Surfacing of Metals: Betydelse, Typer och Urval

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om: - 1. Betydelse av Surfacing 2. Typ av Surfacing 3. Urval av en Surfacing Process 4. Material av Substrate 5. Val av Surfacing Material 6. Applikationer.

Betydelse av Surfacing:

Surfacing är en process för att deponera en metall eller legering över en annan (oädel metall eller substrat) för att förbättra dess slitstyrande egenskaper som motståndskraft mot nötning, korrosion, friktion eller för att uppnå dimensionskontroll och metallurgiska behov.

De processer som vanligen används för ytbeläggning är fusionssvetsningsprocesser som gassvetsning, bågsvetsning etc. Uppfinningsprocessen verkar ha utvecklats i början för behoven hos oljebrunnsborrindustrin men används nu allmänt på alla typer av utrustning, redskap och behållare för att förbättra sina liv mot slitage och kemiska åtgärder.

Surfacing är lika tillämplig på tillverkning av nya produkter och återvinning av slitna produkter. I båda fallen förlängs produktens livslängd och sparar dyrt material. Detta leder till stora ekonomiska vinster.

Typer av Surfacing:

Surfacing är av olika slag, t.ex. klädning, hårdkoppling, uppbyggnad och smutsning för att uppnå korrosionsbeständighet (för kemiskt slitage), slitstyrka (för fysiskt slitage), dimensionell kontroll (för att bygga om slitna komponenter) respektive metallurgiska behov.

Dessa fyra typer av ytbeläggningsmetoder diskuteras i korthet i detta avsnitt:

1. Klädsel:

I plätering läggs ett tjockt lager av någon svetsmetall som rostfritt stål på ett kol eller lågplåt för att göra det korrosionsbeständigt. Klädseln måste också motstå lokaliserad korrosion, såsom grop, spaltkorrosion, intergranulär korrosion och spänningskorrosionssprickning.

För beklädnad används normalt rostfritt stål eller en av nickelbaslegeringarna, även om kopparbaserade legeringar, silver och bly används också för vissa specifika applikationer.

Även om den främsta fördelen med beklädnad är skapandet av låg korrosionsbeständig yta, men det kombinerar också ett höghållfastt material som låglegeringsstål för stöd med korrosionsbeständigt material som rostfritt stål. I allmänhet redovisas dock inte styrkan hos klädmaterialet i komponentens konstruktion.

Huvudanvändningen av beklädnad görs vid tillverkning av fartyg för kemikalier, pappersbruk, petroleumraffinering och kärnkraftverk. Kopparfasade reaktorer används för ölproduktion, som också är frätande medan livsmedelsförädling och förpackningsanläggningar gör stor användning av rostfritt stål för att undvika korrosiv verkan av livsmedel.

2. Hardfacing:

Vid hardfacing deponeras en metall över en annan yta för att öka ytans hårdhet och göra den resistent mot nötning, slag, erosion, gallring och kavitation. Liksom i klädsel ingår inte styrkan i hårdskiktet i komponentens konstruktion.

Slitstyrka är den viktigaste tillämpningen av hardfacing. I allmänhet avsätts högst tre lager hårdbindande legeringar. Eftersom överdriven utspädning minskar effektiviteten hos hardfacing är det därför viktigt att undvika överdriven penetration och dålig koppling av intilliggande pärlor. Konstruktionen måste vara sådan att den ger tillräckligt stöd för ytbeläggningen och så långt det är möjligt bör den laddas i kompression snarare än spänning eller skjuvning. Under dessa förhållanden kan hardfacing effektivt visa sina ekonomiska fördelar.

Hardfacing finner omfattande användningsområden inom byggnadsutrustning, inklusive bulldozerblad, skrapblad och bergskott samt för textilutrustning och motorventilföremål.

