Gli eroi sconosciuti della costruzione sotterranea: inserti in carburo di tungsteno per noioso tunnel

Le macchine noiose del tunnel (TBM) sono moderne meraviglie dell'ingegneria, intaglia per i percorsi sotterranei per metropolitane, condutture d'acqua e tunnel di utilità. Queste macchine colossali si affidano a un componente critico, ma spesso trascurato, per eseguire le loro incredibili imprese: inserti in carburo di tungsteno . Questi piccoli utensili da taglio durevoli sono i cavalli di lavoro della testa di taglierine della TBM, che sfociano incessantemente la roccia e il terreno per creare un tunnel stabile.

Perché Tungsten Carbide?

Il carburo di tungsteno, un composto di tungsteno e carbonio, viene celebrato per la sua estrema durezza e resistenza all'usura. Sulla scala della durezza MOHS, si classifica più in alto di 8, rendendolo secondo solo a Diamond. Questa combinazione unica di proprietà, insieme alla sua alta tenacità di frattura, lo rende il materiale ideale per le condizioni impegnative di tunnel noioso. Gli inserti sono in genere un materiale composito, con cereali in carburo di tungsteno tenuti insieme da un legante metallico, più comunemente cobalto . La percentuale di cobalto (in genere che va dal 6% al 15%) può essere regolata per bilanciare la durezza e la tenacità, a seconda delle formazioni geologiche che il TBM incontrerà.

Il ruolo e i tipi di inserti

La funzione principale di Inserti in carburo di tungsteno per la macchina noiosa del tunnel è fornire il tagliente per la testa di taglierina rotante del TBM. Sono progettati per resistere a forze di compressione significative e usura abrasiva mentre schiacciano e raschiano vari tipi di roccia e suolo. Gli inserti sono spesso modellati come "pulsanti" e sono strategicamente posizionati sulla testa del taglierina per ottimizzare l'efficienza di taglio. Forme e dimensioni diverse vengono utilizzate per applicazioni specifiche, tra cui:

• Inserti di scalpello: Utilizzato per tagliare la roccia morbida a media.
• Inserti per pulsanti: Il tipo più comune, fornendo un equilibrio tra resistenza all'impatto e resistenza all'usura. Sono spesso usati in una varietà di formazioni, dalla roccia dura al suolo abrasivo.
• Inserti di scudo: Questi sono specificamente progettati per i TBM di tipo scudo utilizzati in ambienti urbani complessi, in cui la geologia può cambiare rapidamente.

Produzione e manutenzione

La produzione di questi inserti è un processo preciso e in più fasi. Inizia con l'attenta selezione e miscelazione di polveri in carburo di tungsteno e cobalto di alta purezza. Queste polveri vengono quindi macinate, premute nella forma desiderata e infine sinterizzate (riscaldate a una temperatura elevata al di sotto del punto di fusione) per creare un inserto solido e durevole. Questo processo, noto anche come produzione cementata in carburo, si traduce in uno strumento con eccezionali caratteristiche di prestazione. A causa dell'intensa usura che sperimentano, questi inserti devono essere regolarmente ispezionati e sostituiti. La loro natura sostituibile è un vantaggio chiave, in quanto consente una manutenzione economica e tempi di inattività minimi per TBM.