I. Muundo wa Nyenzo ya Msingi
1. Awamu Ngumu: Tungsten Carbide (WC)
- Safu ya Uwiano: 70-95%
- Sifa Muhimu: Inaonyesha ugumu wa hali ya juu na ukinzani wa uvaaji, yenye ugumu wa Vickers ≥1400 HV.
- Ushawishi wa Ukubwa wa Nafaka:
- Nafaka Safi (3–8μm): Ugumu wa juu na upinzani wa athari, yanafaa kwa ajili ya malezi na changarawe au interlayers ngumu.
- Nafaka Iliyo Bora/Isiyo Sanifu (0.2–2μm): Kuimarishwa kwa ugumu na upinzani wa uvaaji, bora kwa miundo yenye abrasive kama vile mchanga wa quartz.
2. Awamu ya Kuunganisha: Cobalt (Co) au Nickel (Ni)
- Safu ya Uwiano: 5-30%, inafanya kazi kama "kibandiko cha chuma" ili kuunganisha chembe za carbudi ya tungsten na kutoa ugumu.
- Aina na Sifa:
- Kulingana na Cobalt (Chaguo kuu):
- Manufaa: Nguvu ya juu kwa joto la juu, conductivity nzuri ya mafuta, na sifa za juu za kina za mitambo.
- Maombi: Miundo mingi ya kawaida na ya juu ya joto (cobalt inabakia imara chini ya 400 ° C).
- Inayotokana na Nickel (Mahitaji Maalum):
- Manufaa: Ustahimilivu zaidi wa kutu (ustahimilivu kwa H₂S, CO₂, na vimiminika vya kuchimba visima vyenye chumvi nyingi).
- Utumiaji: Sehemu za gesi zenye tindikali, majukwaa ya baharini na mazingira mengine yenye ulikaji.
- Kulingana na Cobalt (Chaguo kuu):
3. Viongezeo (Uboreshaji wa Kiwango Kidogo)
- Chromium Carbide (Cr₃C₂): Huboresha upinzani wa oksidi na kupunguza upotevu wa awamu ya binder chini ya hali ya juu ya joto.
- Tantalum Carbide (TaC)/Niobium Carbide (NbC): Huzuia ukuaji wa nafaka na huongeza ugumu wa halijoto ya juu.

II. Sababu za Kuchagua Tungsten Carbide Hardmetal
Utendaji | Maelezo ya Faida |
---|---|
Vaa Upinzani | Ugumu wa pili baada ya almasi, unaostahimili mmomonyoko wa udongo unaosababishwa na chembe za abrasive kama mchanga wa quartz (kiwango cha uvaaji mara 10+ chini ya chuma). |
Upinzani wa Athari | Ugumu kutoka kwa awamu ya kuunganisha ya cobalt/nikeli huzuia mgawanyiko kutoka kwa mitetemo ya shimo la chini na kuruka kwa biti (haswa nafaka-mbaya + michanganyiko ya kobalti nyingi). |
Utulivu wa Halijoto ya Juu | Hudumisha utendaji kwenye joto la chini la shimo la 300-500 ° C (aloi za cobalt zina kikomo cha joto cha ~ 500 ° C). |
Upinzani wa kutu | Aloi za nikeli hustahimili kutu kutokana na vimiminika vya kuchimba visima vilivyo na salfa, hivyo huongeza maisha ya huduma katika mazingira yenye asidi. |
Gharama-Ufanisi | Bei ya chini sana kuliko nitridi ya boroni ya almasi/mchemraba, yenye maisha ya huduma mara 20–50 ya yale ya pua za chuma, na kutoa manufaa kamili kwa ujumla. |
III. Kulinganisha na Nyenzo Nyingine
Aina ya Nyenzo | Hasara | Matukio ya Maombi |
---|---|---|
Almasi (PCD/PDC) | brittleness ya juu, upinzani duni wa athari; ghali sana (~100x ya ile ya tungsten carbudi). | Inatumika mara chache kwa nozzles; mara kwa mara katika mazingira ya majaribio ya abrasive uliokithiri. |
Nitridi ya Boroni ya ujazo (PCBN) | Upinzani mzuri wa joto lakini ugumu wa chini; ghali. | Miundo migumu yenye joto la juu zaidi ya kina (isiyo ya kawaida). |
Kauri (Al₂O₃/Si₃N₄) | ugumu wa juu lakini brittleness muhimu; upinzani duni wa mshtuko wa mafuta. | Katika hatua ya uthibitishaji wa maabara, bado haijakuzwa kibiashara. |
Chuma chenye Nguvu ya Juu | Upinzani usiofaa wa kuvaa, maisha mafupi ya huduma. | Biti za hali ya chini au mbadala za muda. |
IV. Miongozo ya Mageuzi ya Kiufundi
1. Uboreshaji wa nyenzo
- Nanocrystalline Tungsten Carbide: Ukubwa wa nafaka <200nm, ugumu uliongezeka kwa 20% bila kuathiri ugumu (kwa mfano, mfululizo wa Sandvik Hyperion™).
- Muundo wa daraja la kiutendaji: WC ya nafaka yenye ugumu wa hali ya juu kwenye uso wa pua, ugumu wa juu wa nafaka-coarse + msingi wa cobalt ya juu, kuvaa kusawazisha na upinzani wa fracture.
2. Kuimarisha uso
- Mipako ya Almasi (CVD): Filamu ya 2–5μm huongeza ugumu wa uso hadi >6000 HV, huongeza maisha kwa 3–5x (gharama 30% huongezeka).
- Ufungaji wa Laser: Tabaka za WC-Co zilizowekwa kwenye maeneo hatarishi ya pua ili kuongeza upinzani wa uvaaji wa ndani.
3. Additive Manufacturing
- 3D-Printed Tungsten Carbide: Huwasha uundaji jumuishi wa njia changamano za mtiririko (kwa mfano, miundo ya Venturi) ili kuboresha ufanisi wa majimaji.
V. Mambo Muhimu kwa Uchaguzi wa Nyenzo
Masharti ya Uendeshaji | Mapendekezo ya Nyenzo |
---|---|
Miundo yenye abrasive sana | WC ya nafaka safi/safi + na kobalti ya chini ya wastani (6-8%) |
Sehemu zenye athari/mtetemo | Coarse-grain WC + cobalt ya juu (10-13%) au muundo wa daraja |
Mazingira yenye tindikali (H₂S/CO₂). | Kifunganishi chenye nikeli + kiongeza cha Cr₃C₂ |
Visima vyenye kina kirefu zaidi (>150°C) | Aloi ya cobalt + viungio vya TaC/NbC (epuka msingi wa nikeli kwa nguvu dhaifu ya halijoto ya juu) |
Miradi inayozingatia gharama | WC ya kawaida ya nafaka ya kati + 9% ya cobalt |

Hitimisho
- Utawala wa Soko: Tungsten carbide hardmetal (WC-Co/WC-Ni) ndiyo tawala kuu kabisa, inayochukua >95% ya masoko ya kimataifa ya nozzle drill bit.
- Msingi wa Utendaji: Uwezo wa kukabiliana na changamoto mbalimbali za uundaji kupitia marekebisho katika saizi ya nafaka ya WC, uwiano wa kobalti/nikeli na viungio.
- Kutoweza kubadilishwa: Inasalia kuwa suluhisho mojawapo la kusawazisha upinzani wa uvaaji, uthabiti, na gharama, na teknolojia za kisasa (nanocrystallization, mipako) ikipanua zaidi mipaka ya matumizi yake.
Muda wa kutuma: Juni-03-2025