Шукаєте найкращий матеріал для криогенної кульової млини, чашки та кульки

Я працюю з набором сплавів, які спочатку потрібно подрібнити в кульовій млині при кріогенних температурах. Важливо, щоб жодне забруднення не перетворювало його на матеріал і вживалися обережні кроки для забезпечення цієї мети.

На жаль, коли ми провели набір проб через нашу лабораторію RBS, а потім знову через PIXE, ми побачили, що у нас є забруднення Fe та Cr. Спочатку вважалося, що воно походить від ріжучих інструментів, що використовуються для підготовки зразків, тому ми провели ще один зразок, який був розрізаний за допомогою EDM. Результати були однаковими. Єдиний інший контакт матеріалу з нержавіючої сталі - це стадія кульового фрезерування.

Ми використовували 440C для чашки та кульок, але, здається, 316L може бути краще підходить для цієї програми. Я знаю, що 440C, як правило, не справляється з крио-темпами, але саме цим користуються інші лабораторії, тому ми не очікували, що виникнуть проблеми такого типу.

Деякі речі, які слід врахувати для нового матеріалу для чашок і кульок, - це оброблюваність, вартість, доступність, кріогенні властивості, стійкість до вібрації та втоми, а також здатність запечатуватись (чашки наповнюються в інертній атмосфері Ar). Ще одна можливість - це термічна обробка поточних матеріалів 440С, проте я не впевнений, який найкращий підхід був би в цьому плані.

Якщо вартість не є екстремальним предметом, то Хоу може мати найменше забруднення, використовуючи макіяж Co + WC для своїх кульок, і використовуйте кріопластичну чашку, щоб уникнути стирання між кулями та чашкою.

Унітаз надзвичайно термічно стійкий і має неймовірно високу поверхневу твердість (не кажучи вже про щільність). До тих пір, поки ваше в'яжуче Co може витримувати напруги (або ви можете знайти інше підходяще в'яжуче), вам слід насолоджуватися значно меншими забрудненнями, а також прискореним часом / ефективності фрезерування за рахунок збільшення щільності та твердості ваших фрезерних куль.

Унітаз легко доступний у вигляді порошку, готовий до формування та агломерації за допомогою будь-якої машини, здатної нагрівати та впорскувати розплавлений Co (або Ni) для його «змочування». Звичайно, якщо Co виявиться непридатним через забруднення або витрати на переробку, ви завжди зможете використовувати епоксидний епоксид з низьким рівнем відходу, щоб змочити / зв’язати порошок WC (це може працювати краще все-таки, як я більше думаю про це).

Я обговорював це питання у відповідь чи коментар, але в кінцевому підсумку вважаю, що це скоріше відповідь - хоч і недосконала відповідь.

Мені це здається, що основною проблемою, яку ви намагаєтеся вирішити, є запобігання передачі матеріалу з кульок / чашок тощо під час процесу фрезерування кульок. Я не думаю, що вам необов’язково потрібно міняти матеріали, і, можливо, навіть можна піти, просто додавши покриття PVD або CVD до існуючих компонентів.

DLC (алмазоподібне вуглецеве) покриття спочатку спливає,

однак я думаю, що існує багато покриттів, які потенційно можуть вам добре служити. Покриття DLC дуже тверді і зносостійкі (як би підказала назва "алмазне"). Вони не відшаровуються і не відшаровуються, і хоча я не знаю кінцевого використання або природи вимоги "без забруднення", ці покриття є абсолютно інертними майже до всіх органічних і синтетичних хімічних речовин і повністю інертні для людського організму, оскільки добре.

Для цього застосування я думаю, що покриття ta-C або, можливо, покриття ta-C: H може добре працювати. Ще один DLC, який повинен бути надзвичайно жорстким і зносостійким, але з яким я не маю особистого досвіду, - це UNCD (ультрананокристалічний алмаз).

Можливо, ви також знайдете більш традиційні покриття для інструментів, такі як TiN або TiAlN, які можуть добре підійти вам - я не зміг дати рекомендацію щодо найкращого покриття для вашого застосування. Я не інженер з покриттів, а лише інженер, який в минулому мав хороший досвід використання цих типів покриттів для моїх власних застосувань :)

Основна перевага 440С - це висока твердість

Максимальна твердість близько 60 скелетів C, 440С - це нержавіюча сталь, яка може конкурувати з багатьма інструментальними сталями.

Здається, ви використовуєте цей матеріал у відпаленому стані, що для мене сумнівно. Цей матеріал, як правило, вибирають за високої загартованості - він не (наскільки мені відомо) зазвичай не використовується у відпаленому стані.

Здається, ви вибрали цей матеріал, тому що він зазвичай використовується в інших подібних конструкціях; Цікаво, в якій умові використовується цей матеріал у тих конструкціях.

