Klassificering av ytbeläggningsmaterial

Denna artikel lyfter fram de nio huvudtyperna av ytbeläggningsmaterial. Typerna är: 1. Tungstenkarbid 2. Kromkarbider 3. Stålstålstål 4. Austenitiska manganstål 5. Austenitiska rostfria stål 6. Martensitiska rostfria 7. Kobaltbaserade ytbehandlingsmetaller 8. Nickelbasbaserade legeringar 9. Koppar- Base Surfacing Legeringar.

Typ # 1. Wolframkarbid:

Tungstenkarbid är det svåraste och, i allmänhet, den mest slitstyrka av alla ytbeläggningsmaterial. Det marknadsförs i form av milda stålrör fyllda med krossade och medelstora granuler av gjuten volframkarbid i förhållandet 60% karbid och 40% rörmaterial i vikt. Samma karbidmaterial är också tillgängligt som lös granulat som kan användas på grundmetallen som fluss i nedsänkt bågsvetsning.

Svetsprocessen vald för ytbehandling med volframkarbid bör vara sådan att karbidgranulerna förblir oupplösta. Detta görs bäst genom låg värmeingångsprocess som oxi-acetylensvetsning, vilket därför är föredraget för alla kritiska tillämpningar som ytbehandling av oljebrunnsborrbitar. Processen kan tillsätta kol till matrisen som förbättrar hårdheten. Sådana avsättningar har högre nötningsbeständighet än någon annan typ av ytbeläggning.

Bågsvetsning kan, om den används, upplösa några eller alla granulerna där genom att påverka depositionens hårdhet. På grund av dess lägre kostnad används bågsvetsning generellt för ytbehandling av jord- och gruvutrustning.

Den vanliga överlagringstjockleken är ca 3 mm. Även om volframkarbid har en mycket hög hårdhet kan den inte mätas på Rockwell C-skalan på grund av den mjuka matrisen i vilken karbidgranulerna är inbäddade; Materialet faller inom 90 till 95 på Rockwell A-skalan.

Typiska tillämpningar av detta material är för ytbehandling av klippborrarna, slitytan av gruvbrytning, stenbrytning, grävning och jordförflyttning.

Typ # 2. Kromkarbider:

Austenitiska högkromjärnsvetsstänger har visat sig vara mycket populära för ytbehandling där erosion eller lågspänningsskrapning uppträder som i sandjord. Det är därför som ytbehandlingen av jordbruksutrustning, maskiner och delar görs av dessa strykjärn.

Bågsvetsning används i tunga komponenter och stora ytor medan oxy-acetylensvetsning är mer användbar för tunna sektioner. Surfacing med oxi-acetylenprocess i fiat position med 3 X fjäder-till-kon-reducerande flamma rekommenderas. Ombyggnad av plogar och kombinerade skärare är typiska applikationer eftersom dessa fyllmedel löper tillräckligt bra för att producera en tunn kantad insättning.

Effektmotståndet hos dessa insättningar är lågt. Kromkarbidavlagringar ger emellertid utmärkt oxidationsbeständighet, men resistens mot flytande korrosion är inte särskilt effektiv. Motståndskraft mot galning (beslag eller klibbning) är bättre än för vanligt härdat stål.

Kromkarbidavlagringar sträcker sig typiskt i hårdhet från 40 till 63 Rockwell C; men för att belägga med oxi-bränslegasprocessen är det runt Rc 56 med ett intervall från Rc 51 till Rc 62. Utspädning av avlagringar av basmetallen reducerar nötningsbeständigheten hos det första lagret.

För att uppnå maximal nötningsmotstånd bör därför två skikt användas med låg ström som används för det första skiktet för att minimera penetration och utspädning. Eftersom kromkarbidavlagringar inte påverkas av värmebehandling så har kylhastigheten ingen effekt på dess slitstyrka. Den deponerade metallen utvecklar en slät yta med slitage och burk, så att den kan användas för att skydda ytor i glidkontakt. Därför är lagren för användning vid höga temperaturer eller i frätande miljöer ofta belagda med kromkarbid.

Typiska industriella tillämpningar av ytbeläggning av kromkarbid innefattar beläggningar för jordrörande verktyg eller maskindelar utsatta för slipmedel och för rännor och glidbanor som förmedlar malm med tillräcklig slagbelastning. Andra tillämpningar inkluderar ytbehandling av koksruttar, kabeltrådsguider, sandblästringsutrustning samt delar som utsätts för erosion vid 510 ° C-katalysatorer i raffinaderier och nötning genom varm koks.

Typ # 3. Höghastighetsverktygsstål:

Dessa fyllnadsmetaller producerar svetsmetall som kan bibehålla hårdhet vid hög temperatur upp till ca 600 ° C samt ge bra slitstyrka och seghet. Dessa fyllmedel med högt kolinnehåll är väl lämpade för att lägga avlagringar för skärning och bearbetning (kanthållande) jobb medan de med lägre kol är mest lämpade för heta arbetsverktyg som smältformar och för jobb som kräver seghet.

