I. Əsas material tərkibi
1. Sərt Faza: Volfram Karbid (WC)
- Proporsiya diapazonu: 70–95%
- Əsas Xüsusiyyətlər: Vickers sərtliyi ≥1400 HV ilə ultra yüksək sərtlik və aşınma müqaviməti nümayiş etdirir.
- Taxıl ölçüsünün təsiri:
- Qaba taxıl (3-8μm): Yüksək möhkəmlik və zərbəyə davamlılıq, çınqıl və ya sərt ara qatlı təbəqələr üçün uyğundur.
- İncə/Ultrafin Taxıl (0,2–2μm): Artırılmış sərtlik və aşınma müqaviməti, kvars qumdaşı kimi yüksək aşındırıcı təbəqələr üçün idealdır.
2. Bağlayıcı Faza: Kobalt (Co) və ya Nikel (Ni)
- Proporsiya diapazonu: 5-30%, volfram karbid hissəciklərini birləşdirmək və möhkəmlik təmin etmək üçün "metal yapışdırıcı" kimi fəaliyyət göstərir.
- Növlər və Xüsusiyyətlər:
- Kobalt əsaslı (Əsas seçim):
- Üstünlükləri: Yüksək temperaturda yüksək möhkəmlik, yaxşı istilik keçiriciliyi və üstün hərtərəfli mexaniki xüsusiyyətlər.
- Tətbiq: Ən adi və yüksək temperaturlu birləşmələr (kobalt 400°C-dən aşağı sabit qalır).
- Nikel əsaslı (Xüsusi Tələblər):
- Üstünlükləri: Daha güclü korroziyaya davamlılıq (H₂S, CO₂ və yüksək duzlu qazma məhlullarına davamlıdır).
- Tətbiq: Turşu qaz yataqları, dəniz platformaları və digər aşındırıcı mühitlər.
- Kobalt əsaslı (Əsas seçim):
3. Əlavələr (Mikro Səviyyə Optimizasiyası)
- Xrom karbid (Cr₃C₂): Oksidləşmə müqavimətini artırır və yüksək temperatur şəraitində bağlayıcı faza itkisini azaldır.
- Tantal karbid (TaC)/Niobium karbid (NbC): Taxıl böyüməsini maneə törədir və yüksək temperaturda sərtliyi artırır.
II. Tungsten Carbide Hardmetal seçmək üçün səbəblər
| Performans | Üstünlük Təsviri |
|---|---|
| Aşınma Müqaviməti | Sərtlik yalnız almazdan sonra ikincidir, kvars qumu kimi aşındırıcı hissəciklər tərəfindən aşınmaya davamlıdır (aşınma dərəcəsi poladdan 10+ dəfə aşağıdır). |
| Zərbə Müqaviməti | Kobalt/nikel bağlayıcı fazadan gələn möhkəmlik quyuda titrəyişlər və bitlərin sıçraması nəticəsində parçalanmanın qarşısını alır (xüsusilə qaba taxıl + yüksək kobalt tərkibli formulalar). |
| Yüksək Temperatur Sabitliyi | 300-500°C (kobalt əsaslı ərintilər ~500°C temperatur həddi var) dibi çuxur temperaturlarında performansını qoruyur. |
| Korroziyaya davamlılıq | Nikel əsaslı ərintilər kükürd tərkibli qazma mayelərinin korroziyasına qarşı müqavimət göstərir, turşu mühitlərdə xidmət müddətini uzadır. |
| Xərc-effektivlik | Almaz/kub bor nitridindən qat-qat aşağı qiymət, xidmət müddəti polad ucluqlardan 20-50 dəfə çoxdur və optimal ümumi fayda təklif edir. |
III. Digər Materiallarla Müqayisə
| Material növü | Mənfi cəhətləri | Tətbiq Ssenariləri |
|---|---|---|
