Tìm kiếm vật liệu tốt nhất cho một cốc nghiền bóng và quả bóng

Tôi đang làm việc với một bộ hợp kim mà trước tiên phải được nghiền trong máy nghiền bi ở nhiệt độ đông lạnh. Điều quan trọng là không có ô nhiễm làm cho nó vào vật liệu và các bước cẩn thận được thực hiện để đảm bảo kết thúc này.

Thật không may khi chúng tôi chạy một bộ mẫu qua phòng thí nghiệm RBS của chúng tôi và sau đó một lần nữa qua PIXE, chúng tôi thấy rằng chúng tôi đã bị nhiễm Fe và Cr. Lúc đầu, người ta nghĩ rằng nó đến từ các công cụ cắt được sử dụng để chuẩn bị các mẫu nên chúng tôi đã chạy một mẫu khác được cắt bằng EDM. Kết quả là như nhau. Sự tiếp xúc khác duy nhất mà vật liệu có với thép không gỉ là từ bước nghiền bi.

Chúng tôi đã sử dụng 440C cho cốc và bóng nhưng có vẻ như chiếc 316L có thể phù hợp hơn cho ứng dụng này. Tôi biết 440C thường không hoạt động tốt ở cryo-temps nhưng đó là những gì các phòng thí nghiệm khác đang sử dụng vì vậy chúng tôi không mong đợi có vấn đề thuộc loại này.

Một số điều cần xem xét đối với vật liệu cốc và bóng mới là khả năng gia công, giá thành, tính sẵn có, đặc tính gây lạnh, độ rung và độ mỏi, và khả năng bịt kín (cốc được đổ đầy trong môi trường Ar trơ). Một khả năng khác là xử lý nhiệt của các vật liệu 440C hiện tại, tuy nhiên tôi không chắc cách tiếp cận tốt nhất sẽ là gì trong vấn đề đó.

Nếu chi phí không phải là một đối tượng cực đoan, thì hou có thể có mức độ ô nhiễm thấp nhất bằng cách sử dụng trang điểm Co + WC cho các quả bóng của bạn và sử dụng cốc đông lạnh để tránh việc bỏ qua giữa các quả bóng và cốc.

WC cực kỳ ổn định nhiệt và có độ cứng bề mặt cực cao (chưa kể mật độ). Miễn là chất kết dính Co của bạn có thể chịu được các ứng suất (hoặc bạn có thể tìm thấy một chất kết dính phù hợp khác), bạn nên tận hưởng mức độ nhiễm bẩn thấp hơn nhiều, cùng với thời gian xay / hiệu quả tăng tốc do mật độ và độ cứng của quả bóng xay tăng lên.

WC có sẵn ở dạng bột, sẵn sàng để được hình thành và thiêu kết bằng cách sử dụng bất kỳ máy móc nào có khả năng làm nóng và bơm nóng chảy Co (hoặc Ni) để 'làm ướt' nó. Tất nhiên, nếu Co chứng minh không thể bảo vệ được do nhiễm bẩn hoặc chi phí xử lý, bạn luôn có thể sử dụng một loại epoxy có hàm lượng thấp, được làm lạnh để làm ướt / liên kết bột WC (có thể hoạt động tốt hơn, vì tôi nghĩ về nó nhiều hơn).

Tôi đã tranh luận giữa Trả lời hoặc Nhận xét về vấn đề này, nhưng cuối cùng tôi nghĩ đó là câu trả lời nhiều hơn - mặc dù câu trả lời không hoàn hảo.

Đối với tôi có vẻ như vấn đề chính mà bạn đang cố gắng giải quyết là ngăn chặn sự chuyển vật liệu từ các quả bóng / cốc, v.v. trong quá trình nghiền bóng. Tôi không nghĩ rằng bạn nhất thiết phải thay đổi vật liệu, và thậm chí có thể thoát khỏi việc chỉ cần thêm lớp phủ PVD hoặc CVD cho các thành phần hiện có.

