İmalat sanayisinde yer alıyorsanız ve de cnc işleme alanında tezgahlarınız var ise tungsten karbür kesici takımları muhakkak duymuşsunuzdur. Bu yazımızda tungsten karbür konusuna gireceğiz ve tungsten karbür hakkında nedir, nasıl kullanılır, faydaları nelerdir gibi merak ettiğiniz tüm konulara cevap vermeye çalışacağız…

Tungsten Karbür Nedir?

Tungsten karbür; bileşim olarak tungsten, karbon ve diğer bazı metallerin karışımı olarak elde edilmiş bir metal alaşımıdır ve sahip olduğu üstün dayanıklılık ve yüksek erime sıcaklığı (2,870◦C) ile çok çeşitli endüstrilerde örneğin aşındırıcılar, kesici takımlar, kalıplar ve zımbalar gibi üstün aşınma veya darbe direnci gerektiren uygulamalarda yaygın olarak kullanılan popüler bir tungsten ve karbon bileşiğidir.

Tungsten metali hakkında biraz kitabi bilgi vermek istersek herhangi bir bileşik oluşturmadan tek başına tungsten metali 3,422◦C erime noktasına ve korozyona karşı çok yüksek dirence sahip, açık gri bir metaldir. Tungsten’in sertliğine bakacak olursa, Mohs ölçeğinde 7.5 sertliğe sahiptir ve kıyas olarak sertleştirilmiş çelik veya zümrüte benzer. Daha da anlayabileceğiniz bir örnek vermek istersek, demir testeresiyle kesilebilecek kadar yumuşak ve aynı zamanda tel haline getirilebilecek kadar sünek bir malzemedir. Bu özellikleri nedeniyle birçok akkor ampülde filament olarak tungsten kullanılır ve yine kaynak uygulamalarında ve tıbbi ekipmanlarda da tungstenden faydalanılmaktadır.

Tungsten

Tungsten karbür yani tungstenin karbon ile alaşımlandırıldığında ise sertliği Mohs ölçeğinde 9.0 yükselir ve bu sertlik oranıda bilinen en sert cisim olan elmas sertliğinin hemen altına denk gelmektedir. Sahip olduğu bu çizilme direnci, tungsten karbürü testere uçları, matkap uçları, tuğla ve kiremit üretiminle kullanılan ekipmanlar, kırma makineleri gibi aşınmaya dayanıklı bileşenler oluşturmada tercih edilen hatta petrol ve gaz endüstrilerinde deniz altı ortamlarda ihtiyaç duyulan önemli bir bileşen olarak kullanılmaktadır.

Tungsten karbür WC kimyasal sembolüne sahiptir, ancak endüstride sadece karbür olarak adlandırılabilir (bu isim diğer benzer bileşiklere, özellikle titanyum karbür ve tantal karbüre de verilir). Doğal haliyle ince gri bir tozdur ve bir yüzey üzerine sinterlenebilir (ısı veya basınç kullanılarak sıkıştırılabilir) veya çimentolanabilir (bir katı oluşturmak için bir metalle bağlanabilir).

Tungsten karbür, hangi bağlayıcıların kullanıldığına bağlı olarak derecelendirilir – bunlar genellikle kobalt veya nikeldir. Özellikle yoğunluk, sertlik veya enine kopma mukavemeti açısından belirli özellikleri artırmak için başka karbürler de eklenebilir.

Tungsten Karbür Özellikleri

Yüksek erime noktası
Tungsten karbür çok yüksek bir erime noktasına sahiptir, bu da onu yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanım için ideal hale getirir. Hasar görmeden 3000 santigrat dereceye kadar sıcaklıklara dayanabilir. Bu da onu fırın astarlarında ve diğer yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanım için ideal bir malzeme haline getirir.

Yoğunluk
Tungsten karbür ayrıca santimetre küp başına yaklaşık 15 gram yoğunluğuyla çok yoğundur. Bu da onu golf sopaları ve matkap uçları gibi ağırlık taşıyan uygulamalarda kullanım için ideal bir malzeme haline getirir.

Termal iletkenlik
Tungsten karbür iyi bir ısı iletkenidir, yani ısıyı yüzeyinden hızla uzaklaştırabilir. Bu, onu araba frenleri ve türbin kanatları gibi ısının hızla uzaklaştırılması gereken uygulamalarda kullanım için ideal bir malzeme haline getirir.

Elektriksel iletkenlik
Tungsten karbür aynı zamanda iyi bir elektrik iletkenidir, yani kablolama ve elektrik kontakları gibi elektrik uygulamalarında kullanılabilir.

Güç
Tungsten karbür son derece güçlüdür, bu da onu kesici takımlar ve zırh kaplama gibi yüksek mukavemetli uygulamalarda kullanım için ideal hale getirir.

