Bột hợp kim gốc coban hiếm khi được chú ý nhiều cho đến khi một bộ phận ngừng hoạt động. Trong những năm qua, chúng tôi đã thấy các đế van cứu hộ được thay thế vài tháng một lần, giữ cho pít tông máy bơm hoạt động trong các nhà máy hóa chất và giữ bề mặt của các con lăn nóng, mài mòn rất lâu sau khi các vật liệu mềm hơn đã loại bỏ. Nếu bạn đang quyết định xem hợp kim coban có phù hợp với ứng dụng của mình hay không, hướng dẫn này sẽ tìm hiểu loại bột thực sự là gì, nhóm nào quan trọng trong thực tế, cách sản xuất và cách chọn loại mà không phải trả tiền cho các đặc tính mà bạn sẽ không bao giờ sử dụng.
Bột hợp kim dựa trên coban thực sự là gì
Bột hợp kim dựa trên coban là nguyên liệu kim loại trong đó coban tạo thành nền tảng của hóa học, thường đóng góp khoảng 40% đến 65% tổng trọng lượng. Mọi thứ khác đều được thêm vào một cách có chủ ý, từng yếu tố một, để thực hiện một công việc cụ thể. Crom, thường ở mức 20% đến 30%, tạo nên lớp oxit bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa và ăn mòn nóng. Vonfram và molypden tăng cường độ nóng và kết hợp với carbon để tạo thành các hạt cacbua cứng. Carbon thực sự là mặt số có độ cứng: mức carbon cao hơn tạo ra nhiều cacbua hơn, khả năng chống mài mòn cao hơn và độ dẻo kém hơn. Niken cải thiện độ dẻo dai và độ ổn định nhiệt, trong khi silicon, boron và sắt xuất hiện với số lượng nhỏ hơn để điều chỉnh hoạt động nóng chảy và chi phí.
Ngoài ra còn có một lý do luyện kim khiến các hợp kim này hoạt động rất khác so với bột gốc niken hoặc sắt. Cobalt thay đổi cấu trúc tinh thể theo nhiệt độ và năng lượng lỗi xếp chồng thấp cho phép nó cứng lại khi tiếp xúc trượt. Kết quả thực tế là khả năng chống lại sự ăn mòn, xâm thực và mài mòn kim loại với kim loại khác thường, đây chính xác là loại hư hỏng phá hủy bề mặt bịt kín ngay cả khi độ cứng khối của một bộ phận trông hoàn toàn phù hợp trên giấy.
Các loại chính và những gì mỗi loại làm tốt
Họ coban rất rộng và chỉ riêng tên cấp độ cũng cho bạn biết rất ít. Sẽ hữu ích hơn nhiều nếu phân loại bột theo công việc mà chúng dự kiến sẽ thực hiện.
| gia đình | Các nguyên tố hợp kim điển hình | Phạm vi độ cứng | Phù hợp nhất với |
|---|---|---|---|
| Co-Cr-W-C | 25-30% Cr, 4-15% W, 0,5-3% C | 38-52 HRC | Mài mòn nghiêm trọng và trượt kim loại với kim loại ở nhiệt độ |
| Co-Cr-Mo | 27-30% Cr, 5-7% Mo, hàm lượng carbon thấp | 25-35 HRC | Ăn mòn cộng với nhiệt, trong đó khả năng chịu va đập là quan trọng |
| Đồng-Cr-W-Ni | Cr và W với 5-15% Ni | 30-45 HRC | Khả năng chống mài mòn trong trường hợp nứt là mối quan tâm thực sự |
| Co-Ni-Cr-W | Ni cao, Cr và W vừa phải | 25-40 HRC | Độ cứng nóng kết hợp với độ dẻo dai tốt hơn |
| Co-Cr-W-C có bổ sung cacbua | Cacbua trộn vào ma trận coban | 50-60 HRC trở lên | Lưỡi cắt và điều kiện mài mòn khắc nghiệt |
Tuy nhiên, độ cứng chỉ là một con số. Hợp kim coban 50 HRC có thành phần cacbua nặng có thể là lựa chọn không tốt cho bề mặt chịu va đập, trong khi loại mềm hơn, cứng hơn có thể tồn tại lâu hơn nó rất nhiều. Trước khi đề xuất một loại hóa chất, chúng tôi thường hỏi xem lỗi trông như thế nào ở bộ phận bị hư hỏng, bởi vì câu hỏi đó giúp tiết kiệm nhiều tiền hơn bất kỳ bảng thông số kỹ thuật nào.
