B4C эсвэл бор карбидан хийсэн взрывын савнууд элэгдэлтэй хүнд нөхцөлд бусад ихэнх төрлөөс илүү удаан үргэлжилдэг. Тогтмол мэдээллийн дагуу, 2023 оны Ponemon-ийн судалгаанд зааснаар, түүхий эдийг хэрэглэх үед эдгээр савнуудыг вольфрам карбидан савнаас дунджаар 40% бага солино гэж заасан байдаг. Илүү урт нас байх нь элэгдсэн хэсгийг солох цагийг багасгадаг бөгөөд цаг алдалгүй ажилладаг үйлдвэрүүдэд маш чухал ач холбогдолтой. Гэх мэтр, 2023 онд Industrial Blasting Journal-д дурдсанчлан, үйлдвэрийн нэг цагийн зогсолт дунджаар ойролцоогоор 5,600 ам.доллартай тэнцүү байдаг. Ийм мөнгө хурдан хурдан хуримтлагддаг.
Материалын шалгалт нь B4C-ийн илүү сайн элсэлтийн тэсвэрт чадлыг харуулж байна:
| Материал | Харьцангуй элсэлтийн хурд | Ажиллах хугацаа (цаг) | Ажиллаж буй цагт ноогдох зардал |
|---|---|---|---|
| Борын карбид (B4C) | 1.0 (суурь) | 600-800 | $2.10 |
| Тунгстен карбид | 2.8 дахин | 220-300 | $4.75 |
| Silicon Carbide | 3.5x | 180-250 | $5.20 |
Тусгаарлагдсан шинжилгээ нь B4C нь алюминийн исэлтэй холимогт 500 цагийн дараа <8% хувьд хоолойн диаметрээ өргөсгөснийг баталж, өрсөлдөгчдөөсөө 300–400% илүү үзүүлэлттэй байгааг харуулсан (Materials Engineering судалгааны сэтгүүл, 2024).
Олборлолт, нисэх онгоцны салбарт хийсэн мөчлөгийн үнэлгээ нь B4C-ийн эдийн засгийн давуу талыг илчилж байна. Хүнд бодисоор шахах системийн 2024 оны судалгаанд дараахь зүйлийг олж тогтоов:
Энэ гүйцэтгэл нь B4C-ийн хатуужил (9.5 Моос) болон уян харимхайн модуль (380 ГПа)-аас үүдэж, 150 psi даралтанд ч 0.01 мм/цаг-аас бага элэгдэл үзүүлдэг.
Бор карбид хатуужлын хувьд алмас, кубик бор нитридийн ард байрладаг бөгөөд Моосын масштабаар ойролцоогоор 9.6 оноотой. Түүний Виккерсын хатуужил 30 ГПа-аас давж, цахиур карбидын ойролцоогоор 27 ГПа, вольфрам карбидын ойролцоогоор 22 ГПа-аас илүү. Яагаад бор карбид ийм хатуу юм бэ? Энэ нь тусгай ромбо ширхэгт төрхтэй кристал бүтэцтэй. Түүний доторх бор атомнууд маш хүчтэй ковалент холбоогоор холбогдож, ямар ч зүйл нэвтрэхийг хүсэхгүй байгаа шиг нягт атомын тор үүсгэдэг.
B4C нь бөмбөгийн хэрэглээнд чухал 50 N/мм²-с дээш хүчдлийг тэсвэрлэдэг. 2021 оны трибологийн судалгаагаар 6 м/с хурд хүртэлх гулсах үед үрэлтийн коэффициент нь 0.35-с доош байхыг илчилжээ. Гол онцлог шинж чанаруудад:
Эдгээр шинж чанарууд нь зөөлөн бөөмсийн хүрэлцэх үед үрэлтээс илүү ачааллыг үр дүнтэй тараах боломжийг олгодог.
B4C нь 300 м/с хүртэлх мөргөлдөөний хурдтай үед багц задрахаас тэсвэрлэдэг. Микроскопийн шинжилгээгээр 80-р ангиласт цайрсан алтайн исэлтэй 1000 цагийн тасралтгүй бөмбөгийн дараа микротрещины тархалт 5%-иас бага байдаг. Энэ тогтвортой байдал нь дараах зүйлсээс шалтгаалдаг:
Хянастай элэгдлийн туршилтууд нь HRC 60 зэвэрдэггүй ган нарийн боовыг боловсруулах үед B4C савнууд вольфрамын карбидтай харьцуулахад 83% бага материал алдаж байгааг харуулсан. Элэгдэх явц нь дараах гурван үе шатыг дамжина:
Энэ урьдчилан тодорхойлсон загвар нь ажиллах хугацааг нарийвчлалтай таамаглах боломжийг олгоно. Ихэнх хэрэглэгчид ±0.15 мм-аас хэтрэхгүй байдлаар 3,000–4,000 цаг ажиллаж чаддаг.
50–200 мкм хэмжээтэй ган боргоцойг далайн орчинд ашиглах үед Б4С хайлуурын доторх нумын диаметр (±0.05 мм) 800–1,200 цагийн турш тогтвортой байдаг бөгөөд энэ нь цахиуркарбид загваруудаас гурван дахин илүү үргэлжилдэг. Энэхүү найдвартай байдал нь корпусыг бэлтгэх, ургамал бүрхэвчийг сааруулах зэрэг тавилгааны чухал ажлын урсгалыг дэмждэг бөгөөд шууд зогсолтын хугацааг бууруулдаг.
