Агуулгын цэс
●Өөрөө тосолгооны гянт болд карбидын оруулгын шинжлэх ухаан
●Бодит ертөнцийн хэрэглээний програмууд
Танилцуулга
Үйлдвэрлэлийн инженерүүд боловсруулах үйл явцыг илүү хурдан, хямд, ногоон болгох арга замыг үргэлж эрэлхийлж байдаг. Сансар огторгуй, автомашин, эмнэлгийн хэрэгслийн үйлдвэрлэл зэрэг салбарууд өндөр бат бэх материалыг нарийн бүрдэл хэсгүүд болгон боловсруулахад ихээхэн тулгуурладаг. Уламжлал ёсоор, зүсэх шингэнийг багаж хэрэгслийг сэрүүн байлгах, үрэлтийг багасгах, багажийн ашиглалтын хугацааг уртасгахад ашигладаг. Гэхдээ эдгээр шингэн нь ачаа тээштэй хамт ирдэг - хүрээлэн буй орчны бохирдол, ажилчдын эрүүл мэндийн эрсдэл, өндөр өртөгтэй устгах систем. Эндээс л өөрөө тослох чадвартай вольфрамын карбидын оруулга гарч ирдэг бөгөөд энэ нь хатуу материалыг шингэн зүйлгүйгээр боловсруулах аргыг санал болгодог. Эдгээр хэрэгслүүд нь кальци фторид эсвэл молибдений дисульфид зэрэг тосолгооны материалтай бөгөөд элэгдэл, дулааныг хэвийн хэмжээнд байлгахын зэрэгцээ тасралтгүй хуурай боловсруулалт хийх боломжийг олгодог. Энэхүү нийтлэл нь эдгээр оруулга хэрхэн ажилладаг, эмнэлгийн суулгац, тийрэлтэт хөдөлгүүрийн эд анги, машины хөдөлгүүрийн эд анги зэрэгт бодит хэрэглээ, инженерүүд хэрхэн ашиглах талаар авч үзэх болно. Бид дэлгүүрүүдэд шилжихэд туслах шинжлэх ухаан, практик жишээ, зардал, алхам алхмаар зөвлөмжийг авч үзэх болно.
Компаниудад хог хаягдлыг бууруулах, байгаль орчны дүрмийг дагаж мөрдөх дарамт шахалттай тулгарсан тул хуурай боловсруулалт буюу шингэнгүйгээр зүсэх нь газар авч байна. Энэ нь шингэний сав, шахуурга, зайлуулах системийн хэрэгцээг арилгадаг бөгөөд энэ нь ноцтой мөнгө хэмнэж, толгойн өвдөлтийг бууруулдаг. Гэхдээ шингэнгүй бол багаж хэрэгсэл нь ялангуяа титан эсвэл хатуурсан ган зэрэг материалыг огтлох үед хүчтэй дулаан, үрэлттэй тулгардаг. Өөрөө тосолгооны материал нь ажлын хэсэгтэй яг таарч байгаа газарт тосолгооны материалыг гаргаж, элэгдлийг бууруулж, температурыг бууруулдаг. Сүүлийн үеийн судалгаанаас үндэслэн бид эдгээр оруулгууд хэрхэн ажилладагийг судалж, салбарын жишээг хуваалцаж, инженерүүдэд үр дүнд хүрэхэд нь туслах зардал, тохиргооны талаар практик зөвлөгөө өгөх болно.
Өөрөө тосолгооны гянт болд карбидын оруулгын шинжлэх ухаан
Гянт болдын карбид нь ихэвчлэн бага зэрэг кобальттай холилдсон бөгөөд энэ нь маш хатуу бөгөөд өндөр температурт тэсвэрлэх чадвартай тул огтлох хэрэгсэлд ашиглах гол материал юм. Өөрөө тосолгооны материал нь кальцийн фторид (CaF2), молибдений дисульфид (MoS2) эсвэл бүр графен зэрэг хатуу тосолгооны материалыг нэмснээр өндөр түвшинд хүрдэг. Эдгээр тосолгооны материалууд нь боловсруулах явцад гөлгөр давхарга үүсгэж, дусал шингэн шаардахгүйгээр үрэлт, дулааныг багасгадаг.
