Self-Lubricating Tungsten Carbide Inserts for Continuous Dry Machining Operations

Papa kuhikuhi

Hoʻolauna

Ke ʻimi mau nei nā ʻenekinia hana i nā ala e hana wikiwiki ai nā kaʻina hana mīkini, ʻoi aku ka maikaʻi a me ka ʻōmaʻomaʻo. ʻO nā ʻoihana e like me ka aerospace, automotive, a me nā mea hana lāʻau lapaʻau e hilinaʻi nui i ka mīkini e hana i nā mea ikaika kiʻekiʻe i nā ʻāpana kikoʻī. ʻO ka mea maʻamau, ua hoʻohana ʻia nā wai ʻoki e mālama i nā mea hana maʻalili, e hōʻemi i ka friction, a e hoʻolōʻihi i ke ola o nā mea hana. Akā, hele mai kēia mau wai me nā ukana—ka haumia o ke kaiapuni, nā pilikia olakino o nā limahana, a me nā ʻōnaehana hoʻokuʻu kumukūʻai. ʻO ia kahi e komo ai nā mea hoʻokomo tungsten carbide ponoʻī, hāʻawi i kahi ala e mīkini ai i nā mea paʻakikī me ka ʻole o ka wai. Aia kēia mau mea hana i nā lubricants e like me ka calcium fluoride a i ʻole molybdenum disulfide, e ʻae ana i ka mīkini maloʻo mau i ka wā e mālama ai i ka lole a me ka wela. Luʻu kēia ʻatikala i ka hana ʻana o kēia mau mea hoʻokomo, kā lākou noi honua maoli i nā mea e like me nā mea lapaʻau, nā ʻāpana mīkini jet, a me nā mea ʻenekini kaʻa, a pehea e hiki ai i nā ʻenekinia ke hoʻohana iā lākou. E uhi mākou i ka ʻepekema, nā laʻana kūpono, nā kumukūʻai, a me nā ʻōlelo aʻoaʻo i kēlā me kēia ʻanuʻu e kōkua i nā hale kūʻai e hoʻololi.

ʻO ka mīkini maloʻo-ʻoki ʻana me ka ʻole o ka wai-ke loaʻa nei ka ʻāina i ka wā e kū nei nā ʻoihana i ke koi e ʻoki i ka ʻōpala a hoʻokō i nā lula kaiapuni. Hoʻopau ia i ka pono o nā pahu wai, nā pamu, a me nā ʻōnaehana hoʻolei, hiki ke mālama i ke kālā koʻikoʻi a hōʻemi i ke poʻo. Akā me ka ʻole o ka wai, ke kū nei nā mea hana i ka wela nui a me ka hakakā, ʻoi aku hoʻi i ka wā e ʻoki ai i nā mea e like me ka titanium a i ʻole ke kila paʻakikī. Hoʻopili ʻia nā mea hoʻokomo lubricating ponoʻī i kēia ma ka hoʻokuʻu ʻana i nā lubricants ma kahi kūpono e hui ai ka mea hana me ka mea hana, e ʻoki i ka lole a me ka mālama ʻana i ka mahana. Ma ke kiʻi ʻana mai nā haʻawina hou, e ʻimi mākou i ka hana ʻana o kēia mau mea hoʻokomo, kaʻana like i nā hiʻohiʻona mai ka ʻoihana, a hāʻawi i nā ʻōlelo aʻo kūpono no nā kumukūʻai a me ka hoʻonohonoho ʻana e kōkua i nā ʻenekinia e loaʻa nā hopena.

ʻO ka ʻepekema o nā mea hoʻokomo ʻo Tungsten Carbide ponoʻī

ʻO Tungsten carbide, i hui pinepine ʻia me kahi ʻāpana o ka cobalt, ʻo ia ka mea hele no ka ʻoki ʻana i nā mea hana no ka mea paʻakikī loa a hiki ke mālama i nā wela kiʻekiʻe. ʻO ka hoʻokomo ʻana i ka lubricating ponoʻī e lawe i kahi notch ma ka hoʻohui ʻana i nā lubricants paʻa e like me ka calcium fluoride (CaF2), molybdenum disulfide (MoS2), a i ʻole graphene i loko o ka hui. Hoʻokumu kēia mau lubricants i kahi papa maʻemaʻe i ka wā o ka mīkini, e ʻoki ana i ka friction a me ka wela me ka ʻole o kahi kulu o ka wai.

