สวัสดี ฉันชื่อ Jake หัวหน้าฝ่ายเทคนิคของซัพพลายเออร์ซิลิคอนคาร์ไบด์รายหนึ่งที่ไว้วางใจในด้านวัสดุอุตสาหกรรมประสิทธิภาพสูง เมื่อลูกค้าติดต่อมาถามว่า "อะไรคือเรื่องใหญ่เกี่ยวกับความต้านทานการสึกหรอของซิลิกอนคาร์ไบด์ 90%" ฉันได้รับมัน-วัสดุส่วนใหญ่รับประกันประสิทธิภาพที่ยาวนาน แต่มีไม่มากนักที่สนับสนุนสิ่งนี้ หลังจากทำงานกับสารประกอบนี้มานานหลายปี โดยทดสอบกับทุกสิ่งตั้งแต่ชิ้นส่วนในเหมืองไปจนถึงปลอกปั๊ม ฉันได้แจกแจงรายละเอียดที่ชัดเจนถึงสิ่งที่ทำให้ความต้านทานการสึกหรอของ SiC 90% มีความโดดเด่น ตั้งแต่พื้นห้องปฏิบัติการไปจนถึงภาคสนาม
ก่อนอื่น เรามาทำความเข้าใจพื้นฐานเบื้องต้นกันก่อน เพื่อเป็นการปูทาง: ซิลิคอนคาร์ไบด์มักถูกเรียกว่า "คาร์บอรันดัม" โดยคนในอุตสาหกรรมรุ่นเก่า ใช่ไหม? เป็นวัสดุคล้ายเซรามิกที่มีความแข็งเป็นพิเศษซึ่งมีมานานหลายทศวรรษ แต่เมื่อไม่นานมานี้ได้กลายเป็นวัสดุที่นิยมใช้สำหรับการใช้งานที่มีการสึกหรอสูง โดยเฉพาะซิลิคอนคาร์ไบด์ 90% หมายความว่ามีเม็ด SiC ที่มีความหนาแน่นสูง (อีก 10% ที่เหลือส่วนใหญ่เป็นวัสดุยึดเกาะที่ยึดเข้าด้วยกันโดยไม่ทำให้เปราะ) หากคุณต้องการเจาะลึกถึงที่มาของชื่อคาร์บอรันดัม [ซิลิคอน คาร์ไบด์ หรือที่รู้จักในชื่อ "คาร์บอรันดัม"] มีลำดับเวลาที่รวดเร็วซึ่งน่าสนใจมากกว่าข้อเท็จจริงสนุกๆ ในตำราเรียน จริงๆ แล้วมันถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยบังเอิญเมื่อนักวิทยาศาสตร์พยายามผลิตเพชรในช่วงทศวรรษปี 1800
ตอนนี้ ความต้านทานต่อการสึกหรอเป็นเรื่องเกี่ยวกับสองสิ่งสำคัญ: ความแข็ง (ความต้านทานต่อรอยขีดข่วนหรือการเยื้องของบางสิ่งบางอย่าง) และความเหนียว (ความเหนียวจะไม่แตกได้ดีแค่ไหนเมื่อมีรอยขีดข่วนหรือแรงกระแทกเกิดขึ้น) ตะปู SiC 90% ทั้งคู่ ดีกว่าเหล็กกล้ามาตรฐานหรือแม้แต่เซรามิกคอมโพสิตเกรดต่ำกว่า เริ่มจากรองพื้นกันก่อน: โครงสร้างของเกรน ขนาดของอนุภาค SiC ในวัสดุของคุณมีบทบาทอย่างมากที่นี่ หากเมล็ดมีขนาดใหญ่เกินไป มันมีแนวโน้มที่จะแตกออกเมื่อถูกับพื้นผิวแข็งอื่น เล็กเกินไป และไม่เชื่อมต่อกันเพื่อต้านทานการเสียดสี ซิลิคอนคาร์ไบด์ 90% มาตรฐานของเราใช้ขนาดอนุภาคที่ปรับมาเพื่อความสมดุล คุณสามารถดูข้อมูลจำเพาะที่แน่นอนได้ที่ [ขนาดอนุภาคซิลิคอนคาร์ไบด์ 0-10.html] โดยเราจะปรับการให้คะแนนให้เหมาะกับทุกอย่างตั้งแต่ชิ้นส่วนตกแต่งละเอียดไปจนถึงอุปกรณ์การทำเหมืองที่ใช้งานหนัก