3. Byggnad:

Byggnadsöverlägg är ombyggnad av slitna delar för att återställa dem till originalform och dimensioner. Till skillnad från beklädnad och hardfacing är styrkan hos svetsmetall som bildar uppbyggnaden en nödvändig hänsyn i komponentdesignen eftersom materialet måste ersätta en del av den ursprungliga delen av komponenten som har slitit bort.

Det är därför som sammansättningen och egenskaperna hos den avsatta svetsmetallen vanligen liknar den hos basmetallen som ska byggas upp.

Byggnadsmetoden för ytbeläggning används i stor utsträckning i jordförflyttningsutrustning, till exempel tennar av draglinehinkar, kanter av bulldozerblad och skrapor återvinns genom uppbyggnad. Järnvägar utnyttjar också byggandet för att återställa slitage på järnvägshjulen samt järnvägspunkter och korsningar.

4. Buttering:

Smörjning är processen att deponera ett eller flera lager av ett material mellan de metallurgiskt icke-kompatibla materialen som individuellt har kompatibilitet med materialet som bildar smältningsskiktet. Den används speciellt för anslutning av rostfritt stål till ett koldioxid eller lågmetall av stål.

Om inget skummande skikt används kommer korrosionsbeständigheten i rostfritt stål att minska, men om ett skikt av hög nickel eller Ni-Cr-material avsätts på basmetallen före avsättning av höglegerat rostfritt stål observeras ingen försämring av korrosionsbeständighet.

Ett vanligt exempel på denna process finns i kärnkraftverket för anslutning av rostfritt stål pläterat till låglegerat stålmunstycke smält med Ni-Cr-Fe-legering till rör i rostfritt stål med en Ni- Cr-Fe fyllnadsmetall. Den kan också användas för att ansluta kolstål till låglegerat stål när stressavlastningen av den färdiga svetsen ska undvikas.

Komponenten kan värmebehandlas efter smältning. Styrkan hos smörjskiktet måste beaktas vid utformningen av fogen.

Även om uppbyggnad och buttering är vanligt förekommande termer men de har ingen officiell status; ytbehandling eller oftare används termisk plåt ska innehålla dem.

Urval av en ytbehandlingsprocess:

Urvalet av ytbeläggningsprocessen beror på materialet i substratet, typen och beskaffenheten av deponering som krävs, produktionshastighet, storlek och form av komponenten som skall upptäcks, servicetillståndet till vilket den skall läggas och tillgängligheten av utrustning.

Oxy-acetylen-ytbeläggning används för många tillämpningar både i butiks- och fältarbeten, där uppsamling av kol inte är ett problem. Denna process ger långsam uppvärmning och kylning av substratet sålunda är risken för stressutveckling och sprickbildning mindre. Utrustningskostnaden är låg. Det används vanligtvis för applicering av specialiserade koboltlegeringar på relativt tunn kant. Kolskärningsbitar, till exempel, är ofta hårda genom oxi-acetylen-ytbehandling.

Surfacing med skärmad metallbågsvetsning är snabbare och generellt billigare om ett stort antal komponenter är involverade. Den erforderliga färdigheten är lägre än vid oxideringsgasgasbeläggningsprocessen. På grund av snabbare uppvärmnings- och kylningshastigheter är de termiska spänningar som utvecklats i basmetallen och överlaget dock ganska höga vilket resulterar i ökad känslighet för sprickbildning.

Denna process används i stor utsträckning för reparation och uppbyggnad av allmänna ändamål, för vilka de önskade elektroderna är tillgängliga. Processen är ekonomisk och är lätt tillgänglig i de flesta butiker och fältverkstäder. Den finner omfattande användningsområden i ytformade komponenter, jordbearbetningsdelar, mudderhuvudhuvuden, axlar och verktyg etc.

Undervattensbågsbeläggning används vid butiker och inte i fältet. Den är bäst lämpad för att upphäva applikationer när samma eller liknande delar upptäcks rutinmässigt, till exempel rullspårskor, trummor, kraftspjällring. Submerged bågprocess som använder rostfria bandremelektroder används ofta för att belägga kärnenergibåtar för att förbättra deras livslängd och minska initialkostnaden.

