Ứng dụng cacbua bo trong que hàn
1. Định hướng ứng dụng
Boron carbide (B₄C) là một chất phụ gia hợp kim cứng cốt lõi cho các điện cực hàn phủ cứng chống mài mòn. Nó được trộn vào lớp phủ điện cực hoặc lõi thuốc hàn. Các pha cứng chống mài mòn được kết tủa sau khi hàn phủ bề mặt, giúp cải thiện đáng kể độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ ổn định ở nhiệt độ cao của mối hàn. Đây là nguyên liệu thô được ưa chuộng cho các vật liệu hàn chống mài mòn hiệu suất cao với chi phí thấp.
2. Chức năng cốt lõi
Tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn
Cacbua bo có độ cứng Mohs là 9,6. Sau khi phủ bề mặt, nó tạo thành các hạt boride cứng, giúp lớp hàn đạt được độ cứng HRC 65~70 và mang lại khả năng chống mài mòn vượt trội do cặn bẩn, quặng, bột than và các hạt khác gây ra.
Tối ưu hóa hiệu suất ở nhiệt độ cao
Với điểm nóng chảy 2450℃, cacbua bo sẽ không bị mềm hoặc bong tróc trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ cao và sở hữu độ cứng khi nung nóng tuyệt vời, lý tưởng cho các chi tiết gia công hoạt động trong môi trường mài mòn ở nhiệt độ cao.
Làm sạch mối hàn và ổn định hồ quang điện
Nguyên tố boron trong cacbua boron đóng vai trò là chất khử oxy và khử lưu huỳnh, làm giảm các lỗ rỗng và tạp chất xỉ, tinh chỉnh cấu trúc hạt, cải thiện quá trình hàn và khả năng tách xỉ.
Giảm chi phí sản xuất
Để đạt được khả năng chống mài mòn tương đương, cacbua bo có giá thành thấp hơn nhiều so với cacbua vonfram, điều này giúp giảm giá thành bán của các que hàn chống mài mòn.
Tăng cường khả năng chống ăn mòn
Cacbua bo có đặc tính hóa học ổn định, giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn của lớp hàn đối với axit, kiềm và môi trường.
3. Các chỉ tiêu kỹ thuật của cacbua bo dùng làm que hàn
- Độ tinh khiết: B₄C cấp công nghiệp: 95%-98%; B₄C cấp điện cực chống mài mòn cao cấp ≥99%
- Kích thước hạt thông dụng: 60-150 mesh, 80-200 mesh, F80
- Kiểm soát tạp chất: Hạn chế nghiêm ngặt hàm lượng sắt và silic để tránh hiện tượng giòn và nứt mối hàn.
4. Phương pháp và tỷ lệ bổ sung cacbua boron
Que hàn phủ
Trộn trực tiếp cacbua bo vào lớp phủ ngoài, với tỷ lệ bổ sung phổ biến dao động từ 6% đến 20%.
- Khả năng chống mài mòn chung: cacbua boron 6%-10%
- Độ cứng cao, khả năng chống mài mòn vượt trội: cacbua boron 12%-20%
Dây hàn lõi thuốc
Trộn cacbua bo vào bột lõi bên trong của dây hàn để đạt độ đồng nhất cao hơn, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt.
Hệ thống ghép nối
Nó thường được trộn với bột hợp kim như crom, mangan và than chì để tạo thành các lớp phủ chống mài mòn thuộc dòng boron-crom.
5. Các loại que hàn chính phù hợp
- D916: Điện cực chống mài mòn cacbua bo thông dụng, thích hợp cho điều kiện mài mòn nhẹ và trung bình.
- D958: Điện cực cacbua bo có hàm lượng cao, đặc biệt được sử dụng cho các ứng dụng chịu mài mòn cao trong ngành khai thác mỏ và công nghiệp khai thác cát.
- Các loại điện cực phủ bề mặt đặc biệt khác nhau dành cho ngành khai thác mỏ, sản xuất gạch và xi măng.
6. Điều kiện làm việc và vật phẩm gia công áp dụng
- Ngành công nghiệp khai thác mỏ: Máng băng tải cào, các bộ phận máy nghiền, máng dẫn liệu trong hầm mỏ.
- Ngành công nghiệp vật liệu xây dựng: Vít máy làm gạch, lưỡi trộn, vít ép đùn
- Ngành điện lực và than đá: Phụ tùng máy nghiền than, cánh quạt, đường ống vận chuyển than.
- Ngành công nghiệp thủy lợi: Cánh bơm bùn, các bộ phận chịu mài mòn dùng để vận chuyển trầm tích.
7. Ưu điểm và nhược điểm
Thuận lợi
- Khả năng chống mài mòn tuyệt vời, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của các chi tiết gia công.
- Khả năng chịu nhiệt độ cao và chống oxy hóa tốt với hiệu suất chi phí cao.
- Quy trình hàn đơn giản và khả năng ứng dụng rộng rãi
8. Xu hướng ứng dụng trong ngành
- Nhu cầu thị trường đối với các sản phẩm sửa chữa chống mài mòn trong ngành máy móc khai thác mỏ và xây dựng ngày càng tăng.
- Các vật liệu hàn chịu mài mòn, thân thiện với môi trường và giá thành thấp đang dần thay thế các điện cực cacbua vonfram đắt tiền và trở thành sản phẩm chủ đạo.
- Bột cacbua bo siêu mịn có độ tinh khiết cao ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực phủ bề mặt chống mài mòn chính xác cao cấp.