カーバイド摩耗部品の摩耗メカニズムは何ですか？

炭化物の摩耗部品は、硬度、耐摩耗性、高温安定性のため、さまざまな業界で広く使用されています。炭化物の摩耗部品サプライヤーとして、これらの部品の摩耗メカニズムを理解することは、高品質の製品を提供し、お客様の多様なニーズを満たすために重要です。このブログでは、炭化物の摩耗部品のさまざまな摩耗メカニズムと、これらのコンポーネントのパフォーマンスと寿命にどのように影響するかを調べます。

研磨摩耗

研磨摩耗は、炭化物の摩耗部品で遭遇する最も一般的な摩耗メカニズムの1つです。カウンターフェイスの硬い粒子または吸引力が炭化物の表面をスライドまたは転がり、材料除去を引き起こしたときに発生します。このタイプの摩耗は、さらに2つのカテゴリの2つのカテゴリに分類できます。

• 両体研磨摩耗：両体研磨摩耗では、硬い粒子は炭化物摩耗部の表面と直接接触しています。これは、炭化物が採掘、建設、金属加工などの粗いまたは研磨材の材料に対してスライドするアプリケーションで使用される場合に発生する可能性があります。たとえば、採掘操作では、炭化物ドリルビットは、硬い岩層を浸透させる際に2体の研磨摩耗を発生させる可能性があります。岩粒子の鋭い縁は、ドリルビットの表面から材料を引っ掻いて除去し、徐々に切断効率と寿命を減らします。
• 三体研磨摩耗：3体研磨摩耗は、炭化物の摩耗部と反対側の間に硬い粒子が閉じ込められているときに発生します。これらの粒子は研磨剤として機能し、両方の表面に摩耗を引き起こす可能性があります。このタイプの摩耗は、炭化物がスラリーまたはポンプ、バルブ、粉砕機などの粒子の混合物にさらされる用途で一般的に観察されます。たとえば、スラリーポンプでは、炭化物インペラーは、水と研磨粒子の混合物で回転するときに3体研磨摩耗を経験する場合があります。粒子はインペラーとポンプケーシングの間に閉じ込められ、両方のコンポーネントが時間の経過とともに摩耗します。

研磨摩耗を緩和するには、特定のアプリケーション要件に基づいて、適切な炭化物グレードと組成を選択することが重要です。硬度と靭性が高い炭化物は、一般に研磨摩耗に対してより耐性があります。さらに、コーティングや熱処理などの表面処理を適用して、炭化物摩耗部品の耐摩耗性を高めることができます。たとえば、ダイヤモンドのような炭素（DLC）コーティングは、摩擦と摩耗を減らす硬くて滑らかな表面を提供できます。

接着剤の摩耗

接触の2つの表面が、局所的な結合とその後の材料移動を経験すると、接着摩耗が発生します。これは、炭化物の摩耗部品と反対側が高圧と相対運動の下で密接に接触している場合に発生する可能性があります。表面間の結合は、表面の粗さ、化学反応性、温度などの要因が原因である可能性があります。

• コールド溶接と材料の転送：顕微鏡レベルでは、炭化物と反対フェースの表面の吸引力が接触し、小さな溶接を形成することができます。これらの溶接は、相対運動中に壊れる可能性があり、材料を一方の表面からもう一方の表面に伝達します。このプロセスはコールド溶接として知られています。たとえば、金属形成操作では、炭化物が金属ワークピースと接触するときに粘着性の摩耗が発生する場合があります。高圧と摩擦により、金属がダイの表面に付着し、材料の移動と摩耗につながる可能性があります。
• フレッティングウェア：フレッティングウェアは、2つの表面が小さな振動運動を受けたときに発生する特別なタイプの接着摩耗です。これは、炭化物摩耗部が自動車エンジンや航空宇宙コンポーネントなどの振動または動的荷重にさらされるアプリケーションで発生する可能性があります。表面間の小さな相対運動は、酸化、材料の移動、および表面損傷を引き起こす可能性があります。たとえば、キャブレターでは、炭化物の針バルブは、エンジンによって生成された振動により、フレッティング摩耗が発生する可能性があります。針バルブとシートの間を絶えずこすることは、物質的な損失を引き起こし、キャブレターの性能に影響を与える可能性があります。

接着剤の摩耗を防ぐには、表面間の接触圧力と摩擦を減らすことが重要です。これは、潤滑剤または摩擦防止コーティングを使用することで実現できます。潤滑剤は、表面の間に薄膜を形成し、直接接触を減らし、コールド溶接を防ぐことができます。ジスルフィドモリブデン（MOS2）やポリテトラフルオロエチレン（PTFE）などの抗摩擦コーティングは、炭化物の摩耗部品の性能を低下させ、改善する低摩擦表面を提供できます。

腐食性摩耗

腐食性の摩耗は、炭化物の摩耗部分が化学溶液や湿度の高い大気などの腐食性環境にさらされると発生します。腐食と摩耗の組み合わせは、材料の損失を加速し、炭化物の摩耗部の寿命を減らすことができます。