Энэ нь дараах байдалтай байна: багажийг огтлох үед контактын цэг дэх дулаан ба даралт нь тосолгооны материалыг түрхэж, нимгэн, гулгамтгай хальс үүсгэдэг. Жишээлбэл, CaF2 нь 1000 ° C хүртэл халуунд тогтвортой байдаг тул хүнд даацын ажилд тохиромжтой. MoS2 нь давхрагатай бүтэцтэй, хуурай нөхцөлд амархан гулсдаг бол графен нь дээд зэргийн дулаан ялгаруулж, бат бөх чанарыг авчирдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь оруулга нь хуурай боловсруулалтанд хөгжих боломжийг олгодог бөгөөд стандарт багаж нь халуун, стрессээс хурдан элэгддэг.
Тэд хэрхэн бүтээгдсэн
Эдгээр оруулгыг хийхэд ихэвчлэн нунтаг металлурги - вольфрамын карбид, кобальт, тосолгооны нунтаг зэргийг хольж, хэлбэрт оруулж, өндөр температурт жигнэх замаар хатуу багаж үүсгэдэг. Өөр нэг арга бол химийн уурын хуримтлал (CVD) эсвэл физик уурын хуримтлал (PVD) зэрэг техникийг ашиглан стандарт оруулгыг тосолгооны материалаар бүрэх явдал юм. Нунтаг металлурги нь тосолгооны материалыг багажийн бүх хэсэгт жигд тараадаг бөгөөд энэ нь хүнд хэцүү ажилд тохиромжтой, харин өнгөлгөө нь нарийн эсвэл нарийн төвөгтэй хэлбэрт илүү сайн ажилладаг.
Сүүлийн үеийн судалгаанууд зарим сэтгэл хөдөлгөм ахиц дэвшлийг харуулж байна. Гянт болд карбидын оруулгад 5% CaF2 нэмснээр AISI 1020 ганг шингэнгүйгээр зүсэх үед илүү бат бөх, элэгдэлд өртөмтгий болгодог болохыг нэгэн баримтаас олж тогтоожээ. Өөр нэг судалгаа нь Inconel 713C-ийг боловсруулахдаа графеныг бүтэцтэй оруулгад ашиглаж, температурыг 20% -иар багасгаж, хүчийг бараг 40% -иар багасгасан. Эдгээр олдворууд нь өөрөө тосолгооны оруулга нь хуурай боловсруулалтыг шинэ түвшинд хэрхэн түлхэж болохыг харуулж байна.
Бодит ертөнцийн хэрэглээний програмууд
Эдгээр оруулга нь нарийвчлал, бат бөх чанарыг шаарддаг салбаруудад долгион үүсгэж байна. Эмнэлгийн суулгац, сансрын турбины ир, автомашины хөдөлгүүрийн эд анги гэсэн гурван жишээг авч үзье.
Эмнэлгийн суулгац
Ti-6Al-4V гэх мэт титан хайлшийг ташаа, өвдөгний суулгацад зориулж боловсруулах нь төвөгтэй юм. Материал нь бат бөх, дулааныг муу дамжуулдаг, бохирдлоос зайлсхийхийн тулд хэт цэвэр гадаргуутай байх шаардлагатай. Хуурай боловсруулалт нь шингэний үлдэгдлийг алгасахад тохиромжтой боловч багаж хэрэгсэлд хэцүү байдаг. MoS2 эсвэл графен бүрээстэй өөрөө тосолгооны оруулга нь энд аврагч болно. Гуяны эд ангиудыг боловсруулдаг эмнэлгийн хэрэгслийн нэг компани CaF2 хольцтой оруулга ашиглан багажны ашиглалтын хугацаа 30%-иар нэмэгдсэн байна. Тосолгооны материал нь үрэлтийг багасгаж, температурыг бууруулж, илүү зөөлөн өнгөлгөө өгдөг бөгөөд энэ нь биед төгс тохирох имплантуудад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Зөвлөгөө: Суулгацын хувьд 5-10% CaF2 агуулсан оруулгыг сонгон, багажийн ашиглалтын хугацаа болон гадаргуугийн чанарыг тэнцвэржүүлэхийн тулд зүсэх хурдыг 80-120 м/мин хооронд байлгаарай. Бага зэргийн дутагдал нь суулгацын хүлцлийг алдагдуулдаг тул элэгдлийг эрт илрүүлэхийн тулд багаж хэрэгслийг ихэвчлэн микроскопоор шалгаж үзээрэй.
