Diferența dintre pulberea pe bază de fier și pulberea pe bază de nichel pentru placarea cu laser
În placarea cu laser a pieselor din fontă, alegerea pulberii pe bază de fier și a pulberii pe bază de nichel afectează direct performanța, scenariile de aplicare și costul stratului de placare. Diferența principală dintre cele două se reflectă în compoziție, performanță, adaptabilitatea procesului și scenariile de aplicare, după cum urmează:
1. Diferențe între ingrediente
| Tipul de pulbere | Ingrediente principale | Elemente de aliere tipice |
| Pulbere pe bază de fier | Pe baza Fe (conținut de obicei > 50%) | Adesea conține Cr, Ni, Mo, Si, B etc. (cum ar fi sistemul Fe-Cr-Ni-Mo, sistemul Fe-Si-B) |
| Pulbere pe bază de nichel | Pe bază de Ni (conținut de obicei > 50%) | Adesea conține Cr, Mo, W, Co, Si, B etc. (cum ar fi sistemul Ni-Cr-Mo, sistemul Ni-Cr-B-Si) |
2. Compararea performanței de bază
1) Proprietăți mecanice
Pulbere pe bază de fier:
• Duritate ridicată (HRC 30-60, cu ajustare a compoziției, Cr ridicat, tipul Mo poate ajunge la HRC 50 sau mai mult), rezistență bună la uzură;
• Rezistența este apropiată de cea a matricei de fontă (rezistență la tracțiune 500-1000MPa), compatibilitate metalurgică mai bună cu fonta, iar rezistența de lipire dintre stratul de placare și matrice este mare (de obicei >300MPa);
• Modelele cu fragilitate medie și duritate ridicată pot avea o anumită sensibilitate la fisuri (procesul de placare trebuie controlat pentru a reduce stresul).
Pulbere pe bază de nichel:
• Duritate medie (HRC 20-45, tipul slab aliat este mai moale, cel cu conținut ridicat de Cr, tipul W poate ajunge la HRC 40-50), dar tenacitate excelentă, rezistență la impact mai bună decât pulberea pe bază de fier;
• Rezistență la tracțiune puțin mai mică decât pulberea pe bază de fier înalt aliat (400-800 MPa), dar plasticitate mai bună (alungire > 10%, pulberea pe bază de fier este de obicei
• Rezistență de lipire puțin mai mică cu fonta (de obicei 200-300 MPa), dar sensibilitate scăzută la fisuri, nu este ușor să se producă fisuri la rece (datorită caracteristicilor de tenacitate și stres redus ale nichelului).
2) Rezistența la coroziune
Pulbere pe bază de fier: rezistență medie la coroziune. Pulberea obișnuită pe bază de fier (conținut scăzut de Cr) are o bună rezistență la coroziunea atmosferică și a apei dulci, dar este predispusă la rugină în medii acide și alcaline. Tipul cu conținut ridicat de Cr (conținut de Cr > 12%) are o rezistență îmbunătățită la coroziune, dar tot nu este la fel de bună ca pulberea pe bază de nichel.
Pulbere pe bază de nichel: rezistență excelentă la coroziune, în special în medii cu temperaturi ridicate, umiditate ridicată, aciditate și alcalinitate (cum ar fi acidul organic, alcalinitatea slabă) (deoarece Ni și Cr formează o peliculă densă de oxid), potrivită pentru condiții corozive.
3) Rezistență la căldură
Pulbere pe bază de fier: rezistență generală la căldură, temperatura de lucru pe termen lung este de obicei
Pulbere pe bază de nichel: rezistență puternică la căldură, poate funcționa stabil în medii cu temperaturi ridicate de 600-1000 ℃ (cum ar fi pulberea pe bază de nichel care conține elemente Cr și W, are o rezistență excelentă la oxidare și oboseală termică).
