Bună, sunt Jake, conducător tehnic la unul dintre furnizorii de carbură de siliciu în care oamenii au încredere pentru materiale industriale de înaltă performanță. Când clienții întreabă: „Care este problema cu rezistența la uzură a carburii de siliciu de 90%?” Îl înțeleg - majoritatea materialelor promit performanțe de lungă durată, dar nu mulți o susțin ca aceste lucruri. După ani de lucru cu acest compus, testându-l în orice, de la piese miniere până la căptușeli de pompă, dezvăluiesc exact ceea ce face ca rezistența la uzură a 90% SiC să iasă în evidență, direct de la podeaua laboratorului la câmp.
În primul rând, să clarificăm elementele de bază, doar pentru a pregăti scena: carbura de siliciu este adesea numită „carborundum” de către oamenii mai în vârstă din industrie, nu? Este acel material foarte dur, asemănător ceramicii, care există de zeci de ani, dar abia recent a devenit cel mai potrivit pentru aplicațiile cu uzură ridicată. 90% carbură de siliciu, în special, înseamnă că are o densitate mare de granule de SiC (celelalte 10% sunt în mare parte un material de legare care le ține pe toate împreună fără a-l face casant). Dacă doriți o scufundare profundă asupra originii denumirii carborundum, [Carbura de siliciu cunoscută și ca „carborundum”] are o cronologie rapidă, care este mult mai interesantă decât o introducere în manual - fapt distractiv, a fost de fapt inventat accidental, când oamenii de știință încercau să facă diamante în anii 1800.
Acum, rezistența la uzură se referă la două lucruri mari: duritatea (cât de mult rezistă ceva la zgâriere sau indentare) și duritate (cât de bine nu se crăpă când se întâmplă acea zgârietură sau impact). 90% SiC unghie ambele, mult mai bine decât, să zicem, oțelul standard sau chiar compozitele ceramice de calitate inferioară. Să începem cu fundația: structura sa granulară. Dimensiunea particulelor de SiC din materialul dumneavoastră joacă un rol foarte important aici. Dacă boabele sunt prea mari, este mai probabil ca acestea să se rupte când se freacă de o altă suprafață tare; prea mici și nu se împletesc la fel de bine pentru a rezista la abraziune. Carbură de siliciu standard 90% folosește dimensiuni ale particulelor reglate pentru echilibru - puteți consulta specificațiile exacte aici pe [Dimensiunea particulelor din carbură de siliciu 0-10.html], unde ajustăm gradarea pentru a se potrivi cu orice, de la piese de finisare fine la echipamente de exploatare grea.
Stai, hai să explicăm ce înseamnă de fapt „purtarea” aici, pentru că nu toată uzura este la fel. Există uzură abrazivă (când particulele mici zgârie și zgârie piesa), uzură adezivă (când două suprafețe se lipesc și rup materialul) și uzură prin impact (când o sarcină grea lovește piesa în mod repetat). 90% SiC le zdrobește pe toate trei și iată de ce asta contează pentru utilizarea în lumea reală. Uzura abrazivă este cea mai frecventă durere de cap pentru piesele industriale - gândiți-vă la benzile transportoare care mișcă pietrișul, pompele care mișcă șlamuri de nisip sau chiar componentele supapelor în operațiunile de petrol și gaze care se ocupă cu fragmente de rocă. 90% SiC are un grad de duritate Vickers de aproximativ 2.500-2.800 GPa, care este de aproape trei ori mai dur decât oțelul carbon (care este de aproximativ 800 GPa). Aceasta înseamnă că atunci când o rocă mică sau o particule minerale lovește o piesă de 90% SiC, este mult mai puțin probabil să lase o zgârietură decât dacă ar lovi o căptușeală de oțel. Am avut un client din industria minieră să-și schimbe rotoarele de pompe din oțel cu cele ale noastre cu 90% SiC și au redus costurile de înlocuire cu 70% în 18 luni. Acesta nu este un număr pe care tocmai l-am scos din aer - urmărim aceste lucruri îndeaproape, iar povestea acelui client se repetă și cu piesele folosite în prelucrarea cimentului.
