Лазер бүрхүүлд зориулсан төмөр дээр суурилсан нунтаг ба никель дээр суурилсан нунтаг хоёрын ялгаа
Цутгамал төмрийн эд ангиудыг лазераар бүрэхдээ төмөр суурьтай нунтаг болон никель суурьтай нунтагыг сонгох нь бүрэх давхаргын гүйцэтгэл, хэрэглээний хувилбарууд болон өртөгт шууд нөлөөлдөг. Энэ хоёрын хоорондох гол ялгаа нь найрлага, гүйцэтгэл, үйл явцын дасан зохицох чадвар болон хэрэглээний хувилбаруудад дараах байдлаар тусгагдсан байдаг.
1. Орц найрлагын ялгаа
| Нунтаг төрөл | Үндсэн найрлага | Ердийн хайлшлах элементүүд |
| Төмөр суурьтай нунтаг | Fe дээр үндэслэсэн (ихэвчлэн > 50%) | Ихэнхдээ Cr, Ni, Mo, Si, B гэх мэтийг агуулдаг (Fe-Cr-Ni-Mo систем, Fe-Si-B систем гэх мэт) |
| Никель дээр суурилсан нунтаг | Ni дээр үндэслэсэн (ихэвчлэн > 50%) | Ихэнхдээ Cr, Mo, W, Co, Si, B гэх мэтийг агуулдаг (жишээ нь Ni-Cr-Mo систем, Ni-Cr-B-Si систем гэх мэт) |
2. Гол гүйцэтгэлийн харьцуулалт
1) Механик шинж чанарууд
Төмөр дээр суурилсан нунтаг:
• Өндөр хатуулагтай (HRC 30-60, найрлагын тохируулгатай, өндөр Cr, Mo төрөл нь HRC 50 ба түүнээс дээш хүрч болно), элэгдэлд тэсвэртэй;
• Бат бөх чанар нь цутгамал төмрийн матрицтай ойролцоо (суналтын бат бэх 500-1000MPa), цутгамал төмрөөр илүү сайн металлургийн нийцтэй, мөн бүрээсийн давхарга болон матрицын хоорондох холболтын бат бэх өндөр (ихэвчлэн >300MPa);
• Дунд зэргийн хэврэг, өндөр хатуулагтай загварууд нь тодорхой хагарлын мэдрэмтгий байж болно (стрессийг бууруулахын тулд бүрэх процессыг хянах шаардлагатай).
Никель дээр суурилсан нунтаг:
• Дунд зэргийн хатуулагтай (HRC 20-45, бага хайлштай төрөл нь зөөлөн, өндөр Cr, W төрөл нь HRC 40-50 хүрч болно), гэхдээ маш сайн хатуулагтай, төмөр суурьтай нунтагаас илүү сайн цохилтын эсэргүүцэлтэй;
• Өндөр хайлшин төмөр суурьтай нунтаг (400-800MPa)-аас арай бага суналтын бат бэхтэй боловч уян хатан чанар нь илүү сайн (суналт >10%, төмөр суурьтай нунтаг нь ихэвчлэн
• Цутгамал төмрөөр холбох бат бэх нь арай бага (ихэвчлэн 200-300MPa) боловч хагарлын мэдрэмтгий чанар багатай тул хүйтэн хагарал үүсгэхэд хялбар биш (никелийн бат бөх чанар болон стресс багатай шинж чанараас шалтгаалан).
2) Зэврэлтээс хамгаалах чадвар
Төмөр суурьтай нунтаг: дунд зэргийн зэврэлтэнд тэсвэртэй. Ердийн төмөр суурьтай нунтаг (бага Cr) нь агаар мандал болон цэнгэг усны зэврэлтэнд сайн тэсвэртэй боловч хүчиллэг болон шүлтлэг орчинд зэврэх хандлагатай байдаг. Өндөр Cr төрөл (Cr агууламж > 12%) нь зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг сайжруулсан боловч никель суурьтай нунтаг шиг сайн биш хэвээр байна.
Никель дээр суурилсан нунтаг: маш сайн зэврэлтэнд тэсвэртэй, ялангуяа өндөр температур, чийглэг, хүчиллэг болон шүлтлэг (органик хүчил, сул шүлт гэх мэт) орчинд (Ni болон Cr нь нягт исэлдсэн хальс үүсгэдэг тул), зэврэлтийн нөхцөлд тохиромжтой.
3) Дулаан эсэргүүцэл
Төмөр дээр суурилсан нунтаг: ерөнхий халуунд тэсвэртэй, удаан хугацааны ажиллах температур нь ихэвчлэн
Никель дээр суурилсан нунтаг: халуунд тэсвэртэй, 600-1000°C өндөр температурт тогтвортой ажиллах чадвартай (жишээлбэл, Cr болон W элементүүдийг агуулсан никель дээр суурилсан нунтаг, маш сайн исэлдэлтийн эсрэг болон дулааны ядралын эсэргүүцэлтэй).
4) Цутгамал төмрийн матрицтай нийцтэй байдал
Төмөр суурьтай нунтаг: цутгамал төмрийн дулааны тэлэлтийн коэффициенттэй (Fe суурьтай) ойрхон (төмөр суурьтай нунтаг нь ойролцоогоор 11-14×10⁻⁶/℃, цутгамал төмөр нь ойролцоогоор 10-12×10⁻⁶/℃), бүрэх явцад дулааны стресс бага, дулааны тэлэлтийн зөрүүнээс болж хагарах нь амархан биш (ялангуяа зузаан бүрэх давхаргад тохиромжтой).