Surfacing genom FCAW-processen kan användas för applikationer där SMAW vanligtvis används, men det kräver tillgång till tubulär fluxkärnad tråd i spolad form. Den kan användas både i butiks- och fälttjänst, t.ex.

GMAW används ofta för uppbyggnad av applikationer som små axlar både i halvautomatiska och automatiska lägen. Det är också huvudsakligen anställt för ytbehandling av små komponenter av komplexa former som är svåra att hantera om slagg måste avlägsnas mellan olika körningar. Surfacing av kortslutningsbågen dvs dip överföringsteknik kan med fördel appliceras på cylindriska komponenter med en diameter av 8 till 200 mm.

GTAW-processen används för att belägga för att placera högkvalitativa insättningar som kräver minst efterbehandling, till exempel verktyg och dör.

Plasmabågsbeläggningsmetod används för applikationer som liknar dem som hanteras av GTAW-processen. På grund av mycket hög temperatur på plasman kan den dock användas i de fall där det inte är möjligt att täcka upp GTAW.

Elektroslagbeläggningsmetod används för att deponera stora mängder metall eller för speciella applikationer, till exempel används den ofta för att bygga krosshammare. För denna applikation används särskilda armaturer för att påskynda jobbet i kort tid.

Nödjobb kan hanteras bäst av ugnsfusion, förutsatt att en lämplig ugn är tillgänglig för att genomföra operationen.

Material av substrat i Surfacing:

Medan valet av ytbeläggningsmaterial är baserat på den avsedda tjänsten, fungerar valet av basmaterialet lo eftersom substrat dikteras inte bara av dess svetsbarhet och de mekaniska egenskaperna utan även av strukturell design eller formgivning.

För allmänt ändamål är det bästa basmaterialet vanligtvis olegerat kolstål med en kolhalt av 0, 20 till 0, 95 procent som täcker huvuddelen av låg- och mediumkarbonstål och lägre kvaliteter av kolstål. Den vanliga kolstålmetallen med en kolhalt av 0, 45% är ganska populär på grund av sin goda svetsbarhet och styrka efter ytbehandling.

Stål med kolhalt av 0, 50% eller högre kan på ett tillfredsställande sätt upptäcks med oxi-acetylenprocess på grund av låg värmeingång och långvarig kylcykel på grund av värmespridning. Förvärmning till en temperatur av 260 till 315 ° C är avgörande för att undvika värmechock vid initial uppvärmning och snabb värmevärning vid ytbehandling med skärmad metallbågsvetsning.

Låglegerade stålkomponenter kan upptäcks genom att följa nästan samma procedur som används för vanliga kolstål som har liknande tendenser att härda.

För mycket tufft substrat är austenitiskt manganstål som i allmänhet känns som Hadfield-stål förmodligen det tuffaste tillgängligt och är ganska billigt i form av gjutgods. Den är svetsbar och har en utbytesstyrka på ca 380 MPa.

Grågjutjärn på grund av deras brittleness kräver särskilda försiktighetsåtgärder vid ytbeläggning med stålbaserade legeringar; emellertid är några av de austenitiska legeringar med låg smältpunkt, kobolt-baslegeringar och nickel- och kopparbaslegeringarna användbara.

Vitt gjutjärn och formbart gjutjärn rekommenderas inte för användning som substrat för ytbehandling, eftersom de förlorar sina grundläggande egenskaper på grund av uppvärmning. Koppar, mässing och brons passar inte bra ut som substrat för ytbehandling.

Urval av ett ytmaterial:

Valet av en ytbeläggningslegering beror på slitets art som den ytbelagda komponenten ska utsättas under under drift.

