quả để tạo ra các lỗ lớn hơn trong cacbua vonfram [1] [3].
- Lỗ cưa có một lưỡi tròn với các hạt kim cương được nhúng ở cạnh cắt [1].
- Điều quan trọng là sử dụng chất làm mát, chẳng hạn như nước, để giữ cho mũi khoan mát và giảm ma sát [1].
- Bắt đầu khoan ở một góc để cho phép bit cắn vào vật liệu trước khi duỗi thẳng mũi khoan [1].
- Áp dụng áp lực ổn định và duy trì tốc độ chậm, nhất quán là rất cần thiết để đạt được lỗ sạch [1].
Cuộc tập trận lõi kim cương:
- Máy khoan lõi kim cương phù hợp để tạo các lỗ chính xác [7].
- Những máy khoan này có một lõi rỗng với các hạt kim cương ở cạnh cắt [7].
- Chúng thường được sử dụng với trục chính thức ăn nước để giữ cho khu vực khoan mát và xả các mảnh vụn [7].
Máy khoan xoắn PCD:
- Máy khoan xoắn PCD được thiết kế đặc biệt để khoan các vật liệu cứng như vonfram cacbua [5].
- Cấu trúc kim cương đa tinh thể cung cấp khả năng chống mài mòn và hiệu suất cắt tuyệt vời [5].
- Những cuộc tập trận này có thể tạo ra các lỗ nhỏ hơn với độ chính xác cao [5].
2. Gia công điện (EDM)
EDM là một quy trình gia công phi truyền thống sử dụng tia lửa điện để làm xói mòn vật liệu [7]. Nó đặc biệt hữu ích cho việc tạo ra các hình dạng và lỗ hổng phức tạp trong các vật liệu cứng như cacbua vonfram [7].
Quá trình:
- EDM liên quan đến việc tạo ra một loạt các lần xả dòng điện lặp lại nhanh chóng giữa hai điện cực, được phân tách bằng chất lỏng điện môi [7].
- Một điện cực là công cụ cắt, và cái còn lại là phôi cacbua vonfram [7].
- Các tia lửa làm xói mòn vật liệu, dần dần tạo ra hình dạng hoặc lỗ mong muốn [7].
Thuận lợi:
- EDM có thể tạo ra các hình dạng phức tạp và các lỗ rất nhỏ [7].
- Nó không yêu cầu tiếp xúc trực tiếp giữa công cụ và phôi, giảm nguy cơ căng thẳng và thiệt hại cơ học [7].
Nhược điểm:
- EDM là một quá trình tương đối chậm so với các phương pháp gia công khác [7].
- Nó đòi hỏi thiết bị và chuyên môn chuyên môn [7].
3. Khoan mài mòn
Khoan mài mòn liên quan đến việc sử dụng các hạt mài mòn, chẳng hạn như bụi kim cương, trộn với chất lỏng để làm xói mòn cacbua vonfram [7].
Quá trình:
- Một ống đồng được sử dụng làm mũi khoan, và bụi kim cương được trộn với dầu hoặc nước để tạo thành bùn [7].
- Slurry được đưa vào khu vực khoan khi mũi khoan quay, dần dần làm xói mòn vật liệu [7].
Thuận lợi:
- Phương pháp này có thể được sử dụng với thiết bị tương đối đơn giản [7].
Nhược điểm:
- Khoan mài mòn là một quá trình chậm và sử dụng nhiều lao động [7].
- Nó có thể không tạo ra các lỗ chính xác cao [7].
Hướng dẫn từng bước để khoan cacbua vonfram với cưa lỗ kim cương
Dưới đây là hướng dẫn từng bước về cách khoan cacbua vonfram bằng cách sử dụng máy cưa lỗ kim cương [1]:
Vật liệu và công cụ cần thiết:
- Phânp cacbua vonfram [1]
- Máy cưa lỗ công nghệ kim cương JCB (hoặc cưa lỗ kim cương tương tự) [1]
- Khoan [1]
- Kẹp [1]
- mảnh gỗ (để đảm bảo phôi) [1]
- Khay với nước (để làm mát mũi khoan) [1]
- Kính an toàn và găng tay [1]
1. Chuẩn bị:
- Bảo vệ phôi cacbua vonfram vào một miếng gỗ bằng cách sử dụng kẹp [1]. Điều này ngăn vật liệu di chuyển trong quá trình khoan, đảm bảo độ chính xác và an toàn [1].
- Đảm bảo bạn có một khay nước lạnh, sạch gần đó để làm mát mũi khoan [1].
2. Bắt đầu lỗ hổng:
- Bắt đầu khoan ở một góc nhỏ để cho phép cưa lỗ cắn vào cacbua vonfram [1].
- Áp dụng áp lực nhẹ nhàng, nhất quán [1].
- Khi bit đã đạt được một chỗ đứng, dần dần làm thẳng máy khoan [1].
3. Quá trình khoan:
- Duy trì tốc độ chậm và ổn định trong suốt quá trình khoan [1].
- Áp dụng áp lực nhất quán, nhưng tránh buộc mũi khoan [1].
- Cứ sau năm giây, loại bỏ mũi khoan và làm mát nó trong khay nước [1]. Điều này ngăn ngừa quá nóng, có thể làm hỏng lớp phủ kim cương và giảm tuổi thọ của bit [1].
4. Hoàn thành lỗ hổng:
- Tiếp tục khoan cho đến khi bạn cắt hết cacbua vonfram [1].
- Sau khi lỗ hoàn thành, cẩn thận loại bỏ lõi khỏi lỗ hổng [1].