Bột hợp kim gốc coban dùng cho dịch vụ mài mòn và nhiệt độ cao Bột coban-crom-vonfram dùng để hàn phủ, hàn phun và các bộ phận có nhiệt độ cao; nhiều cấp độ và phạm vi độ cứng hỗ trợ các quyết định về độ mài mòn, ăn mòn và tác động. Xem sản phẩm → Tại sao những hợp kim này tồn tại được trong điều kiện khó khăn
Danh tiếng của hợp kim coban dựa trên sự kết hợp các đặc tính hiếm khi xuất hiện cùng nhau trong một vật liệu.
- Độ cứng nóng: các hợp kim này giữ được độ cứng hữu ích lên tới khoảng 600 đến 800 độ C, đó là lý do tại sao chúng phổ biến trong các ứng dụng tạo hình nóng và van.
- Khả năng chống mài mòn và bám dính: bề mặt coban chống hàn vào mặt đối diện, do đó các cặp trượt có tuổi thọ cao hơn đáng kể.
- Khả năng chống xói mòn do xâm thực: máy bơm, cánh quạt và các bộ phận thủy lực được hưởng lợi từ điều này nhiều hơn là từ độ cứng thô.
- Chống oxy hóa và sunfua hóa: lớp oxit giàu crom bảo vệ bề mặt trong môi trường lò nung và khí thải.
- Khả năng chống ăn mòn: hiệu suất thay đổi theo hóa học, nhưng các loại coban-crom xử lý tốt nhiều axit, clorua và xử lý dòng chảy tốt.
- Đặc tính liên kết: bột coban dễ dàng làm ướt bề mặt thép, giúp cho lớp phủ và hàn phun tạo ra một liên kết luyện kim đáng tin cậy.
Sự đánh đổi là thực tế như nhau. Coban là một kim loại đắt tiền, việc gia công cặn dựa trên coban là công việc chậm và quy trình được kiểm soát kém có thể làm loãng lớp phủ bằng sắt khỏi chất nền cho đến khi các đặc tính mà bạn đã trả tiền biến mất. Những hợp kim này kiếm được chi phí ở những nơi cụ thể, không phải ở mọi nơi.
Bột được tạo ra như thế nào và những gì cần kiểm tra
Hầu hết bột hợp kim gốc coban ngày nay được sản xuất bằng phương pháp nguyên tử hóa khí. Điện tích bị nóng chảy, thường là trong chân không hoặc môi trường trơ để các nguyên tố phản ứng như crom không bị mất đi do quá trình oxy hóa và dòng chất lỏng bị phá vỡ bởi một tia khí áp suất cao thành những giọt mịn đông cứng lại thành các hạt gần hình cầu. Bột hình cầu chảy liên tục qua đầu phủ hoặc súng phun và tạo ra cặn dày đặc hơn vật liệu nghiền không đều.
Kích thước hạt phù hợp với quy trình bạn định chạy:
- Khoảng 15 đến 45 micron dành cho lớp phủ laze và sản xuất bồi đắp, trong đó cần có các lớp mịn và rãnh trơn.
- Khoảng 45 đến 106 micron để phun nhiên liệu oxy và plasma tốc độ cao.
- Khoảng 53 đến 150 micron đối với hàn hồ quang chuyển plasma và hàn phun oxyacetylene, trong đó tốc độ nạp cao hơn chiếm ưu thế.
Khi giao hàng đến, những con số đáng đọc kỹ là phân tích hóa học, phân bố kích thước hạt với các giá trị D10, D50 và D90, hàm lượng oxy, mật độ biểu kiến và mật độ vòi, tốc độ dòng chảy, hình thái hạt, mức độ vệ tinh và độ xốp. Một loại bột đáp ứng các đặc tính hóa học nhưng chứa hàm lượng oxy cao hoặc có kích thước rộng sẽ gây ra độ xốp và cặn lắng không nhất quán và không có kỹ năng vận hành nào có thể bù đắp hoàn toàn cho điều đó.
Đổ bột vào phần
Việc phủ bột là nơi bắt đầu xảy ra hầu hết các vấn đề về lớp phủ và việc lựa chọn quy trình sẽ định hình mọi thứ ở cuối quy trình. Lớp phủ laze tạo ra một rãnh mỏng, chính xác với độ pha loãng rất thấp và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt nhỏ, phù hợp với các bề mặt bịt kín, nhật ký trục và sửa chữa cục bộ. Phun nhiên liệu oxy tốc độ cao tạo ra lớp phủ dày đặc, hàm lượng oxit thấp trên diện tích lớn hơn và phổ biến cho các con lăn và thanh thủy lực. Hàn phun oxyacetylene vẫn là một phương pháp đáng tin cậy để tạo ra cặn dày hơn trên đế van và các bộ phận tương tự, trong khi hồ quang chuyển plasma mang lại tốc độ lắng đọng cao để bảo vệ chống mài mòn nặng.