Rockwell-hårdheten hos den ospädda fyllmedlet i det svetsade tillståndet ligger inom området Rc 55 till Rc 60. Svetsmetallens hårdhet kan emellertid reduceras till Rc 30 genom glödgning för bearbetning och kan höjas igen till dess högre nivå genom släckning och härdning.

Fastän dessa legeringar inte är avsedda att ge höga nötningsbeständiga avsättningar men resistans mot deformation vid hög temperatur upp till ca 600 ° C är deras enastående funktion. Dessa legeringar är därför användbara för att belägga de komponenter som behöver hett nötningsbeständighet, såsom att återuppfylla insidan av förbränningszonen hos en panna där flugash är både het och slipande. Kompressionsförmågan hos dessa avlagringar är också mycket bra, det är därför de är ett bra val för reparation av varmformningsformar och för ombyggnad av maskinverktygslister.

Några av dessa legeringar ger mycket svåra avlagringar som kan behöva keramiska eller till och med diamantskärverktyg eller slipskiva för efterbehandling. Dessa avlagringar läggs genom förvärmning av grundmetallen till 150 ° C för att undvika kylning av sprickor i avlagringar.

Om dessa insättningar behöver bearbetning, glödgas de vid en temperatur av 845 till 1205 ° C. För efterföljande härdning höjs temperaturen till 1205 till 1230 ° C som följs av luft- eller oljekvällning; sedan återuppvärmningen till 550 ° C i 2 timmar och lufta svalna till rumstemperatur för att ge det nödvändiga temperamentet till insättningen.

Typiska applikationer för höghastighetsverktygsstållegeringar är för ytbehandling av skärverktyg, skjuvblad, skovlar, formverktyg, skjuvningslister, kabelstyrningar, ingotsångar och för ombyggnad av broaches och liknande reparationsjobb.

Typ # 4. Austenitiska Manganstål:

De austenitiska manganstålhärdiga materialmassorna innehåller normalt 11-14 vikt% mangan och är hårda och härdbara, även om dessa legeringar inte har mycket hög nötningsbeständighet, men har enastående slagmotstånd i as-deponerat tillstånd. Utspädning av basmetall kan minska slitstyrkan något. Därför rekommenderas tvålagersavlagringar för bästa prestanda.

Eftersom dessa stål verkar härdning snabbt och är spröda vid höga temperaturer, bör den deponerade metallen pannas omedelbart efter avsättning av varje pärla. Under inga omständigheter ska en deponerad pärla längre än 225 mm lämnas utan omedelbar ökning, eftersom sprickbildning sannolikt kommer att uppträda över 815 ° C.

Utrustningen utsatt för mycket allvarlig nötning från bergarter med kvartspartiklar kan beläggas genom att man först smörjer basmetallen med austenitiskt Mn-stål, som sedan täckes med en avsättning av hård martensitisk gjutjärn, vilket ger extremt hög nötningsbeständighet. På liknande sätt kan kolstål upptäcks genom att man först lägger ett smörjande lager av austenitiskt rostfritt stål som sedan överlagras med austenitiskt Mn-stål. Detta förfarande undviker sprickbildning som annars kan inträffa om austenitiskt Mn-stål läggs utan ett skummande skikt.

Hårdheten hos den deponerade metallen är bara cirka 170 till 230 BHN (Rc 6 till Rc 18), men detta material hårdnar mycket snabbt upp till 450 till 550 BHN (Rc 45 till Rc 55). På grund av denna härdningsutveckling tenderar dessa stål att bli hårdare eftersom de är smittade och slagna i bruk.

Därför kan utrustning som används vid krossning av mjuksten och transport av kalksten, dolomit eller skiffer återföras med austenitiska Mn-stålavlagringar. En annan typisk applikation är att belägga en malmskärning där stora stenar ibland kan slå rännan med stor kraft.

Austenitisk Mn-stålpåfyllning kan också stå emot mycket höga belastningar, vilket innebär att den används i applikationer som käftknusare, liksom även järnvägar och korsbrytare. Omfattande områden som i krossar och kraftspjällsdelar återvinns vanligtvis med en kombination av ytbeläggningar och fyllnadsstänger.

Dessa fyllnadsstänger är lägenheter och rundar av hög Mn-stål som är svetsade på plats med austenitiska Mn-stålelektroder. Ett sådant skydd kan appliceras på ca 75 mm tjocklek vilket är den övre gränsen för vanliga ytskyddsmetoder.

Metall-till-metall slitstyrkan hos austenitisk Mn-stål är generellt utmärkt. Även om kompressionsstyrkan hos as-deponerad metall är låg, men vilken tryckkraft som helst ökar kraften kraftigt. Det är därför det används ibland för battering, pounding och pumpning applikationer. Bearbetning av dessa avlagringar är mycket svårt, men ytorna kan males för att ge slutänden.

Typ # 5. Austenitiska Rostfria Stål:

Dessa stål ger inte hårdvara i den allmänna betydelsen av termen, men de avlagringar som gjorts av dessa stål är extremt hårda och duktila beläggningar med exceptionellt bra motståndskraft mot chipping från upprepad slagkraft. Dessa avsättningar är också mycket bra i korrosionsbeständighet. Typisk användning av dessa stål är gjorda för beläggning av vattensturbinblad för att ge dem skydd mot korrosion och kavitationerosion.

