განსხვავება რკინაზე დაფუძნებულ ფხვნილსა და ნიკელზე დაფუძნებულ ფხვნილს შორის ლაზერული საფარისთვის
თუჯის ნაწილების ლაზერული საფარის შექმნისას, რკინისა და ნიკელის შემცველი ფხვნილის არჩევანი პირდაპირ გავლენას ახდენს საფარის ფენის მუშაობაზე, გამოყენების სცენარებსა და ღირებულებაზე. ორს შორის ძირითადი განსხვავება აისახება შემადგენლობაში, მუშაობაში, პროცესის ადაპტირებასა და გამოყენების სცენარებში, შემდეგნაირად:
1. ინგრედიენტების განსხვავებები
| ფხვნილის ტიპი | ძირითადი ინგრედიენტები | ტიპიური შენადნობის ელემენტები |
| რკინის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი | Fe-ზე დაფუძნებული (შემცველობა, როგორც წესი, > 50%) | ხშირად შეიცავს Cr, Ni, Mo, Si, B და ა.შ. (მაგალითად, Fe-Cr-Ni-Mo სისტემა, Fe-Si-B სისტემა) |
| ნიკელზე დაფუძნებული ფხვნილი | Ni-ზე დაფუძნებული (შემცველობა ჩვეულებრივ > 50%) | ხშირად შეიცავს Cr, Mo, W, Co, Si, B და ა.შ. (მაგალითად, Ni-Cr-Mo სისტემა, Ni-Cr-B-Si სისტემა) |
2. ძირითადი მახასიათებლების შედარება
1) მექანიკური თვისებები
რკინის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი:
• მაღალი სიმტკიცე (HRC 30-60, შემადგენლობის კორექტირებით, მაღალი Cr, Mo ტიპის შემთხვევაში შესაძლებელია HRC 50 ან მეტის მიღწევა), კარგი ცვეთამედეგობა;
• სიმტკიცე ახლოსაა თუჯის მატრიცის სიმტკიცესთან (დაჭიმვის სიმტკიცე 500-1000 მპა), უკეთესი მეტალურგიული თავსებადობა აქვს თუჯთან და საფარის ფენასა და მატრიცას შორის შეერთების სიმტკიცე მაღალია (ჩვეულებრივ >300 მპა);
• საშუალო სიმყიფისა და მაღალი სიმტკიცის მქონე მოდელებს შეიძლება ჰქონდეთ ბზარებისადმი გარკვეული მგრძნობელობა (დაძაბულობის შესამცირებლად საჭიროა მოპირკეთების პროცესის კონტროლი).
ნიკელზე დაფუძნებული ფხვნილი:
• საშუალო სიმტკიცე (HRC 20-45, დაბალი შენადნობის ტიპი უფრო რბილია, მაღალი Cr, W ტიპი შეიძლება მიაღწიოს HRC 40-50-ს), მაგრამ შესანიშნავი სიმტკიცე, უკეთესი დარტყმაგამძლეობა, ვიდრე რკინის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი;
• ოდნავ დაბალი დაჭიმვის სიმტკიცე აქვს, ვიდრე მაღალი შენადნობის რკინის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი (400-800 მპა), მაგრამ უკეთესი პლასტიურობა აქვს (წაგრძელება>10%, რკინის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი, როგორც წესი,
• თუჯთან შედარებით ოდნავ დაბალი შეწებების სიმტკიცე (ჩვეულებრივ 200-300 მპა), მაგრამ ბზარებისადმი დაბალი მგრძნობელობა, ცივი ბზარების წარმოქმნა ადვილი არ არის (ნიკელის სიმტკიცისა და დაბალი დაძაბულობის მახასიათებლების გამო).