Сансрын турбины ир
Инконел 718 зэрэг никель дээр суурилсан супер хайлшаар хийгдсэн тийрэлтэт хөдөлгүүрт турбины ир нь хатуу бөгөөд зүсэх явцад улам хатуурах хандлагатай байдаг тул боловсруулахад хэцүү байдаг. Багажийг шатаахгүйгээр хуурай аргаар боловсруулах нь хэцүү ажил юм. Барзгар гадаргуутай оруулга, графен тосолгооны материал нь маш сайн үр дүнг харуулсан. Нэг тохиолдолд, графен бүрсэн оруулгатай Inconel 718 ирийг боловсруулах нь багажны элэгдлийг бага боловч чухал 2.3% бууруулж, гадаргуугийн тэгш байдлыг 20% -иар сайжруулсан. Энэ нь хөдөлгүүрт илүү удаан үйлчлэх хүчтэй ир гэсэн үг юм.
Зөвлөгөө: Нарийн төвөгтэй хэлбэрт тосолгооны материал бүрхэхийн тулд турбины ирэнд PVD бүрсэн оруулга ашиглана. Хэт халалтаас зайлсхийхийн тулд 100-150 м/мин зүсэх хурд, бага тэжээлийн хурдыг (0.1 мм/ил) тохируулна. Боловсруулсны дараа элэгдлийн хэв маягийг эрт илрүүлэхийн тулд сканнерийн электрон микроскоп (SEM) ашиглана уу.
Автомашины хөдөлгүүрийн бүрэлдэхүүн хэсэг
AISI 4340 гэх мэт хатууруулсан гангаар хийсэн тахир гол, тэнхлэг зэрэг машины хөдөлгүүрийн эд ангиудын хувьд дэлгүүрт удаан эдэлгээтэй, зардал багатай багаж хэрэгтэй. CaF2 эсвэл MoS2 бүхий өөрөө тосолгооны оруулга нь элэгдлийг багасгаж, хуурай нөхцөлд чипстэй ажиллахад хялбар болгодог. WC-10Co-5CaF2 оруулга ашигладаг нэг автомашины үйлдвэрт багажны ашиглалтын хугацаа 25%-иар нэмэгджээ.эргэхAISI 1020 ган, гөлгөр чипстэй, багажны өөрчлөлтөөс болж сул зогсолт багатай.
Зөвлөгөө: Хатуу байдлын хувьд 10-12% кобальт, гулгамтгай байдлын хувьд CaF2 агуулсан оруулгыг сонго. Тогтвортой үр дүнд хүрэхийн тулд зүсэх параметрүүдийг тогтвортой байлгаарай, жишээ нь 100 м/мин хурд ба 0.5 мм зүсэлтийн гүн. Барзгар гадаргуугаас зайлсхийхийн тулд чип үүсэхийг ажиглаж, эд ангиудын чанарыг гэмтээж болно.
Зардлын задаргаа
Өөрөө тосолгооны материалд шилжих нь урьдчилж илүү зардал гаргах боловч цаг хугацааны явцад үр дүнгээ өгдөг. Энд задаргаа байна:
- Хэрэгслийн зардал: Эдгээр оруулга нь стандартаас 20-30% илүү үнэтэй байдаг. WC-10Co-5CaF2 оруулга нь тус бүр нь 15-20 долларын үнэтэй байж болох бөгөөд энгийн оруулга нь 10-12 долларын үнэтэй байж болно.
