Pulberea de aliaj pe bază de cobalt primește rar atenție până când o piesă nu mai funcționează. De-a lungul anilor, am văzut-o salvarea scaunelor supapelor care erau înlocuite la fiecare câteva luni, menținând vii pistonii pompei în fabricile chimice și menținând suprafața rolelor abrazive fierbinți mult timp după ce materialele mai moi au renunțat. Dacă decideți dacă un aliaj de cobalt se potrivește aplicației dvs., acest ghid prezintă ce este de fapt pulberea, care familii contează în practică, cum este fabricată și cum să alegeți un grad fără a plăti pentru proprietăți pe care nu le veți folosi niciodată.
Ce este de fapt pulberea de aliaj pe bază de cobalt
Pulbere de aliaj pe bază de cobalt este o materie primă metalică în care cobaltul formează baza chimiei, contribuind de obicei undeva între 40% și 65% din greutatea totală. Orice altceva este adăugat în mod deliberat, element cu element, pentru a face o anumită treabă. Cromul, în mod normal 20% până la 30%, formează stratul protector de oxid care rezistă la oxidare și coroziune la cald. Tungstenul și molibdenul cresc rezistența la cald și se combină cu carbonul pentru a forma particule dure de carbură. Carbonul este efectiv cadranul de duritate: un nivel mai ridicat de carbon produce mai multă carbură, mai multă rezistență la uzură și mai puțină ductilitate. Nichelul îmbunătățește duritatea și stabilitatea termică, în timp ce siliciul, borul și fierul apar în cantități mai mici pentru a ajusta comportamentul de topire și costul.
Există, de asemenea, un motiv metalurgic pentru care aceste aliaje se comportă atât de diferit față de pulberile pe bază de nichel sau fier. Cobaltul modifică structura cristalului în funcție de temperatură, iar energia sa scăzută a defectului de stivuire îi permite să se întărească prin lucru sub contact de alunecare. Rezultatul practic este rezistența neobișnuită la uzură, cavitație și uzură metal pe metal, care este exact tipul de deteriorare care distruge o suprafață de etanșare chiar și atunci când duritatea în vrac a unei piese pare perfect adecvată pe hârtie.
Principalele tipuri și ceea ce face fiecare bine
Familia cobaltului este largă, iar numele claselor vă spun foarte puțin. Este mult mai util să sortați pulberile în funcție de munca pe care se așteaptă să o îndeplinească.
| Familie | Elemente de aliere tipice | Gama de duritate | Cel mai potrivit pentru |
|---|---|---|---|
| Co-Cr-W-C | 25-30% Cr, 4-15% W, 0,5-3% C | 38-52 HRC | Abraziune severă și alunecare metal pe metal la temperatură |
| Co-Cr-Mo | 27-30% Cr, 5-7% Mo, scăzut de carbon | 25-35 HRC | Coroziune plus căldură, acolo unde toleranța la impact contează |
| Co-Cr-W-Ni | Cr și W cu 5-15% Ni | 30-45 HRC | Rezistența la uzură acolo unde fisurarea este o problemă reală |
| Co-Ni-Cr-W | Ni ridicat, Cr și W moderate | 25-40 HRC | Duritate la cald combinată cu o duritate mai bună |
| Co-Cr-W-C cu adaos de carbură | Carbură amestecată în matricea de cobalt | 50-60 HRC și peste | Muchii tăietoare și condiții abrazive extreme |
Duritatea este doar un număr, totuși. Un aliaj de cobalt de 50 HRC cu o fracție grea de carbură poate fi o alegere proastă pentru o suprafață care are impact, în timp ce un grad mai moale și mai dur îl poate supraviețui cu o marjă largă. Înainte de a recomanda o chimie, de obicei întrebăm cum arată defecțiunea pe partea deteriorată, deoarece această singură întrebare economisește mai mulți bani decât orice fișă de specificații.