4) Compatibilitate cu matricea din fontă
Pulbere pe bază de fier: coeficient de dilatare termică mai apropiat de cel al fontei (pe bază de Fe) (pulberea pe bază de fier are aproximativ 11-14×10⁻⁶/℃, fonta are aproximativ 10-12×10⁻⁶/℃), solicitare termică mică în timpul placarii, nu se fisurează ușor din cauza diferenței de dilatare termică (potrivită în special pentru straturi groase de placare).
Pulbere pe bază de nichel: Coeficientul de dilatare termică este relativ ridicat (aproximativ 13-16×10⁻⁶/℃), ușor diferit de cel al fontei. Este ușor de fisurat din cauza solicitării termice în timpul placajelor groase, ceea ce trebuie atenuat prin preîncălzire, răcire lentă sau placare stratificată.
3. Diferențe în adaptabilitatea procesului
Pulbere pe bază de fier:
• Sensibilitate scăzută la puterea laserului, fluiditate medie a bazinului topit, ușor de format un strat de placare plat;
• Conține elemente dezoxidante precum Si și B, are o toleranță ridicată la impuritățile precum C și S din fontă (nu este ușor de produs pori);
• Rata de diluție a stratului de placare (proporția de metal de bază amestecat în stratul de placare) este moderat dificil de controlat, de obicei controlată la 10%-20% (o rată prea mare poate reduce duritatea).
Pulbere pe bază de nichel:
• Rată ridicată de absorbție a laserului, fluiditate bună a bazinului topit (în special pulbere pe bază de nichel care conține B și Si), strat de placare subțire și uniform ușor de realizat;
• Sensibil la carbon (C) în fontă. Dacă matricea are un conținut ridicat de carbon (cum ar fi fonta cenușie), este ușor să se formeze faze fragile (cum ar fi carburile reticulate) datorită difuziei carbonului în stratul de placare. Este necesar să se controleze strict parametrii laserului (cum ar fi reducerea puterii și creșterea vitezei de scanare) pentru a reduce rata de diluție (de obicei, este necesară o rată mai mică de 10%);
• Reacționează ușor cu sulful (S) din fontă pentru a forma eutectic cu punct de topire scăzut (cum ar fi Ni₃S₂), rezultând fisuri termice. Este necesar să se asigure îndepărtarea sulfurilor de suprafață în timpul pretratării pieselor din fontă.
4. Costuri și scenarii de aplicare
| Dimensiuni | Pulbere pe bază de fier | Pulbere pe bază de nichel |
| Cost | Mai mic (aproximativ 1/3-1/2 de pulbere pe bază de nichel), rentabil | Presiune ridicată asupra costurilor (din cauza prețului ridicat al metalului Ni) |
| Scenarii aplicabile | 1. Condiții de lucru care necesită rezistență ridicată la uzură și rezistență medie la coroziune (cum ar fi repararea șinelor de ghidare și a rolelor mașinilor-unelte); 2. Restaurare dimensională sau consolidare a suprafeței pieselor din fontă, cu costuri reduse și în volum mare; 3. Cerințe pentru straturile groase de placare (>2 mm) (cum ar fi repararea uzurii pieselor mari din fontă). | 1. Condiții de lucru care necesită rezistență ridicată la coroziune și rezistență la căldură (cum ar fi echipamente chimice, valve pentru temperaturi înalte); 2. Scenarii care necesită o tenacitate și o rezistență la impact excelente (cum ar fi suprafețele dinților angrenajelor, ciocanele concasoare); 3. Placarea de precizie a pieselor din fontă cu pereți subțiri sau cu forme complexe (cum ar fi matrițe, piese hidraulice). |
Rezumat
• Pulberea pe bază de fier este preferată: atunci când se urmăresc costuri reduse și rezistență ridicată la uzură, iar condițiile de lucru nu necesită coroziune puternică sau temperaturi ridicate (cum ar fi repararea pieselor mecanice obișnuite).
• Pulberea pe bază de nichel este preferată: atunci când este necesară rezistență la coroziune, rezistență la căldură sau tenacitate ridicată și sunt acceptabile costuri mai mari (cum ar fi consolidarea pieselor din fontă de precizie în condiții speciale de lucru).
