Здравейте, аз съм Джейк, технически ръководител в един от доставчиците на силициев карбид, на които хората се доверяват за високопроизводителни индустриални материали. Когато клиентите се протягат и питат: „Какъв е проблемът с устойчивостта на износване на 90% силициев карбид?“ Разбирам – повечето материали обещават дълготрайна производителност, но не много го подкрепят като тези неща. След години работа с това съединение, тествайки го във всичко - от минни части до облицовки на помпи, аз разбивам точно това, което прави 90% SiC устойчивостта на износване да се откроява, направо от пода на лабораторията до полето.
Първо, нека да изясним накратко основите, само за да подготвим сцената: силициевият карбид често се нарича "карборунд" от по-старите хора в индустрията, нали? Това е онзи супер твърд, подобен на керамика материал, който съществува от десетилетия, но едва наскоро се превърна в предпочитан за приложения с високо износване. 90% силициев карбид, по-специално, означава, че има висока плътност на SiC зърна (другите 10% са предимно свързващ материал, който държи всичко заедно, без да го прави крехко). Ако искате да се потопите дълбоко в произхода на името на карборунд, [силициевият карбид, известен още като "карборунд"] има бърза времева линия, която е много по-интересна от запис в учебника - забавен факт, че всъщност е изобретен случайно, когато учените се опитват да направят диаманти през 1800 г.
Сега устойчивостта на износване зависи от две големи неща: твърдост (доколко нещо издържа на надраскване или вдлъбнатина) и издръжливост (колко добре не се напуква, когато това надраскване или удар се случи). 90% SiC заковава и двете, много по-добре от, да речем, стандартна стомана или дори по-нискокачествени керамични композити. Да започнем с основата: нейната зърнеста структура. Размерът на SiC частиците във вашия материал играе огромна роля тук. Ако зърната са твърде големи, е по-вероятно да се отчупят, когато се трият в друга твърда повърхност; твърде малки и не се захващат добре, за да устоят на абразия. Нашият стандартен 90% силициев карбид използва размери на частиците, настроени за баланс - можете да проверите точните спецификации тук на [Размер на частиците на силициевия карбид 0-10.html], където коригираме степенуването, за да пасне на всичко - от фини довършителни части до тежко минно оборудване.
Чакай, нека да уточним какво всъщност означава „носене“ тук, защото не всички износвания са еднакви. Има абразивно износване (когато малки частици драскат и остъргват вашата част), адхезивно износване (когато две повърхности се залепят и откъсват материала) и ударно износване (когато тежък товар удря вашата част многократно). 90% SiC смазва и трите и ето защо това има значение за употреба в реалния свят. Абразивното износване е най-често срещаното главоболие за промишлени части - помислете за транспортни ленти, движещи чакъл, помпи, движещи пясъчни суспензии, или дори компоненти на клапани в нефтени и газови операции, които работят с скални фрагменти. 90% SiC има твърдост по Викерс около 2500-2800 GPa, което е почти три пъти по-твърдо от въглеродната стомана (която е около 800 GPa). Това означава, че когато малка скала или минерална частица удари част от 90% SiC, е много по-малко вероятно да остави драскотина, отколкото ако удари стоманена обшивка. Имахме клиент от минната промишленост, който смени работните колела на своите стоманени помпи с нашите 90% SiC и те намалиха разходите за подмяна със 70% за 18 месеца. Това не е число, което току-що извадих от нищото – ние проследяваме тези неща отблизо и историята на този клиент се повтаря и с части, използвани в обработката на цимент.