Austrnitiska rostfria stål används också ibland för att ge skummande lager. För sådana tillämpningar används E 308 och E 312 elektroder generellt; den senare på grund av dess högre legeringsinnehåll påverkas mindre av utspädning.

Typ # 6. Martensitic Stainless:

Martensitiska rostfria stål av typ 410 och 420 som används för ytbehandling ger täta homogena avsättningar med bra motståndskraft mot sprickbildning. För att uppnå bästa resultat göres dessa avlagringar i flera lager; I vilket fall som helst får inte mindre än två lager användas. Dessa avsättningar används vanligtvis i as-deponerat tillstånd men kan om så önskas bearbetas med karbidverktyg.

Martensitiska inlägg av rostfritt stål används i stor utsträckning där metall-till-metallslitage uppträder som för lager som arbetar vid förhöjda temperaturer och för rullar som används i stål. En typisk applikation är ytbehandling av back up roll på en varmvalsverk.

Typ # 7. Kobolt-basbeläggningsmetaller:

Cabalt-baslegeringar innehåller vanligen 26-33% Cr, 3-14% W och 0, 7-3, 0% C. De avlagringar som gjorts av dessa legeringar har god hårdhet och nötningsbeständighet som ökar med kol- och volframinnehåll, men det gör även sprickkänsligheten .

Koboltbaserade legeringar har höga oxidations-, korrosions- och värmebeständigheter; En kolvkvalitet är enastående för hårdgasutblåsningsventiler som används för förbränningsmotorer. Dessa avsättningar kan bibehålla hög hårdhet och krypmotstånd upp till 540 ° C. Några av dessa legeringar används för applicering med service temperatur upp till 980 ° C.

Dessa legeringar visar också mycket gott motstånd mot metall-till-metallslitage, men deras svar på värmebehandling är försumbar. Stresslindrande behandling kan användas för att minimera sprickbildning.

När oxi-acetylenprocessen används för ytbehandling med koboltbaserade legeringar, föreslås 3X fjäder-till-kon-reducerande flamma; förvärmning till 430 ° C med en neutral flamma är lämplig för tunga sektioner. För skärmad metallbågsvetsning (SMAW) används likström med elektrod negativ (dcen) med kort båglängd. Surfacing med oxy-acetylenprocessen kan öka koldioxidhalten medan SMAW kan minska det, så att motsvarande effekter på den avsatta metallen kan beaktas för att komma fram till de önskade egenskaperna hos den deponerade metallen.

Typ # 8. Nickel-Base Surfacing Legeringar:

De vanligaste Ni-bas-ytbeläggningslegeringarna innehåller 0-3-1, 0% C, 8-18% Cr, 2, 0-45% B och 1, 2-5-5% vardera av Si och järn. Dessa legeringar kan spraybeläggas för att uppnå den önskade tjockleken hos det avsatta skiktet. Beroende på de önskade egenskaperna hos den deponerade metallen kan dessa legeringar också innehålla koppar, krom, molybden, krom-molybden och krom-molybden-volfram.

Om de finns i trådform kan dessa Ni-baserade legeringar deponeras genom gasmetallbågsvetsning (GMAW) -process; som eliminerar användningen av flöde och undviker kolupptagningen från substratet. Vid användning i sitt automatiska läge kan processen användas för att deponera metallen i cylindriska kärl för korrosionsbeständighet.

I pulverform Ni-baslegeringar innehållande krom och bor flammesprutas för att få mer jämn yta på oregelbundna konturer än vad som är möjligt med konventionella metoder.

På grund av sin heta hårdhet och erosionsbeständighet är typiskt legering av Ni-Cr-B-typ i oljebrunnslipppumpar, medan motståndskraft mot avgasutsläpp av Ni-Cr-Mo-legeringar gör dem lämpliga för ytbehandling av avgasventiler av bilar och flygplan .

Typ # 9. Koppar-Base Surfacing Legeringar:

De kopparbaserade ytbeläggningslegeringarna används huvudsakligen för att motstå korrosions- och kavitationserosion på billigare grundmetall som järn. De flesta av dessa legeringar är resistenta mot atmosfärisk attack, salt- och färskvattenkorrosion och icke-ammoniakal alkalisk lösning och reducerande syror. men de är inte lämpliga för förhöjd temperaturservice över 200-260 ° C.

Svetsavlagringsegenskaper påverkas av den använda svetsprocessen. Oxy-acetylen- och gaswolframbågsvetsning (GTAW) -metoder är föredragna för beläggning på stålsubstrat för att undvika järnplockning som fungerar som härdare. SMAW och GMAW metoder kräver en snabb, bred tryckvävningsteknik för det första lagret. Stora områden upptäcks av GMAW-processen, medan för mindre reparationer GTAW-processen med torr elektrod föredras.

På grund av deras anti-gripande och motståndskraft mot friktionsslitageegenskaper används kopparbaslegeringar typiskt för ytbeläggning av bärytor.