• 化学腐食：化学腐食は、炭化物と腐食性培地の間の化学反応の結果です。これにより、炭化物が溶解したり、表面に腐食生成物を形成したりする可能性があります。たとえば、化学処理プラントでは、炭化物バルブが酸性またはアルカリ溶液にさらされる可能性があります。炭化物と溶液の間の化学反応により、バルブの表面が腐食し、孔食、亀裂、材料の喪失につながる可能性があります。
• 侵食腐食：侵食腐食は、侵食と腐食の組み合わせです。流体の流れの研磨粒子が炭化物の表面に機械的な摩耗を引き起こし、腐食性培地が露出した表面を攻撃するときに発生します。このタイプの摩耗は、パイプライン、ポンプ、タービンなどの用途で一般的に観察されます。たとえば、海水淡水化プラントでは、炭化物のノズルは、研磨粒子を含む海水の高速流のために侵食腐食を経験する可能性があります。研磨粒子はノズルの表面を侵食する可能性がありますが、塩水は腐食を引き起こし、急速な材料の損失を引き起こす可能性があります。

炭化物を保護するには、腐食性の摩耗から部品を摩耗するために、特定の腐食性環境に耐性のある炭化物グレードを選択することが重要です。高いクロムまたはニッケル含有量の炭化物は、一般に腐食に対してより耐性があります。さらに、炭化物と腐食性培地の間に障壁を提供するために、表面コーティングまたはライニングを適用できます。たとえば、セラミックコーティングは、優れた腐食抵抗と摩耗保護を提供できます。

疲労摩耗

疲労摩耗は、炭化物の摩耗部が繰り返されるストレスや株などの周期的な負荷にさらされるときに起こります。これにより、材料が亀裂を発症し、最終的に失敗する可能性があります。疲労摩耗は、炭化物が切削工具、ベアリング、ギアなどの高速または高ストレス環境で使用される用途で一般的に観察されます。

• 表面疲労：循環荷重が亀裂が開始し、炭化物の摩耗部の表面に伝播すると、表面疲労が発生します。これらの亀裂は成長し、材料を吐き出し、表面の損傷と摩耗を引き起こす可能性があります。たとえば、ボールベアリングでは、炭化物のボールは、レースウェイとの繰り返しのコンタクトがあるため、表面疲労を経験する場合があります。周期的な応力により、ボールの表面がマイクロクラックを発達させる可能性があり、最終的にピットの形成とスパリングにつながる可能性があります。
• 地下疲労：環状疲労は、周期的な荷重が亀裂を発生させ、炭化物摩耗部の表面の下に伝播すると発生します。これらの亀裂は成長し、材料が内側から失敗する可能性があります。このタイプの疲労摩耗は、検出がより困難であり、突然の壊滅的な失敗につながる可能性があります。たとえば、炭化物の切削工具では、最先端のストレス濃度が原因で地下疲労が発生する可能性があります。切断中の周期的な負荷により、表面下の材料が亀裂を発生させる可能性があり、最終的にツールの破損につながる可能性があります。

疲労摩耗を防ぐために、予想される周期的な負荷に耐えるために、カーバイド摩耗部品を設計することが重要です。これには、部品のジオメトリ、材料特性、および表面仕上げの最適化が含まれます。さらに、炭化物の疲労抵抗を改善するために、適切な熱処理と表面処理を適用できます。たとえば、ショットピーニングは、炭化物の表面に圧縮残留応力を導入することができ、亀裂の開始と伝播を防ぐのに役立ちます。

結論

炭化物の摩耗部品の摩耗メカニズムを理解することは、適切な材料を選択し、効果的なソリューションを設計し、これらのコンポーネントの長期的な性能を確保するために不可欠です。炭化物の摩耗部品サプライヤーとして、私たちは、さまざまなアプリケーションで遭遇するさまざまな摩耗メカニズムに耐えるように設計された高品質の製品をお客様に提供することをお約束します。

あなたが探しているかどうかカーバイドブッシング、鉄道のタンピングタインの炭化物のヒント、 またはカーバイドボウル、特定の要件を満たすための専門知識と経験があります。当社のエンジニアチームと技術者チームは、適切な炭化物グレードを選択し、最適な部分ジオメトリを設計し、適切な表面処理を適用して最大の耐摩耗性とパフォーマンスを確保するためにお客様と協力できます。

炭化物の摩耗部品についてもっと知りたい場合や、特定のアプリケーションを念頭に置いている場合は、お気軽にお問い合わせください。私たちはあなたのニーズについて話し合い、あなたの摩耗の問題に最適なソリューションを提供することを楽しみにしています。

参照

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• Finnie、I。（1995）。固体粒子による表面の侵食。ウェア、186-187、233-241。
• Lim、SC、＆Ashby、MF（1987）。摩耗メカニズムマップ。 Acta Metallurgica、35（1）、1-24。
• Suh、NP（1973）。材料の摩耗。摩耗、25（1）、111-124。