Лазерлік қаптауға арналған темір негізіндегі ұнтақ пен никель негізіндегі ұнтақтың айырмашылығы
Шойын бөлшектерін лазерлік қаптау кезінде темір негізіндегі ұнтақ пен никель негізіндегі ұнтақты таңдау қаптау қабатының өнімділігіне, қолдану сценарийлеріне және құнына тікелей әсер етеді. Екеуінің арасындағы негізгі айырмашылық құрамынан, өнімділігінен, процесінің бейімделуінен және қолдану сценарийлерінен көрінеді:
1. Құрамындағы айырмашылықтар
| Ұнтақ түрі | Негізгі ингредиенттер | Әдеттегі легирлеу элементтері |
| Темір негізіндегі ұнтақ | Fe негізінде (әдетте > 50%) | Көбінесе құрамында Cr, Ni, Mo, Si, B және т.б. болады (мысалы, Fe-Cr-Ni-Mo жүйесі, Fe-Si-B жүйесі). |
| Никель негізіндегі ұнтақ | Ni негізінде (әдетте > 50%) | Көбінесе Cr, Mo, W, Co, Si, B және т.б. болады (мысалы, Ni-Cr-Mo жүйесі, Ni-Cr-B-Si жүйесі) |
2. Негізгі өнімділікті салыстыру
1) Механикалық қасиеттер
Темір негізіндегі ұнтақ:
• Жоғары қаттылық (HRC 30-60, құрамын реттеумен, жоғары Cr, Mo түрі HRC 50 немесе одан жоғарыға жетуі мүмкін), жақсы тозуға төзімділік;
• Беріктігі шойын матрицасына жақын (созылу беріктігі 500-1000 МПа), шойынмен металлургиялық үйлесімділігі жақсырақ, ал қаптау қабаты мен матрица арасындағы байланыс беріктігі жоғары (әдетте >300 МПа);
• Орташа сынғыштық, жоғары қаттылық модельдерінде жарықшақтарға белгілі бір сезімталдық болуы мүмкін (кернеуді азайту үшін қаптау процесін бақылау қажет).
Никель негізіндегі ұнтақ:
• Орташа қаттылық (HRC 20-45, төмен қорытпалы түрі жұмсақ, жоғары Cr, W түрі HRC 40-50 жетуі мүмкін), бірақ тамаша беріктікке ие, темір негізіндегі ұнтаққа қарағанда соққыға төзімділігі жақсы;
• Жоғары қорытпалы темір негізіндегі ұнтақпен (400-800 МПа) салыстырғанда созылу беріктігі сәл төмен, бірақ пластикасы жақсырақ (ұзару>10%, темір негізіндегі ұнтақ әдетте
• Шойынмен байланыс беріктігі сәл төмен (әдетте 200-300 МПа), бірақ жарықшақтарға сезімталдығы төмен, суық жарықшақтарды шығару оңай емес (никельдің беріктігі мен төмен кернеу сипаттамаларына байланысты).
2) Коррозияға төзімділік
Темір негізіндегі ұнтақ: орташа коррозияға төзімділік. Кәдімгі темір негізіндегі ұнтақ (төмен Cr) атмосфералық және тұщы су коррозиясына жақсы төзімді, бірақ қышқыл және сілтілі ортада тот басуға бейім. Жоғары Cr түрі (Cr мөлшері > 12%) коррозияға төзімділікті жақсартты, бірақ никель негізіндегі ұнтақ сияқты жақсы емес.
Никель негізіндегі ұнтақ: коррозияға төзімділігі жоғары, әсіресе жоғары температурада, ылғалды, қышқыл және сілтілі (мысалы, органикалық қышқыл, әлсіз сілтілі) ортада (Ni және Cr тығыз оксид қабықшасын түзетіндіктен), коррозиялық жағдайларға жарамды.
3) Ыстыққа төзімділік
Темір негізіндегі ұнтақ: жалпы ыстыққа төзімділік, ұзақ мерзімді жұмыс температурасы әдетте
Никель негізіндегі ұнтақ: ыстыққа төзімділігі жоғары, 600-1000℃ жоғары температуралы ортада тұрақты жұмыс істей алады (мысалы, құрамында Cr және W элементтері бар никель негізіндегі ұнтақ, антиоксиданттық және термиялық шаршауға төзімділігі жоғары).
