Кобальт металлын зүсэх багажны үйлдвэрлэлд хэрэглээ
Кобальт бол орчин үеийн үйлдвэрлэл, ялангуяа нарийн боловсруулалт шаарддаг үйлдвэрлэлийн салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг стратегийн металл юм. Зүсэх багажны үйлдвэрлэлд кобальтыг халуунд тэсвэртэй байдал, хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг сайжруулж чаддаг хайлшийн элемент гэж нэрлэдэг. Тиймээс кобальтыг ихэвчлэн өндөр үрэлт, өндөр температур зэрэг эрс тэс нөхцөлд ажилладаг өрмийн хошуу, төгсгөлийн тээрэмнээс эхлээд токарийн цүүц, зүсэх оруулга хүртэл янз бүрийн төрлийн зүсэх хэрэгсэлд ашигладаг.
Кобальтын шинж чанарыг мэдэж аваарай
Материалын хувьд кобальт нь хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсэг болохын хувьд механик болон дулааны шинж чанараараа давуу талтай. Кобальт нь өндөр хайлах цэгтэй (ойролцоогоор 1.495°C), дулааны тогтвортой байдал сайтай, өндөр температурт хатуулгийг хадгалах чадвартай. Металл зүсэх процесст багаж болон ажлын хэсгийн хоорондох үрэлтийн улмаас үүссэн дулаан маш өндөр байж болно. Хэрэв зүсэх багажны материал хатуулгаа хадгалж чадахгүй бол зүсэх ирмэг нь хурдан бүдгэрч, хуванцар деформаци үүсч, эсвэл бүр хагарч болзошгүй. Кобальт нь эдгээр нөхцөл байдлаас урьдчилан сэргийлэхэд тусалдаг.
Кобальт нь зарим хайлшид илүү тогтвортой бичил бүтэц үүсгэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь зүсэх хэрэгсэл нь цохилтын ачаалал, өндөр эргэлтийн хурд эсвэл завсарлагатай зүсэлтэд (жишээлбэл, үечилсэн завсарлагатай гадаргууг зүсдэг тээрэмдэх процесст) өртөхөд илүү уян хатан болдог гэсэн үг юм.
Өндөр хурдны ган (HSS) дахь кобальтын үүрэг
Кобальтыг зүсэх багажны үйлдвэрлэлд хамгийн алдартай хэрэглээний нэг бол өндөр хурдтай ган (HSS) үйлдвэрлэх явдал юм. HSS-ийг өрмийн хошуу, цорго, реймер, фрезер үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг. Кобальтыг HSS-д нэмж, улаан хатуулаг буюу зүсэх температур өссөн ч хатуу хэвээр байх чадварыг нь нэмэгдүүлдэг.
Үүний нийтлэг жишээ бол кобальт HSS бөгөөд ихэвчлэн "HSS-E" эсвэл "кобальт HSS" гэж нэрлэгддэг бөгөөд 5%-8% кобальт агуулдаг. Энэхүү кобальтын агууламж нь HSS зүсэх хэрэгслийг уламжлалт HSS-ээс илүү өндөр хурдтайгаар ажиллуулах боломжийг олгодог, ялангуяа зэвэрдэггүй ган, хайлшин ган эсвэл өндөр суналтын материал зэрэг боловсруулахад хэцүү материалыг зүсэх үед.
Кобальт HSS-ийн давуу талууд нь дараахь зүйлийг агуулдаг.
1. Илүү сайн халуунд тэсвэртэй тул зүсэлтийн ирмэг нь бүдгэрэхэд илүү тэсвэртэй байдаг.
2. Хүнд хэрэглээнд багажны ашиглалтын хугацаа урт.
3. Өндөр дулаан үүсгэдэг зүсэлтүүдэд тогтвортой гүйцэтгэл.
4. Зөөлрүүлэхэд илүү тэсвэртэй бөгөөд энэ нь ихэвчлэн стандарт HSS-ийн сул тал юм.
Гэсэн хэдий ч багажны загвар болон зүсэлтийн параметрүүд тохиромжгүй бол хатуулаг болон халуунд тэсвэртэй байдал нэмэгдэх нь материалыг арай илүү хэврэг болгож болзошгүйг анхаарах нь чухал юм. Тиймээс зөв багажны геометр болон зүсэлтийн стратеги сонгох нь чухал хэвээр байна.