2) კოროზიისადმი წინააღმდეგობა
რკინის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი: საშუალო კოროზიისადმი მდგრადობა. ჩვეულებრივი რკინის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი (დაბალი Cr) ატმოსფერული და მტკნარი წყლის კოროზიის მიმართ კარგი მდგრადობით ხასიათდება, თუმცა მჟავე და ტუტე გარემოში ჟანგისადმი მიდრეკილია. მაღალი Cr ტიპის ფხვნილი (Cr შემცველობა > 12%) გაუმჯობესებულ კოროზიისადმი მდგრადობას ავლენს, თუმცა მაინც ნიკელის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილის დონეს ვერ აჭარბებს.
ნიკელზე დაფუძნებული ფხვნილი: შესანიშნავი კოროზიისადმი მდგრადობა, განსაკუთრებით მაღალი ტემპერატურის, ნოტიო, მჟავე და ტუტე (მაგალითად, ორგანული მჟავა, სუსტი ტუტე) გარემოში (რადგან Ni და Cr ქმნიან მკვრივ ოქსიდურ ფენას), შესაფერისია კოროზიული პირობებისთვის.
3) სითბოს წინააღმდეგობა
რკინის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი: ზოგადი სითბოს წინააღმდეგობა, ხანგრძლივი მუშაობის ტემპერატურა, როგორც წესი,
ნიკელზე დაფუძნებული ფხვნილი: ძლიერი სითბოს წინააღმდეგობა, შეუძლია სტაბილურად იმუშაოს 600-1000℃ მაღალ ტემპერატურაზე (მაგალითად, ნიკელზე დაფუძნებული ფხვნილი, რომელიც შეიცავს Cr და W ელემენტებს, შესანიშნავი ანტიოქსიდანტური და თერმული დაღლილობისადმი მდგრადობით).
4) თავსებადობა თუჯის მატრიცასთან
რკინაზე დაფუძნებული ფხვნილი: უფრო ახლოსაა თუჯის (Fe-ზე დაფუძნებული) თერმული გაფართოების კოეფიციენტთან (რკინაზე დაფუძნებული ფხვნილი დაახლოებით 11-14×10⁻⁶/℃, თუჯი კი დაახლოებით 10-12×10⁻⁶/℃), მოპირკეთების დროს მცირე თერმული დატვირთვა, თერმული გაფართოების სხვაობის გამო ადვილად არ იბზარება (განსაკუთრებით შესაფერისია სქელი მოპირკეთების ფენისთვის).
ნიკელზე დაფუძნებული ფხვნილი: თერმული გაფართოების კოეფიციენტი შედარებით მაღალია (დაახლოებით 13-16×10⁻⁶/℃), რაც ოდნავ განსხვავდება თუჯისგან. სქელი საფარის დროს თერმული სტრესის გამო ადვილად იბზარება, რაც უნდა შემსუბუქდეს წინასწარი გაცხელებით, ნელი გაგრილებით ან ფენოვანი საფარით.
3. განსხვავებები პროცესის ადაპტირებაში
რკინის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი:
• ლაზერის სიმძლავრის მიმართ დაბალი მგრძნობელობა, გამდნარი აუზის საშუალო სითხეობა, ბრტყელი საფარის ფენის ადვილად ფორმირება;
• შეიცავს დეოქსიდაციის ელემენტებს, როგორიცაა Si და B, მაღალი ტოლერანტობით ხასიათდება თუჯში არსებული მინარევების, როგორიცაა C და S, მიმართ (ფორების წარმოქმნა ადვილი არ არის);
• მოპირკეთების ფენის განზავების სიჩქარის (მოპირკეთების ფენაში შერეული ძირითადი ლითონის პროპორცია) კონტროლი ზომიერად რთულია და ჩვეულებრივ 10%-20%-ზეა დამოკიდებული (ძალიან მაღალმა დონემ შეიძლება შეამციროს სიმტკიცე).