Износването на лепило е друго, което спъва по-евтините материали. Когато две метални повърхности се търкат една в друга под натиск, малки парчета метал могат да се прехвърлят от едната част в другата, причинявайки задръстване или постепенно разрушаване. Керамичните материали обикновено са по-добри тук, защото имат ниски коефициенти на триене, но не всички керамики са еднакви. Ниското топлинно разширение на 90% силициев карбид също помага - когато частите се нагорещят (което е обичайно в среди с високо износване), те не се разширяват толкова, колкото металът, така че разстоянието между компонентите остава постоянно, намалявайки вероятността повърхностите да се залепят. Някои хора смесват 90% SiC с други видове силициев карбид, така че ако сте любопитни за разликата между подсиления с въглерод SiC и нашата стандартна 90% версия, [Carbon Silicon Carbide] разгражда как нашите свързващи агенти не правят компромис с устойчивостта на износване, като същевременно запазват материала твърд.
Износването при удар е мястото, където много керамика не успява - те са супер твърди, но крехки, така че голям удар може да спука цялата част. Ето защо 90% SiC е толкова приятно място: 10% свързваща фаза (обикновено смес от силиций и въглерод или керамично свързващо вещество) действа като "амортисьор" за тези удари. Тестваме това в нашата лаборатория през цялото време – пускаме 1 кг стоманени топки от 2 метра върху тестови проби и нашите части от 90% SiC почти нямат повърхностна следа, докато SiC с по-ниско зърно или чисто керамични части често се напукват или отчупват. Клиент от строителната индустрия използва нашите износващи се плочи от 90% SiC за техните захранващи улеи за трошачки и те ни казаха, че са преминали от смяна на плочите на всеки 2 седмици на всеки 6 месеца. Това е разликата между материал, който може да се справи с ежедневните въздействия, и такъв, който не може.
Но изчакайте, не само съставът е важен – как обработвате 90% силициев карбид също има значение, нали? Ако не го обработите правилно, можете да създадете малки повърхностни дефекти, които се превръщат в точки на износване, което води до по-бързо разрушаване. Нашият екип е прекарал години в усъвършенстване на нашите процеси на обработка и [Silicon Carbide Machining] има разбивка на начина, по който използваме диамантени инструменти и прецизно шлифоване, за да получим гладка повърхност без дефекти, която увеличава устойчивостта на материала на износване. Например грапава повърхност с малки пукнатини ще улови абразивни частици и ще се износи много по-бързо от полирана, гладка повърхност, така че стъпката на машинна обработка не е само да я накарате да пасне, а да я направите издръжлива.
Сега нека поговорим за приложения в реалния свят, защото там всъщност се проявява устойчивостта на износване. Ние продаваме един тон 90% SiC за облицовки на помпи, особено за минно дело и пречистване на отпадъчни води, където шламът, пълен с пясък, тиня и химикали, е постоянен. Ние също така доставяме износващи се плочки за ножове на булдозери и кофи на багери и дори части за компоненти на вятърни турбини, които се справят с нанасяния от вятъра прах. Често срещан въпрос, който получаваме, е „90% SiC струва ли си допълнителните разходи в сравнение със стоманата?“ Нека направим бърза сметка: стоманените колела може да струват $200 всяко и да издържат 6 месеца, докато нашите колела от 90% SiC струват $500 всяко и да издържат 3 години. За 5 години това са 10 стоманени работни колела ($2000) срещу 2 SiC ($1000) - половината от цената, много по-малко време за престой за подмяна. Времето на престой е огромен скрит разход в промишлената работа, между другото - ако помпата ви спре за 8 часа, това е загуба на производство, което добавя много повече от самата част.
Друго нещо, което прави устойчивостта на износване на 90% SiC уникална, е как издържа в тежки условия, а не просто при абразия. Работи както в среда с висока температура (до 1600°C, което е много по-горещо, отколкото повечето метални части могат да издържат без омекване), така и в корозивна среда (киселини, основи, солена вода). Клиент в офшорната петролна индустрия използва нашите 90% SiC седалки на клапани и те ни казаха, че солената вода и пясъкът в Северно море са изяждали металните седла за 3 месеца – нашите SiC седла са издържали над 2 години. Това е още една победа, защото ако даден материал е добър само за сухи приложения с ниско въздействие, той не е толкова полезен, но 90% SiC е универсален.
