Klassifisering av Surfacing Materials

Denne artikkelen kaster lys over de ni hovedtyper av overflatematerialer. Typer er: 1. Tungstenkarbid 2. Kromkarbider 3. Stålstålstål 4. Austenitisk manganestål 5. Austenitisk rustfritt stål 6. Martensitisk rustfritt 7. Koboltbasert overflatebelegg 8. Nikkelbasert overflatebelegg 9. Kobber- Base Surfacing Legeringer.

Type # 1. Tungstenkarbid:

Tungstenkarbid er den vanskeligste og generelt den mest slitestyrke av alle overflatematerialer. Det markedsføres i form av milde stålrør fyllt med knust og størrelse granuler av støpt wolframkarbid i forholdet 60% karbid og 40% rørmateriale etter vekt. Det samme karbidmaterialet er også tilgjengelig som løs granulat som kan brukes på grunnmetallet som fluss i nedsenket buesveising.

Sveiseprosess valgt for overflatebehandling med wolframkarbid bør være slik at karbidgranulatene forblir uoppløst. Dette gjøres best ved lav varmeinngangsprosess som oksy-acetylensveising, som derfor er foretrukket for alle kritiske anvendelser som overflatebehandling av oljebrønnboringer. Prosessen kan legge karbon til matrisen som forbedrer hardheten. Slike avsetninger har høyere slitestyrke enn noen annen type overflatebehandling.

Arc sveising kan, hvis den brukes, oppløse noen eller alle granulatene der ved å påvirke innskuddets hardhet. På grunn av lavere kostnader benyttes sveisesveising generelt til overflatebehandling av jordflytting og gruveutstyr.

Den vanlige overlagtykkelsen er ca. 3 mm. Selv om wolframkarbid har en svært høy hardhet, kan den ikke måles på Rockwell C-skalaen på grunn av den myke matriksen hvori karbidgranulatene er innebygd. Materialet faller innenfor 90 til 95 på Rockwell A-skala.

Typiske bruksområder av dette materialet er å belegge klippekanter av bergborer, slitasje på gruvedrift, bergbrudd, graving og jordgearutstyr.

Type # 2. Kromkarbider:

Austenitiske høykrom jernsvetsstenger har vist seg å være svært populære for overflatebehandling der det oppstår erosjon eller lavspenningsskraping som i sandjord. Det er derfor overflatebehandling av landbruksutstyr, maskiner og deler gjøres av disse jernene.

Arc sveising brukes i tunge komponenter og store områder, mens oksy-acetylen sveising er mer nyttig for tynne seksjoner. Surfacing med oksy-acetylen prosess i fiat posisjon med 3 X fjær-til-cone reduserende flamme anbefales. Oppbygging av ploger og kombinere kuttere er typiske anvendelser fordi disse fyllemetaller flyter godt nok til å produsere en tynn kantet innskudd.

Effektmotstanden til disse innskuddene er lav. Imidlertid gir kromkarbidavsetninger utmerket oksidasjonsbestandighet, men motstand mot væskekorrosjon er ikke særlig effektiv. Resistens mot galling (anfall eller stikker) er bedre enn for vanlig herdet stål.

Kromkarbidavsetninger varierer vanligvis i hardhet fra 40 til 63 Rockwell C; men for overflatebehandling med oksygenbrenselgassprosess er det rundt Rc 56 med et område fra Rc 51 til Rc 62. Fortynning av innskudd av grunnmetall reduserer slitestyrken i det første laget.

Derfor, for å oppnå maksimal slitestyrke, bør to lag brukes med lav strøm benyttet for det første laget for å minimere penetrering og fortynning. Fordi kromkarbidavsetninger ikke påvirkes av varmebehandling, har kjølehastigheten ingen effekt på slitasjebestandigheten. Det avsatte metallet utvikler en jevn overflate med slitasje og kan derfor brukes til å beskytte overflater i glidekontakt. Derfor er lagrene til bruk ved høye temperaturer eller i et korrosivt miljø ofte overflate med kromkarbid.

Typiske industrielle anvendelser av overflatebehandling av kromkarbid inkluderer belegg for jordbevegelsesverktøy, eller maskindeler utsatt for slipende materialer, og for renner og lysbilder som formidler malmer med tilstrekkelig belastningsbelastning. Andre anvendelser inkluderer overflatebehandling av koksrenner, kabelrulleførere, sandblåsingsutstyr samt deler som er utsatt for erosjon ved 510 ° C katalysatorer i raffinaderier og slitasje ved varm koks.

Type # 3. High Speed ​​Tool Steels:

Disse fyllemetaller produserer sveisemetall som kan holde hardheten ved høy temperatur opp til ca 600 ° C, samt gi god slitestyrke og seighet. Disse fyllstoffene med høyt karboninnhold er velegnet til å legge avsetninger for kutting og bearbeiding (kantholding) jobber, mens de med lavt karbon er mest egnet for varmeverktøy som for eksempel smidde dyser og for jobber som krever seighet.

Rockwell-hardheten til det ufortynnede fyllmaterialet i sveisetilstanden ligger i området Rc 55 til Rc 60. Sveisemetallets hardhet kan imidlertid reduseres til Rc 30 ved gløding for bearbeiding og kan heves igjen til dens høyere nivå ved slukking og herding.