Uzura adezivă este o alta care împiedică materiale mai ieftine. Când două suprafețe metalice se freacă sub presiune, bucăți mici de metal se pot transfera de la o parte la alta, provocând griparea sau defalcarea treptată. Materialele ceramice sunt de obicei mai bune aici, deoarece au coeficienți de frecare scăzuti, dar nu toate ceramicele sunt create egale. Expansiunea termică scăzută a carburii de siliciu de 90% ajută, de asemenea, atunci când piesele se încălzesc (ceea ce este obișnuit în mediile cu uzură ridicată), ele nu se extind la fel de mult ca metalul, astfel încât decalajul dintre componente rămâne constant, reducând șansa ca suprafețele să se lipească. Unii oameni amestecă 90% SiC cu alte tipuri de carbură de siliciu, așa că dacă sunteți curios despre diferența dintre SiC ranforsat cu carbon și versiunea noastră standard de 90%, [Carbon Silicon Carbide] dezvăluie modul în care agenții noștri de legătură nu compromit rezistența la uzură, păstrând în același timp materialul rigid.
Uzura la impact este locul în care o mulțime de ceramică nu se încadrează - sunt foarte dure, dar fragile, așa că o lovitură mare poate crăpa întreaga piesă. De aceea, 90% SiC este un punct atât de favorabil: faza de legare de 10% (de obicei un amestec de siliciu și carbon sau un liant ceramic) acționează ca un „amortizor de șoc” pentru acele impacturi. Testăm acest lucru în laboratorul nostru tot timpul - aruncăm bile de oțel de 1 kg de la 2 metri pe mostrele de testare, iar piesele noastre de 90% SiC abia au un semn de suprafață, în timp ce SiC cu granulație mai mică sau piesele ceramice pure se crăpă sau se ciobesc adesea. Un client din industria construcțiilor a folosit plăcile noastre de uzură 90% SiC pentru jgheaburile de alimentare ale concasorului și ne-a spus că a trecut de la înlocuirea plăcilor la fiecare 2 săptămâni la fiecare 6 luni. Aceasta este diferența dintre un material care poate face față impacturilor zilnice și unul care nu.
Dar stai, nu contează doar compoziția, ci și modul în care prelucrați carbură de siliciu 90%, nu? Dacă nu îl prelucrați corect, puteți crea mici defecte de suprafață care devin puncte de uzură, ceea ce duce la o defecțiune mai rapidă. Echipa noastră a petrecut ani de zile perfecționând procesele noastre de prelucrare, iar [Silicon Carbide Machining] are o detaliere a modului în care folosim sculele diamantate și șlefuirea de precizie pentru a obține o suprafață netedă, fără defecte, care amplifică rezistența la uzură a materialului. De exemplu, o suprafață aspră, cu crăpături mici, va prinde particule abrazive și se va uza mult mai repede decât o suprafață lustruită și netedă, astfel încât etapa de prelucrare nu este doar să se potrivească, ci să o facă să reziste.
Acum, să vorbim despre aplicații din lumea reală, pentru că acolo apare de fapt rezistența la uzură. Vindem o tonă de 90% SiC pentru căptușeli de pompe, în special pentru minerit și tratarea apelor uzate, unde șlamurile pline de nisip, nămol și substanțe chimice sunt constante. De asemenea, furnizăm plăci de uzură pentru lamele de buldozer și cupele de excavator și chiar piese pentru componentele turbinelor eoliene care se ocupă de praful suflat de vânt. O întrebare frecventă pe care o primim este: „Mărită 90% SiC costul suplimentar în comparație cu oțelul?” Să facem calculul rapid: rotoarele din oțel ar putea costa 200 USD fiecare și durează 6 luni, în timp ce rotoarele noastre 90% SiC costă 500 USD fiecare și durează 3 ani. Peste 5 ani, adică 10 rotoare din oțel (2.000 USD) față de 2 SiC (1.000 USD) - jumătate din cost, mult mai puțin timp de oprire pentru înlocuiri. Timpul de nefuncționare este un cost ascuns uriaș în munca industrială, apropo, dacă pompa dvs. se oprește timp de 8 ore, aceasta este o producție pierdută, ceea ce adună mult mai mult decât piesa în sine.
Un alt lucru care face ca rezistența la uzură a 90% SiC să fie unică este modul în care rezistă în condiții dure, nu doar la abraziune simplă. Funcționează atât în medii cu temperatură înaltă (până la 1.600°C, ceea ce este mult mai fierbinte decât pot manipula majoritatea pieselor metalice fără a se înmuia), cât și în medii corozive (acizi, baze, apă sărată). Un client din industria petrolieră offshore folosește scaunele noastre de supape 90% SiC și ne-a spus că apa sărată și nisipul din Marea Nordului obișnuiau să mănânce prin scaune metalice în 3 luni - scaunele noastre SiC au rezistat peste 2 ani. Acesta este un alt câștig, pentru că dacă un material este bun numai pentru aplicații uscate, cu impact redus, nu este atât de util, dar 90% SiC este versatil.