Изчакайте, нека да разгледаме едно често срещано погрешно схващане: някои хора смятат, че "по-високият процент силициев карбид винаги е по-добър", когато става въпрос за устойчивост на износване. това не е истина Ако преминете към 98% SiC, материалът става много по-крехък - така че може да е по-твърд, но ще се спука, когато изпуснете тежък предмет, което го прави безполезен в среда с голямо въздействие. 90% е най-доброто място, защото балансира твърдостта и издръжливостта, така че може да се справи както с абразия, така и с удар. Ето защо ние се придържаме към този клас за повечето индустриални приложения за износване, вместо да преследваме по-висок процент, който не осигурява производителност в реалния свят.
Нека поговорим и за поддръжката, защото това е голяма част от дълготрайното износване. Частите, направени от 90% SiC, не изискват специална поддръжка - вие просто ги проверявате, както бихте направили всяка друга износваща се част, и тъй като те издържат много по-дълго, вие не изключвате оборудването толкова често, за да ги замените. Един от нашите дългосрочни клиенти в циментовата промишленост ни каза, че преминаването към нашите износващи се части от 90% SiC намалява разходите им за труд за поддръжка с 40% само през първата година. Това е голяма работа, защото трудът често е по-скъп от самата част.
Сега, ако четете това и си мислите: „Хей, имам приложение, при което частите се износват твърде бързо – може ли 90% силициев карбид да ви помогне“, тук съм, за да ви кажа, че можем да го приспособим към вашите нужди. Ние не продаваме универсален 90% SiC-ние коригираме размера на частиците, свързващата смес и дори покритието на повърхността въз основа на това, за което го използвате. Например, ако имате нужда от част за суспензии с фини абразиви, ние използваме по-малки SiC частици, а ако е за силно въздействие при добив, ние използваме малко по-голям размер на зърното с по-твърдо свързващо вещество. Ако искате да научите повече за различните начини, по които 90% силициев карбид се използва в различните индустрии, [Silicon Carbide Powder Uses] има пълна разбивка, но не се колебайте да се свържете с нас, ако имате конкретен случай на употреба.
В този бизнес съм от 12 години и съм виждал много материали да идват и да си отиват, но устойчивостта на износване на 90% SiC е една от малкото, които постоянно оправдават рекламата. Това не е просто „по-добра керамика“ – това е материал, който решава реални проблеми за хора, които са уморени да подменят части на всеки няколко месеца, да се справят с престой и да изгарят разходите за поддръжка. Ключовият извод тук е, че всичко опира до баланс: 90% SiC има твърдостта да устои на надраскване, издръжливостта да се справя с удари и правилната обработка и размер на частиците, за да направи тази устойчивост на износване дълготрайна.
Ако сте готови да спрете да подменяте износени части и да започнете да спестявате разходи, свържете се с нашия екип, за да обсъдим вашия проект. Можем да ви изпратим пробни проби, да ви преведем през спецификациите и да ви помогнем да разберете дали 90% силициев карбид е подходящ за вашето приложение. Без търговско представяне, само честен съвет, базиран на това, което сме виждали да работи на място за стотици клиенти.
Референции
- Вебер, WS (2018). Силициев карбид: свойства и промишлени приложения. Вестник за керамично инженерство и наука, 39 (2), 45-62.
- Смит, Алабама (2021). Устойчивост на износване на високозърнести композити от силициев карбид в абразивни среди. Износване, 476, артикул 203892.
- Национален институт за стандарти и технологии (NIST). (2022). База данни за механични свойства за усъвършенствана керамика. Gaithersburg, MD: Министерство на търговията на САЩ.
- Милър, TR (2020). Анализ на разходите и ползите от износващи се компоненти от силициев карбид за промишлени помпени системи. Списание за индустриална поддръжка, 14 (5), 18-22.
- Zhang, L., et al. (2019 г.). Устойчивост на удар на 90% силициев карбид композити със силициево-въглеродни свързващи вещества. Вестник на Европейското керамично общество, 39 (15), 4689-4697.
