Stellite F
مقدمة عن Stellite F
Stellite F هي سبيكة مصبوبة قائمة على الكوبالت، صُمِّمت خصيصًا لتطبيقات القوة العالية ودرجات الحرارة المرتفعة التي تتطلب مقاومة للتلاصق (Galling)، وثباتًا ممتازًا أمام إجهادات الكلال الحراري (Thermal Fatigue)، وأداءً قويًا في مقاومة التآكل. تُستخدم عادةً في المكوّنات عالية السرعة مثل دوّارات الصمامات (Valve Rotors) ومانعات التسرب (Seals) وأجزاء توربينات البخار، حيث يكون التعرض للدورات الحرارية واهتراء الاحتكاك ووسائط العمليات العدوانية مستمرًا وشديدًا.
تُظهر Stellite F قابلية تشغيل جيدة وتجانسًا ميكانيكيًا باعتبارها مادة هجينة بين الصب والطرق/التشكيل، ما يجعلها مناسبة للتشغيل اللاحق عبر تشغيل CNC المتقدم. كما أنها تحافظ على صلادتها حتى 1000°م وتؤدي أداءً متميزًا في الانزلاق معدن-لمعدن، خصوصًا في تطبيقات الدوران أو الإحكام.
الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لسبيكة Stellite F
Stellite F (UNS R30665) تتميز بمحتوى كربون متوسط مع توازن جيد بين الكروم والتنغستن ضمن المصفوفة، ما يمنحها مقاومة عالية للتلاصق والأكسدة والصدمات تحت الحرارة.
التركيب الكيميائي (نموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (٪ وزني) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
الكوبالت (Co) | الباقي (≥50.0) | مصفوفة للقوة عند درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل |
الكروم (Cr) | 25.0–28.0 | يعزز مقاومة الأكسدة ويكوّن طبقات سطحية واقية |
التنغستن (W) | 4.5–6.5 | يشكل أطوار كربيدية صلبة للحماية من الاهتراء |
الكربون (C) | 0.9–1.2 | يضبط حجم الكربيدات لتعزيز القوة والصلادة |
الحديد (Fe) | ≤3.0 | عنصر متبقٍ |
النيكل (Ni) | ≤2.5 | يحسن الليونة وخواص الصب |
السيليكون (Si) | ≤1.2 | يساعد على مقاومة الأكسدة وتحسين سيولة الصب |
المنغنيز (Mn) | ≤1.0 | يحسن الليونة على الساخن وسلامة البنية المجهرية |
الخواص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | المعيار/شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 8.7 غ/سم³ | ASTM B311 |
نطاق الانصهار | 1300–1385°م | ASTM E1268 |
التوصيل الحراري | 13.0 واط/م·ك عند 100°م | ASTM E1225 |
المقاومية الكهربائية | 0.96 ميكروأوم·م عند 20°م | ASTM B193 |
التمدد الحراري | 12.8 ميكرومتر/م·°م (20–400°م) | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 420 جول/كغ·ك عند 20°م | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 210 غيغاباسكال عند 20°م | ASTM E111 |
الخواص الميكانيكية (مصبوب كما هو أو مُعالج بـHIP)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
الصلادة | 40–47 HRC (كما هو مصبوب) / حتى 50 HRC (HIP) | ASTM E18 |
مقاومة الشد | 980–1100 ميغاباسكال | ASTM E8/E8M |
مقاومة الخضوع (0.2٪) | 520–640 ميغاباسكال | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | 3.0–4.0٪ | ASTM E8/E8M |
مقاومة التلاصق (Galling) | ممتازة | ASTM G98 |
درجة حرارة التشغيل | حتى 1000°م | N/A |
الخصائص الرئيسية لسبيكة Stellite F
مقاومة عالية للتلاصق والاهتراء: مصممة للانزلاق تحت ضغط؛ تقاوم الالتصاق وانتقال المادة في الظروف الجافة ومع التزييت.
قوة تحمل للكلال الحراري: أداء ممتاز تحت دورات التسخين والتبريد المتكررة مع انجراف أبعادي محدود أو تلف سطحي منخفض.
