Dây hàn lõi thuốc cacbua bo 80#

1. Mô tả này có nghĩa là gì?

• Cacbua bo (B₄C): Đây là thành phần chính. Cacbua bo là một trong những vật liệu cứng nhất được biết đến, chỉ đứng sau kim cương và nitrua bo lập phương. Độ cứng Mohs của nó nằm trong khoảng từ 9 đến 10. Độ cứng cực cao này là yếu tố tạo nên đặc tính chính của mối hàn:  khả năng chống mài mòn vượt trội .
• 80#: Chỉ số này cho biết kích thước hạt mài mòn cacbua boron  trước khi chúng được kết hợp vào dây mài. “#” đề cập đến tiêu chuẩn kích thước lưới của Mỹ. Độ nhám 80 Mesh tương ứng với kích thước hạt trung bình khoảng 180 micron (0,007 inch). Đây là độ nhám tương đối thô, thích hợp cho khả năng chống mài mòn mạnh hơn là bề mặt nhẵn mịn.
• Dây hàn lõi thuốc (FCAW): Đây là hệ thống dẫn dây. Nó là một ống kim loại (vỏ bọc) chứa đầy bột (lõi thuốc). Trong trường hợp này, lõi bột bao gồm các hạt cacbua bo trộn với các chất trợ dung khác.

2. Mục đích và ứng dụng

• Khả năng chống mài mòn cực cao: Đây là chức năng chính. Lớp hàn trở thành vật liệu composite, trong đó các hạt B₄C cực cứng được nhúng vào ma trận kim loại bền chắc (thường là gốc sắt).
• Khả năng bôi trơn tốt: Cacbua bo có đặc tính tự bôi trơn trong một số điều kiện nhất định.
• Hấp thụ neutron: B₄C là chất hấp thụ neutron mạnh, nhưng đây hiếm khi là lý do chính cho việc sử dụng nó trong lớp phủ cứng; khả năng chống mài mòn mới là yếu tố chính.

• Khai thác và chế biến khoáng sản: Mũi khoan, con lăn máy nghiền, búa máy nghiền, cánh quạt bơm bùn và vít tải dùng để xử lý quặng có độ mài mòn cao.
• Xây dựng: Răng máy xúc, lưỡi máy ủi, đầu cắt cho máy khoan hầm.
• Nông nghiệp: Lưỡi cày, dụng cụ xới đất dùng trong đất cát hoặc đất đá.

3. Cách thức hoạt động: Quy trình hàn

1. Hàn: Dây hàn lõi thuốc được cấp liên tục vào hồ quang hàn (một quy trình như FCAW hoặc SAW – Hàn hồ quang chìm).
2. Nóng chảy: Lớp vỏ kim loại bên ngoài nóng chảy, tạo thành ma trận của vũng hàn. Lõi thuốc hàn tạo ra lớp khí bảo vệ và xỉ để bảo vệ kim loại nóng chảy khỏi không khí.
3. Sự kết hợp hạt: Các hạt cacbua bo trong lõi được giải phóng vào vũng hàn. Do điểm nóng chảy cực cao (trên 2400°C), chúng  không tan chảy mà vẫn tồn tại dưới dạng các hạt rắn.
4. Quá trình đông đặc: Vũng hàn đông đặc lại, giữ các hạt B₄C cứng bên trong ma trận kim loại dẻo dai hơn. Kết quả là tạo thành một lớp vật liệu composite ma trận kim loại (MMC) trên bề mặt chi tiết.

4. Những cân nhắc và thách thức quan trọng

• Khó khăn cực độ trong hàn: Cacbua bo phản ứng với sắt. Ở nhiệt độ hồ quang, nó có thể hòa tan và tạo thành các borua sắt, rất cứng nhưng cũng rất giòn. Điều này có thể dẫn đến:
  • Độ nhạy nứt cao: Mối hàn dễ bị nứt do ứng suất dư cao và độ giòn. Việc gia nhiệt trước và kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ giữa các lớp hàn là  vô cùng quan trọng .
  • Yêu cầu chuyên môn: Đây không phải là loại dây hàn dành cho người mới vào nghề. Nó đòi hỏi người vận hành có tay nghề cao, hiểu rõ các quy trình hàn phủ cứng vật liệu giòn.
• Nguồn cung hạn chế: Các loại dây hàn phủ cứng thông dụng thường sử dụng cacbua crom hoặc cacbua vonfram. Dây cacbua bo là một sản phẩm chuyên dụng, hiếm gặp. Bạn có thể cần liên hệ với các nhà sản xuất dây hàn phủ cứng chuyên biệt, chứ không phải các nhà cung cấp vật liệu hàn thông thường.
• Chi phí: Cacbua bo là một vật liệu đắt tiền. Loại dây này sẽ có giá thành cao hơn đáng kể so với các hợp kim phủ cứng tiêu chuẩn.
• Khả năng gia công: Lớp hàn cuối cùng  không thể gia công bằng các dụng cụ thông thường. Nó chỉ có thể được hoàn thiện bằng cách mài bằng đá mài kim cương hoặc đá mài boron nitrit khối (CBN).

5. So sánh với các loại dây hàn phủ cứng thay thế khác

Phần kết luận

1. Liệu mức độ mài mòn có đủ nghiêm trọng để biện minh cho chi phí và độ phức tạp của phương pháp này? Đối với 90% các công việc phủ cứng bề mặt, dây cacbua crom hoặc cacbua vonfram sẽ đủ dùng và dễ thi công hơn nhiều.
2. Tôi có đủ thợ hàn lành nghề và quy trình kiểm soát nghiêm ngặt (đặc biệt là khâu làm nóng trước) để ngăn ngừa nứt vỡ không? Nếu không, ứng dụng này rất có thể sẽ thất bại.