ทังสเตนคาร์ไบด์ คืออะไร?

กุมภาพันธ์ 11, 2021
TTD
Knowledge

ในวงการอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สายเครื่องตัดหรือ Cutting Tools มักจะได้ยินคำว่า “คาร์ไบด์” อยู่ตลอด แล้วคาร์ไบด์มันคืออะไรกันแน่? แล้วมันมีประโยชน์อย่างไรกับวงการอุตสาหกรรมบ้าง?

"คาร์ไบด์" คืออะไร?

ทังสเตนคาร์ไบด์ (Tungsten Carbide : WC) หรือที่รู้จักในชื่อสั้น ๆ ว่า “คาร์ไบด์ (Carbide)” หรือ “ซีเมนต์คาร์ไบด์ (Cemented Carbide)” เป็นโลหะสังเคราะห์ที่เกิดจากสาร 2 ตัว คือ ทังสเตน และ คาร์บอน และมี โคบอลท์ (Cobalt) เป็นวัตถุประสาน ในบางครั้ง ก็อาจจะมีสารอื่นประกอบด้วย เช่น การเติมไททาเนียมคาร์ไบด์ (TiC) และแทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC) เพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้ใช้กับงานเหล็กได้ และลดการสึกหรอให้กับตัวคาร์ไบด์ได้มากขึ้น

ประเภทของ คาร์ไบด์ มีอะไรบ้าง?

ทังสเตนคาร์ไบด์ จะแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่

เกรดที่ใช้ตัดชิ้นงานที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น อลูมิเนียม ทองเหลือง ทองแดง แมกนีเซียม เหล็กหล่อ โดยจะมีส่วนผสมหลักคือ ทังสเตนคารไบด์และโคบอลท์ (Wc-Co)
เกรดที่ใช้ตัดชิ้นงานที่ทำจากเหล็ก เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ สแตนเลส หรือโลหะกลุ่มเหล็กอื่น ๆ จะเพิ่มไททาเนียมคาร์ไบด์ (TiC) และแทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC)

คุณสมบัติของ คาร์ไบด์ มีอะไรบ้าง?

คาร์ไบด์ที่เกิดจากการสังเคราะห์นี้ ทำให้เกิดโลหะที่มีความหนัก ซึ่งหนักกว่าเหล็กธรรมดาถึง “2 เท่า” เนื่องจากตัวคาร์ไบด์นั้นมีความหนาแน่นอยู่ที่ 15.25 ก./ลบ.ซม. ในขณะที่เหล็ก (Fe: Iron) จะมีความหนาแน่นอยู่ที่ 7.8 ก./ลบ.ซม. นอกจากนี้ คาร์ไบด์ยังสามารถทนความร้อนได้สูง เพราะมีจุดหลอมเหลวสูงถึง 2,870° C (5,198° F) และจุดเดือดสูงถึง 6,000° C (10,830° F) ซึ่งรองจาก Carbon ในรูปเพชรเท่านั้น นอกจากนี้ คาร์ไบด์ยังมีความแข็ง (Hardness) ที่แข็งรองลงมาจากเพชรเท่านั้น โดยมีค่าความแข็งมากถึง 9 Mohs หรือ 1850 HV ในขณะที่เพชรจะมีความแข็ง 10 Mohs หรือ 8450 HV แต่ถึงแม้คาร์ไบด์จะทนความร้อนได้ดี และมีความแข็งรองลงมาจากเพชร แต่ตัวคาร์ไบด์ก็มีความเปราะบางสูง (Low Toughness) ทำให้ทนแรงกระแทกได้ต่ำ

เราจะนำคาร์ไบด์ ไปใช้ทำอะไรได้บ้าง?

