Kad dzirdat vārdu "sakausējums uz kobalta bāzes", tiešā veidā rodas ekstrēma vide — reaktīvo dzinēju lāpstiņas, turbīnu blīves, augstas temperatūras vārsti. Tas nav nepareizi, bet tas ir ierobežots skatījums. Savos gados, strādājot ar šiem rūpniecisko komponentu materiāliem, esmu redzējis, ka temperatūras specifikāciju fiksācija ir novedusi pie sliktas dizaina izvēles. Patiesais izaicinājums ir ne tikai tas, ka viņi var izturēt siltumu; tas liek tiem uzticami darboties sistēmā ar citiem, mazāk eksotiskiem materiāliem, saskaroties ar termisko cikliskumu, slīdēšanu un milzīgajām izmaksām, kas saistītas ar pareizas ģeometrijas iegūšanu. Tas ir materiāls, kas soda par pieņēmumiem.
Sakausējums nav sākuma punkts; Neveiksme Ir
Jūs ne tikai nolemjat izmantot sakausējumu uz kobalta bāzes. Jūs parasti esat spiests to darīt. Izplatīts ieejas punkts ir atkārtota kļūme a mehāniskā daļa izgatavots no rūdīta tērauda vai pat niķeļa sakausējuma. Es atceros kādu klientu ar nepārtrauktu ritentiņu līniju — viņu vadošie ruļļi, kas izgatavoti no augstas kvalitātes instrumentu tērauda, nolietojās nedēļās. Problēma nebija tikai nobrāzums; tā bija mērena karstuma (apmēram 600-700°C), oksidācijas un cikliskā stresa kombinācija, kas izraisīja mikroplaisāšanu. Pāreja uz vispārēju kobalta sakausējumu no kataloga to neatrisināja. Pirmais prototips, kurā tika izmantots Co-6 (Stellite 6), uzrādīja labāku nodilumu, taču termiskā trieciena ietekmē tas saplaisāja. Mums bija jāatkāpjas.
Mācība bija tāda, ka uz kobalta bāzes ir liela ģimene. Šim rullim mums bija vajadzīgs līdzsvars. Mēs pārgājām uz sakausējumu ar lielāku oglekļa un volframa saturu, lai nodrošinātu nodilumizturību, kā arī pielāgotu hroma un molibdēna attiecību, lai nodrošinātu labāku termisko nogurumu. Tas ir līdzsvarošanas akts, kas nosaka darbu. Datu lapās ir norādīti pamata rekvizīti, taču svarīga ir mijiedarbība pakalpojumā. Jūs ne tikai iegādājaties materiālu; jūs veidojat veiktspējas logu.
Šeit ilgtermiņa lietuvju partneri kļūst kritiski. Veikals, kas tikai ielej metālu, to negriezīs. Jums ir nepieciešams tāds, kas izprot šo sakausējumu sacietēšanas izturēšanos — to, cik tie ir pakļauti karstai plīsumiem, cik jutīgi tie ir pret liešanas temperatūru. Esmu strādājis ar Qingdao Qiangsenyuan Technology (QSY) pie vairākiem prototipiem. Viņu trīs gadu desmiti čaulu un investīciju liešanā, īpaši sarakstā sakausējumi uz kobalta bāzes kā specialitāte nozīmēja, ka viņi prata izmantot iepriekš uzkarsētas veidnes un kontrolētu dzesēšanas ātrumu mūsu izstrādātajam sarežģītajam sūkņa blīvgredzenam. Ar mazāk pieredzējušu veikalu šī daļa būtu saplaisājusi desmitās vietās.
Apstrāde: kur slēpjas reālās izmaksas un galvassāpes
Visi uztraucas par izejvielu izmaksām uz kilogramu. Gudrāk jāuztraucas par izmaksām par gatavo mikroshēmu. Kobalta sakausējumu apstrāde ir atšķirīgs zvērs. Viņi strādā – ātri sacietē. Nedaudz blāvs instruments vai agresīvs padeves ātrums ne tikai nolieto instrumentu; tas rada sacietējušu apstrādājamās detaļas ādu, kas padara nākamo gājienu gandrīz neiespējamu, bieži sabojājot daļu.
Mēs to uzzinājām cietajā veidā no vārstu ligzdas partijas. CNC programma, kas lieliski darbojās uz 316 nerūsējošā tērauda, bija katastrofa. Tas noveda pie pļāpātām virsmām, salauztiem ieliktņiem un izmēriem, kas neatbilst specifikācijām. Risinājums nebija tikai lēnāks ātrums un padeve. Tā bija pilnīga darbarīku stratēģija: stingri instrumentu turētāji, īpašas karbīda kategorijas ar asām malām un pozitīviem grābekļiem, kā arī augstspiediena dzesēšanas šķidrums, kas precīzi mērķēts uz griezējmalu, lai pārvaldītu siltumu un izvadītu skaidas. Tas ir dārgs, iteratīvs process.
Šī ir vēl viena joma, kurā svarīga ir ražotāja pilna servisa spēja. Tāds uzņēmums kā QSY, kas nodarbojas gan ar liešanu, gan CNC apstrāde uzņēmuma iekšienē, ir ievērojama priekšrocība. Viņi var izstrādāt liešanas procesu, paturot prātā apstrādi — pievienojot stratēģiskos krājumu pielaides, ņemot vērā stiprinājuma punktus —, lai daļa pārietu no neapstrādātas liešanas uz gatavu komponentu ar mazāku nodošanu un mazāku risku. Mums šī integrācija saīsināja turbīnas lāpstiņu kopas sagatavošanas laiku par gandrīz 30%, jo mašīnisti un lietuvju puiši jau no pirmās dienas kopā risināja problēmas.
