คาร์ไบด์ (Carbide) มาจากไหน?
คาร์ไบด์ ถือเป็นวัสดุระดับ ‘พระเอก’ แนวหน้าในวงการเครื่องมือตัดหลากหลายประเภท เพราะมีคุณสมบัติด้านความแข็งเป็นพิเศษน้อง ๆ เพชร ด้วยความแข็งสูงกว่า HSS (ค่าความแข็งประมาณ HV 2600) และยังทนความร้อนได้สูง มีจุดหลอมเหลวสูงถึง 2,870 องศา!
ชื่อนามสกุลจริงทางเคมี คือ
ทังสเตนคาร์ไบด์ (WC) เพราะเกิดจากการผสมกันของแร่ทังสเตนกับคาร์บอน จึงมีชื่อเล่นว่า
‘คาร์ไบด์’Carbide หรือ Cemented Tungsten Carbide เริ่มพัฒนาขึ้นที่ประเทศเยอรมนีประมาณปี ค.ศ.1920 โดยบริษัท Osram ด้วยจุดประสงค์ต้องการสร้างวัสดุใหม่คุณสมบัติใกล้เคียงเพชรเพื่อนำมาใช้ตัดขึ้นรูปอุปกรณ์เครื่องจักรต่าง ๆ หลังจากนั้น Osram ก็ขายลิขสิทธิ์ให้ Krupp ในปี 1925 ต่อมา Krupp ก็ได้พัฒนาต่อยอดและเปิดตัววัสดุนี้ในปีถัดมา โดยใช้ชื่อวัสดุในตอนนั้นว่า WIDIA (มาจากคำในภาษาเยอรมันว่า WIe DIAmant = Like Diamond = เหมือนเพชร) แต่ปัจจุบันถูกเรียกกันว่า ‘คาร์ไบด์’ แทน เพราะบรรดาผู้ผลิตเจ้าอื่น ๆ ที่ทำคาร์ไบด์หลังหมดลิขสิทธิ์ของ Krupp ก็คงไม่อยากให้ชื่อนี้ เนื่องจาก WIDIA ก็เป็นชื่อ Brand หนึ่งของผู้ผลิตเครื่องมือตัด คล้าย ๆ ในอดีตที่เราเรียกผงซักฟอกกันว่าแฟ๊บ เนื่องจากเป็นเจ้าแรก หรือ มีมาก่อน แต่ผู้ผลิตเจ้าอื่นที่มาทีหลังก็คงไม่ชอบใจที่จะให้ลูกค้าเรียกสินค้าตัวเองว่าแฟ๊บยี่ห้อบรีสนั่นเอง
ทังสเตนคาร์ไบต์นั้นผลิตขึ้นมาจากส่วนผสม 3 ส่วน ส่วนแรก คือ ผงทังสเตนคาร์ไบต์ ส่วนที่สอง คือ ตัวประสานอย่าง Co, Ni และส่วนสุดท้าย คือ สารประกอบอื่น ๆ ซึ่งเป็นตัวช่วยเสริม เช่น Tic, NbC คาร์ไบต์ที่ใช้ทำ
เครื่องมือตัด นั้นได้ถูกพัฒนาต่อยอดไปไกลกว่าคาร์ไบต์ที่ใช้สำหรับงานอื่น ๆ และมีการตั้งมาตรฐานขึ้นมาเป็นเรื่องราว เพราะมีความต้องการใช้งานสูง เพื่อนำไปพัฒนาประสิทธิภาพการผลิต เหมือนกับตอนที่วัสดุ HSS เข้ามาแทนที่ Carbon Steel คาร์ไบต์ก็มาเพิ่มประสิทธิภาพที่ก้าวกระโดดต่อจาก HSS
มาตรฐานของคาร์ไบต์เครื่องมือตัด ขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคผง (Grind Size) คาร์ไบต์ (WC) และปริมาณของตัวประสาน Co สารตัวอื่น ๆ เป็นตัวช่วยเร่งคุณสมบัติของคาร์ไบด์ให้ทนทานต่อการสึกหรอ หรือทนทานต่อการแตกหัก หรือให้เป็นไปในทิศทางที่ต้องการในกระบวนการผลิต เพราะต้องเลือกว่าจะเน้นคุณสมบัติด้านไหน หากแข็งมากทนต่อการสึกหรอมากก็จะหักง่าย แต่ถ้าต้องการให้แตกหักยากก็จะสึกหรอไว
ทั้งนี้ ปริมาณ Co ที่มากขึ้นในทังสเตนคาร์ไบต์นั้นจะช่วยเพิ่มคุณสมบัติความทนทานต่อการแตกหัก แต่ก็จะไปลดความแข็งของคาร์ไบต์ลง กลับกันถ้าปริมาณ Co น้อยลง จะช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ หรือแข็งขึ้นแต่จะเปราะ แตกหักง่าย
การเข้าใจคุณสมบัติคร่าว ๆ ของวัสดุคาร์ไบต์จะช่วยให้เราสามารถเลือกใช้งานได้อย่างถูกต้องเหมาะสมมากขึ้น เพราะถ้าเราเลือกคาร์ไบด์ที่แข็งเกินไปมากัดหรือกลึงงานที่มีลักษณะผิวไม่สม่ำเสมอ เครื่องมือตัดอาจเสียหายจากการแตกหักก่อนที่จะสึกหรอ
ปัจจุบัน เครื่องมือตัดคาร์ไบด์ได้ถูกพัฒนาไปมาก คุณสมบัติเพียงตัวคาร์ไบด์อย่างเดียวนั้นแทบจะไม่ส่งผลแตกต่างกันเลย ถ้าคาร์ไบต์มาจากผู้ผลิตระดับแถวหน้า เพราะคุณภาพของการผลิตแทบจะไม่แตกต่างกันมากแล้ว แต่เทคโนโลยีเรื่องการเคลือบผิว (Coating) ก็ได้เข้ามาสร้างความแตกต่างให้เห็นอย่างชัดเจนอีกครั้ง
ขอบคุณที่มาและภาพ : Facebook Tool Makers