Eia ke ʻano o ka hana ʻana: i ka wā e ʻoki ai ka mea hana, ʻo ka wela a me ke kaomi ʻana ma ka wahi hoʻopili e hoʻoheheʻe ʻia ka lubricant, a hana i kahi kiʻiʻoniʻoni lahilahi a pahee. No ka laʻana, paʻa ka CaF2 i nā mahana wela—a hiki i 1000°C—no ka hana ʻana i nā hana kaumaha. ʻO MoS2, me kona ʻano papa, paheʻe maʻalahi i nā kūlana maloʻo, ʻoiai ʻo ka graphene e lawe mai i ka wela wela a me ka paʻakikī. Mālama kēia mau waiwai i nā mea hoʻokomo e ulu i ka mīkini maloʻo, kahi e pau wikiwiki ai nā mea hana maʻamau i ka wela a me ke kaumaha.

Pehea i Hana ʻia ai lākou

ʻO ka hana ʻana i kēia mau mea hoʻokomo e pili ana i ka pauka metallurgy—ka hui ʻana i ka tungsten carbide, cobalt, a me nā pauka lubricant, kaomi iā lākou i ke ʻano, a me ka hoʻomoʻa ʻana iā lākou i nā wela kiʻekiʻe e hana i mea paʻa. ʻO kekahi ala ʻē aʻe ka uhi ʻana i nā mea hoʻokomo maʻamau me nā lubricants e hoʻohana ana i nā ʻenehana e like me ka chemical vapor deposition (CVD) a i ʻole physical vapor deposition (PVD). Hoʻolaha ka pauka i ka lubricant i loko o ka mea hana, he mea maikaʻi ia no nā hana paʻakikī, ʻoiai ʻoi aku ka maikaʻi o ka uhi ʻana no nā ʻano kikoʻī a paʻakikī paha.

Hōʻike nā haʻawina hou i kekahi holomua hoihoi. Ua ʻike kekahi pepa ʻo ka hoʻohui ʻana i ka 5% CaF2 i nā mea hoʻokomo tungsten carbide i ʻoi aku ka ikaika a me ka liʻiliʻi o ke komo ʻana i ka wā e ʻoki ai i ke kila AISI 1020 me ka wai ʻole. Ua hoʻohana kekahi haʻawina i ka graphene i nā mea hoʻokomo kikokiko, e ʻoki ana i nā mahana ma luna o 20% a me ka ikaika ma kahi kokoke i 40% i ka wā e hana ai i ka Inconel 713C. Hōʻike kēia mau ʻike pehea e hiki ai i nā mea hoʻokomo lubricating ponoʻī ke pana i ka mīkini maloʻo i nā pae hou.

Nā noi honua maoli

Ke hana nei kēia mau mea hoʻokomo i nā nalu i nā ʻoihana e pono ai ka pololei a me ka lōʻihi. E nānā kākou i ʻekolu mau hiʻohiʻona: nā lāʻau lapaʻau implants, aerospace turbine blades, a me nā ʻāpana mīkini kaʻa.

Lapaau Lapaau

He paʻakikī ka hana ʻana i nā alloys titanium e like me Ti-6Al-4V no nā ʻūhā a i ʻole nā kuli. He ikaika ka mea, lawe maikaʻi ʻole i ka wela, a pono ka ʻili maʻemaʻe loa e pale aku i ka haumia. He mea maikaʻi ka mīkini maloʻo e hoʻokuʻu i nā koena wai, akā paʻakikī i nā mea hana. ʻO nā mea hoʻokomo lubricating ponoʻī me MoS2 a i ʻole nā uhi graphene he mea mālama ola ma aneʻi. Ua ʻike kekahi hui lāʻau lapaʻau e hana ana i nā ʻāpana wahine i ka lele ʻana o ke ola mea hana ma 30% me ka hoʻohana ʻana i nā mea hoʻokomo CaF2-doped. ʻO ka lubricant i ʻoki i ka friction, mālama i ka mahana i lalo, a hāʻawi i kahi hoʻopau maʻalahi, he mea koʻikoʻi no nā implants pono e kūpono i ke kino.