Өдөрт 5–10 тонн цахиурлаг шохойтой элсийг боловсруулах уул уурхайн үйлдвэрлэлд 100 psi даралтанд вольфрамкарбидтай харьцуулахад Б4С хайлууруудын элэгдлийн хурд 67% бага байдаг. Нисэх онгоцны салбарт Б4С нь турбины хайлуурын хоолойн элэгдлийг цагт 0.3 мм (алюминий керамик)-с зөвхөн цагт 0.07 мм хүртэл бууруулдаг бөгөөд деталийн амьдралыг солих хооронд 450-с дээш цикл үргэлжлүүлдэг.
Стандартжуулсан шалгалт (ASTM G76-22) Б4С-ийн давуу талыг харуулдаг:
| Материал | Изэврэх хурд (г/кг шар хайрга) | Ажиллах температурын хязгаар | Мөргөлдөх өнцгийн тохируулга |
|---|---|---|---|
| Б4С | 0.12 | 450°C | 75–90° |
| Тунгстен карбид | 0.31 | 300°C | 30–45° |
| Silicon Carbide | 0.43 | 1380°C | 15–30° |
Талын өгөгдлүүд B4C нь Мохасын 7+ элэгдлийн эсрэг бусад керамикаас цикл амьдралын өртөгийг 42% -иар бууруулдаг тул хүнд үйлдвэрт нийлүүлэлтийг баталгаажуулж байна.
Ихэнх хүнд үйлдвэрлэлийн салбарууд B4C төрөлтэй савангууд руу эргэж байгаа нь хугацаа өнгөрөх тутам мөнгө хэмнэдэг болохоор юм. Astute Analytica-гийн зах зээлийн судалгаагаар аж үйлдвэрийн шүрших савангийн салбар 2033 онд ойролцоогоор 3.6 тэрбум ам.долларт хүрэх болно гэж үзсэн бөгөөд энэ нь компаниуд улам бат бөх, улам хугацаа их үргэлжилдэг материал хайж байгааг илтгэж байна. Parker Industrial-ийн өнгөрсөн жилийн олдлогын дагуу ган бөөн, эсвэл аллюминийн элсээр ажиллах үед вольфрамын карбидыг B4C-р солиход жилийн солих зардлыг бараг гурван хуваагчоор бууруулж чаддаг болсон гэж бизнесүүдэд тайлагдсан. Эдгээр тоо мэдээллүүдийг үндэслэн энэ шилжилт нь логиктай бөгөөд ийм учраас ихэнх далайн тавцан B4C-г том том бүтээцүүдийг хадгалахад хэрэглэдэг болсон. Зарим үйлчлэгчид эдгээр савангууд далайн хатуу орчинд өмнө нь туршсан бүхнээс илүү сайн ажилладаг гэж дурдаж байв.
Даралттай синтерлэх аргачлалын сүүлийн үеийн хөгжил нь борын карбид (B4C) саваны нягтыг онолын боломжит утгийн бараг 99.8%-д хүртэл нэмэгдүүлсэн бөгөөд энэ нь хуучин үеийн үйлдвэрлэлийн арга замаас ойролцоогоор 15% илүү сайжруулалттай тооцогдоно. Энэ сайжруулалтын үнэ цэнийг тодорхойлж буй зүйл бол эдгээр шинэчлэлтүүд нь материал нь элэгдэлд тэсвэртэй чанарыг хадгалж байх үед л саван дотор шууд хяналтын датчикуудыг суулгаж, элэгдэлийг бодит цагт нь хянах боломжийг олгоно. Орчин үеийн B4C саван нь 150 psi нөхцөлд 80-р ангиллын гранат эсвэл хүнд чулууг ашиглаж байх үед цагт 0.1 мм-ээс бага элэгдэх хурдтай байдаг. Ийм амжилтанд чиглэсэн гэрлийн материал болох кремнийн карбид эсвэл керамик давхаргаар хийгдсэн сонголтуудыг зах зээл дээр одоогоор олдохгүй байна.
B4C саваанууд нь тунгалаг карбидтай харьцуулахад анхны үнээрээ 2–3 дахин илүү боловч, 3–5 дахин урт нас баримтлагддаг тул их хэмжээний үйлдвэрлэлд гурван жилийн турш эзэмших нийт зардлыг 40%-иар бууруулдаг (NICE Abrasive 2024). Энэ нь долоо хоногт 20 цагаас дээш элсэлтийн ажиллагаа явуулдаг талбайд эдийн засгийн хувьд боломжтой болгоно.
B4C-ийн хатуулаг (3,800–4,000 HV) нь гарнет, аллюминийн исэл шиг хурц элсэлтийн орцуудтай ажиллахад тохиромжтой. Гэсэн хэдий ч, 80-с нарийн өнцгийн ган бороос ашиглах үед хэт их мөргөлдөөнд өртөхөөс болгоомжлох хэрэгтэй, учир нь B4C материал өөрөө хэтэрхий хугарч эвдэрдэг.
| Засварын арга хэмжээ | Давтамж | Нас баримтанд үзүүлэх нөлөө |
|---|---|---|
| Агаарын шүүлтүрийн үзлэг | Өдөр тутмын | Агаартай хольсон орцноос үүсэх эрт нас барах 72%-ийг урьдчилан сэргийлнэ |
| Савааны байрлал шалгах | Долоо хоногт | Тэгш бус элэгдлийг 60% бууруулна |
| Даралт тохируулах | Нэг сменд | 80–100 psi даралтанд 120+ psi-тай харьцуулахад износ 18–22%-иар буурна |
Өдөр бүрийн шалгалтаар 0.5 мм-с их диаметрт өөрчлөлт илрүүлэх нь үйлчилгээний насныг 30% нэмэгдүүлнэ (Everblast 2024). Сийрэгчийг 150–200 цаг тутамд эргүүлэх нь олонжоо ажиллаж буй нэгжүүдийн хувьд жигд износ болоход тусална.
EN