ถึงแม้ว่าตัวคาร์ไบด์จะทนแรงกระแทกได้ไม่ดี แต่เหมาะอย่างยิ่งกับงานตัดที่ใช้ความเร็วสูง โดยสามารถนำคาร์ไบด์มาผลิตใช้ในงานต่าง ๆ ได้ดังนี้

1. งานเจาะ (Drilling)

คาร์ไบด์ถูกนำไปใช้ผลิตเป็นดอกสว่าน หรืออุปกรณ์ที่ใช้ในงานเจาะ เพื่อใช้เจาะวัตถุเป็นรูทรงกระบอก ซึ่งสามารถนำไปใช้ได้ตั้งแต่เจาะรูประตู หน้าต่าง บานพับ กลอนประตู ตลอดจนชิ้นส่วนจักรยาน รถยนต์ต่าง ๆ เพื่อสร้างรูสำหรับจับยึด หรือเพื่อยึดชิ้นส่วนอื่น ๆ เข้าด้วยกัน

2. Milling

คาร์ไบด์ถูกนำไปใช้ผลิตเป็นดอกกัด หรืออุปกรณ์ที่ใช้ในงานกัด เพื่อเซาะร่องของวัตถุเพื่อขึ้นรูป รวมไปถึงดอก Endmill เพื่อเก็บรายละเอียดจากงานกัด

3. งานกลึง (Turning)

คาร์ไบด์ถูกนำไปใช้ผลิตเป็นตัวดอก Inserts และ Bites เพื่อใช้งานกลึง เพื่อปาดวัตถุให้เป็นรูปทรงที่ต้องการ โดยในบางครั้ง จะมีการเสริมปลายตัว Inserts ด้วยเพชร Polycrystalline Diamond (PCD), Cubic Boron Nitride (CBN), หรือ synthesis diamonds to increase the efficiency and tool life of these cutting tools.

4. Punch & Die

ในบางครั้ง จะมีการฝังคาร์ไบด์ไว้ในแท่น Die เพื่อทุบขึ้นรูปทรงของตัวเหล็ก เพราะด้วยความที่ตัวคาร์ไบด์สามารถทนความร้อนและนำความร้อนได้สูง และทนแรงอัดได้ดี จึงเหมาะกับงานทุบขึ้นรูปร้อนเป็นอย่างมาก

5. Cutting

Carbide Cutting Blade

มีการนำคาร์ไบด์ไปใช้ผลิตใบมีด เพื่อใช้ในงานตัดหรือเฉือน เช่น งานตัดกระดาษ ตัดซองพลาสติก นอกจากนี้ คาร์ไบด์ยังสามารถใช้เคลือบปลายมีดรองเจียระไนอย่าง Centerless Blade เพื่อกันสึกหรอ และเพิ่มอายุการใช้งานของตัวมีด

ทำไม คาร์ไบด์ ถึงราคาแพง?

ถ้าหากเทียบกับโลหะอื่น ๆ แล้ว คาร์ไบด์นั้นมีราคาที่แพงพอสมควร ด้วยความที่คาร์ไบด์มีโคบอลท์เป็นส่วนประกอบ ซึ่งโคบอลท์ในตอนนี้ค่อนข้างขาดแคลนและเป็นที่ต้องการเป็นอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นแบตเตอรี่สมาร์ทโฟนหรือแบตเตอรี่สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าใด ๆ ก็ตาม ล้วนก็ต้องการใช้โคบอลท์เป็นส่วนประกอบ ทำให้ราคาของโคบอลท์นั้นพุ่งสูงขึ้น และนั่นก็ทำให้ราคาของทังสเตนคาร์ไบด์พุ่งสูงขึ้นตามไปด้วยนั่นเอง

สรุป

คาร์ไบด์ถือเป็นโลหะสังเคราะห์ที่มีคุณภาพสูง และแข็งรองลงมาจากเพชรเท่านั้น แม้ว่าการผลิตคาร์ไบด์จะราคาสูง แต่ก็นำมาซึ่งความแข็งแรงทนทานของเครื่องมือ และสามารถนำไปใช้ได้สารพัดประโยชน์ในหลาย ๆ อุตสาหกรรม ซึ่งทาง ท็อปเทค ไดมอนด์ ทูลส์ ก็ได้ผลิตเครื่องมือที่ทำจากทังสเตนคาร์ไบด์ เพื่อตอบสนองการผลิตให้กับทุกความต้องการในทุกอุตสาหกรรม