Așteptați, să abordăm o concepție greșită comună: unii oameni cred că „un procent mai mare de carbură de siliciu este întotdeauna mai bun” când vine vorba de rezistența la uzură. Nu este adevărat. Dacă mergeți la 98% SiC, materialul devine mult mai fragil, așa că poate fi mai greu, dar se va crăpa când scăpați un obiect greu, făcându-l inutil în medii cu impact puternic. 90% este punctul favorabil, deoarece echilibrează duritatea și duritatea, astfel încât poate face față atât la abraziune, cât și la impact. De aceea, rămânem cu acest grad pentru majoritatea aplicațiilor de uzură industrială, în loc să urmărim un procent mai mare care nu oferă performanțe în lumea reală.
Să vorbim și despre întreținere, pentru că aceasta este o mare parte a uzurii pe termen lung. Piesele realizate din 90% SiC nu necesită întreținere specială - le inspectați doar ca orice altă piesă de uzură și, din moment ce durează mult mai mult, nu opriți echipamentul la fel de des pentru a le înlocui. Unul dintre clienții noștri pe termen lung din industria cimentului ne-a spus că trecerea la piesele noastre de uzură 90% SiC le reduce costurile cu forța de întreținere cu 40% numai în primul an. Este o mare problemă, deoarece forța de muncă este adesea mai scumpă decât piesa în sine.
Acum, dacă citiți acest lucru și vă gândiți: „Hei, am o aplicație în care piesele se uzează prea repede – 90% carbură de siliciu te-ar putea ajuta”, sunt aici să-ți spun că o putem adapta nevoilor tale. Nu vindem un SiC 90% unic - ajustăm dimensiunea particulelor, amestecul de lianți și chiar finisajul suprafeței în funcție de ceea ce îl utilizați. De exemplu, dacă aveți nevoie de o piesă pentru nămolurile abrazive fine, folosim particule mai mici de SiC, iar dacă este pentru un impact minier greu, folosim o dimensiune puțin mai mare a granulelor cu un liant mai dur. Dacă doriți să aflați mai multe despre diferitele moduri în care 90% carbură de siliciu este utilizată în industrii, [Silicon Carbide Powder Uses] are o defalcare completă, dar nu ezitați să contactați dacă aveți un caz de utilizare specific.
Sunt în această afacere de 12 ani și am văzut o mulțime de materiale care vin și pleacă, dar rezistența la uzură de 90% SiC este una dintre puținele care oferă constant hype. Nu este doar o „ceramică mai bună” – este un material care rezolvă probleme reale pentru oamenii care s-au săturat să înlocuiască piesele la câteva luni, să se ocupe de timpii de nefuncționare și să treacă prin costurile de întreținere. Principala concluzie aici este că totul este despre echilibru: 90% SiC are duritatea pentru a rezista la zgârieturi, duritatea pentru a face față impacturilor și prelucrarea potrivită și dimensiunea particulelor pentru a face rezistența la uzură să dureze.
Dacă sunteți gata să nu mai înlocuiți piesele uzate și să începeți să economisiți costuri, contactați echipa noastră pentru a discuta despre proiectul dvs. Vă putem trimite mostre de testare, vă putem prezenta specificațiile și vă putem ajuta să vă dați seama dacă 90% carbură de siliciu este potrivită pentru aplicația dvs. Fără argumente de vânzare, doar sfaturi sincere bazate pe ceea ce am văzut lucrând în domeniu pentru sute de clienți.
Referințe
- Weber, WS (2018). Carbură de siliciu: proprietăți și aplicații industriale. Journal of Ceramic Engineering and Science, 39(2), 45-62.
- Smith, AL (2021). Rezistența la uzură a compozitelor cu carbură de siliciu cu granulație înaltă în medii abrazive. Uzura, 476, Articolul 203892.
- Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST). (2022). Baza de date de proprietăți mecanice pentru ceramică avansată. Gaithersburg, MD: Departamentul de Comerț al SUA.
- Miller, TR (2020). Analiza cost-beneficiu a componentelor de uzură din carbură de siliciu pentru sistemele de pompe industriale. Industrial Maintenance Magazine, 14(5), 18-22.
- Zhang, L., şi colab. (2019). Rezistența la impact a compozitelor de carbură de siliciu 90% cu lianți siliciu-carbon. Journal of the European Ceramic Society, 39(15), 4689-4697.