- Тоног төхөөрөмж: Хуурай боловсруулалтанд шингэний систем шаардлагагүй тул суулгах зардал бага. Гэхдээ хамгийн сайн үр дүнд хүрэхийн тулд нарийн CNC машинуудыг шинэчлэх нь 50,000-100,000 доллар зарцуулдаг.
- Багажны ашиглалтын хэмнэлт: Эдгээр оруулга нь 20-50%-иар удаан үргэлжилж, солих хугацааг багасгадаг. Эмнэлгийн суулгацын дэлгүүр нь багажны өөрчлөлтийг сард 10-аас 6 болгон бууруулснаар жилд 10,000 доллар хэмнэж байсан.
- Байгаль орчны хэмнэлт: Шингэнийг алгасах нь дэлгүүрийн хэмжээнээс хамааран тэдгээрийг худалдан авах, хадгалах, устгахад жил бүр 5,000-20,000 доллар хэмнэнэ.
Сансар судлалын нэг цехийн Inconel 718 машинд графен бүрсэн оруулга нь багажны ашиглалтын хугацааг уртасгаж, эрчим хүч бага зарцуулснаар нийт зардлыг 15%-иар бууруулжээ. Автомашины үйлдвэр CaF2 оруулга ашиглан үйлдвэрлэлийн зардлаа 10%-иар хэмнэж, багаж хэрэгслийн өндөр өртөгийг зургаан сарын дотор нөхсөн.
Зөвлөгөө: Багажны ашиглалтын хугацаа, үйлдвэрлэлийн хэмжээ, шингэний хэмнэлтийг тооцох, үр ашгийн дүн шинжилгээ хийх. Бүгдийг оруулахаасаа өмнө хэмнэлтийг баталгаажуулахын тулд эхлээд оруулгыг бага хэмжээгээр туршиж үзээрэй.
Эхлэх алхамууд
Дэлгүүртээ өөрөө тосолгооны материал авчрах аргыг эндээс үзнэ үү.
- Зөв оруулгыг сонгоно уу: Оруулахыг өөрийн материалтай тааруулна уу. Титанд MoS2 эсвэл графен, гангийн хувьд CaF2 хэрэглэнэ. Захиалгат хольцын талаар ханган нийлүүлэгчидтэй ярилц.
- Машинуудыг тохируулах: Хуурай боловсруулах зориулалттай CNC машиныг тохируулна. 100-150 м/мин хурд, 0.1-0.2 мм/илч, 0.5-1 мм-ийн гүнд хүрэхийг зорь.
- Суулгах хэрэгслүүд: Чичиргээнээс зайлсхийхийн тулд оруулгыг бэхэлгээнд найдвартай холбоно. Хагарлыг хэт чангалахгүйн тулд эргүүлэх эрэг чангалах түлхүүр ашиглана уу.
- Туршилтуудыг ажиллуулах: Тохиргоо руу залгахын тулд жижиг хэсгүүдээс эхэл. SEM эсвэл профилометр гэх мэт хэрэгслийг ашиглан багажийн элэгдэл, гадаргуугийн өнгөлгөө, чип хэлбэрийг шалгана уу.
- Шууд хянах: Гүйлтийн явцад зүсэх хүч болон температурыг ажиглахын тулд мэдрэгч ашиглана уу. Хэт халуу оргих юм уу шон зүүж байвал тохиргоог өөрчилнө үү.
- Тогтмол шалгах: Оптик микроскопоор оруулгад элэгдэл байгаа эсэхийг шалгана уу. Чанарыг өндөр байлгахын тулд хажуугийн элэгдэл 0.3 мм хүрэх үед тэдгээрийг сольж өгнө.