4) Шойын матрицасымен үйлесімділік
Темір негізіндегі ұнтақ: шойынның жылулық кеңею коэффициентіне жақын (Fe негізіндегі) (темір негізіндегі ұнтақ шамамен 11-14 × 10⁻⁶/℃, шойын шамамен 10-12 × 10⁻⁶/℃), қаптау кезіндегі жылулық кернеу аз, жылулық кеңею айырмашылығына байланысты жарылып кетуі оңай емес (әсіресе қалың қаптау қабаты үшін жарамды).
Никель негізіндегі ұнтақ: Термиялық кеңею коэффициенті салыстырмалы түрде жоғары (шамамен 13-16×10⁻⁶/℃), бұл шойыннан сәл өзгеше. Қалың қаптама кезінде термиялық кернеуге байланысты жарылып кетуі оңай, оны алдын ала қыздыру, баяу салқындату немесе қабатты қаптама арқылы жеңілдету қажет.
3. Процестің бейімделуіндегі айырмашылықтар
Темір негізіндегі ұнтақ:
• Лазер қуатына төмен сезімталдық, балқытылған бассейннің орташа сұйықтығы, тегіс қаптама қабатын қалыптастыру оңай;
• Құрамында Si және B сияқты тотықсыздандырғыш элементтер бар, шойындағы C және S сияқты қоспаларға жоғары төзімділікке ие (кеуектерді шығару оңай емес);
• Қаптау қабатының сұйылту жылдамдығын (қаптау қабатына араласқан негізгі металдың үлесі) бақылау орташа қиын, әдетте 10%-20% деңгейінде бақыланады (тым жоғары қаттылықты төмендетуі мүмкін).
Никель негізіндегі ұнтақ:
• Лазердің жоғары сіңіру жылдамдығы, балқытылған бассейннің жақсы сұйықтығы (әсіресе B және Si бар никель негізіндегі ұнтақ), жұқа және біркелкі қаптама қабатына қол жеткізу оңай;
• Шойындағы С-ға сезімтал. Егер матрицада көміртегі мөлшері жоғары болса (мысалы, сұр шойын), С-ның қаптама қабатына диффузиясына байланысты сынғыш фазалардың (мысалы, желілік карбидтердің) пайда болуы оңай. Сұйылтылу жылдамдығын төмендету үшін лазер параметрлерін қатаң бақылау қажет (мысалы, қуатты азайту және сканерлеу жылдамдығын арттыру);
• Шойындағы күкіртпен (S) оңай әрекеттесіп, баяу балқитын эвтектиканы (мысалы, Ni₃S₂) түзеді, нәтижесінде термиялық жарықтар пайда болады. Шойын бөлшектерін алдын ала өңдеу кезінде беткі сульфидтердің жойылуын қамтамасыз ету қажет.
4. Құны және қолдану сценарийлері
| Өлшемдері | Темір негізіндегі ұнтақ | Никель негізіндегі ұнтақ |
| Құны | Төмен (шамамен 1/3-1/2 никель негізіндегі ұнтақ), үнемді | Жоғары (никель металының жоғары бағасына байланысты), жоғары қысым |
| Қолданылатын сценарийлер | 1. Тозуға төзімділігі жоғары және коррозияға төзімділігі орташа жұмыс жағдайлары (мысалы, станок бағыттаушы рельстері және роликтерді жөндеу); 2. Шойын бөлшектерін арзан, көп көлемді өлшемді қалпына келтіру немесе бетін нығайту; 3. Қалың қаптама қабаттарына қойылатын талаптар (> 2 мм) (мысалы, ірі шойын бөлшектердің тозуын жөндеу). | 1. Жоғары коррозияға және ыстыққа төзімділікті талап ететін жұмыс жағдайлары (мысалы, химиялық жабдықтар, жоғары температуралы клапандар); 2. Тамаша беріктік пен соққыға төзімділікті талап ететін сценарийлер (мысалы, тісті доңғалақтардың тісті беттері, ұсатқыш балғалар); 3. Жұқа қабырғалы немесе күрделі пішінді шойын бөлшектерін (мысалы, қалыптар, гидравликалық бөлшектер) дәл қаптау. |
Қысқаша мазмұны
• Темір негізіндегі ұнтақ артықшылыққа ие: арзан және жоғары тозуға төзімділік көзделген кезде және жұмыс жағдайлары күшті коррозияны немесе жоғары температураны қажет етпейтін кезде (мысалы, қарапайым механикалық бөлшектерді жөндеу).
• Никель негізіндегі ұнтақ артықшылыққа ие: коррозияға төзімділік, ыстыққа төзімділік немесе жоғары беріктік қажет болғанда және жоғары шығындар қолайлы болғанда (мысалы, арнайы жұмыс жағдайларында дәл шойын бөлшектерін нығайту).
