극저온 볼 밀 컵 및 볼에 가장 적합한 재료 찾기

저는 극저온의 볼 밀에서 먼저 연마해야하는 일련의 합금으로 작업하고 있습니다. 오염이 재료에 들어 가지 않도록주의하고이 목적을 달성하기 위해 신중한 조치를 취해야합니다.

불행히도 RBS 실험실을 통해 샘플 세트를 실행 한 다음 PIXE를 통해 다시 샘플을 실행하면 Fe 및 Cr 오염이 있음을 알 수있었습니다. 처음에는 샘플을 준비하는 데 사용 된 절삭 공구에서 나온 것으로 생각되어 EDM을 사용하여 절단 된 다른 샘플을 실행했습니다. 결과는 같습니다. 재료가 스테인리스 스틸과 접촉하는 유일한 다른 방법은 볼 밀링 단계입니다.

우리는 컵과 볼에 440C를 사용했지만 316L이이 애플리케이션에 더 적합 할 것 같습니다. 나는 440C가 일반적으로 저온에서 잘하지 않는다는 것을 알고 있지만 다른 실험실에서 사용하고 있기 때문에 우리는이 유형의 문제가있을 것으로 기대하지 않았습니다.

새로운 컵 및 볼 재료에 대해 고려해야 할 사항은 가공성, 비용, 가용성, 극저온 특성, 진동 및 피로 저항 및 밀봉 능력 (컵이 불활성 Ar 분위기에 채워짐)입니다. 또 다른 가능성은 현재 440C 재료의 열처리이지만, 그와 관련하여 최선의 방법이 무엇인지 확신 할 수 없습니다.

비용이 극단적 인 목표가 아닌 경우 공에 Co + WC 구성을 사용하여 오염이 가장 적을 수 있으며, 극저온 컵을 사용하여 공과 컵 사이의 마모를 방지 할 수 있습니다.

WC는 열적으로 매우 안정적이며 표면 경도가 매우 높습니다 (밀도는 말할 것도 없습니다). Co 바인더가 응력을 견딜 수있는 한 (또는 다른 적합한 바인더를 찾을 수있는 한) 밀링 볼의 밀도와 경도가 증가하여 밀링 시간 / 효율이 가속화되면서 오염이 훨씬 적어야합니다.

WC는 분말 형태로 쉽게 입수 할 수 있으며, 용융 Co (또는 Ni)를 가열 및 주입하여 '습식'처리 할 수있는 모든 기계를 사용하여 성형 및 소결 할 수 있습니다. 오염이나 가공 비용으로 인해 Co가 고정 할 수없는 것으로 판명 될 경우, 항상 가스가 적은 저온 냉동 에폭시를 사용하여 WC 분말을 습식 / 결합 할 수 있습니다 (더 이상 생각하면 더 잘 작동 할 수 있음).

나는 이것에 대해 Answer 또는 Comment 사이에서 토론했지만 궁극적으로는 그것이 불완전한 대답이지만 더 많은 대답이라고 생각합니다.

볼 밀링 공정 중 볼 / 컵 등으로부터 재료가 전달되는 것을 막는 것이 해결하려는 주요 문제인 것 같습니다. 재료를 교체해야 할 필요는 없으며 PVD 또는 CVD 코팅 을 기존 구성 요소에 추가 하는 것만으로도 벗어날 수 있습니다 .

DLC (diamond-like-carbon) 코팅이 먼저 떠 오릅니다.

그러나 나는 당신을 잘 도울 수있는 많은 코팅이 있다고 생각합니다. DLC 코팅은 매우 단단하고 내마모성이 뛰어납니다 ( "다이아몬드 같은"이름에서 알 수 있듯이). 그들은 벗겨 지거나 부서지지 않으며, 최종 사용 또는 "오염 없음"요건의 특성을 알지 못하지만, 이러한 코팅은 거의 모든 유기 및 합성 화학 물질에 완전히 불활성이며 인체에 완전히 불활성입니다. 잘.

이 응용 분야에서는 ta-C 또는 가능한 ta-C : H 코팅이 효과가 있다고 생각합니다. 매우 단단하고 내마모성이 있어야하지만 개인적 경험이없는 DLC는 UNCD (ultrananocrystalline diamond)입니다.

TiN 또는 TiAlN과 같은 더 전통적인 공구 코팅도 유용 할 수 있습니다. 귀하의 응용 분야에 가장 적합한 코팅에 대한 권장 사항은 없습니다. 저는 코팅 엔지니어가 아니며 과거에 본인의 응용 분야에 이러한 유형의 코팅을 사용해 본 경험이있는 엔지니어 일뿐입니다. :)

440C의 주요 장점은 높은 경화성입니다.

약 60 개의 로크웰 C의 최대 경도를 가진 440C는 많은 공구강과 경쟁 할 수있는 스테인리스 강입니다.

어닐링 된 상태 에서이 자료를 사용하고있는 것처럼 들립니다. 이 재료는 일반적으로 높은 경화성을 위해 선택됩니다-어닐링 된 상태에서 일반적으로 사용되지는 않습니다 (내가 아는 한).

이 재질은 다른 유사한 디자인에 일반적으로 사용되므로이 재질을 선택한 것 같습니다. 이 재료가 그 디자인에 어떤 조건을 사용하는지 궁금합니다.