Sertlik ve Aşınma Direnci
Temel tungsten karbür özelliklerinden biri sertlik derecesidir. Bu derece, malzemenin ne kadar dayanıklı olduğunu ve aşınma direncini belirler. Tungsten karbür çelikten üç kata kadar daha sert olabilir, bu da ona olağanüstü güç ve dayanıklılık kazandırır. Ayrıca, çok düşük bir sürtünme katsayısına sahiptir, bu da onu zamanla aşınmaya karşı oldukça dirençli hale getirir. Bu da onu ağır kullanıma dayanması gereken bileşenler veya ısı ve basınç gibi sert unsurlara maruz kalacak aletler için ideal bir seçim haline getirir.

Kimyasal Bileşim ve Korozyon Direnci
Bir diğer önemli tungsten karbür özelliği de kimyasal bileşimidir. Tungsten karbürün ana bileşeni karbondur, ancak uygulamaya bağlı olarak kobalt veya nikel gibi başka maddeler de eklenebilir. Bu maddelerin eklenmesi, neme ve diğer zarar verici unsurlara karşı bir bariyer görevi gördükleri için korozyon direncini artırmaya yardımcı olur. Ayrıca sürtünme veya ani darbeler nedeniyle bileşenlerdeki aşınmayı azaltarak performansı artırmaya yardımcı olurlar.

Sıcaklık Toleransı
Tungsten karbürün sıcaklık toleransı da göz ardı edilmemesi gereken önemli bir özelliktir. Tungsten karbür 1400°C’ye (2550°F) kadar sıcaklıklara dayanabilir, bu da onu otomotiv parçaları veya kaynak aletleri gibi yüksek sıcaklıkların beklendiği uygulamalar için uygun hale getirir. Ayrıca mükemmel termal iletkenliğe sahiptir, bu da ısıyı hızlı ve verimli bir şekilde dağıtabileceği anlamına gelir, böylece bileşenler çalışma sırasında aşırı ısınmaz.

Tungsten Karbür Nerelerde Kullanılır Kullanım Alanları Nelerdir?

Tungsten karbür sahip olduğu birçok yüksek özellik nedeniyle çok çeşitli alanlarda kendisine uygulama alanı bulmaktadır, bu alanları sıralamak istersek;

Cnc İşleme İçin Kesici Takım olarak;

Tungsten karbür-kobalt kesici takımlar sahip oldukları yüksek aşınma direnci sayesinde standart yüksek hız çeliği (HSS) takımlardan daha yüksek sıcaklıklara dayanabilir ve karbon çeliği yada paslanmaz çelik gibi sert malzeme işlemelerinde yüksek miktarlı işlemeler söz konusu olduğunda çelik takımlara nazaran daha iyi bir yüzey hassasiyeti ve uzun süreli kullanım ile öne çıkmaktadır. Yine kesme kenarlarını diğer çelik takımlara göre daha iyi koruduğundan parçalarda genellikle daha iyi bir finişh üretirler ve sıcaklık dirençleri nedeniyle hızlı işlemeye de olanak tanırlar.

Mühimmat

Tungsten karbür, sıklıkla semente tungsten karbür kobalt formunda uranyum kaynaklarına alternatif olarak zırh delici mühimmatlarda sıklıkla kullanılmaktadır.

Madencilik ve Temel Sondajı

Tungsten karbür madencilikte üstten darbeli kaya delici uçlarda, kuyu içi çekiçlerde, makaralı kesicilerde, uzun duvarlı pulluk keskilerinde, uzun duvarlı kesici kazmalarda, baş yukarı delme raybalarında ve tünel açma makinelerinde yaygın olarak kullanılır. Bu uygulamalarda ayrıca petrol ve gaz sondajında yaygın olarak kullanılan kuyu elekleri, alt montajlar, conta halkaları ve burçlar için giriş kontrolünde aşınmaya ve korozyona dayanıklı bileşenler için de kullanılır.

Nükleer

Tungsten karbür aynı zamanda etkili bir nötron yansıtıcısıdır ve bu nedenle özellikle silahlar için nükleer zincir reaksiyonlarına yönelik ilk araştırmalar sırasında kullanılmıştır.

Sporda Kullanımı

Birçok yürüyüşçü tarafından denge sağlamak ve bacak eklemleri üzerindeki baskıyı azaltmak için kullanılan trekking batonları, sert yüzeylere (kaya gibi) yerleştirildiğinde çekiş gücü kazanmak için genellikle karbür uçlar kullanır; karbür uçlar diğer uç türlerine göre çok daha uzun ömürlüdür.

