Burdin-oinarritutako hautsaren eta nikel-oinarritutako hautsaren arteko aldea laser estaldurarako
Burdinurtuzko piezen laser estalduran, burdin-oinarritutako hautsa eta nikel-oinarritutako hautsa aukeratzeak zuzenean eragiten dio estaldura-geruzaren errendimenduari, aplikazio-eszenatokiei eta kostuari. Bien arteko funtsezko aldea osaeran, errendimenduan, prozesuaren egokitzapenean eta aplikazio-eszenatokietan islatzen da, honela:
1. Osagaien arteko desberdintasunak
| Hauts mota | Osagai nagusiak | Aleazio elementu tipikoak |
| Burdin-oinarritutako hautsa | Fe-an oinarrituta (edukia normalean % 50 baino handiagoa) | Askotan Cr, Ni, Mo, Si, B, etab. ditu (adibidez, Fe-Cr-Ni-Mo sistema, Fe-Si-B sistema) |
| Nikel-oinarritutako hautsa | Ni-an oinarrituta (edukia normalean % 50 baino handiagoa) | Askotan Cr, Mo, W, Co, Si, B, etab. ditu (adibidez, Ni-Cr-Mo sistema, Ni-Cr-B-Si sistema) |
2. Oinarrizko errendimenduaren alderaketa
1) Ezaugarri mekanikoak
Burdin-oinarritutako hautsa:
• Gogortasun handia (HRC 30-60, konposizio doikuntzarekin, Cr eta Mo mota altuak HRC 50 edo gehiago irits daitezke), higadura-erresistentzia ona;
• Erresistentzia burdinurtuzko matrizearen antzekoa da (trakzio-erresistentzia 500-1000MPa), burdinurtuarekin bateragarritasun metalurgiko hobea du, eta estaldura-geruzaren eta matrizearen arteko lotura-indarra handia da (normalean >300MPa);
• Hauskortasun ertaineko eta gogortasun handiko modeloek pitzadurarekiko sentikortasun jakin bat izan dezakete (estaldura-prozesua kontrolatu behar da tentsioa murrizteko).
Nikel-oinarritutako hautsa:
• Gogortasun ertaina (HRC 20-45, aleazio baxuko mota leunagoa da, Cr altua, W motakoa HRC 40-50era irits daiteke), baina gogortasun bikaina, burdinazko hautsak baino inpaktu-erresistentzia hobea;
• Aleazio handiko burdin-oinarritutako hautsak baino erresistentzia apur bat txikiagoa (400-800MPa), baina plastikotasun hobea (luzapena > % 10, burdin-oinarritutako hautsa normalean
• Burdinurtuzko lotura-indarra apur bat txikiagoa da (normalean 200-300MPa), baina pitzadura-sentsibilitate baxua, ez da erraza pitzadura hotzak sortzea (nikelaren gogortasun eta tentsio baxuko ezaugarriengatik).
2) Korrosioarekiko erresistentzia
Burdin-oinarritutako hautsa: korrosioarekiko erresistentzia ertaina. Burdin-oinarritutako hauts arruntak (Cr baxua) erresistentzia ona du atmosferako eta ur gezako korrosioarekiko, baina herdoiltzeko joera du ingurune azido eta alkalinoetan. Cr altuko motak (Cr edukia > % 12) korrosioarekiko erresistentzia hobetua du, baina oraindik ez da nikel-oinarritutako hautsa bezain ona.
Nikel-oinarritutako hautsa: korrosioarekiko erresistentzia bikaina, batez ere tenperatura altuko, hezetasun handiko, azido eta alkalinoen (adibidez, azido organikoa, alkali ahula) inguruneetan (Ni eta Cr-k oxido-film trinkoa osatzen dutelako), korrosio-baldintzetarako egokia.
3) Beroarekiko erresistentzia
Burdin-oinarritutako hautsa: beroarekiko erresistentzia orokorra, epe luzeko lan-tenperatura normalean
Nikel-oinarritutako hautsa: beroarekiko erresistentzia handia, 600-1000 ℃-ko tenperatura altuko ingurunean egonkor funtziona dezake (adibidez, Cr eta W elementuak dituen nikel-oinarritutako hautsa, oxidazioaren aurkako eta neke termikoaren aurkako erresistentzia bikaina).