Dù bằng phương pháp nào, các biện pháp kiểm soát đều tương tự nhau: nhiệt độ làm nóng trước, tốc độ cấp bột, tốc độ di chuyển, chồng chéo đường ray và pha loãng. Việc mắc phải những lỗi này về sau sẽ biểu hiện dưới dạng nứt, vỡ hoặc lớp phủ bị mòn nhanh hơn dự kiến.
Dịch vụ ốp Laser để sửa đổi bề mặt và sửa chữa linh kiện Dịch vụ phủ laze cho các con lăn, ốc vít hoặc pít tông bị mòn và để sửa đổi bề mặt; liên kết luyện kim cải thiện các tính chất mài mòn, ăn mòn, nhiệt, oxy hóa hoặc điện. Xem sản phẩm → Từ lớp phủ đến thành phần hoàn thiện
Lớp phủ chỉ tốt bằng phần bên dưới nó. Nhiều khách hàng đến với chúng tôi với một con lăn, ốc vít hoặc pít tông bị mòn và thời hạn sản xuất và thứ họ thực sự cần là một thành phần đã hoàn thiện chứ không phải là thông số kỹ thuật về bột. Trong những trường hợp đó, công việc bao gồm việc lựa chọn bột cho đến chuẩn bị bề mặt, phủ lớp phủ, gia công và kiểm tra lần cuối so với bản vẽ gốc.
Con lăn là ví dụ phổ biến nhất: con lăn gia công, con lăn dẫn hướng, con lăn dòng chảy tầng và con lăn gương hoặc mờ đều phụ thuộc vào một bề mặt cứng, đồng nhất để giữ lớp hoàn thiện dưới tải trọng. Vít, ống lót trục, ống lót và pít tông bơm tuân theo cùng một logic, với lớp phủ được chọn cho cơ chế mài mòn chủ yếu và kích thước được kiểm soát để bộ phận khớp lại vào máy mà không cần sửa đổi.
Chọn loại bột phù hợp: Danh sách kiểm tra thực tế
Nếu bạn đang thu hẹp điểm số, trình tự này bao gồm hầu hết các quyết định quan trọng:
- Xác định cơ chế thiệt hại chiếm ưu thế. Sự mài mòn, bám dính, xâm thực, oxy hóa và ăn mòn đòi hỏi các chất hóa học khác nhau.
- Xác nhận nhiệt độ dịch vụ. Độ cứng nóng chỉ có tác dụng nếu bộ phận thực sự nóng.
- Hãy kết hợp kích thước hạt với quy trình chứ không phải ngược lại.
- Kiểm tra mức carbon so với khả năng chịu đựng của bạn đối với độ khó nứt và gia công.
- Xem lại chất nền. Pha loãng từ thép cacbon thấp có thể làm mềm cặn cacbon cao gần bề mặt tiếp xúc.
- Yêu cầu lấy mẫu và chạy thử một phần trước khi chuyển sang lô sản xuất.
Một lưu ý nữa về chi phí: vì coban đắt tiền nên cách tiếp cận hợp lý thường là sử dụng nó làm lớp phủ hoặc vật chèn thay vì chế tạo toàn bộ bộ phận từ nó. Một lớp nhỏ ở đúng vị trí thường hoạt động tốt hơn một bộ phận rắn được làm từ hợp kim rẻ hơn với chi phí vật liệu chỉ bằng một phần nhỏ.
Chúng tôi đã dành nhiều năm để kết hợp bột hợp kim gốc coban với các vấn đề mài mòn thực sự và câu trả lời trung thực là không có một loại bột nào có thể giải quyết được mọi thứ. Nếu bạn có thể chia sẻ thành phần, nhiệt độ vận hành và mô tả về nguyên nhân lỗi của bộ phận hiện tại, chúng tôi có thể đề xuất thành phần hóa học, kích thước hạt và lộ trình xử lý phù hợp. Bạn được chào đón để duyệt qua của chúng tôi phạm vi bột hợp kim để xem các loại coban kết hợp như thế nào với các họ niken, sắt và cacbua hoặc gửi bản vẽ và để chúng tôi cùng bạn xử lý các chi tiết.