Manaʻo kōkua: No nā implants, e hele i nā mea hoʻokomo me 5–10% CaF2 a mālama i ka wikiwiki o ka ʻoki ʻana ma waena o 80–120 m/min no ke kaulike ʻana i ke ola mea hana a me ka maikaʻi o ka ʻili. E nānā pinepine i nā mea hana me ka microscope e hopu mua i ka lole, no ka mea hiki i nā hemahema liʻiliʻi ke hōʻino i ka hoʻomanawanui implant.

Aerospace Turbine Blades

ʻO nā pahi turbine i nā ʻenekini jet, i hana pinepine ʻia mai nā superalloys nickel-based e like me Inconel 718, he paʻakikī i ka mīkini no ka mea paʻakikī a ʻoi aku ka paʻakikī i ka wā e ʻoki ai. He paʻakikī ka hoʻomaloʻo ʻana iā lākou me ka ʻole o ka puhi ʻana i nā mea hana. Ua hōʻike ʻia nā hopena maikaʻi loa i nā mea hoʻokomo me nā ʻili kikokikona a me nā lubricant graphene. I kekahi hihia, ʻoki ʻia nā mea hana machining Inconel 718 me nā mea hoʻokomo i uhi ʻia me ka graphene e kahi liʻiliʻi akā koʻikoʻi 2.3% a hoʻomaikaʻi i ka laulima o ka ʻili ma o 20%. ʻO ia ka manaʻo o nā pahi ʻoi aku ka lōʻihi o nā ʻenekini.

Manaʻo kōkua: E hoʻohana i nā mea hoʻokomo i uhi ʻia PVD no nā lau turbine e loaʻa i ka uhi lubricant ma nā ʻano paʻakikī. E hoʻopaʻa i ka wikiwiki o 100–150 m/min a me nā helu hānai haʻahaʻa (0.1 mm/rev) e pale i ka wela. Ma hope o ka hana ʻana, e hoʻohana i kahi microscope electron scanning (SEM) e ʻike mua i nā ʻano lole.

Nā mea ʻenekini kaʻa

No nā ʻāpana ʻenekini kaʻa e like me nā crankshafts a i ʻole camshafts, i hana ʻia mai nā kila paʻakikī e like me AISI 4340, pono nā hale kūʻai i nā mea hana e mau ai a mālama i nā kumukūʻai. ʻO nā mea hoʻokomo lubricating ponoʻī me CaF2 a i ʻole MoS2 kōkua ma ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka ʻaʻahu a me ka maʻalahi o ka lawelawe ʻana i nā ʻāpana i nā kūlana maloʻo. Hoʻokahi mea kanu kaʻa e hoʻohana ana i nā mea hoʻokomo WC-10Co-5CaF2 i ʻike i ka piʻi ʻana o ke ola mea hana ma 25% i ka wāhuli anaʻO ke kila AISI 1020, me nā ʻāpana ʻoluʻolu a me ka liʻiliʻi o ka manawa haʻahaʻa mai nā hoʻololi mea hana.

Manaʻo kōkua: E koho i nā mea hoʻokomo me 10–12% kobalt no ka paʻakikī a me CaF2 no ka pahee. E hoʻomau mau i ka ʻoki ʻana i nā ʻāpana—e, 100 m/min ka māmā a me 0.5 mm hohonu o ka ʻoki ʻia—no nā hopena kūlike. E nānā i ke kūkulu ʻia ʻana o nā puʻupuʻu e pale aku i nā ʻili ʻino, hiki ke hōʻeha i ka maikaʻi o ka hapa.

