Mis on tsementkarbiid?

Tsementkarbiid on eriti kõva metall, mis suudab taluda sitkeid materjale, masinate kiiret kiirust ja kõrgeid temperatuure. Materjal on tuntud ka kui harmetaal, Widia™ või volframkarbiidkoobalt. Seda kasutatakse sageli selliste esemete nagu roostevaba teras või süsinikteras tootmisel.
Kaasaegne tsementkarbiid on tavaliselt volframkarbiidi ja metallilise koobalti või tantaalkarbiidi ja metallilise nikli osakeste kombinatsioon koobaltiga. Need materjalid seotakse kokku protsessis, mida nimetatakse paagutamiseks või harvemini kuumisostaatpressimiseks (HIP), mille käigus sulatatud koobalt segatakse tahkete volframkarbiidi teradega. Lõpptoote tugevus ja vastupidavus võivad olla väga erinevad, olenevalt iga koostisosa kogusest segus.

Tsementkarbiidi kaks kõige selgemat nõrkust on selle loomupärane rabedus ja materjali tootmiskulud. Kuigi koobalt tagab täiendava vastupidavuse, võivad sellest materjalist valmistatud tööriistad siiski puruneda või puruneda. Sageli kasutatakse varrena tugevamat metalli, näiteks süsinikterast, millesse saab sisestada karbiidi otsa. See võib vähendada kulusid, vähendades nii tööriista valmistamise kogukulusid kui ka karbiiditüki asenduskulusid.

Tsementkarbiidist sisetükke saab tugevdada ka spetsiaalsete katetega, nagu titaankarbiidnitriid, titaanalumiiniumnitriid või teemanditaoline süsinik. Need katted võivad aidata suurendada tööriista määrimist. Katmine võib pikendada ka sisetüki eluiga, vähendades lõikamise ajal temperatuuri ja seega vähendades kulumist.

Esimese tsementeeritud karbiidi töötas välja 1800. aastate lõpus prantsuse keemik Henri Moissan. Moissan oli võtnud eesmärgiks luua teemante, kuid tema katsed viisid kaasaegse volframkarbiidi poorse ja rabeda versiooni väljatöötamiseni. Sakslased Karl Schroeter ja Heinrich Baumhauef avastasid, et materjali saab koobalti lisamisega muuta tugevamaks ja tööstuslikuks kasutamiseks sobivamaks, näiteks lõikamiseks.

Tsementkarbiidi kaubanduslik kasutamine algas Saksamaal 1920. aastate lõpus. Teerajajaks oli Widia™, mis on versioon wie diamentist, saksakeelsest fraasist, mis tähendab “nagu teemant”. See kaubamärginimi on püsinud omamoodi tsementeeritud karbiidi üldnimetusena.

1930. aastatel aitas volframkarbiidi asendamine tantaalkarbiidi ja metallilise nikli seguga luua vastupidavama tsementkarbiidi vormi. Nüüd on materjal valmistatud mitme erineva variatsiooniga traditsioonilistest ja kaasaegsetest segudest. Üks konstant on olnud see, et segu koosneb tavaliselt ühest osast sulanud materjalist, mis on ühendatud teise elemendi teradega.