Obrábění karbidu wolframu

Karbid wolframu je jedním z nejtvrdších a nejpevnějších materiálů, který je široce používán v různých průmyslových odvětvích. Díky své vysoké tvrdosti, odolnosti proti opotřebení a tepelné odolnosti se karbid wolframu používá k výrobě řezných nástrojů, strojních součástí a mechanismů a také při výrobě zařízení pro těžký průmysl. Jeho zpracování však vyžaduje použití speciálních metod a zařízení, protože tento materiál se svými vlastnostmi výrazně liší od běžných kovů a slitin.

Vlastnosti karbidu wolframu

Karbid wolframu (WC) je tvrdá slitina wolframu a uhlíku, která má jedinečné vlastnosti. Mezi její hlavní vlastnosti patří:

• Vysoká tvrdost: Karbid wolframu dosahuje tvrdosti přibližně 9 stupňů Mohsovy stupnice, což z něj činí jeden z nejtvrdších materiálů.
• Odolnost proti opotřebení: Materiál má mimořádně vysokou odolnost proti otěru, což prodlužuje životnost nástrojů z karbidu wolframu.
• Tepelná odolnost: Karbid wolframu si zachovává své mechanické vlastnosti při teplotách až 500 °C, takže je vhodný pro vysokoteplotní operace.
• Odolnost proti korozi: Tento materiál je odolný vůči korozi a chemickým vlivům, což zvyšuje jeho životnost v agresivním prostředí.

Metody zpracování karbidu wolframu

Vzhledem k vysoké tvrdosti a křehkosti karbidu wolframu je jeho zpracování složitým úkolem, který vyžaduje použití specializovaných technologií. Podívejme se na hlavní metody obrábění tohoto materiálu.

1. broušení

Broušení je jednou z hlavních metod zpracování karbidu wolframu. K tomuto procesu se používají speciální brusné kotouče s diamantovým povlakem. Diamantové kotouče umožňují efektivní odstraňování tenkých vrstev materiálu a zajišťují vysokou přesnost a kvalitu povrchu. Při broušení je třeba dbát na přísné požadavky na chlazení, protože vysoké teploty mohou způsobit mikrotrhliny na povrchu karbidu wolframu.

2. elektroerozivní obrábění (EDM)

Elektroerozivní obrábění (EDM) se používá k vytváření složitých tvarů a otvorů v dílech z karbidu wolframu. EDM umožňuje obrábět materiál s vysokou přesností pomocí elektrických výbojů, které odstraňují malé částice materiálu. Tato metoda je zvláště užitečná pro obrábění tenkostěnných dílů a mikrostruktur, kde tradiční metody řezání nemohou zajistit potřebnou přesnost.

3. ošetření laserem

Řezání laserem a zpracování karbidu wolframu se používá k vytváření vysoce přesných otvorů a kontur. Působením laseru se materiál v zóně obrábění odpařuje, což zajišťuje minimální ztráty materiálu a vysokou přesnost. Tato metoda však může způsobit lokální zahřátí materiálu, což vyžaduje použití chlazení a pečlivou kontrolu parametrů laserového zpracování.

4. broušení diamantů

Nástroje s diamantovými břity se často používají pro hrubé obrábění a řezání karbidu wolframu. Diamantové frézy a vrtáky jsou schopny účinně odebírat materiál a poskytují vysoký obráběcí výkon. Tato metoda je vhodná zejména pro objemové obrábění, při kterém je třeba odebrat velké objemy materiálu.

Problémy a výzvy při obrábění karbidu wolframu

Obrábění karbidu wolframu je spojeno s řadou problémů, které je třeba zohlednit při návrhu procesu:

• Vysoká křehkost: Karbid wolframu je náchylný k praskání a lámání při vysokém zatížení nebo vibracích. To vyžaduje přesnou kontrolu řezné rychlosti a posuvu a použití dobrého chlazení.
• Opotřebení nástrojů: Přestože diamantové nástroje a nástroje pro elektroerozivní obrábění účinně pracují s karbidem wolframu, mohou se samy opotřebovávat rychleji než měkčí materiály. Pro zachování vysoké přesnosti obrábění je nutná pravidelná výměna nebo přestavba nástroje.
• Vysoké teploty: Karbid wolframu nesnáší lokální přehřátí, které může vést ke změnám jeho mechanických vlastností. Proto je důležité používat chladicí systémy, které snižují riziko přehřátí během obrábění.

Použití karbidu wolframu

Karbid wolframu nachází uplatnění v celé řadě průmyslových odvětví, včetně:

• Obrábění kovů: Používá se k výrobě vysoce výkonných řezných nástrojů, jako jsou frézy, vrtáky a soustružnické nástroje.
• Těžební průmysl: Používá se ve vrtácích a dalších nástrojích používaných při těžbě.
• Automobilový průmysl: Používá se k výrobě dílů motoru a převodovky odolných proti opotřebení.
• Letecký průmysl: Používá se při výrobě součástí pracujících v extrémních podmínkách, včetně vysokých teplot a tlaků.

Další příklady použití:

1. Nástroje pro kování a kování za studena: Karbid wolframu se používá k výrobě zápustek a forem, protože tento materiál odolává vysokému namáhání a teplotám při práci s kovy.
2. Svařovací elektrody a trysky: Při svařování odolávají trysky a elektrody z karbidu wolframu extrémním teplotám a opotřebení, což prodlužuje životnost zařízení.
3. Nástroje na řezání dřeva a plastů: Karbid wolframu je díky své vysoké odolnosti proti opotřebení vhodný pro výrobu řezných nástrojů na dřevo a plasty, zejména při práci s tvrdým dřevem nebo vyztuženými plasty.
4. Výroba přesných měřicích nástrojů: Karbid wolframu se používá k výrobě mikrometrů, měřidel a dalších měřicích nástrojů, u nichž je vyžadována vysoká přesnost a trvanlivost.

Obrábění karbidu wolframu vyžaduje použití specializovaných metod a zařízení. Broušení, elektroerozivní a laserové obrábění a použití diamantových nástrojů jsou klíčové technologie, které umožňují dosáhnout vysoké přesnosti a kvality povrchu při práci s tímto materiálem. Pochopení vlastností karbidu wolframu a výběr správné technologie obrábění může zajistit spolehlivý výkon a trvanlivost výrobků z tohoto jedinečného materiálu.