Pulbere de aliaj pe bază de cobalt pentru uzură și service la temperatură înaltă Pulbere de cobalt-crom-tungsten pentru sudare suprapusă, sudare prin pulverizare și componente la temperatură înaltă; mai multe grade și intervale de duritate sprijină deciziile privind uzura, coroziunea și impactul. Vizualizare produs → De ce aceste aliaje supraviețuiesc condițiilor dificile
Reputația aliajelor de cobalt se bazează pe o combinație de proprietăți care rareori apar împreună într-un singur material.
- Duritate la cald: aceste aliaje păstrează duritatea utilă până la aproximativ 600 până la 800 de grade Celsius, motiv pentru care sunt comune în aplicațiile de formare la cald și supape.
- Rezistență la uzură și adeziv: suprafețele de cobalt rezistă la sudarea pe o suprafață, astfel încât perechile de alunecare durează considerabil mai mult.
- Rezistența la eroziune prin cavitație: pompele, elicele și componentele hidraulice beneficiază de aceasta mai mult decât de duritatea brută.
- Rezistență la oxidare și sulfurare: stratul de oxid bogat în crom protejează suprafața în medii de cuptor și gaze de ardere.
- Rezistența la coroziune: performanța variază în funcție de chimie, dar clasele de cobalt-crom gestionează bine mulți acizi, cloruri și fluxuri de proces.
- Comportament de lipire: pulberile de cobalt umezesc ușor substraturile de oțel, ceea ce conferă căptușelii și sudării prin pulverizare o legătură metalurgică fiabilă.
Schimburile sunt la fel de reale. Cobaltul este un metal scump, prelucrarea unui depozit pe bază de cobalt este o muncă lentă, iar un proces prost controlat poate dilua acoperirea cu fier de pe substrat până când proprietățile pentru care ați plătit dispar. Aceste aliaje își câștigă costul în anumite locuri, nu peste tot.
Cum se face pudra și ce trebuie verificat
Cea mai mare parte a pulberii de aliaj pe bază de cobalt astăzi este produsă prin atomizare cu gaz. Sarcina este topită, adesea sub vid sau într-o atmosferă inertă, astfel încât elementele reactive, cum ar fi cromul, să nu se piardă prin oxidare, iar fluxul de lichid este rupt de un jet de gaz de înaltă presiune în picături fine care se solidifică în particule aproape sferice. Pulberea sferică curge constant printr-un cap de placare sau un pistol de pulverizare și produce un depozit mai dens decât materialul zdrobit neregulat.
Dimensiunea particulelor este potrivită cu procesul pe care intenționați să-l executați:
- Aproximativ 15 până la 45 de microni pentru placarea cu laser și fabricarea aditivă, unde sunt necesare straturi fine și piste netede.
- Aproximativ 45 până la 106 microni pentru combustibil cu oxigen de mare viteză și pulverizare cu plasmă.
- Aproximativ 53 până la 150 de microni pentru sudarea cu arc transferat cu plasmă și pulverizare cu oxiacetilenă, unde domină viteze de alimentare mai mari.
Când sosește o livrare, numerele care merită citite cu atenție sunt analiza chimică, distribuția dimensiunii particulelor cu valorile D10, D50 și D90, conținutul de oxigen, densitatea aparentă și de robinet, debitul, morfologia particulelor și nivelul sateliților și porozitatea. O pulbere care îndeplinește specificațiile chimice, dar are un conținut ridicat de oxigen sau o răspândire de dimensiune mare va cauza porozitate și depuneri inconsistente și nicio abilitate de operator nu compensează pe deplin acest lucru.