4) Burdinurtuzko matrizearekin bateragarritasuna
Burdin-oinarritutako hautsa: burdinurtuaren hedapen termikoaren koefizientearen antzekoagoa (Fe-oinarritutakoa) (burdin-oinarritutako hautsa 11-14×10⁻⁶/℃ ingurukoa da, burdinurtua 10-12×10⁻⁶/℃ ingurukoa), estaldura zehar tentsio termiko txikia, ez da erraz pitzatzen hedapen termikoaren aldeagatik (batez ere estaldura geruza lodietarako egokia).
Nikel-oinarritutako hautsa: Hedapen termikoaren koefizientea nahiko altua da (13-16×10⁻⁶/℃ inguru), burdinurtuzkoarena apur bat desberdina dena. Estaldura lodiaren ondorioz erraz pitzatzen da tentsio termikoa dela eta, eta hori arindu behar da aldez aurretik berotuz, hozte motela eginez edo geruzadun estaldura erabiliz.
3. Prozesuen egokitzapenean dauden desberdintasunak
Burdin-oinarritutako hautsa:
• Laser potentziarekiko sentikortasun baxua, urtutako igerilekuaren jariakortasun ertaina, estaldura geruza laua erraz osatzeko;
• Si eta B bezalako elementu desoxidatzaileak ditu, burdinurtuzko C eta S bezalako ezpurutasunekiko tolerantzia handia du (ez da erraza poroak sortzea);
• Estaldura geruzaren diluzio-tasa (estaldura-geruzan nahastutako oinarrizko metalaren proportzioa) nahiko zaila da kontrolatzen, normalean % 10-% 20an kontrolatzen da (gehiegizko balioak gogortasuna murriztu dezake).
Nikel-oinarritutako hautsa:
• Laser xurgapen-tasa handia, urtutako igerilekuaren fluidotasun ona (batez ere B eta Si dituen nikel-oinarritutako hautsa), estaldura-geruza mehe eta uniformea erraz lortzeko;
• Burdinurtuan C-rekiko sentikorra. Matrizeak karbono-eduki handia badu (adibidez, burdinurtu grisa), erraza da fase hauskorrak sortzea (adibidez, sareko karburoak) C-a estaldura-geruzan barreiatzeagatik. Laser-parametroak zorrotz kontrolatu behar dira (adibidez, potentzia murriztea eta eskaneatze-abiadura handitzea) diluzio-tasa murrizteko (normalean % 10 baino gutxiago izan behar da);
• Burdinurtuzko sufrearekin (S) erraz erreakzionatzen du urtze-puntu baxuko eutektikoa sortzeko (Ni₃S₂ adibidez), eta horrek pitzadura termikoak sortzen ditu. Ziurtatu behar da gainazaleko sulfuroak kentzen direla burdinurtuzko piezen aurretratamenduan.
4. Kostua eta aplikazio-eszenatokiak
| Dimentsioak | Burdin-oinarritutako hautsa | Nikel-oinarritutako hautsa |
| Kostua | Behekoa (nikel-oinarritutako hautsaren 1/3-1/2 inguru), kostu-eraginkorra | Kostu-presio handia (Ni metalaren prezio altua dela eta) |
| Aplikagarriak diren egoerak | 1. Higadura-erresistentzia handia eta korrosioarekiko erresistentzia ertaina behar duten lan-baldintzak (adibidez, makina-erremintaren gida-errailak eta arrabolen konponketa); 2. Burdinurtuzko piezen kostu txikiko eta bolumen handiko dimentsio-berreskuratzea edo gainazaleko indartzea; 3. Estaldura geruza lodien eskakizunak (>2 mm) (adibidez, burdinurtuzko pieza handien higadura konponketa). | 1. Korrosioarekiko eta beroarekiko erresistentzia handia behar duten lan-baldintzak (adibidez, ekipamendu kimikoak, tenperatura altuko balbulak); 2. Gogortasun eta inpaktuarekiko erresistentzia bikaina behar duten eszenatokiak (adibidez, engranajeen hortzen gainazalak, birrintzeko mailuak); 3. Burdinurtuzko piezen (moldeak, pieza hidraulikoak, adibidez) pareta meheko edo forma konplexuko estaldura zehatza. |
Laburpena
• Burdin-oinarritutako hautsa nahiago da: kostu baxua eta higadura-erresistentzia handia bilatzen direnean, eta lan-baldintzek ez dutenean korrosio handirik edo tenperatura alturik behar (adibidez, ohiko pieza mekanikoak konpontzea).
• Nikel-oinarritutako hautsa nahiago da: korrosioarekiko erresistentzia, beroarekiko erresistentzia edo gogortasun handia behar denean, eta kostu handiagoak onargarriak direnean (adibidez, burdinurtuzko piezak doitasunez indartzea lan-baldintza berezietan).