Selv om disse legeringene ikke skal gi høyt slitebestandige avsetninger, men motstand mot deformasjon ved høy temperatur på opptil 600 ° C, er deres enestående funksjon. Disse legeringene er derfor nyttige for å belegge de komponentene som trenger varm slitestyrke, for eksempel ved å gjenopplive innsiden av forbrenningssonen til en kjele hvor flyasjen er både varm og slitende. Kompresjonsstyrken til disse innskuddene er også veldig bra, det er derfor de er et godt valg for reparasjon av varmbearbeiding som dør og for gjenoppbygging av maskinverktøy.

Noen av disse legeringene gir svært harde innskudd som kan kreve keramiske eller til og med diamant skjæreverktøy eller slipeskive for etterbehandling. Disse innskuddene legges ved forvarming av grunnmetall til 150 ° C for å unngå kjøling av sprekker i avsetninger.

Hvis disse forekomster trenger bearbeiding, blir de annealed ved en temperatur på 845 til 1205 ° C. For etterfølgende herding økes temperaturen til 1205 til 1230 ° C som etterfølges av luft- eller oljeutslipp; Deretter oppvarmes til 550 ° C i 2 timer og luften avkjøles til romtemperatur for å gi nødvendig temperament til depositumet.

Typiske bruksområder for høyhastighets verktøystållegeringer er for overflatebehandling av skjæreverktøy, skjærblad, reamers, forming dies, skjæringsdyser, kabelføringer, ingot tang og for gjenoppbygging av broaches og lignende verktøy reparasjonsjobber.

Type # 4. Austenitisk Manganestål:

De austenitiske manganstål hardfacing-materialene inneholder normalt 11-14 vekt% mangan og er tøffe og arbeidsherdbare, selv om disse legeringene ikke har meget høy slitestyrke, men har enestående slagfasthet i as-avsatt tilstand. Fortynning av innskudd av grunnmetall kan redusere slitestyrken litt; Derfor anbefales tolagsavsetninger for best ytelse.

Fordi disse stålene arbeider hardt raskt og er sprø ved høye temperaturer, skal det avsatte metallet puttes umiddelbart etter at hver perle er avsatt. Under ingen omstendigheter skal en avsatt perle lengre enn 225 mm overlates uten umiddelbar gjengning, da det er sannsynlig at det vil oppstå sprengning over 815 ° C.

Utstyret utsatt for svært alvorlig slitasje fra bergarter med kvartspartikler kan oppdages ved først å smelte basemetallet med austenitisk Mn-stål som deretter dekkes med et innskudd av hardt martensittisk støpejern som gir ekstremt høy slitestyrke. Tilsvarende kan karbonstål oppdages ved først å legge et støtende lag av austenitisk rustfritt stål som deretter overlegges med austenitisk Mn-stål. Denne prosedyren unngår utviklingen av sprekker som ellers kan oppstå hvis austenitisk Mn-stål legges uten et smusslag.

Hardheten til det deponerte metallet er bare rundt 170 til 230 BHN (Rc 6 til Rc 18), men dette materialet hardner seg svært raskt opptil 450 til 550 BHN (Rc 45 til Rc 55). På grunn av denne arbeidsherdingstendensen blir disse stålene vanskeligere da de er batterd og hamret i bruk.

Derfor er utstyr som brukes til å knuse mykeste stein og transportere kalkstein, dolomitt eller skifer, gjenoppbygget med austenitiske Mn-stålavsetninger. En annen typisk applikasjon er å belegge en malmskinne hvor store bergarter kan av og til treffe risten med stor kraft.

Austenitisk Mn-stål innskudd kan også tåle svært høye spenninger, derfor bruk i applikasjoner som kjeveknuser, som også jernbane frosk og krysset brytere. Omfattende områder som i knusere og spenningsdeler blir vanligvis gjengitt med en kombinasjon av overflatebelegg og fyllstenger.

Disse fyllstengene er flater og runder av høy Mn-stål som er sveiset på plass med austenitiske Mn-stål elektroder. Slike beskyttelser kan påføres ca. 75 mm tykkelse, som er den øvre grensen for vanlige overflatebeskyttelsesmetoder.

Metall-til-metall slitestyrken til austenitisk Mn-stål er generelt utmerket. Selv om kompresjonsstyrken til det som avsatte metall er lavt, men enhver komprimeringskraft øker styrken raskt. Det er derfor det noen ganger brukes til battering, pounding og pumping applikasjoner. Maskinering av disse innskuddene er svært vanskelig, men overflatene kan males for å gi den endelige overflaten.

Type # 5. Austenitisk Rustfritt Stål:

Disse stålene gir ikke hardfacing i den generelle betydningen av begrepet, men innskuddene som gjøres av disse stålene er ekstremt tøffe og duktile belegg med eksepsjonelt god motstand mot chipping fra gjentatt slagkraft. Disse forekomster er også veldig gode i korrosjonsbestandighet. Typisk bruk av disse stålene er laget for å belegge vannturbinblader for å gi dem beskyttelse mot korrosjon og kavitasjon erosjon.

