Η διαφορά μεταξύ σκόνης με βάση τον σίδηρο και σκόνης με βάση το νικέλιο για επένδυση με λέιζερ

Στην επένδυση με λέιζερ εξαρτημάτων από χυτοσίδηρο, η επιλογή σκόνης με βάση τον σίδηρο και σκόνης με βάση το νικέλιο επηρεάζει άμεσα την απόδοση, τα σενάρια εφαρμογής και το κόστος της στρώσης επένδυσης. Η βασική διαφορά μεταξύ των δύο αντικατοπτρίζεται στη σύνθεση, την απόδοση, την προσαρμοστικότητα της διαδικασίας και τα σενάρια εφαρμογής, ως εξής:

1. Διαφορές στα συστατικά

2. Σύγκριση Βασικών Επιδόσεων

1) Μηχανικές ιδιότητες

Σκόνη με βάση τον σίδηρο:

• Υψηλή σκληρότητα (HRC 30-60, με ρύθμιση σύνθεσης, υψηλό Cr, τύπος Mo μπορεί να φτάσει το HRC 50 ή παραπάνω), καλή αντοχή στη φθορά.

• Η αντοχή είναι κοντά σε αυτή της μήτρας από χυτοσίδηρο (αντοχή σε εφελκυσμό 500-1000MPa), καλύτερη μεταλλουργική συμβατότητα με τον χυτοσίδηρο και η αντοχή σύνδεσης μεταξύ του στρώματος επένδυσης και της μήτρας είναι υψηλή (συνήθως >300MPa).

• Τα μοντέλα μεσαίας ευθραυστότητας και υψηλής σκληρότητας ενδέχεται να έχουν κάποια ευαισθησία στις ρωγμές (η διαδικασία επένδυσης πρέπει να ελέγχεται για τη μείωση της τάσης).

Σκόνη με βάση το νικέλιο:

• Μέτρια σκληρότητα (HRC 20-45, ο τύπος χαμηλού κράματος είναι μαλακότερος, ο τύπος υψηλού Cr, W μπορεί να φτάσει το HRC 40-50), αλλά εξαιρετική ανθεκτικότητα, καλύτερη αντοχή στην κρούση από τη σκόνη με βάση το σίδηρο.

• Ελαφρώς χαμηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό από τη σκόνη με βάση τον σίδηρο υψηλής περιεκτικότητας σε κράμα (400-800MPa), αλλά καλύτερη πλαστικότητα (επιμήκυνση>10%, η σκόνη με βάση τον σίδηρο είναι συνήθως

• Ελαφρώς χαμηλότερη αντοχή συγκόλλησης με χυτοσίδηρο (συνήθως 200-300MPa), αλλά χαμηλή ευαισθησία στις ρωγμές, δεν είναι εύκολο να παραχθούν ψυχρές ρωγμές (λόγω της σκληρότητας και των χαρακτηριστικών χαμηλής τάσης του νικελίου).

2) Αντοχή στη διάβρωση

Σκόνη με βάση τον σίδηρο: μέτρια αντοχή στη διάβρωση. Η συνηθισμένη σκόνη με βάση τον σίδηρο (χαμηλό Cr) έχει καλή αντοχή στην ατμοσφαιρική και τη διάβρωση του γλυκού νερού, αλλά είναι επιρρεπής σε σκουριά σε όξινα και αλκαλικά περιβάλλοντα. Ο τύπος με υψηλό Cr (περιεκτικότητα σε Cr > 12%) έχει βελτιωμένη αντοχή στη διάβρωση, αλλά εξακολουθεί να μην είναι τόσο καλή όσο η σκόνη με βάση το νικέλιο.

Σκόνη με βάση το νικέλιο: εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, ειδικά σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας, υγρασίας, όξινων και αλκαλικών (όπως οργανικό οξύ, ασθενή αλκάλια) (επειδή το Ni και το Cr σχηματίζουν μια πυκνή μεμβράνη οξειδίου), κατάλληλη για διαβρωτικές συνθήκες.

3) Αντοχή στη θερμότητα

Σκόνη με βάση το σίδηρο: γενική αντοχή στη θερμότητα, η μακροπρόθεσμη θερμοκρασία λειτουργίας είναι συνήθως

Σκόνη με βάση το νικέλιο: ισχυρή αντοχή στη θερμότητα, μπορεί να λειτουργήσει σταθερά σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας 600-1000℃ (όπως σκόνη με βάση το νικέλιο που περιέχει στοιχεία Cr και W, εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση και τη θερμική κόπωση).