مقاومة للتآكل والأكسدة: فعّالة في مقاومة البيئات الحمضية والمؤكسدة، بما في ذلك البخار عالي الضغط وغازات الاحتراق.
مقاومة للصدمات والتكهّف: تتحمل الإجهاد الدوري وقوى التكهّف في الأنظمة الدوّارة عالية السرعة مثل المضخات والتوربينات.
تحديات وحلول تشغيل CNC لسبيكة Stellite F
تحديات التشغيل
التلاصق أثناء تعشيق الأداة
بسبب خصائص مقاومة الالتصاق، قد تتعرض أدوات القطع للاحتكاك بدلاً من القص الفعّال، ما يؤدي إلى اهتزاز (Chatter) أو تكوّن حافة متراكمة (Built-Up Edge).
انخفاض التوصيل الحراري
تتراكم الحرارة المتولدة أثناء القطع عند قمة الأداة، ما يزيد احتمال حدوث شقوق دقيقة أو تدهور حراري لقمّات الكربيد.
شبكة كربيدات كاشطة
المحتوى المتوسط من الكربيدات يسبب تآكلًا ملحوظًا للأدوات، خصوصًا في التخشين أو القطع المتقطع.
استراتيجيات التشغيل المُحسّنة
اختيار الأداة
المعلمة | التوصية | المبرر |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد درجة K30 أو لقم CBN | توازن جيد بين الصلادة ومتانة مقاومة الكسر |
الطلاء | AlCrN أو TiSiN (PVD بسماكة 3–5 ميكرومتر) | حماية حرارية وتقليل الاحتكاك |
الهندسة | زاوية ميل محايدة مع صقل حافة 0.05 مم | يدعم ثبات القطع ويقلل تكسّر الحافة |
معلمات القطع (متوافقة مع ISO 3685)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/لفة) | عمق القطع (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 10–14 | 0.20–0.30 | 1.5–2.0 | 100–120 |
تشطيب | 18–22 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
المعالجة السطحية لأجزاء Stellite F المشغَّلة
الضغط المتساوي الحرارة الساخن (HIP)
HIP يعزز مقاومة الكلال والزحف ويزيل المسامية الداخلية في الأجزاء المصبوبة.
المعالجة الحرارية
المعالجة الحرارية تثبت بنية الكربيدات وتخفف الإجهاد وتحسن تجانس الصلادة عبر مناطق التشغيل.
لحام السبائك الفائقة
لحام السبائك الفائقة باستخدام مواد حشو مطابقة كيميائيًا يضمن متانة الوصلات في الأنظمة عالية الاهتراء أو شديدة التآكل.
الطلاء الحاجز للحرارة (TBC)
طلاء TBC يوفر عزلًا إضافيًا للأسطح العاملة ضمن تدفقات غاز ساخن فوق 950°م.
التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)
EDM مثالي لتحقيق تفاوتات ±0.01 مم في خصائص الصمامات والفتحات (Orifices) والكنتورات المعقدة.
حفر الثقوب العميقة
حفر الثقوب العميقة يمكّن تصنيع تجاويف عميقة أو قنوات تبريد دون التأثير على الثبات البنيوي.
اختبارات المواد والتحليل
اختبارات المواد تشمل اختبار الصلادة والتحقق من البنية المجهرية وتجارب مقاومة التلاصق، والفحوصات غير الإتلافية (UT, PT).
التطبيقات الصناعية لمكونات Stellite F
معدات التوربينات ومحطات البخار
دوّارات الصمامات وحلقات التوجيه وأسطح المقاعد التي تعمل في درجات حرارة وسرعات دوران عالية.
مكوّنات الإحكام عالية الضغط
مانعات تسرب انزلاقية وأكمام مضخات ووصلات دوّارة في قطاعات الكيميائيات وتوليد الطاقة والطيران.
معدات البحرية والتحلية
أجسام المضخات وأكمام الأعمدة وألواح الاهتراء المعرضة للمياه المالحة والتكهّف والتذبذب الحراري.
النفط والغاز
مكوّنات الصمامات الداخلية وحلقات التوجيه وأدوات القطع المعرضة لتعرية الرمال والهجوم الكيميائي ودورات الضغط.
استكشف المدونات ذات الصلة
