Razlika med prahom na osnovi železa in prahom na osnovi niklja za lasersko oblaganje
Pri laserskem oblaganju delov iz litega železa izbira prahu na osnovi železa in prahu na osnovi niklja neposredno vpliva na zmogljivost, scenarije uporabe in stroške oblagalne plasti. Bistvena razlika med obema se odraža v sestavi, zmogljivosti, prilagodljivosti procesa in scenarijih uporabe, kot sledi:
1. Razlike v sestavinah
| Vrsta prahu | Glavne sestavine | Tipični legirni elementi |
| Prah na osnovi železa | Na podlagi Fe (vsebnost običajno > 50 %) | Pogosto vsebuje Cr, Ni, Mo, Si, B itd. (kot so sistemi Fe-Cr-Ni-Mo, Fe-Si-B) |
| Prah na osnovi niklja | Na podlagi Ni (vsebnost običajno > 50 %) | Pogosto vsebuje Cr, Mo, W, Co, Si, B itd. (kot so sistemi Ni-Cr-Mo, Ni-Cr-B-Si) |
2. Primerjava zmogljivosti jedra
1) Mehanske lastnosti
Prah na osnovi železa:
• Visoka trdota (HRC 30-60, s prilagoditvijo sestave lahko visoka trdota Cr, Mo doseže HRC 50 ali več), dobra odpornost proti obrabi;
• Trdnost je blizu trdnosti litoželezne matrice (natezna trdnost 500-1000 MPa), boljša metalurška združljivost z litoželezom, trdnost vezi med obložno plastjo in matrico pa je visoka (običajno > 300 MPa);
• Modeli s srednjo krhkostjo in visoko trdoto imajo lahko določeno občutljivost na razpoke (postopek oblaganja je treba nadzorovati, da se zmanjša napetost).
Prah na osnovi niklja:
• Srednja trdota (HRC 20-45, nizko legirani tip je mehkejši, visoko Cr, tip W lahko doseže HRC 40-50), vendar odlična žilavost, boljša odpornost na udarce kot prah na osnovi železa;
• Nekoliko nižja natezna trdnost kot pri visoko legiranem prahu na osnovi železa (400-800 MPa), vendar boljša plastičnost (raztezek > 10 %, prah na osnovi železa je običajno
• Nekoliko nižja trdnost vezi z litino (običajno 200-300 MPa), vendar nizka občutljivost na razpoke, ni enostavno ustvariti hladnih razpok (zaradi žilavosti in nizkih napetostnih lastnosti niklja).
2) Odpornost proti koroziji
Prah na osnovi železa: srednja odpornost proti koroziji. Navadni prah na osnovi železa (z nizko vsebnostjo Cr) ima dobro odpornost proti atmosferski in sladkovodni koroziji, vendar je nagnjen k rjavenju v kislem in alkalnem okolju. Prah z visoko vsebnostjo Cr (vsebnost Cr > 12 %) ima izboljšano odpornost proti koroziji, vendar še vedno ni tako dober kot prah na osnovi niklja.
Prah na osnovi niklja: odlična korozijska odpornost, zlasti pri visokih temperaturah, v vlažnih, kislih in alkalnih okoljih (kot so organske kisline, šibke alkalije) (ker Ni in Cr tvorita gosto oksidno plast), primerna za korozivne razmere.
3) Odpornost na toploto
Prah na osnovi železa: splošna toplotna odpornost, dolgotrajna delovna temperatura je običajno
Prah na osnovi niklja: močna toplotna odpornost, lahko stabilno deluje v okolju z visoko temperaturo 600-1000 ℃ (kot na primer prah na osnovi niklja, ki vsebuje elemente Cr in W, odlična odpornost proti oksidaciji in toplotni utrujenosti).
