Les héros méconnus de la construction souterraine: inserts en carbure de tungstène pour le tunnel ennuyeux

Les machines à alésage en tunnel (TBM) sont des merveilles modernes de l'ingénierie, de la tarification des voies souterraines pour les métros, des pipelines d'eau et des tunnels utilitaires. Ces machines colossales comptent sur un composant critique, mais souvent négligé, pour effectuer leurs exploits incroyables: inserts en carbure de tungstène . Ces petits outils de coupe durables sont les chevaux de bataille de la tête de coupe du TBM, s’échouant sans relâche à la roche et au sol pour créer un tunnel stable.

Pourquoi du carbure de tungstène?

Le carbure de tungstène, un composé de tungstène et de carbone, est célébré pour son extrême dureté et sa résistance à l'usure. Sur l'échelle de la dureté Mohs, il se classe supérieur à 8, ce qui le rend deuxième juste derrière Diamond. Cette combinaison unique de propriétés, ainsi que sa ténacité à forte fracture, en font le matériau idéal pour les conditions exigeantes de l'alésage du tunnel. Les inserts sont généralement un matériau composite, avec des grains de carbure de tungstène maintenus ensemble par un liant métallique, le plus souvent cobalt . Le pourcentage de cobalt (généralement allant de 6% à 15%) peut être ajusté pour équilibrer la dureté et la ténacité, selon les formations géologiques que le TBM rencontrera.

Le rôle et les types d'inserts

La fonction principale de Inserts en carbure de tungstène pour la machine à alésage en tunnel est de fournir le tranchant de la tête de coupe rotative du TBM. Ils sont conçus pour résister à des forces de compression importantes et à l'usure abrasive alors qu'ils écrasent et se grattent à travers divers types de roche et de sols. Les inserts sont souvent façonnés comme des «boutons» et sont stratégiquement placés sur la tête de coupe pour optimiser l'efficacité de coupe. Différentes formes et tailles sont utilisées pour des applications spécifiques, notamment:

• INSERTS DE CHICHEL: Utilisé pour couper à travers la roche douce à moyenne.
• Inserts de bouton: Le type le plus courant, offrant un équilibre de résistance à l'impact et de la résistance à l'usure. Ils sont souvent utilisés dans une variété de formations, de la roche dure au sol abrasif.
• Inserts du bouclier: Ceux-ci sont spécialement conçus pour les TBM de type bouclier utilisés dans des environnements urbains complexes, où la géologie peut changer rapidement.

Fabrication et entretien

La production de ces inserts est un processus précis et en plusieurs étapes. Il commence par la sélection et le mélange minutieux du carbure de tungstène de haute pureté et des poudres de cobalt. Ces poudres sont ensuite broyées, pressées dans la forme souhaitée et finalement frittées (chauffées à une température élevée sous le point de fusion) pour créer un insert solide et durable. Ce processus, également connu sous le nom de production de carbure cimentée, se traduit par un outil avec des caractéristiques de performance exceptionnelles. En raison de l'usure intense qu'ils éprouvent, ces inserts doivent être régulièrement inspectés et remplacés. Leur nature remplaçable est un avantage clé, car il permet une maintenance rentable et un temps d'arrêt minimal pour le TBM.