คาร์ไบด์ (Carbide)

carbide_inserts

ชื่อทางเคมีจริงๆแล้วคือ ทังสเตนคาร์ไบด์(WC) เพราะเกิดจากการผสมกันของแร่ทังสเตนกับคาร์บอน เราจึงเรียกกันสั้นๆว่า”คาร์ไบด์” จะว่าไป Carbide ถือเป็นวัสดุที่เป็นพระเอกในวงการเครื่องมือตัดหลากหลายประเภทเลย เพราะมีคุณสมบัติที่มีความแข็งสูงกว่าHSS(ค่าความแข็งประมาณ HV 2600) และทนความร้อนได้สูง(จุดหลอมเหลวสูงถึง 2,870 องศา)

ประวัติของ Carbide หรือ Cemented Tungsten Carbide นั้นเริ่มพัฒนาขึ้นที่ประเทศเยรมันนี ประมาณปี ค.ศ.1920 โดยบริษัท Osram โดยมีจุดประสงค์ที่ต้องการสร้างวัสดุใหม่ที่คล้ายเพชรเพื่อมาใช้ตัดขึ้นรูปอุปกรณ์เครื่องจักรต่างๆ หลังจากนั้นทาง Osram ก็ขายลิขสิทธิ์ให้ Krupp ในปี 1925 ต่อมาKrupp ก็ได้พัฒนาต่อยอดและเปิดตัววัสดุนี้ในปีถัดมา โดยใช้ชื่อวัสดุในตอนนั้นว่า Widia(WIe DIAmant=Like Diamond=เหมือนเพชร) แต่ปัจจุบันถูกเรียกกันว่าคาร์ไบต์แทน เพราะบรรดาผู้ผลิตเจ้าอื่นๆที่ทำคาร์ไบต์หลังหมดลิขสิทธิ์ของ Krupp ก็คงไม่อยากให้ชื่อนี้ เนื่องจาก WIDIA ก็เป็น Brand หนึ่งของผู้ผลิตเครื่องมือตัด อารมณืคงเหมือนๆกับในอดีตที่เรียกผงซักฟอกกันว่าแฟ๊บเนื่องจากเป็นเจ้าแรก มีมาก่อน แต่ผู้ผลิตเจ้าอื่นที่มาทีหลังก็คงไม่ชอบใจที่จะให้ลูกค้าเรียกสินค้าตัวเองว่าแฟ๊บยี่ห้อเปาบุ้นจิ้น

carbide powder

ทังสเตนคาร์ไบต์นั้นผลิตขึ้นมาจากส่วนผสม3ส่วน ส่วนแรกคือผงทังสเตนคาร์ไบต์ ส่วนที่สองคือตัวประสานอย่างCo,Ni และส่วนสุดท้ายคือสารประกอบอื่นๆซึ่งเป็นตัวช่วยเสริม เช่นTic,NbCคาร์ไบต์ที่ใช้ทำเครื่องมือตัดนั้นได้ถูกพัฒนาต่อยอดไปไกลกว่าคาร์ไบต์ที่ใช้สำหรับงานอื่นๆ และมีการตั้งมาตรฐานขึ้นมาเป็นเรื่องราวเพราะความต้องการใช้งานสูงเพื่อไปพัฒนาประสิทธิภาพการผลิตที่เหมือนตอนวัสดุ HSS เข้ามาแทนที่ Carbon Steel คาร์ไบต์ก็มาเพิ่มประสิทธิภาพที่ก้วกระโดดต่อจาก HSS

WC Co content chart

มาตรฐานของคาร์ไบต์เครื่องมือตัดนั้นขึ้นกับ ขนาดของอนุภาคผง(Grind Size)คาร์ไบต์(WC) และปริมาณของตัวประสาน Co สารตัวอื่นๆเป็นตัวช่วยเร่งคุณสมบัติของคาร์ไบต์ให้ทนทานต่อการสึกหรอ หรือทนทานต่อการแตกหัก ให้ไปในทิศทางที่ต้องการในระหว่างกระบวนการผลิต ต้องเลือกว่าจะเน้นคุณสมบัติไหน แข็งมากทนต่อการสึกหรอมากก็จะหักง่าย ถ้าต้องการให้แตกหักยากก็สึกหรอไว
จากแผนผังคุณสมบัติที่นำมาจาก http://www.allaboutcementedcarbide.com ข้างบนนั้น แสดงให้เห็นว่าปริมาณ Co ที่มากขึ้นในทังสเตนคาร์ไบต์นั้นจะช่วยเพิ่มคุณสมบัติความทนทานต่อการแตกหัก แต่ก็จะไปลดความแข็งของคาร์ไบต์ลง กลับกันถ้าปริมาณ Co น้อยลง จะช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ หรือแข็งขึ้นแต่จะเปราะ แตกหักง่าย