4) Združljivost z matrico iz litega železa
Prah na osnovi železa: bližje koeficientu toplotnega raztezanja litega železa (na osnovi železa) (prah na osnovi železa je približno 11–14 × 10⁻⁶/℃, lito železo pa približno 10–12 × 10⁻⁶/℃), majhna toplotna obremenitev med oblaganjem, zaradi razlike v toplotnem raztezanju ni lahko razpokati (še posebej primerno za debele plasti oblaganja).
Prah na osnovi niklja: Koeficient toplotnega raztezanja je relativno visok (približno 13–16 × 10⁻⁶/℃), kar se nekoliko razlikuje od litega železa. Zaradi toplotnih obremenitev pri debeli oblaganju zlahka razpoka, kar je treba zmanjšati s predgrevanjem, počasnim hlajenjem ali večplastnim oblaganjem.
3. Razlike v prilagodljivosti procesov
Prah na osnovi železa:
• Nizka občutljivost na lasersko moč, srednja tekočnost staljene lokve, enostavno oblikovanje ravne obložne plasti;
• Vsebuje deoksidacijske elemente, kot sta Si in B, ima visoko toleranco na nečistoče, kot sta C in S v litem železu (težko tvori pore);
• Stopnjo redčenja obložne plasti (delež osnovne kovine, pomešane s obložno plastjo) je zmerno težko nadzorovati, običajno se nadzoruje pri 10 %–20 % (previsoko lahko zmanjša trdoto).
Prah na osnovi niklja:
• Visoka stopnja absorpcije laserja, dobra tekočnost staljene talilne lokve (zlasti prah na osnovi niklja, ki vsebuje B in Si), enostavno doseganje tanke in enakomerne plasti obloge;
• Občutljivo na C v litini. Če ima matrica visoko vsebnost ogljika (kot je siva litina), se zaradi difuzije C v plast obloge zlahka tvorijo krhke faze (kot so mrežni karbidi). Za zmanjšanje stopnje redčenja (običajno mora biti manjša od 10%) je treba strogo nadzorovati parametre laserja (kot je zmanjšanje moči in povečanje hitrosti skeniranja);
• V litem železu zlahka reagira z žveplom (S) in tvori nizkotalilni evtektik (kot je Ni₃S₂), kar povzroči termične razpoke. Med predobdelavo delov iz litega železa je treba zagotoviti, da se površinski sulfidi odstranijo.
4. Stroški in scenariji uporabe
| Dimenzije | Prah na osnovi železa | Prah na osnovi niklja |
| Stroški | Nižji (približno 1/3-1/2 prahu na osnovi niklja), stroškovno učinkovit | Visok (zaradi visoke cene kovinskega niklja), visok stroškovni pritisk |
| Ustrezni scenariji | 1. Delovni pogoji, ki zahtevajo visoko odpornost proti obrabi in srednjo odpornost proti koroziji (kot so vodilne tirnice obdelovalnih strojev in popravilo valjev); 2. Nizkocenovno, obsežno dimenzijsko obnavljanje ali površinsko utrjevanje delov iz litega železa; 3. Zahteve za debele plasti obloge (> 2 mm) (kot je na primer popravilo obrabe velikih delov iz litega železa). | 1. Delovni pogoji, ki zahtevajo visoko odpornost proti koroziji in toploti (kot so kemična oprema, visokotemperaturni ventili); 2. Scenariji, ki zahtevajo odlično žilavost in odpornost proti udarcem (kot so zobniške površine zobnikov, drobilna kladiva); 3. Precizno oblaganje tankostenskih ali kompleksno oblikovanih delov iz litega železa (kot so kalupi, hidravlični deli). |
Povzetek
• Prah na osnovi železa je prednostnejši: kadar se iščejo nizki stroški in visoka odpornost proti obrabi, delovni pogoji pa ne zahtevajo močne korozije ali visoke temperature (na primer pri popravilu običajnih mehanskih delov).
• Prah na osnovi niklja je prednostnejši: kadar je potrebna odpornost proti koroziji, toplotna odpornost ali visoka žilavost, višji stroški pa so sprejemljivi (na primer krepitev preciznih delov iz litega železa v posebnih delovnih pogojih).