Hoʻokaʻawale Kūʻai

ʻO ka hoʻololi ʻana i nā mea hoʻokomo lubrication ponoʻī ke kumu kūʻai ma mua akā e uku ʻia i ka manawa. Eia ka haʻihaʻi:

Uku mea hana: Ke holo nei kēia mau mea hoʻokomo i ka 20-30% ʻoi aku ka maikaʻi ma mua o nā mea maʻamau. He $15–$20 paha ka mea hoʻokomo WC-10Co-5CaF2, me $10–$12 no ka hoʻokomo maʻamau.
Mea lako: ʻAʻole pono ka mīkini maloʻo i nā ʻōnaehana wai, no laila he haʻahaʻa nā kumukūʻai hoʻonohonoho. Akā ʻo ka hoʻonui ʻana i nā mīkini CNC pololei no nā hopena maikaʻi loa hiki ke holo i $50,000-$100,000.
Mea Paahana Ola: He 20-50% ka lōʻihi o kēia mau mea hoʻokomo, e ʻoki ana i nā pani pani. Ua mālama ʻia kahi hale kūʻai implant olakino i $10,000 i ka makahiki ma ka waiho ʻana i nā loli mea hana mai 10 a 6 i kēlā me kēia mahina.
Mālama Kaiapuni: ʻO ka hoʻokuʻu ʻana i nā wai e mālama i $5,000–$20,000 i kēlā me kēia makahiki ma ke kūʻai ʻana, mālama ʻana, a me ka hoʻolei ʻana iā lākou, ma muli o ka nui o ka hale kūʻai.

I loko o hoʻokahi hale kūʻai aerospace machining Inconel 718, ua ʻoki nā mea hoʻokomo graphene-coated i nā kumukūʻai holoʻokoʻa e 15% no ka lōʻihi o ke ola mea hana a me ka hoʻohana haʻahaʻa o ka ikehu. Ua mālama ka mea kanu kaʻa i 10% ma nā kumukūʻai hana me nā hoʻokomo CaF2, e hoʻihoʻi hou ana i ke kumukūʻai kiʻekiʻe o ka mea hana i loko o ʻeono mahina.

Manaʻo kōkua: E holo i ka nānā 'ana i ke kumu kū'ai, ka helu 'ana i ke ola o ka mea hana, ka nui o ka hana, a me ka mālama 'ana i ka wai. E ho'āʻo i nā mea hoʻokomo liʻiliʻi ma mua e hōʻoia i ka mālama kālā ma mua o ka hoʻokomo ʻana.

Nā ʻanuʻu e hoʻomaka ai

Eia pehea e lawe mai ai i nā mea hoʻokomo lubricating i loko o kāu hale kūʻai:

E koho i ka Mea Hookomo Pono: E hoʻohālikelike i ka mea hoʻokomo i kāu mea. E hoʻohana i ka MoS2 a i ʻole graphene no ka titanium, CaF2 no nā kila. E kamaʻilio me nā mea hoʻolako e pili ana i nā huila maʻamau.
Hoʻonohonoho i nā mīkini: Hoʻopili i nā mīkini CNC no ka mīkini maloʻo. E ʻimi i ka wikiwiki o 100–150 m/min, nā meaʻai o 0.1–0.2 mm/rev, a me ka hohonu o 0.5–1 mm.
E hoʻouka i nā mea hana: Hoʻokomo paʻa ka mauna i nā mea paʻa e pale aku i ka haʻalulu. E hoʻohana i ka wīwī torque no ka pale ʻana i ka pohā mai ka paʻa ʻana.
Holo i na hoao: E hoʻomaka me nā pūʻulu liʻiliʻi e kelepona i nā hoʻonohonoho. E nānā i ka ʻaʻahu o ka mea hana, ka pau ʻana o ka ʻili, a me ke ʻano o ka puʻupuʻu me ka hoʻohana ʻana i nā mea hana e like me SEM a i ʻole profilometers.
Nānā Ola: E hoʻohana i nā mea ʻike e nānā i ka ʻoki ʻana i nā ikaika a me nā mahana i ka wā e holo ai. E hoʻololi i nā hoʻonohonoho inā wela loa nā mea a i ʻole e hoʻohana i nā spike.
Nānā mau: E nānā i nā mea hoʻokomo me nā microscopes opi no ka ʻaʻahu. E hoʻololi iā lākou i ka wā e piʻi ai ka ʻaʻahu o ka ʻaoʻao i 0.3 mm e mālama i ka maikaʻi.
Hoʻonui: Ke nānā maikaʻi nā hoʻokolohua, ʻōwili i ka hana piha. E hoʻomaʻamaʻa i kāu hui ma ka mīkini maloʻo e mālama pono i nā mea.