Lớp phủ DLC (kim cương giống như carbon) xuất hiện đầu tiên,

tuy nhiên tôi nghĩ rằng có nhiều lớp phủ có khả năng phục vụ tốt cho bạn. Lớp phủ DLC rất cứng và chống mài mòn (như tên gọi "giống như kim cương" sẽ gợi ý). Chúng không bong ra hoặc bong ra, và trong khi tôi không biết việc sử dụng cuối cùng hoặc bản chất của yêu cầu "không nhiễm bẩn", các lớp phủ này hoàn toàn trơ với hầu hết các hóa chất hữu cơ và tổng hợp, và hoàn toàn trơ vào cơ thể con người như tốt.

Đối với ứng dụng này, tôi sẽ nghĩ rằng một lớp phủ ta-C hoặc có thể là lớp phủ ta-C: H có thể hoạt động tốt. Một DLC khác được cho là cực kỳ cứng và chống mài mòn, nhưng tôi không có kinh nghiệm cá nhân nào, đó là UNCD (kim cương siêu tinh thể).

Bạn cũng có thể tìm thấy các lớp phủ công cụ truyền thống hơn, chẳng hạn như TiN hoặc TiAlN có thể hoạt động tốt cho bạn - Tôi không thể đưa ra khuyến nghị về lớp phủ tốt nhất cho ứng dụng của bạn. Tôi không phải là kỹ sư sơn, chỉ là kỹ sư có kinh nghiệm sử dụng các loại sơn này cho các ứng dụng của riêng tôi trong quá khứ :)

Lợi ích chính của 440C là độ cứng cao

Với độ cứng tối đa khoảng 60 rockwell C, 440C là loại không gỉ có thể cạnh tranh với nhiều loại thép công cụ.

Có vẻ như bạn đang sử dụng tài liệu này trong điều kiện ủ, điều này gây nghi ngờ cho tôi. Vật liệu này thường được chọn vì độ cứng cao - nó không (theo hiểu biết tốt nhất của tôi) thường được sử dụng ở trạng thái ủ.

Có vẻ như bạn đã chọn vật liệu này vì nó thường được sử dụng trong các thiết kế tương tự khác; Tôi tự hỏi điều kiện nào là vật liệu này được sử dụng trong các thiết kế.

Nếu bạn có thể chạm tay vào một số thành phần 440C từ một trong những thiết kế khác đó, tôi sẽ thực hiện một bài kiểm tra rockwell để xem liệu nó có được xử lý nhiệt hay không. Tôi sẽ đặt tiền vào nó đang được xử lý nhiệt. Vật liệu được ủ có thể sẽ ở trong rockwell C của những năm 20, trong khi vật liệu được xử lý nhiệt sẽ ở trong những năm 50.

Nếu bạn có ý định làm một bài kiểm tra rockwell, hãy thử thực hiện trên một thành phần có mặt phẳng vì các hình cầu có thể khó kiểm tra và đưa ra kết quả không chính xác.

Đối với một nơi để bắt đầu với xử lý nhiệt, tôi thấy các bảng dữ liệu của Carpenter thường khá đáng tin cậy. Khuyến nghị của họ cho 440C là:

• HARDEN: Nhiệt đến 1850/1950 FF (1010/1066 CC); ngâm; làm dịu trong dầu ấm hoặc mát trong không khí. Độ cứng sẽ là ≈60HRC. Không quá nóng hoặc bạn sẽ không thể đạt được độ cứng tối đa.
• NHIỆT ĐỘ: Để loại bỏ ứng suất cực đại mà vẫn giữ được độ cứng tối đa, hãy ủ ít nhất một giờ ở 300/350 FF (149/177 CC).

Nếu bạn đang tìm cách để điều trị nhiệt, tôi có thể sẽ bắt đầu ở đó.

Tôi không nghĩ rằng 316 sẽ là một lựa chọn tốt

Vì nó là vật liệu mềm hơn (gummier) hơn 440C và tôi nghĩ nó sẽ làm cho vấn đề chuyển vật liệu trở nên bực tức.

Bây giờ tôi nói đây là một câu trả lời không hoàn hảo,

bởi vì tôi không biết rằng nó trực tiếp trả lời câu hỏi của bạn. Nó cung cấp một con đường cho một giải pháp khả thi, tuy nhiên nó không đầy đủ vì bạn sẽ cần thảo luận với chuyên gia về lớp phủ về nhu cầu chính xác của ứng dụng của bạn và xem họ nói gì.