5. Kiểm tra:
- Kiểm tra lỗ khoan cho bất kỳ sự không hoàn hảo nào [1].
- Kiểm tra tình trạng của mũi khoan để đảm bảo nó vẫn hoạt động tốt [1].
Phòng ngừa an toàn
Khi làm việc với các cacbua vonfram và các công cụ điện, điều quan trọng là phải tuân theo các biện pháp phòng ngừa an toàn để ngăn ngừa thương tích [1].
- Đeo kính an toàn: Luôn đeo kính an toàn để bảo vệ đôi mắt của bạn khỏi các mảnh vụn bay [1].
- Sử dụng găng tay: Đeo găng tay để bảo vệ bàn tay của bạn khỏi các cạnh sắc nét và các vết cắt tiềm năng [1].
- Sử dụng chất làm mát: Sử dụng chất làm mát, chẳng hạn như nước, để giữ cho mũi khoan và phôi mát mẻ [1]. Điều này ngăn chặn quá nhiệt và kéo dài tuổi thọ của công cụ [1].
- Bàn làm việc an toàn: Đảm bảo phôi được kẹp an toàn để ngăn chặn chuyển động trong quá trình khoan [1].
- Tránh quá nóng: Không cho phép mũi khoan quá nóng. Làm mát nó thường xuyên để duy trì hiệu quả của nó và ngăn ngừa thiệt hại [1].
- Áp lực nhất quán: Áp dụng áp suất nhất quán trong khi khoan, nhưng tránh buộc công cụ [1].
- Thông gió thích hợp: Làm việc trong một khu vực được thông báo tốt để tránh hít phải bụi hoặc khói [1].
- Bảo trì công cụ: Thường xuyên kiểm tra và duy trì các công cụ của bạn để đảm bảo chúng ở trong tình trạng hoạt động tốt [1].
Phần kết luận
Khoan cacbua vonfram, trong khi thách thức, có thể đạt được với các công cụ và kỹ thuật phù hợp. Món cưa phủ kim cương, máy khoan lõi kim cương và máy khoan xoắn PCD có hiệu quả để tạo ra các lỗ trong cacbua vonfram [1] [5] [7]. Gia công phóng điện (EDM) cung cấp một giải pháp thay thế cho các hình dạng phức tạp và các lỗ nhỏ [7]. Bằng cách tuân theo các quy trình được đề xuất và biện pháp phòng ngừa an toàn, bạn có thể làm việc thành công với tài liệu đặc biệt khó khăn này [1]. Các thuộc tính độc đáo của vonfsten carbide làm cho nó trở nên cần thiết trong nhiều ứng dụng và hiểu cách máy móc mở rộng tiện ích của nó hơn nữa [2] [4] [6].
Câu hỏi thường gặp
1. Điều gì làm cho vonfram cacbua khó như vậy?
Độ cứng của vonfram cacbua xuất phát từ các liên kết cộng hóa trị mạnh mẽ giữa vonfram và nguyên tử carbon [2]. Điều này tạo ra một cấu trúc dày đặc, cứng nhắc chống lại biến dạng và mặc [2]. Việc bổ sung các kim loại như coban tăng cường hơn nữa độ dẻo dai của nó và giảm độ giòn [2].
2. Tôi có thể sử dụng các bit khoan thông thường để khoan cacbua vonfram không?
Không, các bit khoan thông thường làm bằng thép tốc độ cao (HSS) không hiệu quả đối với việc khoan cacbua vonfram [1] [3]. Carbua vonfram khó hơn nhiều so với HSS, khiến mũi khoan bị hao mòn nhanh chóng mà không đạt được tiến bộ đáng kể [1] [3]. Máy khoan phủ kim cương hoặc PCD là cần thiết [1] [5].
3. Tại sao điều quan trọng là sử dụng chất làm mát khi khoan cacbua vonfram?
Sử dụng chất làm mát, chẳng hạn như nước, là rất quan trọng để tiêu tan nhiệt tạo ra trong quá trình khoan [1]. Quá nóng có thể làm hỏng lớp phủ kim cương trên mũi khoan, làm giảm hiệu quả và tuổi thọ của nó [1]. Ngoài ra, chất làm mát giúp loại bỏ các mảnh vụn, ngăn không cho nó làm tắc nghẽn khu vực cắt [1].
4. Tốc độ tốt nhất để khoan cacbua vonfram là gì?
Tốc độ tốt nhất để khoan cacbua vonfram thường chậm và ổn định [1]. Tốc độ cao có thể tạo ra nhiệt quá mức và khiến mũi khoan bị hao mòn nhanh chóng [1]. Tốc độ chậm, phù hợp cho phép các hạt kim cương nghiền đi hiệu quả vật liệu mà không quá nóng [1].
5. EDM có phải là một lựa chọn tốt hơn so với khoan kim cương cho cacbua vonfram không?
EDM có thể là một lựa chọn tốt hơn để tạo các hình dạng phức tạp, các lỗ rất nhỏ hoặc khi độ chính xác là tối quan trọng [7]. Tuy nhiên, EDM là một quá trình chậm hơn và đắt tiền hơn so với khoan kim cương [7]. Khoan kim cương phù hợp cho các lỗ đơn giản hơn và khi tốc độ và hiệu quả chi phí là các yếu tố quan trọng [1] [7].
Trích dẫn:
[1] https://www.youtube.com/watch?v=xjipena1iyw
[2] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[3] https://www.ultimatehandyman.co.uk/video/how-to-drill-a-hole-through-tungsten-carbide_966acd090.html
.
[5] https://www.youtube.com/watch?v=6bb6mixjhn8
.
[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-applications-part-1