Manaʻo kōkua: E ho'āʻo mua i ka mīkini hoʻokahi, e nānā i nā ana e like me ke ola o ka mea hana a me ka pau ʻana o ka ʻili. E hoʻohana i ka ʻikepili e hoʻoponopono maikaʻi ma mua o ka hoʻonui ʻana i nā mīkini ʻē aʻe.

Nā pilikia a me nā hoʻoponopono

ʻAʻole maikaʻi nā mea hoʻokomo hoʻoluliluli iā ia iho. ʻO ke kumukūʻai kiʻekiʻe aʻe e hiki ke hōʻeha, akā ʻo ka mālama ʻana i ke ola mea hana a me nā kumukūʻai wai ka mea maʻamau. ʻO kekahi pilikia ʻo ka loaʻa pono ʻana o ka nui o ka lubricant - ʻoi aku ka nāwaliwali o ka mea hana, ʻaʻole lawa ka liʻiliʻi. Hōʻike nā haʻawina he 5-10% ka lubricant e paʻa i kahi momona. ʻO nā hana wela kiʻekiʻe, e like me ke ʻoki ʻana iā Inconel, hiki ke hoʻohaʻahaʻa i kekahi mau lubricants. ʻO ka hoʻohana ʻana i nā mea pale wela e like me CaF2 a i ʻole ka hui ʻana i nā lubricants (e laʻa, MoS2 a me graphene) kōkua.

Manaʻo kōkua: E hana pū me ka poʻe loea waiwai e hoʻopili i nā hui lubricant no kāu mau hana. E hoʻomaʻamaʻa mau i nā mea hoʻohana e mālama pono i nā mea hoʻokomo a loaʻa i nā mea maikaʻi loa mai ia mau mea.

Ka hopena

Ke hoʻololi nei nā mea hoʻokomo tungsten carbide ponoʻī i ka pāʻani no ka mīkini maloʻo. Ma ka hoʻokomo ʻana i nā lubricants e like me CaF2, MoS2, a i ʻole graphene, ʻoki lākou i ka friction, hoʻonui i ke ola mea hana, a hāʻawi i nā wahi ʻoi aku ka maikaʻi ma nā ʻoihana e like me ka lāʻau lapaʻau, aerospace, a me ka automotive. Mai ka titanium implants a hiki i ka jet engine blades i nā crankshafts kaʻa, hōʻoia kēia mau mea hana i ko lākou waiwai i nā noi paʻakikī. ʻOi aku ka kiʻekiʻe o ke kumu kūʻai mua, akā ʻo ka mālama ʻana mai ke ola ʻoi aku ka lōʻihi o ka mea hana, ka liʻiliʻi o ka manawa haʻahaʻa, a ʻaʻohe wai e hoʻolilo iā lākou i koho akamai. Me kahi hoʻolālā maʻemaʻe—ke koho ʻana i ka mea hoʻokomo pono, hoʻonohonoho i nā mīkini, a me ka hoʻāʻo pono ʻana—hiki i nā hale kūʻai ke hoʻoponopono i nā pilikia a ʻike i nā pono maoli. Ke hoʻoikaika nei ka hana ʻana i nā ʻano ʻōmaʻomaʻo, ʻoi aku ka pololei, ua hoʻonohonoho ʻia kēia mau mea hoʻokomo i mea nui i nā hale kūʻai hou.

N&A

Q1: He aha ka mea e hoʻokaʻawale ai i nā mea hoʻokomo tungsten carbide ponoʻī mai nā mea maʻamau?
A1: Ua kūkulu lākou i nā lubricants paʻa e like me CaF2 a i ʻole MoS2, e hōʻemi ana i ka friction a me ka ʻaʻahu i ka wā o ka mīkini maloʻo, e hoʻopau ana i ka pono o nā mea hoʻoluʻu wai.