Якщо ви можете взяти на руки деякі компоненти 440C від однієї з інших конструкцій, я би зробив тест rockwell, щоб побачити, чи це термічна обробка. Я б поклав гроші на те, що піддаються термічній обробці. Відпалений матеріал, ймовірно, буде в 20-х-30-х роках С, тоді як термічно оброблений матеріал буде в 50-х.

Якщо ви все-таки робите тест на роквелл, спробуйте виконати роботу над складовою з плоскою, оскільки сфери можуть бути складно перевірити і дати неточні показання.

Для того, щоб почати теплову обробку, я вважаю , що аркуші даних Карпентера зазвичай досить надійні. Їх рекомендації щодо 440C:

• HARDEN: Нагрівається до 1850 / 1950ºF (1010 / 1066ºC); замочити; гасити теплою олією або охолоджувати на повітрі. Твердість складе ≈60HRC. Не перегрівайтесь, або ви не зможете досягти максимальної твердості.
• ТЕМПЕР: Щоб зняти пікові напруги і при цьому зберегти максимальну твердість, загартовуйте щонайменше одну годину при температурі 300/350 ° F (149/177 ° C).

Якщо ви шукаєте термічну обробку, я, мабуть, почав би там.

Я не думаю, що 316 був би хорошим вибором

Оскільки це набагато м'якший (гумміруючий) матеріал, ніж 440С, і я думаю, це може перешкодити проблемі з передачею матеріалів.

Тепер я сказав, що це недосконала відповідь,

тому що я не знаю, що це прямо відповідає на ваше запитання. Він пропонує шлях до можливого рішення, однак він є неповним, оскільки вам потрібно буде обговорити з експертом з покриття точні потреби вашої заявки і подивитися, що вони кажуть.

Наприклад, я не знаю, як працюють ці покриття при кріогенних температурах , або яке покриття найкраще працюватиме з абразивами, які використовуються в процесі вашої кульової фрезерування.

Я знаю, що я використовував покриття DLC для вирішення деяких унікальних проблем, де я працюю, і вони дозволили мені робити речі, на які я не думаю, що я міг би знайти альтернативу.

Я також хотів сказати, що пошук надійного і надійного виробника покриттів було найважчою частиною адаптації цієї технології для мене. Оскільки це може бути досить непростим викликом, я пропоную пропозицію лише як місце для початку, і без подальшої підтримки, окрім особисто особисто, я мав хороший досвід роботи з Ерліконом Бальзерсом. Я не знаю політики щодо рекомендування постачальників, і я не маю приналежності до жодних постачальників - тому сміливо відредагуйте цю відповідь, щоб видалити ім’я постачальника, якщо воно порушує будь-яку політику.

Незалежно від того, з ким ви вирішите вести бізнес, я б настійно рекомендував поговорити з одним із інженерів із їхніх застосувань щодо конкретних потреб вашої програми та побачити, яке покриття вони рекомендують.

Замикаючі думки

Покриття PVD / CVD мають трибологічний характер - вони впливають на взаємодію з іншими матеріалами, але не змінюють властивості основи підкладки.

Коли ми говоримо про конструкцію підшипників, є властивість, яку зазвичай називають розширювальною. В основному це стосується несучих матеріалів, здатних вбирати (або вбудовувати всередину) сторонні матеріали.

Не знаючи більше про природу вашого дизайну, моя кишка говорить мені, що ви не хотіли б, щоб це сталося, оскільки це означало б, що ваші кульки / чашки тощо будуть вкладати деяку кількість сплавів, які ви намагалися подрібнити. Мені здається малоймовірним, що це було б бажано. Це ще одна причина, на яку я думаю, що 316 був би поганим вибором.

Щоб зменшити масштабність, вам потрібна більш тверда підкладка.

Моя рекомендація вам буде спочатку провести термічну обробку компонентів 440C, а потім нанести покриття PVD, щоб отримати найкращу комбінацію властивостей для вашого застосування. Я б неодмінно поговорив з інженером покриттів про те, які покриття працюватимуть для вашого застосування (наприклад, температура, сумісність матеріалів тощо)

Я рекомендую кульки глинозему (хоча не сталеві сплави).

Я використовував кульові млини місткістю 5 тонн і горнятковий млин в лабораторії (250 грам), використовуючи кульки глинозему.

Я думаю, що кульки глинозему є інертними (вже окисленими), так що, хоча вони можуть вносити деяку домішку, я не вірю, що це вплине на ваш сплав хімічно, як Fe і Cr.

З кулькою глинозему швидкість зносу дуже низька. Щоденне використання вимагає лише регулярного наповнення кульок кожні 3 місяці.

Кульки з глиноземом також можна використовувати для кріогенної температури (CMIIW). Що слід пам’ятати: температура фрез в горщику буде дуже гарячою (майже кипить) після подрібнення, тому може бути важко підтримувати кріогенну.