ნიკელზე დაფუძნებული ფხვნილი:
• ლაზერის მაღალი შთანთქმის სიჩქარე, კარგი გამდნარი აუზის სითხე (განსაკუთრებით ნიკელის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი, რომელიც შეიცავს B-ს და Si-ს), თხელი და ერთგვაროვანი საფარის ფენის მარტივად მიღწევა;
• თუჯში მგრძნობიარეა C-ის მიმართ. თუ მატრიცას აქვს ნახშირბადის მაღალი შემცველობა (მაგალითად, ნაცრისფერი თუჯი), მასში ადვილად წარმოიქმნება მყიფე ფაზები (მაგალითად, ქსელის კარბიდები) C-ის გარსის ფენაში დიფუზიის გამო. განზავების სიჩქარის შესამცირებლად (როგორიცაა, ჩვეულებრივ, 10%-ზე ნაკლები) აუცილებელია ლაზერის პარამეტრების მკაცრი კონტროლი (მაგალითად, სიმძლავრის შემცირება და სკანირების სიჩქარის გაზრდა);
• ადვილად შედის რეაქციაში თუჯის გოგირდთან (S) და წარმოქმნის დაბალდნობად ევტექტიკურ ნივთიერებას (მაგალითად, Ni₃S₂), რაც იწვევს თერმულ ბზარებს. აუცილებელია იმის უზრუნველყოფა, რომ თუჯის ნაწილების წინასწარი დამუშავების დროს მოხდეს ზედაპირული სულფიდების მოცილება.
4. ღირებულება და გამოყენების სცენარები
| ზომები | რკინის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი | ნიკელზე დაფუძნებული ფხვნილი |
| ღირებულება | უფრო დაბალი (დაახლოებით ნიკელის შემცველი ფხვნილის 1/3-1/2), ეკონომიური | მაღალი (Ni ლითონის მაღალი ფასის გამო), მაღალი ღირებულების წნევა |
| შესაბამისი სცენარები | 1. სამუშაო პირობები, რომლებიც მოითხოვს მაღალ ცვეთამედეგობას და საშუალო კოროზიისმედეგობას (მაგალითად, დაზგა-ინსტრუმენტების სახელმძღვანელო რელსები და ლილვაკების შეკეთება); 2. თუჯის ნაწილების დაბალფასიანი, დიდი მოცულობის განზომილებიანი აღდგენა ან ზედაპირული გამაგრება; 3. სქელი საფარის ფენების მოთხოვნები (>2 მმ) (მაგალითად, თუჯის დიდი ნაწილების ცვეთის შეკეთება). | 1. სამუშაო პირობები, რომლებიც მოითხოვს მაღალ კოროზიისადმი მდგრადობას და სითბოსადმი მდგრადობას (მაგალითად, ქიმიური აღჭურვილობა, მაღალი ტემპერატურის სარქველები); 2. სცენარები, რომლებიც მოითხოვენ შესანიშნავ სიმტკიცეს და დარტყმისადმი მდგრადობას (მაგალითად, გადაცემათა კოლოფის კბილანების ზედაპირები, სამსხვრევ-ჩაქუჩები); 3. თხელკედლიანი ან რთული ფორმის თუჯის ნაწილების (მაგალითად, ყალიბების, ჰიდრავლიკური ნაწილების) ზუსტი მოპირკეთება. |
რეზიუმე
• რკინის ბაზაზე დამზადებული ფხვნილი უპირატესობას ანიჭებს: როდესაც დაბალი ფასი და მაღალი ცვეთისადმი წინააღმდეგობაა უზრუნველყოფილი და სამუშაო პირობები არ საჭიროებს ძლიერ კოროზიას ან მაღალ ტემპერატურას (მაგალითად, ჩვეულებრივი მექანიკური ნაწილების შეკეთების დროს).
• ნიკელზე დაფუძნებული ფხვნილი უპირატესობას ანიჭებს: როდესაც საჭიროა კოროზიისადმი მდგრადობა, სითბოსადმი მდგრადობა ან მაღალი სიმტკიცე და მისაღებია უფრო მაღალი ხარჯები (მაგალითად, სპეციალური სამუშაო პირობების დროს ზუსტი თუჯის ნაწილების გამაგრება).