Austnitisk rustfritt stål blir også noen ganger brukt til å gi smusslag. For slike anvendelser blir E 308 og E 312 elektroder generelt brukt; sistnevnte på grunn av dets høyere legeringsinnhold er mindre påvirket av fortynning.

Type # 6. Martensitisk Rustfritt:

Martensitisk rustfritt stål av type 410 og 420 som brukes til overflateproduksjon, produserer tette homogene innskudd med god motstand mot sprengning. For å oppnå de beste resultatene blir disse innskuddene laget i flere lag; I alle fall skal ikke mindre enn to lag brukes. Disse innskuddene brukes vanligvis i as-avsatt tilstand, men kan om nødvendig bli bearbeidet med karbidverktøy.

Martensittisk rustfritt stålinnsats brukes i stor grad hvor metall-til-metall-slitasje oppstår som for lagre som opererer ved høye temperaturer og for ruller som brukes i stål. En typisk applikasjon er på overflaten av sikkerhetskopiering på en varmvalsemølle.

Type # 7. Kobolt-base overflate-metaller:

Kabaltbaserte legeringer inneholder vanligvis 26-33% Cr, 3-14% W og 0, 7-3, 0% C. Innskuddene fremstilt av disse legeringene har god hardhet og slitestyrke som øker med karbon- og wolframinnhold, men det gjør også sprekkfølsomheten .

Koboltbaserte legeringer har høy oksidasjon, korrosjon og varmebestandighet; En karbonkvalitet er enestående for hardfacing eksosventiler som brukes til forbrenningsmotorer. Disse avsetningene kan beholde høy hardhet og krypefasthet opp til 540 ° C. Noen av disse legeringene brukes til bruk med servicetemperatur på opptil 980 ° C.

Disse legeringene viser også meget god motstand mot metall-til-metall slitasje, men deres respons på varmebehandling er ubetydelig. Stressavlastende behandling kan brukes for å minimere sprekkdannelse.

Når oksy-acetylen-prosessen anvendes for overflatebehandling med koboltbaserte legeringer, foreslås 3X fjer-til-kegle-reduksjonsflamme; Forvarming til 430 ° C med en nøytral flamme er tilrådelig for tunge seksjoner. For skjermet metallbuesveising (SMAW) brukes likestrøm med elektrode negativ (dcen) med kort lysbue. Overflatebehandling med oksy-acetylenprosess kan øke karboninnholdet mens SMAW kan redusere det, slik at de tilsvarende virkningene på det avsatte metallet kan tas med i betraktning for å komme til de ønskede egenskaper av det avsatte metall.

Type nr. 8. Nikkelbasert overflatelegeringer:

De fleste vanlige Ni-base overflate legeringer inneholder 0-3-1, 0% C, 8-18% Cr, 2, 0-45% B og 1, 2-5-5% hver av Si og jern. Disse legeringene kan spraybelastes for å oppnå ønsket tykkelse av det avsatte lag. Avhengig av de ønskede egenskaper av det avsatte metallet, kan disse legeringene også inneholde kobber, krom, molybden, krom-molybden og krom-molybden-wolfram.

Hvis disse er tilgjengelige i trådform, kan disse Ni-baserte legeringene deponeres ved gassmetallbuesveising (GMAW) prosess; som eliminerer bruken av fluss og unngår karbonopptaket fra substratet. Når den brukes i sin automatiske modus, kan prosessen brukes til å deponere metallet i sylindriske beholdere for korrosjonsbestandighet.

I pulverform er Ni-base legeringer som inneholder krom og bor flammesprøytes for å få mer jevn overflate på uregelmessige konturer enn det er mulig med konvensjonelle metoder.

På grunn av deres varme hardhet og motstand mot erosjon er typisk legering av Ni-Cr-B-legeringer i oljebrønnspylerpumper, mens motstand mot eksosgassosjon av Ni-Cr-Mo-legeringer gjør dem egnet til overflate på avtrekksventiler av biler og fly .

Type # 9. Kobber-Base Surfacing Legeringer:

Kobber-base overflate legeringer brukes hovedsakelig for å motstå korrosjon og kavitasjon erosjon på billigere grunnmetall som jern. De fleste av disse legeringene er motstandsdyktige mot atmosfærisk angrep, salt- og ferskvannskorrosjon, og ikke-ammoniakkal alkalisk løsning og reduserende syrer. men de er ikke egnet for høytemperatur service over 200-260 ° C.

Innsatsegenskaper påvirkes av sveiseprosessen som brukes. Oksy-acetylen- og gasswolframbuesveising (GTAW) -metoder foretrekkes for overflatebehandling på stålunderlag for å unngå jernoppsamling som virker som en herder. SMAW og GMAW-metoder krever en rask, bred trykkvevteknikk for det første laget. Store områder er opptatt av GMAW-prosessen, mens for mindre reparasjoner GTAW-prosessen med thoriated elektrode er favorisert.

På grunn av deres anti-seizing og motstand mot friksjonsslitasjeegenskaper brukes kobberbaserte legeringer typisk for overflatebelegg.