เดี๋ยว เรามาดูกันว่าจริงๆ แล้ว "เสื้อผ้า" หมายถึงอะไร เพราะการสวมใส่ไม่ได้เหมือนกันทั้งหมด มีการสึกหรอจากการเสียดสี (เมื่ออนุภาคขนาดเล็กเกิดรอยขีดข่วนและขูดชิ้นส่วนของคุณ) การสึกหรอแบบยึดเกาะ (เมื่อพื้นผิวทั้งสองติดกันและฉีกวัสดุออก) และการสึกหรอจากแรงกระแทก (เมื่อมีภาระหนักกระทบชิ้นส่วนของคุณซ้ำๆ) SiC 90% บดขยี้ทั้งสาม และนี่คือเหตุผลว่าทำไมจึงสำคัญสำหรับการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง การสึกหรอจากการเสียดสีเป็นปัญหาที่พบบ่อยที่สุดสำหรับชิ้นส่วนอุตสาหกรรม เช่น สายพานลำเลียงที่เคลื่อนย้ายกรวด ปั๊มเคลื่อนย้ายสารละลายทราย หรือแม้แต่ส่วนประกอบวาล์วในการทำงานน้ำมันและก๊าซที่ต้องจัดการกับเศษหิน SiC 90% มีระดับความแข็ง Vickers อยู่ที่ประมาณ 2,500-2,800 GPa ซึ่งแข็งกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนเกือบสามเท่า (ซึ่งมีนาฬิกาอยู่ที่ประมาณ 800 GPa) นั่นหมายความว่าเมื่ออนุภาคหินหรือแร่ขนาดเล็กกระทบกับชิ้นส่วน SiC 90% จะมีโอกาสเกิดรอยขีดข่วนน้อยกว่าการกระแทกกับซับในที่เป็นเหล็ก เรามีลูกค้าในอุตสาหกรรมเหมืองแร่เปลี่ยนใบพัดปั๊มเหล็กเป็น SiC 90% ของเรา และพวกเขาก็ลดต้นทุนการเปลี่ยนลง 70% ใน 18 เดือน นั่นไม่ใช่ตัวเลขที่ฉันเพิ่งดึงออกมาจากอากาศ เราติดตามสิ่งนั้นอย่างใกล้ชิด และเรื่องราวของลูกค้านั้นก็ถูกทำซ้ำกับชิ้นส่วนที่ใช้ในการแปรรูปซีเมนต์เช่นกัน
การสึกหรอของกาวเป็นอีกสิ่งหนึ่งที่ทำให้วัสดุราคาถูกสะดุด เมื่อพื้นผิวโลหะสองชิ้นถูกันภายใต้แรงกด ชิ้นส่วนโลหะเล็กๆ สามารถถ่ายโอนจากส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่งได้ ทำให้เกิดการยึดเกาะหรือพังทลายทีละน้อย วัสดุเซรามิกมักจะดีกว่าที่นี่เนื่องจากมีค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีต่ำ แต่ไม่ใช่ว่าเซรามิกทั้งหมดจะถูกสร้างขึ้นเท่ากัน การขยายตัวทางความร้อนที่ต่ำของซิลิคอนคาร์ไบด์ 90% ยังช่วยให้เมื่อชิ้นส่วนร้อน (ซึ่งเป็นเรื่องปกติในสภาพแวดล้อมที่มีการสึกหรอสูง) พวกมันจะไม่ขยายตัวมากเท่ากับโลหะ ดังนั้นช่องว่างระหว่างส่วนประกอบจึงมีความสม่ำเสมอ จึงช่วยลดโอกาสที่พื้นผิวจะเกาะติดกัน บางคนผสม SiC 90% กับเกรดซิลิกอนคาร์ไบด์อื่นๆ ดังนั้น หากคุณสงสัยเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่าง SiC ที่เสริมด้วยคาร์บอนกับรุ่นมาตรฐาน 90% ของเรา [คาร์บอนซิลิคอนคาร์ไบด์] จะแจกแจงรายละเอียดว่าสารยึดเกาะของเราไม่ลดความต้านทานการสึกหรอในขณะที่รักษาวัสดุให้คงความแข็งไว้อย่างไร
การสึกหรอจากแรงกระแทกคือจุดที่เซรามิกจำนวนมากขาด เนื่องจากมีความแข็งมาก แต่เปราะ ดังนั้นการกระแทกอย่างรุนแรงอาจทำให้ชิ้นส่วนทั้งหมดแตกได้ นั่นเป็นเหตุผลที่ SiC 90% เป็นจุดที่น่าสนใจ โดยระยะการยึดเกาะ 10% (โดยปกติจะเป็นส่วนผสมของซิลิคอนและคาร์บอน หรือสารยึดเกาะเซรามิก) ทำหน้าที่เหมือน "โช้คอัพ" สำหรับแรงกระแทกเหล่านั้น เราทดสอบสิ่งนี้ในห้องปฏิบัติการของเราตลอดเวลา โดยปล่อยลูกบอลเหล็ก 