Ví dụ, tôi không có kiến ​​thức về cách các lớp phủ này hoạt động ở nhiệt độ đông lạnh , hoặc lớp phủ nào sẽ hoạt động tốt nhất với chất mài mòn được sử dụng trong quá trình nghiền bóng của bạn.

Tôi biết tôi đã sử dụng lớp phủ DLC để giải quyết một số vấn đề độc đáo khi tôi làm việc và họ đã cho phép tôi làm những việc mà tôi không nghĩ rằng mình có thể tìm được giải pháp thay thế.

Tôi cũng muốn nói rằng việc tìm kiếm một nhà cung cấp lớp phủ có uy tín và đáng tin cậy là phần khó nhất trong việc điều chỉnh công nghệ này cho tôi. Vì đó có thể là một thử thách khá khó khăn, tôi chỉ đưa ra một gợi ý như là một nơi để bắt đầu, và không có sự chứng thực nào khác ngoài cá nhân tôi đã có kinh nghiệm tốt với Oerlikon Balzers. Tôi không biết chính sách giới thiệu nhà cung cấp và tôi không có liên kết với bất kỳ nhà cung cấp nào - vì vậy, vui lòng chỉnh sửa câu trả lời này để xóa tên nhà cung cấp nếu vi phạm bất kỳ chính sách nào.

Bất kể bạn chọn hợp tác với ai, tôi rất khuyên bạn nên nói chuyện với một trong những kỹ sư ứng dụng của họ về các nhu cầu cụ thể cho ứng dụng của bạn và xem họ đề xuất lớp phủ nào.

Bớt tư tưởng

Lớp phủ PVD / CVD về bản chất là hợp chất - chúng ảnh hưởng đến giao diện với các vật liệu khác, nhưng không làm thay đổi tính chất của chất nền.

Khi chúng ta nói về thiết kế ổ trục, có một đặc tính thường được gọi là khả năng nhúng. Điều này về cơ bản đề cập đến một vật liệu mang khả năng hấp thụ (hoặc nhúng trong chính nó) vật liệu nước ngoài.

Không biết nhiều hơn về bản chất của thiết kế của bạn, ruột của tôi nói với tôi rằng bạn sẽ không muốn điều này xảy ra, vì điều đó có nghĩa là quả bóng / cốc của bạn, v.v. sẽ nhúng một số lượng hợp kim mà bạn đang cố gắng mài. Dường như với tôi rằng điều này sẽ không được mong muốn. Đây là một lý do khác tôi nghĩ rằng 316 sẽ là một lựa chọn kém.

Để giảm khả năng nhúng, bạn muốn một chất nền cứng hơn.

Lời khuyên của tôi cho bạn là nên xử lý nhiệt các thành phần 440C trước, sau đó áp dụng lớp phủ PVD sau đó, để có được sự kết hợp tốt nhất của các đặc tính cho ứng dụng của bạn. Tôi chắc chắn sẽ nói chuyện với một kỹ sư sơn về việc lớp phủ nào sẽ hoạt động cho ứng dụng của bạn (ví dụ nhiệt độ, khả năng tương thích vật liệu, v.v.)

Tôi đề nghị bóng alumina (không phải hợp kim thép).

Tôi đã sử dụng máy nghiền bi với công suất 5 tấn và máy nghiền trong phòng thí nghiệm (250 gram) bằng cách sử dụng bóng alumina.

Tôi nghĩ rằng bóng alumina là trơ (đã bị oxy hóa) vì vậy mặc dù chúng có thể gây ra một số tạp chất, tôi không tin rằng điều này sẽ ảnh hưởng đến hợp kim của bạn về mặt hóa học như Fe và Cr.

Với bóng alumina, tỷ lệ hao mòn rất thấp. Việc sử dụng hàng ngày chỉ cần một lần nạp bóng thường xuyên cứ sau 3 tháng.

Bóng alumina cũng có thể được sử dụng cho nhiệt độ đông lạnh (CMIIW). Mặc dù vậy, một điều cần lưu ý: nhiệt độ nồi sẽ rất nóng (gần như sôi) sau khi xay, do đó có thể khó duy trì quá trình đông lạnh.