Screen Shot 2558-09-27 at 12.04.43 PM

แต่การที่สามารถทำให้ผงคาร์ไบต์มีขนาดเล็กว่า 0.5 ไมครอน และขนาดสม่ำเสมอ มาผสมกับปริมาณ Co ที่เหมาะสม จะช่วยเพิ่มความขึ้นมาให้กับวัสดุ โดยจะทั้งทนทานต่อการสึกหรอ และยังจับตัวดีกว่าไม่แตกหักง่าย นี่ก็เป็นอีกสิ่งที่เกิดการพัฒนาการขึ้น ในอนาคตถ้าเราสามารถทำได้ถึงขั้นนาโนสเกล โครงสร้างทุกอย่างอาจจะเกิดการเปลี่ยนแปลงไปหมด เพราะนาโนเทคโนโลยียังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาต่อยอดในอุตสาหกรรมต่างๆ

IMG_3906

ผมได้อ่านเจอในบทความนี้ จากนิตยสาร Equipment News ว่าคาร์ไบต์แบบเม็ดมีด(insert) มีส่วนแบ่งตลาดเม็ดมีดมากถึง 80-85% เลยทีเดียว ผู้ผลิตเครื่องมือตัดคาร์ไบต์แบบเม็ดมีด(insert) ส่วนใหญ่จึงมีโรงงานขึ้นรูปคาร์ไบต์เอง เริ่มตั้งแต่ขั้นตอนผสมผงคาร์ไบต์กับCoและส่วนผสมอื่นๆ ซึ่งอุปกรณ์เครื่องจักรที่ใช้ในการผลิต จะทำให้คุณภาพออกมาต่างกัน บางโรงงานในเมืองจีน ผู้เขียนได้เห็นการขึ้นรูปคาร์ไบต์ทำด้วยแม่พิมพ์มือ แรงคนกด ทำให้ไม่สามารถควบคุมคุณภาพให้คงที่ได้ ขณะที่บริษัทชั้นนำเหล่านี้จะมีเครื่องจักรอัตโนมัติ ทำการอัดขึ้นรูปด้วยปริมาณผงคาร์ไบต์และแรงอัดที่คงที่ ทำให้ได้งานคาร์ไบต์ที่มีความเสถียร

Α-WC-polyhedral
การเข้าใจคุณมบัติคร่าวๆของวัสดุคาร์ไบต์จะช่วยเราสามารถเลือกการใช้งานได้ถูกต้องมากขึ้น เพราะถ้าเราเลือกคาร์ไบต์ที่แข็งเกินไปมากัดหรือกลึงงานที่มีลักษณะผิวไม่สม่ำเสมอ เครื่องมือตัดอาจเสียหายจากการแตกหักก่อนที่จะสึกหรอ ปัจจุบันเครื่องมือตัดคาร์ไบต์ได้ถูกพัฒนาไปมาก คุณสมบัติเพียงคาร์ไบต์อย่างเดียวแทบจะไม่ส่งผลชัดเจนเลย ถ้าคาร์ไบต์มาจากจากผู้ผลิตระดับแถวหน้า เพราะคุณภาพของการผลิตแทบจะไม่แตกต่างกันมากแล้ว แต่เทคโนโลยีเรื่องการเคลือบผิว (coating) ได้เข้ามาสร้างความแตกต่างออกมาให้ชัดเจนอีกครั้ง ซึ่งถ้าผมมีโอกาสได้เรียนรู้มากขึ้น ก็จะนำมาเขียนในบทความต่อๆไป

IMG_3905

การเรียนรู้เรื่องเครื่องมือตัดนั้น มีสิ่งใหม่ๆเกิดขึ้นให้เราได้ศึกษาอยู่ตลอดเวลา เราควรศึกษาเพื่อประยุกต์เอามาใช้งานแต่คงไม่จำเป็นถึงกับต้องลงลึกมากไปในรายละเอียด (ความคิดเห็นส่วนตัว)

บทความข้างต้นนี้ ผมได้นำเนื้อหามาจากหลายๆแหล่งและสรุปมาเอง โดยนำมากจาก
https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten_carbide
http://www.allaboutcementedcarbide.com/
Equipment New magazine
ZCC catalogue

4 thoughts on “คาร์ไบด์ (Carbide)

  1. ขอบคุณครับ กำลังหาซื้อที่เซาะยาแนวห้องน้ำ เห็นมีแบบหัวทังสเตนคาร์ไบด์ แต่ก็แพงระยับ (อันนึง 500+) พึ่งมารู้ว่าจริงๆ แล้ววัสดุนี้ใช้ถึงขั้นกลึงงาน เพราะงั้นการซื้อที่แซะยาแนวหัวคาร์ไบด์ ก็ดูเหมือนเป็นเรื่องเกินความจำเป็นไปนิด……..ใช้เกรียง+ไขควงแบนต่อไป เมื่อยมือชิบ T T

    Like

  2. ขอบคุณครับสำหรับข้อมูลดีๆ เพราะผมไปหาอ่านกี่เว็บก็ไม่เจอ ส่วนมากเขาจะมีเฉพาะข้อมูลของทางบริษษัท ตามหาสาระเนื้อหาแบบนี้มานานแล้ว ขอบคุณมากๆครับ

    Like

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.