1 กก. จากความสูง 2 เมตรลงบนตัวอย่างทดสอบ และชิ้นส่วน SiC 90% ของเราแทบไม่มีรอยบนพื้นผิว ในขณะที่ SiC ระดับเม็ดล่างหรือชิ้นส่วนเซรามิกบริสุทธิ์มักจะแตกหรือแตกหัก ลูกค้าในอุตสาหกรรมการก่อสร้างใช้แผ่นกันสึก SiC 90% ของเราสำหรับรางป้อนอาหารของเครื่องบด และพวกเขาก็บอกเราว่าพวกเขาเปลี่ยนจากการเปลี่ยนแผ่นทุกๆ 2 สัปดาห์เป็นทุกๆ 6 เดือน นั่นคือความแตกต่างระหว่างวัสดุที่สามารถรับมือกับผลกระทบรายวันกับวัสดุที่ไม่สามารถทำได้
แต่เดี๋ยวก่อน ไม่ใช่แค่องค์ประกอบเท่านั้น วิธีที่คุณตัดเฉือนซิลิคอนคาร์ไบด์ 90% ก็มีความสำคัญเช่นกัน ใช่ไหม หากคุณไม่ได้ตัดเฉือนอย่างถูกต้อง คุณสามารถสร้างข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ บนพื้นผิวที่กลายเป็นจุดสึกหรอ ส่งผลให้ชำรุดเร็วขึ้น ทีมงานของเราใช้เวลาหลายปีในการปรับปรุงกระบวนการตัดเฉือนของเรา และ [Silicon Carbide Machining] มีรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการใช้เครื่องมือเพชรและการเจียรที่แม่นยำเพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบและปราศจากข้อบกพร่อง ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการสึกหรอของวัสดุ ตัวอย่างเช่น พื้นผิวขรุขระที่มีรอยแตกเล็กๆ จะจับอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและสึกหรอได้เร็วกว่าพื้นผิวที่เรียบและขัดเงา ดังนั้นขั้นตอนการตัดเฉือนจึงไม่ใช่แค่การทำให้พอดีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการทำให้มีอายุการใช้งานยาวนานด้วย
ตอนนี้ เรามาพูดถึงการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง เพราะนั่นคือจุดที่ความต้านทานการสึกหรอปรากฏขึ้นจริง เราจำหน่าย SiC 90% จำนวนมากสำหรับซับในปั๊ม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการทำเหมืองแร่และการบำบัดน้ำเสีย ซึ่งมีตะกอนที่เต็มไปด้วยทราย ตะกอน และสารเคมีคงที่ นอกจากนี้เรายังจัดหาแผ่นกันสึกสำหรับใบมีดรถปราบดินและบุ้งกี๋ของรถขุด และแม้แต่ชิ้นส่วนสำหรับส่วนประกอบกังหันลมที่ต้องจัดการกับฝุ่นที่เกิดจากลม คำถามทั่วไปที่เราได้รับคือ "SiC 90% คุ้มค่ากับต้นทุนเพิ่มเติมหรือไม่เมื่อเทียบกับเหล็กกล้า" มาคำนวณกันสั้นๆ กันดีกว่า: ใบพัดเหล็กอาจมีราคา 200 เหรียญสหรัฐต่อใบในช่วง 6 เดือนที่ผ่านมา ในขณะที่ใบพัด SiC 90% ของเรามีราคา 500 เหรียญสหรัฐต่อใบในช่วง 3 ปีที่ผ่านมา ตลอดระยะเวลา 5 ปี นั่นคือใบพัดเหล็ก 10 ใบ ($2,000) เทียบกับใบพัด SiC 2 ใบ ($1,000) ซึ่งถูกกว่าครึ่งหนึ่ง และมีเวลาหยุดทำงานน้อยลงในการเปลี่ยน เวลาหยุดทำงานเป็นต้นทุนที่ซ่อนอยู่มหาศาลในงานอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม หากปั๊มของคุณหยุดทำงานเป็นเวลา 8 ชั่วโมง นั่นจะเป็นการสูญเสียการผลิต ซึ่งจะเพิ่มขึ้นมากกว่าตัวชิ้นส่วนเอง