Q2: Hiki i kēia mau mea hoʻokomo ke mālama i kekahi mea?
A2: He maikaʻi lākou no nā mea paʻakikī e like me ka titanium, nā nickel alloys, a me nā kila paʻakikī. E koho i ka lubricant e pili ana i ka mea no nā hopena maikaʻi loa.

Q3: Pehea wau e hōʻoia ai i ke kumukūʻai keu?
A3: E nānā i ka loaʻa ʻana o ke ola o ka mea hana (20–50%), ka liʻiliʻi o ka manawa hoʻomaha, a me ka mālama kālā. Hiki i nā ho'āʻo liʻiliʻi ke hōʻike inā uku ke kālā no kāu hale kūʻai.

Q4: He aha ka hewa i kēia mau mea hoʻokomo?
A4: Hiki ke ʻoki a ʻaʻahu paha, ʻoi aku ka nui o ka wikiwiki. E hoʻonui i ka wikiwiki (100–150 m/min) a hoʻohana i nā lubricants pale wela e like me CaF2 e hōʻemi i nā pilikia.

Q5: Pehea wau e mālama ai i ka hana ma ka mīkini maloʻo?
A5: E hoʻohana i nā ʻike no ka ikaika manawa maoli a me ka ʻikepili wela. E nānā i nā mea hana ma hope o ka mīkini me nā microscopes a i ʻole SEM e hopu i ka lole a hoʻoponopono i nā hoʻonohonoho.

Nā kuhikuhi

Ka loiloi hana o ka tungsten carbide-based self-lubricant mea paahana
Muthuraja, P., Senthilvelan, T.
Ka Nupepa o ka Hana Hana Hana, 2016
Nā ʻIke Koʻikoʻi: Ua hōʻike nā mea hoʻokomo WC-10Co-5CaF₂ i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka antifriction a me ke kūpaʻa ʻaʻahu i hoʻohālikelike ʻia me WC-10Co maʻamau.
Ka Papahana: Ka hana ʻana i ka pauka me nā hoʻāʻo ʻoki.
Kuhi: Muthuraja a me Senthilvelan, 2016, pp. 1375–1394
https://www.semanticscholar.org/paper/Performance-evaluation-of-a-tungsten-carbide%E2%80%93based-Muthuraja-Senthilvelan/655246ce2f57b1e9e607c7343820b6ff30c65388
ʻO ka mīkini hoʻomaloʻo hoʻomau o ke kila kila me ka microwave-treated Tungsten Carbide ʻoki mea hana.
Babe, IB, Gupta, K., Chaubey, SK
Micromachine, 2023
Nā ʻImi Koʻikoʻi: Ua hoʻonui ʻia ka paʻakikī a me ka microstructure ka mālama ʻana i ka microwave, e hōʻemi ana i ka ʻaʻahu mea hana a me ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka pau ʻana o ka ʻili i ka huli maloʻo o SS 316.
Ka Papa Hana: Taguchi L9 orthogonal array design, multiperformance optimization, SEM analysis.
Kuhikuhi: Babe et al., 2023, pp. 1148
https://doi.org/10.3390/mi14061148
Hoʻonui i ka hana mīkini o nā mea hana CNC i uhi ʻia me nā kalapona e like me ke daimana ma lalo o ka ʻoki ʻoki maloʻo.
Rana, R., Krishnia, L., Murtaza, Q., Walia, RS
Nūpepa no ka noiʻi ʻenekinia, 2021
Nā ʻIke Koʻikoʻi: Ua hoʻonui ʻia ka paʻakikī o DLC e 53%, hoʻomaikaʻi i ka pale ʻana i ka ʻaʻahu a me ka hoʻopau ʻana o ka ʻili i nā kūlana mīkini maloʻo.
Ka Papa Hana: Ka uhi wela CVD me ka hoʻohana ʻana i ka bagasse kō, Raman spectroscopy, XRD, SEM, TOPSIS optimization.
Kuhi: Rana et al., 2021, pp. 142–152
https://pdfs.semanticscholar.org/a610/52ce2a3de80013863263c6e88cb6c1b93699.pdf
- ʻO ka tungsten carbide
- Mīkini maloʻo