| Almaz (PCD/PDC) | Yüksək kövrəklik, zəif təsir müqaviməti; olduqca baha başa gəlir (volfram karbidindən ~ 100 dəfə). | Burunlar üçün nadir hallarda istifadə olunur; bəzən həddindən artıq aşındırıcı eksperimental mühitlərdə. |
| Kub Bor Nitridi (PCBN) | Yaxşı temperatur müqaviməti, lakin aşağı sərtlik; bahalı. | Ultra dərin yüksək temperaturlu sərt birləşmələr (əsas olmayan). |
| Keramika (Al₂O₃/Si₃N₄) | Yüksək sərtlik, lakin əhəmiyyətli kövrəklik; zəif termal şok müqaviməti. | Laboratoriya yoxlama mərhələsində, hələ kommersiya baxımından ölçülməyib. |
| Yüksək Güclü Polad | Qeyri-adekvat aşınma müqaviməti, qısa xidmət müddəti. | Aşağı səviyyəli bitlər və ya müvəqqəti alternativlər. |
IV. Texniki təkamül istiqamətləri
1. Materialın optimallaşdırılması
- Nanokristal volfram karbid: Taxıl ölçüsü <200nm, sərtlik möhkəmlikdən ödün vermədən 20% artıb (məsələn, Sandvik Hyperion™ seriyası).
- Funksional Dereceli Struktur: Başlıq səthində yüksək sərtliyə malik incə dənəli WC, yüksək möhkəmliyə malik qaba taxıl + yüksək kobalt nüvəsi, balanslaşdırıcı aşınma və qırılma müqaviməti.
2. Səthin möhkəmləndirilməsi
- Almaz Kaplama (CVD): 2–5μm film səth sərtliyini >6000 HV-ə qədər artırır, ömrünü 3–5x artırır (30% xərc artımı).
- Lazer üzlük: Yerli aşınma müqavimətini artırmaq üçün həssas başlıq sahələrinə yerləşdirilən WC-Co təbəqələri.
3. Əlavələr istehsalı
- 3D çap edilmiş volfram karbid: Hidravlik səmərəliliyi yaxşılaşdırmaq üçün mürəkkəb axın kanallarının (məsələn, Venturi strukturları) inteqrasiya olunmuş formalaşdırılmasına imkan verir.
V. Material seçimi üçün əsas amillər
| Əməliyyat şərtləri | Material tövsiyəsi |
|---|---|
| Yüksək aşındırıcı formasiyalar | İncə/ultranaxıllı tualet + orta-aşağı kobalt (6-8%) |
| Zərbə/vibrasiyaya meyilli bölmələr | İri taxıllı tualet + yüksək kobalt (10-13%) və ya səviyyəli quruluş |
| Turşu (H₂S/CO₂) mühitlər | Nikel əsaslı bağlayıcı + Cr₃C₂ əlavəsi |
| Ultra dərin quyular (>150°C) | Kobalt əsaslı ərinti + TaC/NbC əlavələri (zəif yüksək temperatur gücü üçün nikel əsaslı istifadədən çəkinin) |
| Xərclərə həssas layihələr | Standart orta taxıllı tualet + 9% kobalt |
Nəticə
- Bazar üstünlüyü: Volfram karbid hardmetal (WC-Co/WC-Ni) qlobal qazma ucluqları bazarlarının >95%-ni təşkil edən mütləq əsasdır.
- Performans Əsası: Tualet taxıl ölçüsündə, kobalt/nikel nisbətində və əlavələrdə düzəlişlər vasitəsilə müxtəlif formalaşma problemlərinə uyğunlaşma.
- Əvəz edilməzlik: Tətbiq sərhədlərini daha da genişləndirən qabaqcıl texnologiyalar (nanokristallaşma, örtüklər) ilə aşınma müqavimətini, möhkəmliyi və dəyəri balanslaşdırmaq üçün optimal həll yolu olaraq qalır.
Göndərmə vaxtı: 03 iyun 2025-ci il