อีกสิ่งหนึ่งที่ทำให้ความต้านทานการสึกหรอของ SiC 90% มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวก็คือ การทนทานต่อสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย ไม่ใช่แค่การเสียดสีธรรมดาเท่านั้น มันทำงานได้ทั้งในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (สูงถึง 1,600°C ซึ่งร้อนกว่าชิ้นส่วนโลหะส่วนใหญ่ที่สามารถจัดการได้โดยไม่อ่อนตัว) และสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน (กรด เบส น้ำเค็ม) ลูกค้าในอุตสาหกรรมน้ำมันนอกชายฝั่งใช้บ่าวาล์ว SiC 90% ของเรา และพวกเขาบอกเราว่าน้ำเค็มและทรายในทะเลเหนือเคยกัดกินผ่านเบาะโลหะใน 3 เดือน ซึ่งที่นั่ง SiC ของเรามีอายุการใช้งานนานกว่า 2 ปี นั่นเป็นชัยชนะอีกประการหนึ่ง เพราะหากวัสดุเหมาะสำหรับการใช้งานที่แห้งและมีแรงกระแทกต่ำเท่านั้น มันก็ไม่ได้มีประโยชน์มากนัก แต่ SiC 90% นั้นใช้งานได้หลากหลาย
เดี๋ยว เราจะมาจัดการกับความเข้าใจผิดที่พบบ่อย: บางคนคิดว่า "เปอร์เซ็นต์ของซิลิคอนคาร์ไบด์ที่สูงกว่าย่อมดีกว่าเสมอ" เมื่อพูดถึงเรื่องความต้านทานการสึกหรอ นั่นไม่เป็นความจริง หากคุณไปที่ SiC 98% วัสดุจะเปราะมากขึ้น ดังนั้นมันอาจจะยากขึ้น แต่จะแตกเมื่อคุณวางของหนักลง ทำให้ไม่มีประโยชน์ในสภาพแวดล้อมที่มีแรงกระแทกสูง 90% เป็นจุดที่น่าสนใจเพราะสมดุลระหว่างความแข็งและความเหนียว จึงสามารถทนต่อการเสียดสีและการกระแทกได้ นั่นเป็นเหตุผลที่เรายึดติดกับเกรดนี้สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ แทนที่จะไล่ตามเปอร์เซ็นต์ที่สูงกว่าซึ่งไม่ได้ให้ประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริง
มาพูดถึงการบำรุงรักษากันดีกว่า เพราะนั่นคือส่วนสำคัญของการสึกหรอในระยะยาว ชิ้นส่วนที่ทำจาก SiC 90% ไม่ต้องการการบำรุงรักษาเป็นพิเศษ คุณเพียงแค่ตรวจสอบชิ้นส่วนเหล่านั้นเหมือนกับที่คุณทำกับชิ้นส่วนที่สึกหรออื่นๆ และเนื่องจากมีอายุการใช้งานนานกว่ามาก คุณจึงไม่ได้ปิดอุปกรณ์บ่อยนักเพื่อเปลี่ยนชิ้นส่วนเหล่านั้น ลูกค้าระยะยาวรายหนึ่งของเราในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์บอกเราว่าการเปลี่ยนมาใช้ชิ้นส่วนสึกหรอ SiC 90% ของเราช่วยลดต้นทุนค่าแรงในการบำรุงรักษาได้ 40% ในปีแรกเพียงปีเดียว นั่นเรื่องใหญ่ เพราะค่าแรงมักจะแพงกว่าตัวชิ้นส่วนเอง