Pietiekami laba slazda un materiālu aizstāšana
Pastāv pastāvīgs spiediens aizstāt. Vai mēs nevaram izmantot lētāku niķeļa sakausējumu vai virsmas pārklājumu? Dažreiz, jā. Taču bieži vien tā ir viltus ekonomika. Es piedalījos ķīmiskās apstrādes sūkņa projektā, kur specifikācijā tika pieprasīts Co-28Cr-6Mo sakausējums tā kombinētajai izturībai pret koroziju un kavitāciju. Pārdevējs piedāvāja niķeļa-vara sakausējumu ar metinātu kobalta sakausējuma pārklājumu. Iepriekš bija lētāk.
Tas neizdevās mazāk nekā sešos mēnešos. Pārklājums atslāņojies. Mācība bija tāda, ka par dinamisku, nestošu mehāniskās daļas pakļauts erozijai un kodīgai videi, cietā kobalta sakausējuma viendabīgā īpašība ir neaizvietojama. Pamatnei un pārklājumam vienmēr būs robeža, kas var būt kļūmes sākuma punkts. Jūs aizvietojat ar savām briesmām, un parasti, lai to pierādītu, ir nepieciešams pilna mēroga lauka tests, kas maksā vairāk nekā tikai pareizi izdarīt pirmo reizi.
Tā ir speciālistu piedāvājuma galvenā daļa. Kad jūs sadarbojaties ar lietuvi, kurā šie īpašie sakausējumi ir norādīti kā pamatkompetence, kā jūs redzat tālāk QSY vietne, jūs ne tikai piekļūstat viņu krāsnīm. Jūs piekļūstat trīs gadu desmitiem uzkrātiem spriedumiem par to, kad šie materiāli ir nepieciešami un kad tie varētu būt pārspīlēti. Šīs konsultācijas ir iekļautas procesā.
Piemērs: veiksme un ilgstošs jautājums
Nepārprotami panākumi bija nodiluma plākšņu komplekts karstajai cirpei tērauda rūpnīcā. Vide bija brutāla: periodisks kontakts ar 900°C tēraudu, dzesēšana ar ūdens strūklu un milzīgs abrazīvs nodilums. Mēs izmantojām kobalta sakausējumu ar lielu karbīda tilpumu. Liešanas process, izmantojot čaumalu formēšanu uzņēmumā QSY, bija galvenais — tas mums nodrošināja izmēru stabilitāti un virsmas apdari, kas nepieciešama detaļai, kas lielākoties bija tīkla formā, samazinot dārgo apstrādi uz šīm rūdītajām virsmām. Detaļas pieckārtīgi pārsniedza iepriekšējo risinājumu. Tā ir uzvara, pēc kuras dzenies.
Bet ne katrs stāsts ir tik tīrs. Mēs nesen pārbaudījām jaunu, patentētu kobalta sakausējumu dziļurbuma instrumenta komponentei. Tas solīja fenomenālu nodilumizturību. Laboratorijā tas bija zvaigžņu. Laukā tas saplīsa pie pirmās lielas trieciena slodzes. Pēcnāves pārbaudē tika konstatēta starpgraudu trausluma problēma, kas nebija redzama standarta ASTM testos. Tas projektu atcēla vairākus mēnešus atpakaļ. Tas ir atgādinājums, ka ar šiem uzlabotajiem materiāliem nekas nevar aizstāt reālu, lietojumprogrammai specifisku validācijas programmu. Materiālzinātne ir tikai puse no stāsta.
Raugoties uz priekšu: piedeva un nākotnes ģeometrija
Visi runā par piedevu ražošanu šiem sakausējumiem. Tas sola neiespējamas ģeometrijas — iekšējos dzesēšanas kanālus, režģu struktūras. Bet pagaidām lielākajai daļai liela apjoma, augstas uzticamības sakausējums uz kobalta bāzes daļas, liešana joprojām ir karalis. Labi izlietas daļas metalurģisko integritāti un izotropās īpašības ir grūti pārspēt, izmantojot slāņa slāņa procesu, kas var radīt jaunus defektu veidus.
Tas nozīmē, ka mēs to uzmanīgi vērojam. Spēja izdrukāt sarežģītas degvielas sprauslas gandrīz tīkla formas sagatavi un pēc tam pabeigt to ar precīzu CNC apstrādi varētu mainīt spēli. Tas ievērojami samazinātu materiālu atkritumus. Uzņēmumi, kas jau ir apguvuši gan liešanu, gan apstrādi, piemēram, Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. komanda, ir labi pozicionēti, lai integrētu šādas tehnoloģijas, kad tās ir nobriedušas kritisko komponentu vajadzībām. Viņu pieredze ar materiāla uzvedību gan šķidrā, gan cietā stāvoklī ir pamatzināšanas, kas jums nepieciešamas, lai pārbaudītu jebkuru jaunu procesu.
Tātad, kur tas mūs atstāj? Kobalta sakausējumi nav burvju lode. Tie ir ļoti specializēts rīks. Galvenais, lai tos izmantotu efektīvi, ir sākt ar atteices režīmu, ievērot to ražošanas un apstrādes sarežģītību un sadarboties ar ražotājiem, kuriem ir rētas, lai pierādītu, ka viņi zina, ko dara. Mērķis nekad nav tikai izgatavot daļu no iedomātā sakausējuma; tas ir izveidot komponentu, kas pazūd uzticamā, nepārtrauktā servisā. Tas ir īstais veiksmes rādītājs.
