Węglik spiekany – co to jest?

Trudno jest ciąć metalem metal: większość narzędzi ulegałaby przy tym zniszczeniu. Podobnie byłoby przy próbach obróbki kamienia czy betonu. Materiał użyty do produkcji niezbędnych narzędzi musi być twardszy i bardziej wytrzymały – tym bardziej, że końcówka na ogół jest ostra, a więc i odpowiednio cienka. Trzeba więc było stworzyć materiał niesamowicie twardy i odporny. Okazały się nim węgliki spiekane.

Na początku była żarówka

Przed chemikami stanęło zadanie utwardzenia metalu – jedynego tworzywa, mogącego stanowić bazę ekstremalnie twardego kompozytu. Jak to często w nauce bywa, odkrycie nastąpiło niejako przy okazji innych badań i eksperymentów. Było to w latach dwudziestych minionego wieku, kiedy w Niemczech poszukiwano alternatywy dla diamentu przy okazji badań nad żarówkami. Trzeba było wytwarzać drut, a do tego niezbędne są ciągadła. Są to narzędzia z otworkami o średnicach odpowiadających parametrom wytwarzanego drutu. Początkowo stosowano w nich diamenty, ale było to rozwiązanie zbyt drogie. Konieczna była jakaś alternatywa.

Metal + węgiel + spoiwo = …

Okazało się wtedy, że można użyć bardzo twardego metalu, takiego jak wolfram. Mimo tej właściwości należy go sproszkować, zmieszać z węglem oraz ze spoiwem, np. z kobaltem, sprasować pod bardzo wysokim ciśnieniem, a następnie poddać działaniu bardzo wysokiej temperatury. Otrzymuje się kompozyt o niezwykłych parametrach, zdolny do radzenia sobie nawet z najtwardszą materią.

Wynalazek szybko został opatentowany pod handlową nazwą Widia, a jego produkcja błyskawicznie rosła. Możliwość produkowania niezwykle wydajnych narzędzi napędzała przemysł europejski i amerykański. W Polsce produkcja węglików spiekanych rozpoczęła się w roku 1936.

Zbrojenia i przemysł skorzystały najbardziej

Warto wspomnieć, że zalety „twardego jak diament” kompozytu szybko docenili także wojskowi – akurat w czasie, gdy zbliżała się Wielka Wojna. Węgliki spiekane mogły służyć przemysłowi zbrojeniowemu do produkcji pancerzy z jednej, a przebijających je pocisków z drugiej strony.

Przede wszystkim jednak dzięki węglikom spiekanym gwałtownie wzrosły możliwości obróbki metali, zwłaszcza obróbki skrawaniem. Cięcie hartowanej stali na skalę przemysłową przestało być problemem. W fabrycznych halach pracowały pełną mocą tokarki i obrabiarki. Rozwijało się górnictwo, ponieważ łatwiej było teraz produkować wiertła, a więc i wykonywać otwory strzałowe w ścianach wydobywczych.

Węgliki to tylko końcówki

Badania wykazały ponadto, że zamiast wolframu do produkcji węglików spiekanych można także używać tytanu, chromu, cyrkonu, niobu lub tantalu. Eksperymenty wykazały też, że właściwości mechaniczne i fizyczne stopu zależą w dużej mierze od ilości spoiwa.

Z węglików spiekanych wykonuje się również tylko końcówki narzędzi, np. pił tarczowych, wierteł, noży tokarskich. Końcówki mocuje się albo na stale poprzez lutowanie, albo w formie wymiennej, za pomocą śrub itp.

Recykling się opłaca

Z czasem takie końcówki ulegają jednak stępieniu. Owszem, można je ostrzyć, ale ze względu na ich twardość jest to proces trudny i kosztowny. Łatwiej jest zastąpić końcówkę inną, nową, ostrą. Węgliki spiekane są zbyt cenne, by zużyte narzędzia i końcówki po prostu wyrzucać. Także ze względu na ograniczone wydobycie rud wolframu recykling jest konieczny, jednak żeby był możliwy, prowadzony jest skup węglika. Ma on sens także dlatego, że taniej jest wyprodukować nową końcówkę narzędzia z już gotowego węglika, niż inwestować w produkcję kompozytu od początku.

Nie ma przy tym znaczenia, pod jaką postacią węglik występuje. Każdy złom, który go zawiera, można bez trudu i korzystnie sprzedać u nas. Prowadzimy profesjonalny skup narzędzi zawierających elementy z węglika, jak również w całości wykonanych z węglika spiekanego.