1. この説明は何を意味するのでしょうか?
-
炭化ホウ素（B₄C）：これが主成分です。炭化ホウ素は、ダイヤモンドと立方晶窒化ホウ素に次いで最も硬い物質の一つです。モース硬度は9～10です。この極めて高い硬度が、溶接溶着物 に優れた耐摩耗性という主要な特性を与えています。 -
80#：ワイヤーに組み込む前の炭化ホウ素研磨粒子の粒度を示します 。「#」は米国のメッシュサイズ規格です。80メッシュの粒度は、平均粒子径約180ミクロン（0.007インチ）に相当します。これは比較的粗い粒度で、滑らかな仕上げよりも厳しい耐摩耗性に適しています。 -
フラックス入り溶接ワイヤ（FCAW）： これは溶接ワイヤの供給システムです。金属管（「シース」）の中に粉末（「フラックスコア」）が充填されています。この場合、粉末コアは炭化ホウ素粒子と他のフラックス剤を混合したもので構成されています。
2. 目的と応用
-
極めて優れた耐摩耗性：これが主な機能です。溶接層は、非常に硬いB₄C粒子が強靭な金属マトリックス（通常は鉄ベース）に埋め込まれた複合材料となります。 -
優れた潤滑性:炭化ホウ素は特定の条件下で自己潤滑性を持ちます。 -
中性子吸収: B₄C は強力な中性子吸収材ですが、これが表面硬化に使用されることはほとんどなく、耐摩耗性が主な目的です。
-
鉱業および鉱物処理: 非常に研磨性の高い鉱石を扱うドリルビット、破砕ローラー、粉砕ハンマー、スラリーポンプのインペラー、コンベアスクリュー。 -
構造:掘削機の歯、ブルドーザーの刃先、トンネル掘削機のカッターヘッド。 -
農業:砂地や岩地で働く鋤、耕作道具。
3. 仕組み：溶接プロセス
-
溶接: フラックス入りワイヤが溶接アークに連続的に供給されます (FCAW または SAW (サブマージアーク溶接) のようなプロセス)。 -
溶融：外側の金属シースが溶融し、溶接プールの母材を形成します。フラックスコアは保護ガスシールドとスラグを生成し、溶融金属を空気から保護します。 -
粒子の混入：コア内の炭化ホウ素粒子は溶接プールに放出されます。融点が非常に高い（2400℃以上）ため、 溶融せず、固体粒子として残ります。 -
凝固： 溶接プールが凝固し、硬いB₄C粒子がより強靭で延性の高い金属マトリックス内に閉じ込められます。その結果、部品の表面に金属マトリックス複合材（MMC）層が形成されます。
4. 重要な考慮事項と課題
-
溶接の極めて困難な点：炭化ホウ素は鉄と反応します。アーク温度では溶解してホウ化鉄を形成しますが、これは非常に硬いものの、非常に脆くなっています。その結果、以下の問題が発生する可能性があります。 -
高い割れ感受性： 溶接部は高い残留応力と脆性により割れが発生しやすい。予熱とパス間温度の厳格な管理が 極めて重要である。 -
専門知識が必要： このワイヤーは初心者向けの溶接ワイヤーではありません。脆性材料の硬化肉盛の手順を理解している高度なスキルを持つ作業者が必要です。
-
-
入手困難： 標準的な一般的なハードフェーシングワイヤには、クロムカーバイドまたはタングステンカーバイドが使用されています。ボロンカーバイドワイヤはニッチな特殊製品です。一般的な溶接業者ではなく、ハードフェーシングワイヤの専門メーカーにお問い合わせいただく必要があるでしょう。 -
コスト：炭化ホウ素は高価な材料です。このワイヤーは、標準的な表面硬化合金よりも大幅に高価になります。 -
機械加工性： 最終的な溶接堆積物は 従来の工具では機械加工できません。ダイヤモンドホイールまたは立方晶窒化ホウ素（CBN）ホイールによる研削によってのみ仕上げることができます。
5. 代替ハードフェーシングワイヤとの比較
|
|
|
|
|
|
|---|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
結論
-
摩耗はコストと複雑さに見合うほど深刻ですか?表面硬化作業の 90% では、炭化クロムまたは炭化タングステンワイヤで十分であり、適用もはるかに簡単です。 -
ひび割れを防ぐために、熟練した溶接工と厳格な手順管理（特に予熱）が行われていますか?そうでない場合、アプリケーションは失敗する可能性があります。