Dessa slitage producerar förhållanden brukar vara resultatet av följande sex typer av kombinationer:

1. Slitage utan kraftig påverkan,

2. Kombinerad nötning och kraftig påverkan,

3. Rullande, glidande och metall-till-metall kontakt,

4. Erosion och korrosion,

5. Skärande kanter som arbetar vid normala temperaturer, och

6. Ytor som utsätts för service vid förhöjda temperaturer.

Ytor som utsätts för nötning utan kraftig påverkan, såsom plogandelar, spadar, traktorvalsar, roterande oljebrunnbitar, formplattor, muddkrok och klämmor för transport av bulkmaterial, är belagda med material som kromkarbid.

Kombinerad nötning och kraftig påverkan uppträder i utrustning som kraftspjällspipare och -tänder, stenkrosskäglar, bulldozerlip, klamskalentänder och slitsar på vilka tunga bitar dumpas. Material som är bäst lämpade för ytbeläggning av dessa komponenter är halv austenitiska stål och mangan stål.

Skruvtransportörer och jordborrverktyg skyddas i allmänhet av hårda material som karbider. Rostfria stål används för att ge korrosionsbeständighet och skydd mot erosion i vattenpumpar och implikationer som kräver bra slagmotstånd.

Ytor som utsätts för rullning, glidning och metall-till-metall kontakt i sådana delar som kedje tänder, ärmar och bussningar, rullytor, kranhjul och axlar som ska fungera med smörjning kan beläggas med austenitiska Mn-stål eller austenitiska rostfria stål medan lager som drivs vid höga temperaturer är belagda med kromkarbid, rostfritt stål och högkrom- och Ni-legeringar.

Kombinerad effekt eller erosion och korrosion, som finns i ventilerna och deras säten för att styra ånga, vatten, olja etc., kan reduceras och kompenseras av beläggningar gjorda genom ytbehandling med austenitiska rostfria legeringar.

Skärande kanter som arbetar vid normala temperaturer, såsom metallskjuv, stansar, foderhackare (för foder), jordskrapningsverktyg, jordborrningsbitar, strimlerblad, etc., måste vara belagda med material med självhäftande egenskaper; Volframkarbidavlagringar tjänar detta tillstånd bra.

Ytor som utsätts för heta tjänster såsom motorventilsäten, hettappning eller hetformningsformar etc. kräver seghet, hethållfasthet, krypmotstånd, oxidationsmotstånd och erosionsbeständighet i avgaserna. Det ytbeläggningsmaterial som är bäst lämpat för dessa tillämpningar är Cr-Co-W-legeringar, austenitiska stål, martensitiska kolstål och Ni-Cr-Mo-typlegeringar.

Ansökningar av Surfacing:

Surfacing är lika tillämplig på tillverkning av nya och återvinning av slitna komponenter. I båda fallen förlängs produktens livslängd och sparar dyra material.

Det finns otaliga tekniska produkter som regelbundet upptäcks för att hålla dem i tjänst tills det är ekonomiskt genomförbart.

Närmare bestämt används ytbehandling vid tillverkning eller återvinning av följande typer av utrustning:

1. Delar av jordbruks- och jordförflyttningsutrustning som stödvalsar av traktorer, spjällande tänder, plogaktier, borrkottar, bulldozer trunion, dragline-skopor, kultivatorfogar, grävning av anus, etc.

2. Kull- och cementknusningsutrustning och metallurgiska anläggningar som formar, krosskäftar, masugnkottar, krossvalsar och hammare, transportskruvar, kolåtervinningsskruvar, asfaltblandare paddlar etc.

3. Smid och pressa komponenter som dör, slag, etc.

4. Borriggar och kolskärare, till exempel borrkronor, skärtänder etc.

5. Skärverktyg som blomstringsandelar, skärning, borrning, rening och fräsning, och så vidare.

6. Valsverk.

7. Järnvägsfälgar, järnvägspunkter, korsningar och grodor.

8. Ventiler och ventilsäten för förbränningsmotorer.

9. Tryckkärl och lagertankar.

10. Knivar och skärare som foderhackare (för foder), graderblad, pugmillsknivar etc.