- Томруулах: Туршилтууд сайн болсны дараа бүрэн үйлдвэрлэлд шилжүүлээрэй. Бүх зүйлийг жигд байлгахын тулд багаа хуурай аргаар боловсруулахад сурга.
Зөвлөгөө: Эхлээд нэг машин дээр туршиж, багажны ашиглалтын хугацаа, гадаргуугийн өнгөлгөө зэрэг хэмжүүрүүдийг хянах. Бусад машин руу өргөжүүлэхийн өмнө өгөгдлийг нарийн тааруулахын тулд ашиглана уу.
Сорилт ба засварууд
Өөрөө тосолгооны оруулга нь төгс биш юм. Урьдчилсан зардал өндөр байх нь хор хөнөөл учруулж болзошгүй боловч багаж хэрэгслийн ашиглалтын хугацаа болон шингэний зардал ихэвчлэн үүнийг нөхдөг. Өөр нэг асуудал бол тосолгооны материалын хэмжээг зөв тохируулах явдал юм - хэт их нь багажийг сулруулж, бага нь хангалттай тослохгүй. Судалгаанаас үзэхэд 5-10% тосолгооны материал нь амтат цэгт хүрдэг. Инконелийг огтлох гэх мэт өндөр температуртай ажил нь зарим тосолгооны материалыг доройтуулдаг. CaF2 гэх мэт халуунд тэсвэртэй эсвэл тосолгооны материал (жишээлбэл, MoS2 ба графен) холих нь тусалдаг.
Зөвлөгөө: Ажлын байрандаа тосолгооны материалын хольцыг тохируулахын тулд материалын мэргэжилтнүүдтэй хамтран ажиллана уу. Операторуудыг оруулгатай зөв харьцаж, хамгийн их ашиг тусыг нь авахын тулд тогтмол сурга.
Дүгнэлт
Өөрөө тосолгооны материалтай гянт болдын карбидын оруулга нь хуурай боловсруулалтын тоглоомыг өөрчилдөг. Тэд CaF2, MoS2, эсвэл графен зэрэг тосолгооны материалыг оруулснаар үрэлтийг бууруулж, багаж хэрэгслийн ашиглалтын хугацааг нэмэгдүүлж, анагаах ухаан, сансар судлал, автомашин зэрэг салбарт илүү сайн гадаргууг өгдөг. Титан суулгацаас эхлээд тийрэлтэт хөдөлгүүрийн ир, машины тахир гол хүртэл эдгээр хэрэгслүүд нь хүнд хэцүү нөхцөлд өөрсдийн үнэ цэнийг баталдаг. Анхны өртөг нь илүү өндөр боловч багаж хэрэгслийн ашиглалтын хугацааг уртасгаж, сул зогсолт багатай, шингэн байхгүй зэрэг нь тэднийг ухаалаг бооцоо болгодог. Тохиромжтой төлөвлөгөөтэй, зөв оруулга сонгох, машин тохируулах, сайтар турших замаар дэлгүүрүүд бэрхшээлийг даван туулж, бодит үр өгөөжийг олж харах боломжтой. Үйлдвэрлэл нь илүү ногоон, илүү нарийвчлалтай аргуудыг шаардаж байгаа тул эдгээр оруулга нь орчин үеийн дэлгүүрүүдэд гол зүйл болох болно.
Асуулт хариулт
Асуулт 1: Өөрөө тосолгооны материалтай вольфрамын карбидын оруулга нь ердийнхөөс юугаараа онцлог вэ?
A1: Эдгээр нь CaF2 эсвэл MoS2 зэрэг хатуу тосолгооны материалтай бөгөөд хуурай аргаар боловсруулах явцад үрэлт, элэгдлийг багасгаж, шингэн хөргөлтийн хэрэгцээг арилгадаг.
Асуулт 2: Эдгээр оруулга нь ямар ч материалыг зохицуулж чадах уу?
А2: Титан, никель хайлш, хатууруулсан ган зэрэг хатуу материалд тохиромжтой. Хамгийн сайн үр дүнд хүрэхийн тулд материал дээр үндэслэн тосолгооны материалыг сонго.