4) Συμβατότητα με μήτρα από χυτοσίδηρο

Σκόνη με βάση τον σίδηρο: πιο κοντά στον συντελεστή θερμικής διαστολής του χυτοσιδήρου (με βάση τον Fe) (η σκόνη με βάση τον σίδηρο είναι περίπου 11-14×10⁻⁶/℃, ο χυτοσίδηρος είναι περίπου 10-12×10⁻⁶/℃), μικρή θερμική καταπόνηση κατά την επένδυση, δεν είναι εύκολο να σπάσει λόγω της διαφοράς θερμικής διαστολής (ιδιαίτερα κατάλληλη για παχύ στρώμα επένδυσης).

Σκόνη με βάση το νικέλιο: Ο συντελεστής θερμικής διαστολής είναι σχετικά υψηλός (περίπου 13-16×10⁻⁶/℃), ο οποίος διαφέρει ελαφρώς από τον χυτοσίδηρο. Είναι εύκολο να ραγίσει λόγω θερμικής καταπόνησης κατά την παχιά επένδυση, η οποία πρέπει να μετριαστεί με προθέρμανση, αργή ψύξη ή στρωματοποιημένη επένδυση.

3. Διαφορές στην προσαρμοστικότητα των διαδικασιών

Σκόνη με βάση τον σίδηρο:

• Χαμηλή ευαισθησία στην ισχύ του λέιζερ, μέτρια ρευστότητα της λιωμένης λίμνης, εύκολος σχηματισμός ενός επίπεδου στρώματος επένδυσης.

• Περιέχει στοιχεία αποξείδωσης όπως Si και B, έχει υψηλή ανοχή σε ακαθαρσίες όπως C και S σε χυτοσίδηρο (δεν δημιουργεί εύκολους πόρους).

• Ο ρυθμός αραίωσης του στρώματος επένδυσης (η αναλογία του βασικού μετάλλου που αναμιγνύεται στο στρώμα επένδυσης) είναι μέτρια δύσκολο να ελεγχθεί, συνήθως ελέγχεται στο 10%-20% (πολύ υψηλός ρυθμός μπορεί να μειώσει τη σκληρότητα).

Σκόνη με βάση το νικέλιο:

• Υψηλός ρυθμός απορρόφησης λέιζερ, καλή ρευστότητα λιωμένης πισίνας (ειδικά σκόνη με βάση το νικέλιο που περιέχει B και Si), εύκολη επίτευξη λεπτού και ομοιόμορφου στρώματος επένδυσης.

• Ευαίσθητο στο C στον χυτοσίδηρο. Εάν η μήτρα έχει υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (όπως ο γκρι χυτοσίδηρος), είναι εύκολο να σχηματιστούν εύθραυστες φάσεις (όπως τα καρβίδια δικτύου) λόγω της διάχυσης του C στο στρώμα επένδυσης. Είναι απαραίτητο να ελέγχονται αυστηρά οι παράμετροι του λέιζερ (όπως η μείωση της ισχύος και η αύξηση της ταχύτητας σάρωσης) για να μειωθεί ο ρυθμός αραίωσης (συνήθως απαιτείται να είναι μικρότερος από 10%).

• Αντιδρά εύκολα με το θείο (S) στον χυτοσίδηρο σχηματίζοντας ευτηκτικό χαμηλής τήξης (όπως Ni₃S₂), με αποτέλεσμα θερμικές ρωγμές. Είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι τα επιφανειακά σουλφίδια απομακρύνονται κατά την προεπεξεργασία των εξαρτημάτων από χυτοσίδηρο.

4. Σενάρια κόστους και εφαρμογής

Περίληψη

• Η σκόνη με βάση τον σίδηρο προτιμάται: όταν επιδιώκεται χαμηλό κόστος και υψηλή αντοχή στη φθορά και οι συνθήκες εργασίας δεν απαιτούν ισχυρή διάβρωση ή υψηλή θερμοκρασία (όπως η επισκευή συνηθισμένων μηχανικών εξαρτημάτων).

• Η σκόνη με βάση το νικέλιο προτιμάται: όταν απαιτείται αντοχή στη διάβρωση, αντοχή στη θερμότητα ή υψηλή σκληρότητα και είναι αποδεκτό υψηλότερο κόστος (όπως η ενίσχυση εξαρτημάτων από χυτοσίδηρο ακριβείας υπό ειδικές συνθήκες εργασίας).