다른 디자인 중 하나에서 일부 440C 구성 요소를 얻을 수 있다면 로크웰 테스트를 수행하여 열처리 여부를 확인합니다. 나는 열 처리에 돈을 넣을 것입니다. 열처리 된 재료는 50 년대에있을 것이고 어닐링 된 재료는 아마도 20 년대 -30 년대 로크웰 C에있을 것입니다.

로크웰 테스트를 수행하려는 경우 구체를 테스트하기 어려울 수 있고 판독 값이 부정확 할 수 있으므로 평평한 구성 요소를 사용해보십시오.

열 치료로 시작하는 곳에서 카펜터의 데이터 시트 는 일반적으로 매우 안정적입니다. 440C에 대한 권장 사항은 다음과 같습니다.

• HARDEN : 열 1850 / 1950ºF (1010 / 1066ºC); 침액; 따뜻한 기름에 담 그거나 공기를 식히십시오. 경도는 60HRC입니다. 과열시키지 마십시오. 최대 경도를 얻을 수 없습니다.
• 템퍼 : 최대 응력을 제거하고 최대 경도를 유지하려면 300 / 350ºF (149 / 177ºC)에서 1 시간 이상 온도를 조절하십시오.

당신이 열 치료를 찾고 있다면, 아마 거기에서 시작합니다.

316이 좋은 선택이라고 생각하지 않습니다.

440C보다 훨씬 더 부드러운 (구미) 재료이므로 재료 이동 문제를 악화시킬 것이라고 생각합니다.

저는 이것이 불완전한 대답이라고 말했습니다.

귀하의 질문에 직접 답변한다는 것을 알지 못하기 때문입니다. 가능한 해결 방법을 제공하지만 코팅 전문가와 응용 프로그램의 정확한 요구 사항에 대해 논의하고 그들이 말하는 것을 볼 필요가 있기 때문에 불완전합니다.

예를 들어, 나는 이러한 코팅이 극저온에서 어떻게 수행되는지 , 또는 볼 밀링 공정에서 사용되는 연마제에 가장 적합한 코팅이 무엇인지 알지 못합니다 .

나는 내가 일하는 일부 독특한 문제를 해결하기 위해 DLC 코팅을 사용했으며, 내가 대안을 찾을 수 없다고 생각하는 일을 할 수있었습니다.

또한 평판이 좋고 안정적인 코팅 공급 업체를 찾는 것이이 기술을 적용하는 데있어 가장 어려운 부분이라고 말하고 싶었습니다. 그것이 매우 어려운 도전이 될 수 있기 때문에, 나는 제안을 시작의 장소로만 제공하며, Oerlikon Balzers와 개인적으로 좋은 경험을 한 것 외에는 더 이상의 보증이 없습니다. 공급 업체 추천에 대한 정책을 모르고 공급 업체와 관계가 없으므로 정책을 위반하는 경우 공급 업체 이름을 제거하도록이 답변을 자유롭게 편집하십시오.

누구와 거래하든 관계없이 응용 프로그램 엔지니어 중 한 사람에게 응용 프로그램 의 특정 요구 사항에 대해 이야기하고 권장 코팅을 확인하는 것이 좋습니다.

결산 생각

PVD / CVD 코팅은 본질적으로 마찰적입니다. 다른 재료와의 계면에는 영향을 주지만 기본 기판의 특성은 변경하지 않습니다.

베어링 설계에 대해 이야기 할 때 일반적으로 임베드 가능성이라고하는 속성이 있습니다. 이것은 기본적으로 이물질을 흡수 (또는 자체 내장)하는 베어링 재료 능력을 말합니다.

디자인의 본질에 대해 더 많이 알지 못하면, 내 직감은 볼 / 컵 등이 당신이 갈고 싶었던 약간의 합금을 포함 하고 있기 때문에 이것이 일어나기를 원하지 않는다고 말합니다 . 이것이 바람직 할 것 같지는 않습니다. 이것이 내가 316이 좋지 않은 선택이라고 생각하는 또 다른 이유입니다.

임베드 가능성을 줄이려면 더 단단한 인쇄물이 필요합니다.

440C 구성 요소를 먼저 열처리 한 다음 PVD 코팅을 적용하여 용도에 맞는 최상의 속성 조합을 얻는 것이 좋습니다. 필자는 코팅에 어떤 코팅이 적용되는지 (예 : 온도, 재료 호환성 등) 코팅 엔지니어에게 분명히 이야기 할 것입니다.

나는 알루미나 볼을 권장합니다 (강철 합금은 아님).

나는 알루미나 볼을 사용하여 5 톤 용량의 볼 밀과 실험실 (250 그램)의 포트 밀을 사용했습니다.

나는 알루미나 볼이 불활성 (이미 산화되어) 불순물을 도입하더라도 Fe 및 Cr과 같은 합금에 화학적으로 영향을 줄 것이라고 생각하지 않습니다.

알루미나 볼의 경우 마모율이 매우 낮습니다. 매일 사용하면 3 개월마다 정기적으로 공을 보충해야합니다.

알루미나 볼은 또한 극저온 온도 (CMIIW)에 사용될 수 있습니다. 명심해야 할 점 : 밀링 후 포트 밀 온도가 매우 뜨겁고 (거의 끓는 경우) 극저온 유지가 어려울 수 있습니다.