Q3: Би нэмэлт зардлыг хэрхэн зөвтгөх вэ?
А3: Багажны ашиглалтын хугацаа (20–50%), сул зогсолт багасч, шингэний зардал хэмнэж байгааг хараарай. Жижиг хэмжээний туршилтууд нь таны дэлгүүрт хөрөнгө оруулалт өгөөж байгаа эсэхийг харуулж чадна.
А4: Эдгээр оруулгад юу буруу байж болох вэ?
А4: Ялангуяа өндөр хурдтай үед хагарч, элэгдэл үүсч болно. Эрсдэлийг бууруулахын тулд хурдыг (100–150 м/мин) оновчтой болгож, CaF2 зэрэг халуунд тэсвэртэй тосолгооны материалыг ашигла.
Асуулт 5: Хуурай боловсруулалтын гүйцэтгэлийг хэрхэн хянах вэ?
А5: Бодит цагийн хүч болон температурын өгөгдөлд мэдрэгч ашиглана уу. Микроскоп эсвэл SEM-ээр боловсруулсны дараа багаж хэрэгслийг шалгаж, элэгдлийг барьж, тохиргоог нь тохируулна уу.
Лавлагаа
-
Вольфрамын карбид дээр суурилсан өөрөө тосолгооны материал хайчлах материалын гүйцэтгэлийн үнэлгээ
Мутуража, П., Сентилвелан, Т.
Инженерийн үйлдвэрлэлийн сэтгүүл, 2016 он
Гол дүгнэлт: WC-10Co-5CaF₂ оруулга нь стандарт WC-10Co-той харьцуулахад үрэлтийн эсрэг болон элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг харуулсан.
Арга зүй: Нунтаг металлургийн үйлдвэрлэл, зүсэх туршилт.
Ишлэл: Мутуража ба Сентилвелан, 2016, хуудас 1375–1394
https://www.semanticscholar.org/paper/Performance-evaluation-of-a-tungsten-carbide%E2%80%93based-Muthuraja-Senthilvelan/655246ce2f57b1e9e607c7343820b6ff30c65388 -
Богино долгионы зууханд боловсруулсан гянтболдын карбидын хайчлах багажаар зэвэрдэггүй ганг тогтвортой хуурай аргаар боловсруулах
Бэйб, IB, Gupta, K., Chaubey, SK
Микро машинууд, 2023 он
Гол үр дүн: Богино долгионы боловсруулалт нь хатуулаг ба бичил бүтцийг сайжруулж, SS 316-ийн хуурай эргэлтэнд багажийн элэгдлийг бууруулж, гадаргуугийн өнгөлгөөг сайжруулсан.
Арга зүй: Taguchi L9 ортогональ массивын дизайн, олон гүйцэтгэлийн оновчлол, SEM шинжилгээ.
Ишлэл: Babe нар, 2023, хуудас 1148
https://doi.org/10.3390/mi14061148 -
Хуурай зүсэх орчинд алмаз шиг нүүрстөрөгчийн бүрээсээр бүрсэн CNC багажийн оруулга хийх ажиллагааг оновчтой болгох
Рана, Р., Кришниа, Л., Муртаза, К., Валия, Р.С
Инженерийн судалгааны сэтгүүл, 2021 он
Гол дүгнэлт: DLC бүрээс нь хатуулгийг 53%-иар нэмэгдүүлж, элэгдэлд тэсвэртэй, хуурай боловсруулалтын нөхцөлд гадаргуугийн өнгөлгөөг сайжруулсан.
Арга зүй: Чихрийн нишингэ ашиглан дулааны ЗСҮ бүрэх, Раман спектроскопи, XRD, SEM, TOPSIS оновчтой болгох.
Ишлэл: Рана нар, 2021, хуудас 142–152
https://pdfs.semanticscholar.org/a610/52ce2a3de80013863263c6e88cb6c1b93699.pdf
Шуудангийн цаг: 2025-05-21