Никель суурьтай нунтаг: Дулааны тэлэлтийн коэффициент харьцангуй өндөр (ойролцоогоор 13-16×10⁻⁶/℃) бөгөөд энэ нь цутгамал төмрөөс арай өөр юм. Зузаан бүрээсний үед дулааны стрессээс болж хагарах нь амархан байдаг бөгөөд үүнийг урьдчилан халаах, удаан хөргөх эсвэл давхарласан бүрээсээр багасгах шаардлагатай.
3. Үйл явцын дасан зохицох чадварын ялгаа
Төмөр дээр суурилсан нунтаг:
• Лазерын хүчинд мэдрэг чанар бага, хайлсан цөөрмийн шингэн чанар дунд зэрэг, хавтгай бүрхүүл үүсгэхэд хялбар;
• Si болон B зэрэг исэлдүүлэгч элементүүдийг агуулдаг бөгөөд цутгамал төмрийн C болон S зэрэг хольцуудад тэсвэртэй (нүх сүв үүсгэхэд хялбар биш);
• Бүрээсний давхаргын шингэрэлтийн хурд (бүрээсний давхаргад холилдсон үндсэн металлын эзлэх хувь)-ийг хянах нь дунд зэрэг хэцүү бөгөөд ихэвчлэн 10%-20% -д хянадаг (хэт өндөр нь хатуулгийг бууруулж болзошгүй).
Никель дээр суурилсан нунтаг:
• Лазер шингээлтийн өндөр түвшин, хайлсан усан сангийн сайн шингэн (ялангуяа B болон Si агуулсан никель дээр суурилсан нунтаг), нимгэн, жигд бүрхүүлтэй давхарга хийхэд хялбар;
• Цутгамал төмрийн C-д мэдрэмтгий. Хэрэв матриц нь нүүрстөрөгчийн өндөр агууламжтай (жишээлбэл, саарал цутгамал төмөр) бол C нь бүрхүүлийн давхаргад тархсанаас болж хэврэг фазууд (жишээлбэл, сүлжээний карбид) үүсэхэд хялбар байдаг. Шингэрүүлэлтийн хурдыг бууруулахын тулд лазерын параметрүүдийг (жишээлбэл, хүчийг бууруулах, сканнердах хурдыг нэмэгдүүлэх) хатуу хянах шаардлагатай (ихэвчлэн 10%-иас бага байх шаардлагатай);
• Цутгамал төмрийн хүхэр (S)-тэй урвалд орж, бага хайлдаг эвтектик (Ni₃S₂ гэх мэт) үүсгэж, улмаар дулааны хагарал үүсгэдэг. Цутгамал төмрийн эд ангиудыг урьдчилан боловсруулах явцад гадаргуугийн сульфидийг зайлуулах шаардлагатай.
4. Зардал ба хэрэглээний хувилбарууд
| Хэмжээ | Төмөр суурьтай нунтаг | Никель дээр суурилсан нунтаг |
| Зардал | Бага (ойролцоогоор 1/3-1/2 никель дээр суурилсан нунтаг), зардал багатай | Өндөр (Ни металлын өндөр үнэтэй холбоотой), өндөр өртөгтэй даралт |
| Холбогдох хувилбарууд | 1. Өндөр элэгдэлд тэсвэртэй, дунд зэргийн зэврэлтэд тэсвэртэй ажлын нөхцөл (жишээлбэл, машины багажны чиглүүлэгч төмөр зам, булны засвар гэх мэт); 2. Цутгамал төмрийн эд ангиудыг бага өртөгтэй, их хэмжээний хэмжээст сэргээн засварлах эсвэл гадаргууг бэхжүүлэх; 3. Зузаан бүрээсийн давхаргад тавигдах шаардлага (>2мм) (жишээлбэл, том цутгамал төмрийн эд ангийн элэгдлийг засах гэх мэт). | 1. Зэврэлт болон халуунд тэсвэртэй өндөр тэсвэртэй ажлын нөхцөл (химийн тоног төхөөрөмж, өндөр температурын хавхлага гэх мэт); 2. Маш сайн бат бөх чанар болон цохилтод тэсвэртэй байдлыг шаарддаг хувилбарууд (жишээлбэл, арааны шүдний гадаргуу, бутлуурын алх); 3. Нимгэн ханатай эсвэл нарийн төвөгтэй хэлбэртэй цутгамал төмрийн эд ангиудыг (хэв, гидравлик эд анги гэх мэт) нарийн бүрэх. |
Хураангуй
• Төмөр суурьтай нунтагыг илүүд үздэг: хямд өртөгтэй, элэгдэлд тэсвэртэй, ажлын нөхцөлд хүчтэй зэврэлт эсвэл өндөр температур шаарддаггүй (жишээлбэл, ердийн механик эд ангиудыг засах гэх мэт) үед.
• Никель дээр суурилсан нунтагыг илүүд үздэг: зэврэлтэнд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй эсвэл өндөр бат бөх чанар шаардлагатай үед, мөн өндөр өртөгтэй үед (тусгай ажлын нөхцөлд нарийн ширийн цутгамал төмрийн эд ангиудыг бэхжүүлэх гэх мэт) хүлээн зөвшөөрөгдөх боломжтой үед.