Introducerea pulberii pe piesă
Aplicarea pudrei este locul în care încep cele mai multe probleme de acoperire, iar alegerea procesului modelează totul în aval. Placarea cu laser produce o cale subțire, precisă, cu o diluție foarte mică și o zonă mică afectată de căldură, care se potrivește fețelor de etanșare, jurnalelor arborelui și reparațiilor localizate. Pulverizarea cu oxigen de mare viteză oferă acoperiri dense, cu conținut scăzut de oxid pe suprafețe mai mari și este populară pentru role și tije hidraulice. Sudarea prin pulverizare cu oxiacetilenă rămâne o cale de încredere pentru depuneri mai groase pe scaunele supapelor și piese similare, în timp ce arcul transferat cu plasmă oferă rate mari de depunere pentru protecție împotriva uzurii grele.
Oricare ar fi metoda, controalele sunt similare: temperatura de preîncălzire, viteza de alimentare cu pulbere, viteza de deplasare, suprapunerea pistelor și diluarea. Dacă greșiți, apare mai târziu ca crăpare, ruptură sau o acoperire care pur și simplu se uzează mai repede decât se aștepta.
Serviciu de placare cu laser pentru modificarea suprafețelor și repararea componentelor Serviciu de placare cu laser pentru role, șuruburi sau piston uzate și pentru modificarea suprafeței; lipirea metalurgică îmbunătățește uzura, coroziunea, căldura, oxidarea sau proprietățile electrice. Vizualizare produs → De la acoperire la componenta finită
O acoperire este la fel de bună ca și partea de dedesubt. Mulți clienți vin la noi cu o rolă, un șurub sau un piston uzat și un termen limită de producție, iar ceea ce au nevoie de fapt este o componentă finită, mai degrabă decât o specificație pentru pulbere. În aceste cazuri, lucrul se desfășoară de la selecția pulberii până la pregătirea suprafeței, aplicarea acoperirii, prelucrarea și inspecția finală față de desenul original.
Rolele sunt cel mai obișnuit exemplu: rolele de lucru, rolele de ghidare, rolele cu flux laminar și rolele cu oglindă sau mate depind toate de o suprafață dură, uniformă, care își menține finisajul sub sarcină. Șuruburile, manșoanele arborelui, bucșele și pistonii pompei urmează aceeași logică, învelișul ales pentru mecanismul de uzură dominant și dimensiunile controlate astfel încât piesa să se potrivească înapoi în mașină fără modificări.
Alegerea pudrei potrivite: o listă de verificare practică
Dacă restrângeți o notă, această secvență acoperă majoritatea deciziilor care contează:
- Identificați mecanismul de deteriorare dominant. Abraziunea, aderența, cavitația, oxidarea și coroziunea necesită chimie diferite.
- Confirmați temperatura de serviciu. Duritatea la cald ajută numai dacă piesa este cu adevărat fierbinte.
- Potriviți dimensiunea particulelor cu procesul, nu invers.
- Verificați nivelul de carbon în raport cu toleranța dvs. pentru fisurare și dificultate de prelucrare.
- Examinați substratul. Diluarea din oțel cu conținut scăzut de carbon poate înmuia un depozit cu conținut ridicat de carburi din apropierea interfeței.
- Solicitați o probă și rulați o parte de probă înainte de a vă angaja într-un lot de producție.
O notă suplimentară privind costul: deoarece cobaltul este scump, abordarea rațională este de obicei să-l aplicați ca acoperire sau ca inserție, mai degrabă decât să faceți o componentă întreagă din el. Un strat modest la locul potrivit depășește frecvent o piesă solidă dintr-un aliaj mai ieftin, la o fracțiune din costul materialului.
Am petrecut ani de zile potrivind pulberile de aliaj pe bază de cobalt cu probleme reale de uzură, iar răspunsul sincer este că nici un singur grad nu rezolvă totul. Dacă puteți partaja componenta, temperatura de funcționare și o descriere a modului în care piesa curentă eșuează, vă putem sugera o chimie, o dimensiune a particulelor și o rută de proces care se potrivește. Sunteți binevenit să răsfoiți gama de pulberi de aliaj pentru a vedea cum clasele de cobalt stau alături de familiile de nichel, fier și carbură sau trimiteți un desen și lăsați-ne să lucrăm cu dvs. la detalii.