Цементжүүлсэн карбид дахь кобальт (шахмалжуулсан карбид)
HSS-ээс гадна кобальт нь цементэн карбид буюу шатаасан карбид гэж нэрлэгддэг зүсэх багажны материалыг боловсруулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь ерөнхийдөө вольфрамын карбид (WC) дээр суурилдаг. Шатсан карбидад кобальт нь анхдагч хатууруулагч бодис биш, харин карбидын хэсгүүдийг нягт, бат бөх бүтэц болгон холбодог холбогч бодис болдог.
WC хэсгүүд нь маш хатуу бөгөөд элэгдэлд тэсвэртэй боловч зөв холбогчгүйгээр материал нь хэт хэврэг болдог. Кобальт нь дараах шинж чанаруудын хослолыг өгдөг:
– Бат бөх чанар нэмэгдэж, багажийг хагаралд илүү тэсвэртэй болгоно.
– Цүүцний бат бэх байдалд нөлөөлдөг ширхэг хоорондын холбооны бат бэх сайжирна.
– Ялангуяа завсарлагатай зүсэлт хийхэд цочролын ачаалалд тэсвэртэй.
Зүсэх багажны үйлдвэрлэлд эргэлт болон тээрэмдэх зориулалттай карбидын оруулгыг ихэвчлэн тодорхой кобальт холбогч найрлагаар хийдэг. Кобальтын агууламж нь багажны үндсэн шинж чанарт нөлөөлдөг:
– Илүү өндөр кобальт → илүү бат бөх, барзгар гадаргуу эсвэл цочролын ачаалал үүсгэдэг материалд тохиромжтой.
– Кобальт багатай → илүү хатуу, элэгдэлд тэсвэртэй, өнгөлгөө болон өндөр хурдтай ажиллахад тохиромжтой боловч илүү хэврэг.
Тиймээс кобальт нь карбидын оруулгад элэгдэлд тэсвэртэй байдал ба бат бөх байдлын тэнцвэрийг "тохируулах" гол элемент болдог.
Тусгай хэрэглээнд зориулсан кобальт суурьтай супер хайлш
Кобальт нь өндөр хурдтай ган (HSS)-д хайлшлах элемент эсвэл карбидын холбогч байхаас гадна зарим супер хайлшийн үндсэн материал юм. Турбин, сансар судлал, өндөр температурт ажилладаг эд ангиудад илүү түгээмэл хэрэглэгддэг боловч зарим тусгай зүсэх багажны хэрэглээнд дулаан, исэлдэлт, зэврэлтэд тэсвэртэй тул кобальт дээр суурилсан хайлшийг ашигладаг.
Зүсэх багаж хэрэгслийн хувьд кобальт хайлшийг заримдаа хэт өндөр температур эсвэл химийн түрэмгий ажлын орчинд тэсвэртэй байх шаардлагатай эд ангиудад ашигладаг. Кобальтын супер хайлш нь HSS эсвэл карбид шиг түгээмэл биш боловч өндөр шаардлага тавьдаг нарийн хэрэглээнд зориулсан шийдлийг санал болгодог.
Кобальтын зүсэх гүйцэтгэлд үзүүлэх нөлөө
Машин боловсруулах практикт кобальт нь хэд хэдэн үндсэн механизмаар дамжуулан зүсэх хэрэгслийн гүйцэтгэлд хувь нэмэр оруулдаг.
1. Хурц байдлыг удаан хадгална
Халуун нэмэгдэхийн хэрээр зөөлөрөлд тэсвэртэй багаж нь зүсэлтийн ирмэгийн геометрийг хадгалах болно. Энэ нь дахин ирлэх эсвэл оруулга солих давтамжийг бууруулдаг.
2. Дулааны эвдрэлийн эрсдэлийг бууруулна
Хурдан зүсэх үед, ялангуяа хөргөлтийн шингэн ашиглах үед халуун-хүйтэн мөчлөг үүсдэг. Дулааны цочролд тэсвэртэй материалууд хагарч болзошгүй. Кобальт нь эдгээр нөхцөлд тэсвэртэй байдлыг сайжруулахад тусалдаг, ялангуяа зөв холбогчтой карбидын бүтцэд.
3. Бүтээмжийг нэмэгдүүлэх
Өндөр зүсэх хурдаар ажиллах боломжтой зүсэх хэрэгсэл нь үйлдвэрлэлийн гарцад шууд нөлөөлдөг. Багаж хэрэгсэл нь илүү үнэтэй байж болох ч боловсруулах хугацаа болон зогсолтын хугацаа багассан тул эд анги тус бүрийн нийт өртөг бага байж болно.