ตอนนี้ หากคุณกำลังอ่านข้อความนี้และคิดว่า "เฮ้ ฉันมีแอปพลิเคชันที่ชิ้นส่วนสึกหรอเร็วเกินไป ซึ่งซิลิคอนคาร์ไบด์ 90% สามารถช่วยคุณได้" ฉันมาที่นี่เพื่อบอกคุณว่าเราสามารถปรับแต่งให้ตรงตามความต้องการของคุณได้ เราไม่ได้ขาย SiC 90% ขนาดเดียวที่เหมาะกับทุกคน โดยเราจะปรับขนาดอนุภาค ส่วนผสมของสารยึดเกาะ และแม้แต่การตกแต่งพื้นผิวตามสิ่งที่คุณใช้งาน ตัวอย่างเช่น หากคุณต้องการชิ้นส่วนสำหรับสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนละเอียด เราจะใช้อนุภาค SiC ที่เล็กกว่า และหากมีไว้สำหรับการกระแทกในเหมืองหนัก เราจะใช้ขนาดเกรนที่ใหญ่ขึ้นเล็กน้อยพร้อมกับสารยึดเกาะที่แข็งกว่า หากคุณต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการต่างๆ ที่ใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์ 90% ในอุตสาหกรรมต่างๆ [การใช้ผงซิลิคอนคาร์ไบด์] มีรายละเอียดทั้งหมด แต่อย่าลังเลที่จะติดต่อหากคุณมีกรณีการใช้งานเฉพาะ
ฉันอยู่ในธุรกิจนี้มา 12 ปี และเห็นวัสดุมากมายเข้ามาและไป แต่ 90% ของ SiC ที่ทนทานต่อการสึกหรอเป็นหนึ่งในไม่กี่วัสดุที่ได้รับความนิยมอย่างต่อเนื่อง ไม่ใช่แค่ "เซรามิกที่ดีกว่า" เท่านั้น แต่ยังเป็นวัสดุที่ช่วยแก้ปัญหาที่แท้จริงสำหรับผู้ที่เบื่อหน่ายกับการเปลี่ยนชิ้นส่วนทุกๆ สองสามเดือน จัดการกับเวลาหยุดทำงาน และสิ้นเปลืองค่าบำรุงรักษา ประเด็นสำคัญที่นี่คือทั้งหมดที่เกี่ยวกับความสมดุล: SiC 90% มีความแข็งในการต้านทานรอยขีดข่วน ความทนทานในการรับมือกับแรงกระแทก และการตัดเฉือนและขนาดอนุภาคที่เหมาะสมเพื่อให้ทนทานต่อการสึกหรอได้ยาวนาน
หากคุณพร้อมที่จะหยุดเปลี่ยนชิ้นส่วนที่ชำรุดและเริ่มประหยัดต้นทุน โปรดติดต่อทีมของเราเพื่อหารือเกี่ยวกับโครงการของคุณ เราสามารถส่งตัวอย่างทดสอบ อธิบายข้อมูลจำเพาะ และช่วยให้คุณทราบว่าซิลิคอนคาร์ไบด์ 90% เหมาะสมกับการใช้งานของคุณหรือไม่ ไม่มีการเสนอขาย เป็นเพียงคำแนะนำที่ตรงไปตรงมาจากสิ่งที่เราเห็นมาแล้วว่าได้ผลสำหรับลูกค้าหลายร้อยราย
อ้างอิง
- เวเบอร์, ดับบลิวเอส (2018) ซิลิคอนคาร์ไบด์: คุณสมบัติและการประยุกต์ทางอุตสาหกรรม วารสารวิศวกรรมเซรามิกและวิทยาศาสตร์, 39(2), 45-62.
- สมิธ, อลาบามา (2021) ความต้านทานการสึกหรอของคอมโพสิตซิลิคอนคาร์ไบด์เกรนสูงในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน สวม, 476, บทความ 203892.
- สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) (2022) ฐานข้อมูลคุณสมบัติทางกลสำหรับเซรามิกขั้นสูง Gaithersburg, MD: กระทรวงพาณิชย์ของสหรัฐอเมริกา
- มิลเลอร์, TR (2020) การวิเคราะห์ต้นทุนและผลประโยชน์ของส่วนประกอบการสึกหรอของซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับระบบปั๊มอุตสาหกรรม นิตยสารบำรุงรักษาอุตสาหกรรม, 14(5), 18-22.
- จาง แอล และคณะ (2019) ความต้านทานแรงกระแทกของคอมโพสิตซิลิคอนคาร์ไบด์ 90% พร้อมสารยึดเกาะซิลิคอนคาร์บอน วารสารสมาคมเซรามิกแห่งยุโรป, 39(15), 4689-4697