Kayak sopası uçları genellikle karbürden yapılmazken, buz katmanlarını kırmak için bile özellikle sert olmaları gerekmediğinden, tekerlekli kayak uçları genellikle öyledir. Tekerlekli kayak, kros kayağını taklit eder ve birçok kayakçı tarafından sıcak hava aylarında antrenman yapmak için kullanılır.

Keskinleştirilmiş karbür uçlu çiviler (çiviler olarak bilinir) kar motosikletlerinin tahrik paletlerine takılabilir. Bu çiviler buzlu yüzeylerde çekişi artırır. Daha uzun v şekilli segmentler, her bir kar motosikleti kayağının altındaki aşınma çubuğu adı verilen yivli çubuklara oturur. Nispeten keskin karbür kenarlar daha sert buzlu yüzeylerde direksiyon hakimiyetini artırır. Karbür uçlar ve segmentler, kar motosikletinin yollardan ve diğer aşındırıcı yüzeylerden geçmesi gerektiğinde karşılaşılan aşınmayı azaltır.

Tungsten karbür saplamalı araba, motosiklet ve bisiklet lastikleri buz üzerinde daha iyi çekiş sağlar. Aşınmaya karşı üstün dirençleri nedeniyle genellikle çelik saplamalara tercih edilirler.

Cerrahi Aletler & Medikal

Tungsten karbür ayrıca açık cerrahi (makas, forseps, hemostat, bıçak sapı, vb.) ve laparoskopik cerrahi (kavrayıcı, makas/kesici, iğne tutucu, koter, vb.) için cerrahi aletlerin yapımında da kullanılır. Paslanmaz çelik muadillerine göre çok daha pahalıdırlar ve hassas kullanım gerektirirler, ancak daha iyi performans sağlarlar.

Takı

Tipik olarak semente karbür (metalle lehimlenmiş karbür parçacıkları) şeklinde olan tungsten karbür, aşırı sertliği ve çizilmeye karşı yüksek direnci nedeniyle gelinlik takı endüstrisinde popüler bir malzeme haline gelmiştir.

Diğer

Tungsten karbür, tükenmez kalemlerin uçlarında bulunan ve yazma sırasında mürekkebi dağıtan döner bilyenin yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tungsten karbür, boyutsal metrolojide hassas uzunlukların üretilmesi için bir sistem olarak kullanılan mastar bloklarının üretiminde kullanılan yaygın bir malzemedir.

Tungsten Karbür Dezavantajları Nelerdir?

Tungsten karbürün özelliklerini yukarıda yazdık ve bu özellikleri nedeniyle birçok alanda kullanıldığınıda belirttik. Şimdi ise tungsten karbürün dezavantajları konusuna bakacağız…

Maliyet

Tungsten karbür üretimi, diğer çelik veya alüminyum gibi malzemelerin üretimlerine göre çok daha pahalı olabilmektedir. Ayrıca tungsten karbür çok sert bir malzeme olması sebebiyle işlenmesi ve şekillendirilmesi konusunda da çeşitli yaklaşımlara gidilmesi maliyetleri arttırmaktadır. Ve bir başka özellikte tungsten karbür doğal olarak bulunmadığı için bu materyalin elde edilmesi sırasında çevresel etkiler de göz önüne alınmalıdır.

Sertlik

Tungsten karbürün her yerde aşınma direnci yüksek ve sert bir malzeme olduğundan bahsettik, bu özellik birçok yerde işimize yarasada söz konusu karmaşık parçaların üretimi olduğunda ise bu konuda biraz zorluk çıkarabilmektedir.

Kırılganlık

Tungsten karbür kırılgan bir metal olması sebebiyle, düşürüldüğünde veya çok sert vurulduğunda kolayca kırılabilmektedir. Bu özelliği nedeniyle darbeye maruz kalacak uygulamalarda kullanılması zorlaşmaktadır.

Zehirlidir

Tungsten karbür toksik bir metal olarak kabul edilmektedir ve bu metale maruz kalma durumlarında cilt tahrişi, solunum sorunları gibi sorunlar meydana gelebilmektedir.

Sonuç:

Tungsten karbür, benzersiz özellikleri nedeniyle birçok sektörde kullanılabilen inanılmaz derecede çok yönlü bir malzemedir. Aşırı sertliği onu kesici takımlar için ideal hale getirirken, düşük termal genleşme oranı aşırı sıcaklıklara maruz kaldığında stabilite sağlar. Ayrıca, asitlere karşı direnci onu tıbbi aletler için uygun hale getirirken, elektrik iletkenliği elektronik bileşenlere mükemmel bir şekilde uyum sağlar. Metal işçileri ve mühendisler, aşınma ve yıpranmaya veya yoğun ısıya dayanabilecek dayanıklı malzemelere ihtiyaç duyduklarında, listelerinde her zaman ilk sırada tungsten karbürün yer alması gerektiğini bilmelidir.