4. Гадаргуугийн чанарын тогтвортой байдал
Хурдан элэгдэлд ордоггүй ирмэг нь гадаргуугийн чанарыг илүү тогтвортой болгодог. Энэ нь автомашин, хэв, хэв, нарийн үйлдвэрлэл зэрэг хатуу хүлцэл шаарддаг салбаруудад чухал ач холбогдолтой.
Сорилтууд: өртөг, хангамж, эрүүл мэндийн талууд
Кобальтын ашиг тус асар их байгаа хэдий ч ашиглах нь хэд хэдэн бэрхшээлийг дагуулдаг. Эдийн засгийн хувьд кобальт бол дэлхийн нийлүүлэлт, үйлдвэрлэлийн эрэлт, геополитикийн асуудлаас шалтгаалан үнэ нь хэлбэлздэг металл юм. Зүсэх багажны үйлдвэрлэл нь гүйцэтгэлийн шаардлагыг өртгийн үр ашигтай тэнцвэржүүлэх ёстой бөгөөд ингэснээр кобальтын агууламжийг оновчтой болгох, дэвшилтэт бүрхүүл ашиглах, эсвэл өөр холбогч бодис боловсруулах зэрэг инновацид хүргэх ёстой.
Цаашилбал, хөдөлмөрийн аюулгүй байдлын үүднээс авч үзвэл кобальтын тоос болон зарим нэгдлүүд удаан хугацаанд амьсгалсан тохиолдолд аюултай байж болно. Нунтаглах, ирлэх, эсвэл металл нунтаг үйлдвэрлэх процесст тоосыг хянах, зохих агааржуулалт, зохих хувийн хамгаалах хэрэгслийг ашиглах нь чухал юм. Энэ нь кобальтыг "хориглосон" гэсэн үг биш, харин үйлдвэрлэлийн орчинд ХАБЭА-н менежментийн ач холбогдлыг онцолж байна.
Чиг хандлага: кобальтыг хэмнэхийн тулд бүрэх болон материалын инженерчлэл
Зүсэх багажны үйлдвэрлэл хөгжсөөр байгаа бөгөөд кобальт нь чухал бүрэлдэхүүн хэсэг хэвээр байгаа ч түүний хэрэглээ улам бүр "ухаалаг" болж байна. Орчин үеийн олон карбидын оруулга нь халуунд тэсвэртэй, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд TiAlN, AlCrN эсвэл бусад олон давхаргат бүрхүүлтэй байдаг. Зөв бүрээстэй багаж нь кобальтын хэт их агууламжгүйгээр өндөр гүйцэтгэлд хүрч чадна.
Нөгөөтэйгүүр, карбидын бичил бүтцийн инженерчлэл хөгжиж байгаа бөгөөд үүнд үр тарианы хэмжээ болон холбогчийн тархалтыг хянах зэрэг багтаж байгаа бөгөөд ингэснээр багаж нь хатуулаг-бат бөх чанарын оновчтой хослолыг бий болгож чадна. Эцсийн зорилго нь элэгдэлд тэсвэртэй, илүү тогтвортой, илүү хэмнэлттэй зүсэх багаж үйлдвэрлэх явдал юм.
Дүгнэлт
Кобальт нь халуунд тэсвэртэй байдал, хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг сайжруулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг тул зүсэх багажны үйлдвэрлэлд чухал металл юм. Өндөр хурдтай гангийн хувьд кобальт нь өндөр температурт хатуулгийг хадгалахад тусалдаг бөгөөд энэ нь багажийг хүнд материал, хурдан зүсэхэд тохиромжтой болгодог. Шатсан карбидын хувьд кобальт нь холбогч бодис болж, оруулгын бат бөх, найдвартай байдлыг нэмэгдүүлдэг. Өртөг, хангамж, хөдөлмөрийн эрүүл ахуйтай холбоотой бэрхшээлүүд хэвээр байгаа ч бүрхүүл, материалын инженерчлэлийн шинэчлэл нь кобальтыг улам үр ашигтай ашиглах боломжийг олгож байна.
Кобальт нь дээд зэргийн шинж чанар, олон талт хэрэглээний хослолын ачаар үйлдвэрлэлийн ертөнцөд илүү бүтээмжтэй, нарийвчлалтай, удаан эдэлгээтэй зүсэх багаж хэрэгслийг хөгжүүлэхэд гол элемент хэвээр байх болно.
