Phun phủ Laser Cladding Phương Đông
1. Giới thiệu hợp kim Babbitt
Hợp kim Babbitt được phát minh bởi Babbitt- một kỹ sư luyện kim người Mỹ. Babbit còn được gọi là kim loại trắng. Các thành phần chính của hợp kim Babbitt là: thiếc, chì, antimon, đồng, trong đó antimon và đồng được sử dụng để cải thiện độ bền và độ cứng của hợp kim. Hợp kim Babbitt là pha mềm có điểm nóng chảy thấp và pha hạt cứng mang hợp kim thiếc, chì, antimon, đồng. Do khả năng chống mài mòn tốt, tính dẫn nhiệt và cấu trúc đặc biệt nên có lợi trong việc giảm ma sát, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong ổ trục chính và ống lót của máy móc lớn. Hợp kim Babbitt là vật liệu ổ trục được biết đến rộng rãi nhất và ứng dụng của nó có thể bắt nguồn từ thời kỳ cách mạng công nghiệp.
2. Đặc điểm cấu trúc của hợp kim Babbitt
1) Các hạt pha cứng được phân bố đều trên ma trận pha mềm;
2) Ma trận mềm làm cho hợp kim babbitt có khả năng nhúng, giảm ma sát rất tốt;
3) Sau khi đưa vào sử dụng, ma trận pha mềm lõm xuống và các điểm cứng lồi lên để tạo ra một khe hở nhỏ giữa các bề mặt trượt, trở thành không gian chứa dầu và kênh dẫn dầu bôi trơn, có lợi để giảm ma sát, và các điểm cứng lồi đóng vai trò hỗ trợ. Có lợi cho việc chịu tải;
3. Khiểm khuyết của các phương pháp gia công hợp kim babbitt thường được sử dụng hiện nay
Hợp kim Babbitt chủ yếu được chia thành hai loại: hợp kim babbitt gốc thiếc và hợp kim babbitt gốc chì.
Hợp kim babbitt gốc thiếc được sử dụng rộng rãi nhất trong hợp kim thiếc-antimon-đồng-ternary, và các loại hợp kim tiêu biểu của chúng là ZSnSb4Cu4, ZSnSb8Cu4 và ZSnSb11Cu6.
Độ bền và độ cứng của hợp kim babbitt gốc chì thấp hơn hợp kim babbitt gốc thiếc, khả năng chống ăn mòn cũng kém, nhưng tính kinh tế của nó thì hơn hợp kim babbitt gốc thiếc. Các loại thường được sử dụng là ZPbSb16Sn16Cu2, ZPbSb16Sn1As1, ZPbSb10Sn6…
Đúc là một phương pháp xử lý thường được sử dụng cho các hợp kim babbitt. Bằng cách làm sạch vật liệu nền, thiếc để vào ật liệu nền, nấu chảy, đúc và làm mát hợp kim babbitt, có thể thu được một ống lót ổ trục với lớp lót ổ trục trên vật liệu nền. Sau nhiều năm phát triển, quy trình đúc đã khá phát triển, nhưng do đặc điểm của nguyên lý quy trình nên vẫn tồn tại những vấn đề sau:
(1) Quá trình đúc phức tạp, khó kiểm soát và chất lượng không ổn định;
(2) Sự liên kết kém và dễ bị bong tróc;
(3) Cấu trúc thô và dễ bị các khuyết tật như lỗ co ngót và phồng rộp;
(4) Sự tách biệt của các lớp và tính đồng nhất trong hoạt động kém;
(5) Quá trình sản xuất phụ thuộc nhiều vào con người, môi trường lao động.
4. Ưu điểm của công nghệ hàn Laser bột với hợp kim Babbitt
Công nghệ hàn Laze Cladding sử dụng tia laze làm nguồn nhiệt. Dưới sự chiếu xạ của chùm tia laze, lớp bột phủ (bột kim loại, bột gốm…) và bề mặt của nền và bột nhanh chóng bị nung nóng và tan chảy. Sau khi chùm tia laser đi qua, vì thời gian phơi sáng ngắn, chỉ tạo ra độ trễ ngắn nên quá trình làm mát diễn ra nhanh chóng. Độ chảy loãng của kim loại nền là từ 0.2-0.5%. Điều này giúp tạo nên một liên kết kim loại có lực kết dính cao hơn hẳn phun nhiệt truyền thống vì phun nhiệt truyền thống không có độ chảy loãng lớp nền.
So với công nghệ ruyền thống, công nghệ hàn laser cladding có các đặc điểm sau:
1) Đa dạng các loại vật liệu nền có thể được sử dụng cho lớp hàn laser ;
2) Thành phần của vật liệu phủ có thể được lựa chọn theo yêu cầu về vị trí hoạt động, về hiệu suất…
3) Tỷ lệ pha loãng lớp phủ và lớp nền thấp và có thể duy trì tính chất của vật liệu ban đầu;
4) Cấu trúc lớp phủ nhỏ và dày đặc, và nó được kết hợp luyện kim với vật liệu cơ bản;
5) Độ dày lớp phủ có thể được điều chỉnh trong phạm vi lớn, dễ kiểm soát và quy trình linh hoạt, dễ thực hiện tự động hóa;
6) Có thể tiến hành xử lý từng phần các khu vực đã chọn;
Việc sử dụng công nghệ hàn laze cladding để xử lý hợp kim babbitt có thể giải quyết hoàn toàn vấn đề lớp ốp hợp kim babbitt
- Nó tạo sự liên kết luyện kim tuyệt vời giữa lớp nền và lớp babbitt vì có sự chảy loãng khi hàn ưu việt hơn hẳn phương pháp phun phủ vì phun phủ không có sự chảy loãng và không tạo được lớp liên kết luyện kim.
- Hàn laser thì quá trình làm mát nhanh nên nó sẽ định hình được hình dạng của lớp Babbitt chứ không bị chảy như phương pháp hàn thông thường.
Thông qua nghiên cứu và kinh nghiệm thực tế, công ty Phương Đông chúng tôi đã đã làm chủ được công nghệ hàn bột hợp kim babbitt bằng công nghệ Laser Cladding để áp dụng phục hồi, sửa chữa bạc lót, ổ trượt của động cơ, Turbine, ổ đỡ trục chân vịt…
Bài viết liên quan:
