Topp 10 Metoder för Surfacing

Denna artikel lyfter fram de tio bästa metoderna för ytbehandling. Metoderna är: 1. Surfacing med Oxy-Acetylen Svetsning 2. Surfacing Av SMAW 3. Surfacing By GMAW 4. Surfacing By FCAW 5. Surfacing By GTAW 6. Plasma Arc Surfacing 7. Surfacing By SAW 8. Ugnsfusing 9. Elektroslag Surfacing 10. Surfacing Genom Dip-Transfer.

Metod nr 1. Surfacing med svavelsyra-acetylen:

Oxy-acetylensvetsningsprocessen, som visas schematiskt i figur 18.1, kan användas för ytbehandling med bärbar och relativt billig utrustning. Denna process kännetecknas av långsammare uppvärmnings- och kylningshastigheter för grundmetallen vilket leder till mycket liten utspädning av överlagringen av basmetallen och tenderar också att underlätta ökad precision vid placering.

Detta resulterar i släta, exakta och extremt högkvalitativa ytbeläggningar. Små områden kan uppvisas. Grovor och urtag kan fyllas noggrant och mycket tunna skikt kan appliceras smidigt. Föruppvärmningen och långsam kylning av oxi-acetylen-ytmetoden tenderar att minimera sprickbildning även med mycket slitstarka men spröda överlagringar.

De flesta ytbeläggningsmaterialen appliceras genom att minska flamman eftersom det förhindrar förlust av kol. Det är med praktik och erfarenhet att operatören kan välja storleken på spets och typ av svetsflamma som ska användas men i allmänhet en storlek större än vad som behövs för smältvetsning av samma tjocklek av oädel metall kommer att vara tillräcklig.

Användning av fluss behövs sällan med de flesta legeringar. Det ytbeläggningsmaterial som används är vanligtvis i form av en gjuten stav av god kvalitet. En typisk tillämpning av förfarandet är avsättningen av en låg smältpunkt med hög kolfyllmedel, såsom en högkrom järn eller krom-kobolt-volframlegering på ett lågt eller medelstort kolstål med en hög smältpunkt.

En hög grad av gassvetsningsförmåga krävs av operatören att deponera ett högkvalitativt ytskikt eftersom felaktig flamjustering eller manipulation och överdriven oxid kan resultera i defekter. Oxy-acetylenbeläggningen lider också av låga avsättningsgrader. Trots dessa begränsningar är processen väl etablerad för ytbehandling av ångventiler, automatiska dieselmotorventiler, kedjesågar, plogaktier och andra jordbruksredskap.

Oxy-acetylenbeläggning kan också göras genom att använda pulverformigt material. I så fall är gassvetsbrännaren försedd med behållare för pulvret och en pulvermatningsanordning. Processen kan sålunda användas för avsättning av alla metaller som är tillgängliga i pulverform för att uppnå en slät, tunn porositetsfri avsättning i ett pass.

Oxy-acetylen-ytbeläggningsmetoden kan användas i ett halvautomatiskt läge där ett stort antal liknande komponenter, som kan ordnas i en sekvens, överlagras; till exempel vändning av lastbil och motorventiler med gjutna svetsstänger gjorda av stötsvetsning kortare bitar tillsammans. I en annan applikation används volframkarbidfyllda svetsstänger för hårdkoppling av foderkvarnhammare som är fastsatta i en serie för att ge en stor platt yta.

Metod # 2. Surfacing av SMAW:

Skärmad metallbågsvetsning (SMAW) är en av de enklaste svetsprocesserna som kan användas för ytbehandling, som visas schematiskt i figur 18.2. De täckta elektroderna används för att deponera den erforderliga metallen medan täckningen vid förbränning ger det nödvändiga skyddet mot de sjuka effekterna av atmosfäriska gaser. Beläggningen kan också användas för att tillsätta legeringselement och för att främja svetsmetallrenligheten.

Strömkälla som används vid ytbeläggning med SMAW är en lågströmsströms transformator com likriktare eller en motorgenererad uppsättning för likström och en svetstransformator för växelströmsförsörjning.

Processen är manuellt när den används för ytbeläggning, täcker svejsaren området, som skall uppläggas, med det önskade antalet passager med stringer-pärlteknik för att producera den erforderliga tjockleken på insättningen. Processens framsteg kan lätt observeras av operatören som kan täcka även de oregelbundna områdena utan stor svårighet.

Det finns ingen tjockleksgräns för deponeringen, utom när vissa legeringar visar sprickbildningstendens när de appliceras i mer än två lager. I sådana fall smälter svejsaren området med tillräckligt många lager så att endast några få lager måste deponeras av det specificerade hårdvända materialet. Processen används i stor utsträckning för beklädnad, hardfacing, build-up och buttering.

De viktigaste fördelarna med att ytbehandla av SMAW är att utrustningen är lätt tillgänglig, hårda förbrukningsmaterial kan köpas i små mängder, och avlagringar av många legeringar kan appliceras i olika svetspositioner. Den största begränsningen av processen är att avsättningshastigheten är låg, vanligtvis varierande mellan 0-5 och 2-0 kg per timme vid en hög utspädningshastighet på 30-50 procent.

Surfacing av SMAW kan göras på oädel metall av kol och stål med låg legering, höglegerade stål och många icke-järnmetaller i ett tjockleksintervall på 5 till 450 mm eller däröver. De ytbeläggningsmaterial som används innefattar järnhaltiga legeringar såsom låga och höglegerade stål, rostfria stål, nickel, kobolt och kopparbaslegeringar såväl som kompositer i form av rörformiga elektroder. Denna process är mest lämplig för små insättningar eller för fältbeläggning där utrustningens bärbarhet är en stor fördel.

Metod # 3. Surfacing av GMAW:

Utrustning för gasmetallbågsvetsning (GMAW) kan lämpligen användas för ytbehandling, fig 18.3, med högre avsättningshastigheter än uppnås genom SMAW-processen.

DC-strömkällan med kontinuerlig eller pulserad strömförsörjning används normalt i denna process, vilken utnyttjar fin tråd som sträcker sig mellan 0-9 och 1-6 mm i diameter. Beroende på strömtäthet och matningsläge kan önskat läge för metallöverföring, kortslutning, globulär, spray eller pulserad typ uppnås. Från ytbehandlingssynpunkt kan metallöverföringsmetod påverka utspädning och pärlprofil. Svetsbassängen är skyddad från de atmosfäriska gaserna genom att använda argon, helium eller koldioxid som avskärmningsgas.

I kortslutningsläge sker metallöverföringen när bågen släckes med en hastighet av 20 till 200 gånger per sekund vilket resulterar i avsättningshastigheten något högre än i SMAW medan utspädning och snedvridning minimeras. Detta sätt för metallöverföring är att föredra för ytbeläggning utan position.

Högre strömtäthet kan leda till ett globalt eller sprutläge för metallöverföring med ökad penetration och följaktligen högre utspädning av det avsatta materialet. Dessa förhållanden kan uppnås genom antingen ökad ströminställning eller användning av fylldråd med reducerad diameter.

Den pulserande bågtekniken är lämplig för ytbeläggning och för metaller som har högre fluiditet. Deponeringshastigheterna liknar de som erhållits med globulär metallöverföring och god bågstabilitet som i sprutläge.

För att öka deponeringshastigheten med upp till 50% matas tillsatsfyllningstråden in i svetsbassängen, vilket också leder till minskad penetration och utspädning som en följd av ljusbågsenergi absorberad av tillsatsmaterialet. En typisk tillämpning av denna process är artillerihylsor med glidmetall där utspädningen krävs för att vara mindre än 3 procent.

Elektrode stickout är en viktig parameter i ytbehandling av GMAW, som kan variera mellan 8 gånger elektroddiametern till nästan 50 mm. Lång stickning leder till högre deponeringshastigheter på grund av I ² R-läkning (Joule-uppvärmning), minskar bågkraften med följdavdunstning av föroreningar från elektroderna. Ett slitat kontakttips kan oavsiktligt leda till ökad stickout.

Surfacing av GMAW kan göras antingen med strängpärla eller vävning. De olika vävningsmönstren och deras effekter på pärlprofil och utspädning visas i figur 18.4. Oscillatorer för vävning kan vara mekaniska eller elektroniska. Stringerpärla resulterar i djupare penetration och ökad utspädning på grund av den högre bågkraft som orsakar grävningsverkan medan vävning resulterar i överdriven smält metall mellan elektroden och basmetallen som orsakar en dämpningseffekt och därmed grundig penetrering.

Basmetallen som upptäcks av GMAW-processen har vanligen en draghållfasthet på upp till 620 MPa och processen är lämplig för butiks- och fältuppläggning av stora komponenter med avlagringar av höglegerade stål, legeringar av rostfritt stål, nickel och nickelbaserade legeringar, koppar och koppar baslegeringar, titan- och titanbaslegeringar och kobolt- och koboltbaslegeringarna.

Metod nr 4. Surfacing av FCAW:

Inställningen, som visas i figur 18.5, och processvariabler för ytbeläggning av FCAW är desamma som för ytbeläggning av GMAW förutom att fyllmedlet och matarvalsarna är olika.

Den använda tubulära elektrodfyllnadsmedlet innehåller fluss och kan även innehålla legeringselement i pulverform. Flödet vid bränning ger den nödvändiga avskärmningsgasen och slaggen för att skydda den smälta metallen. Om ingen ytterligare skyddsgas används, kallas processen självskyddande FCAW, avskärmningsgas när den används ofta är CO ₂ eller argon-CO ₂ -blandning. CO ₂ -skärmning resulterar i kortslutning eller globulärt läge för metallöverföring medan spraymod kan också användas med Ar-CO ₂ -blandning. Generellt ytbehandling av FCAW ger mer utspädning och högre avsättningshastighet än ytbehandling av GMAW.

Den huvudsakliga fördelen med att ytbehandla av FCAW är att sammansättningen av deponeringen lätt och noggrant kan kontrolleras medan begränsningarna är att slaggen tillverkas i processen som måste avlägsnas innan den deponeras nästa vulst och att jämfört med fast tråd, kärn elektroder är svårare att mata runt små radier.

Surfacing av FCAW används huvudsakligen för deponering av järnbaserade material, eftersom kärnkablar är ännu inte tillgängliga för andra metaller och legeringar. För vissa legeringar är emellertid flusskärmade elektroder de enda som är tillgängliga, eftersom de legeringarna inte lätt drags i trådform.

Metod # 5. Surfacing av GTAW:

Denna process använder samma utrustning som den som används för gaswolframbågsvetsning (GTAW). Argon eller helium används som avskärmningsgas för att skydda volframelektroden och metallavsättningen från de oxiderande effekterna av atmosfäriskt syre. Materialet som ska deponeras är normalt tillgängligt i form av smide, rörformade eller gjutna svetsstänger som används utan flöde. Denna process är långsam men överlag av utmärkt kvalitet deponeras.

Surfacing av GTAW görs normalt av manuell process som visas i figur 18.6. Det kan dock också användas i sitt automatiska läge. För att öka depositionseffektiviteten matas uppvärmt fyllmedel i smältmetallpumpen. Den automatiska utrustningen är ofta försedd med infästning för att svänga bågen.

Fyllnadsdraden används från 0, 8 mm till 4, 8 mm i diameter, men ibland kan fyllmedel i form av pulver eller granulat också användas. En typisk applikation med användning av volframkarbidgranuler är för ytbehandling av borrörskarv. Karbidpartiklarna förblir väsentligen oupplösta och väl placerade vid rörytan.

Surfacing av GTAW är möjlig i alla positioner, men läget docs påverkar kraftigt svetsutspädning. Både sträng- och vävpärltekniker används med denna process, men den senare ger minsta utspädning.

Nästan alla större tekniska material kan upptäcks av GTAW-processen med grundmetalltjockleken vanligtvis mellan 5 och 100 mm, även om tjockare basmetaller också kan beläggas. Alla kända ytbeläggningar, inklusive legeringar av stål, rostfria stål, nickel och nickelbaserade legeringar, kopparbaserade legeringar samt kobolt- och koboltbaserade legeringar kan deponeras genom denna process.

Metod # 6. Plasma Arc Surfacing:

Plasmabågsbeläggning använder samma utrustning som för plasmabågsvetsning både i dess överförda ljusbågsläge (där ljusbågen träffas mellan volframelektroden och arbetsstycket) och det icke överförda läget (där ljusbågen slås mellan volframelektroden och facklan tips). Den används för beklädnad och hårdkoppling med användning av fyllnadsmetall i form av varm tråd och pulver.

I plasma-hot wire-ytbeläggning, visad är Fig. 18.7 kombineras två system för att uppnå önskad överlagring. Ett system värmer påfyllningstråden nära smältpunkten och lägger den på ytan av grundmetallen medan det andra systemet som består av plasma-fackla smälter grundmetallen och fyllmedlet och säkrar dem ihop.

De båda systemen sammanfogade kan ge minsta utspädning och förvrängning av grundmetallen. Denna ytbeläggningsmetod används för beklädnad av tryckkärl och liknande andra komponenter med nickelbaserade legeringar av rostfritt stål och många typer av brons. Utmärkt kvalitet ytbehandling kan göras vilket kan kräva minsta efterbehandling.

Det är emellertid en kostsam metod eftersom utrustningsutgiften är hög och som den används i mekaniserat eller automatiskt applikationssätt, eftersom den heta tråden alltid måste vara i kontakt med den smälta poolen för att genomföra förvärmningsströmmen genom fyllstången.

I plasmabågspulverbeläggningsprocessen, som visas i figur 18.8, utnyttjas de tillgängliga ultrahöga temperaturerna av 5500 till 22000 ° C för att deponera hårda material. Deponeringar gjorda av denna process är homogena och ordentligt sammansmält med basmetallen och jämför bra i kvalitet och metallurgisk struktur för att belägga genom GTAW-processen. Processen utförs i nedre positionen. Medan värmeingången till basmetallen är låg jämfört med andra ytbehandlingar, kan det förväntas vara någon snedvridning.

De stora fördelarna med plasmabågpulverbeläggning är möjligheten att deponera ett brett sortiment av hårda material, inklusive eldfasta material, lämplighet för ytbehandling av lågmältpunktsmetaller, utmärkt kontroll på deponeringstjocklek och nära kontroll över ytfinish för att minimera efterföljande bearbetning. Kostnaden för utrustning är dock hög eftersom den inbegriper högteknologi.

Hårdgjorda material som deponeras genom plasmapulverbeläggningsprocessen innefattar kobolt-, nickel- och järnbasmaterial. Processen är helt mekaniserad och lämpar sig speciellt för hög produktionshastighet av nya delar, såsom flödeskontrollventildelar, verktygsledningar, strängsprutskruvar och gräsklippare.

Metod # 7. Surfacing By SAW:

På grund av dess många fördelar är den enkla elektrodprocessen som visas i figur 18.9 den mest använda automatiska metoden för ytbehandling. På grund av de höga strömmen som används, resulterar det i mycket höga deponeringshastigheter.

De insättningar som läggs vid denna process är av hög kvalitet och oftast felfri, med hög hållfasthet, seghet eller nötningsbeständighet. Flussäcken eliminerar också risken för sprut och ultravioletta strålningar. På grund av värmekoncentrationen har emellertid vanligtvis djup penetration och därmed högre utspädning.

Sålunda uppnås inte de fullständiga egenskaperna hos ytbeläggning tills två eller flera lager är avsatta. Ibland tillsätts extra fyllmedel i form av tråd eller remsa till reduceringspenetrationen och utspädningen; remsor används huvudsakligen för rostfritt stål eller nickelbaserade legeringar.

I en variant av processen matas pulveriserat ytbeläggningsmaterial på basmetallen före flödet såsom visas i Fig. 18.10. Bågen smälter grundmetallen, elektroden och fyllmedlet som kombinerar dem för att bilda depositionen. Vevning av elektrodresultatet reduceras penetration och utspädning.

De basmetaller som används för ytbeläggning genom SAW-processen innefattar kol- och låglegeringsstål, rostfria stål, gjutjärn och nickel- och nickelbaslegeringar med ett tjockleksintervall på 15 mm till 450 mm. De ytbeläggningsmaterial som oftast används är höglegerade stål, austenitiska stål, nickelbaserade legeringar, kopparbaserade legeringar och koboltbaserade legeringar.

Avsättningshastigheterna uppnådda med en enda elektrod med strängsprutansättning är ca 6, 5 ​​kg per timme medan oscillationstekniken kan höja avsättningsgraden till ca 12 kg per timme med en vulstbredd på upp till 90 mm. Om två elektroder användes, såsom visas i fig 18.11 för ytbehandling, kan avsättningshastigheten också ökas till nästan 12 kg per timme med 10 till 20 procent spädning.

Arrangemanget som visas i Fig. 18.11 kallas för nedsänkning av bågserier. I denna inställning används två svetshuvuden med en enda AC eller DC-strömkälla ansluten mellan dem på ett sådant sätt att de två bågarna sätts i serie. Varje båg har olika polaritet så att de två bågarna tenderar att sprida sig bort från varandra. Transversella svängningar hos svetshuvudena kan användas för att minimera utspädningen. Konstant strömkälla är att föredra att deponera material med likformig penetration.

Fluxer som används påverkar också utspädning, deponeringshastigheter och deponeringstjocklek. Emellertid kan ett flöde som är lämpligt för nedsänkning av enkel elektrod, inte vara lämplig för flera elektroder eller bandelektroder. Flödesval är sålunda en viktig faktor vid nedsänkning av bågar för att uppnå kvalitetsavlagringar.

Undervattensbågsbeläggning med remsaelektrod, som visas i Fig. 18.12, är kapabel att avsätta en relativt tunn, platt ytbeläggningsavsättning med upp till 45 kg per timme med spädning som kan vara så låg som 10-15%. Band som används är vanligtvis 1 mm tjocka, 50 mm eller 200 mm breda när de används som elektrod, medan de kan användas som fyllnadsmaterial kan vara 1, 25 till 1, 5 mm tjocka med en bredd av ca 40 mm.

Normalt är den nuvarande inställningen 1200 A vid 32 V och en körhastighet på ca 40 cm / min vilket ger en insättning på ca 4-5 mm tjock. Emellertid kan avsättningar av tjocklek mellan 4 och 9 mm läggas genom att man manipulerar ythastigheten och elektrodmatningshastigheterna. Fluxförbrukningen reduceras till ungefär en tredjedel av flödesförbrukningen med konventionella elektroder. Konstanta potentiella strömkällor med både ac eller DC (med antingen polaritet) kan användas.

Surfacing av SAW kan göras med alla material som finns i form av spolad tråd; men det är mest populärt med järnhaltiga legeringar. Den är bäst lämpad för tung ytbehandling av stora tryckkärl, tankar, plattor, skenor, som kan placeras i platt läge för ytbehandling.

Metod # 8. Ugnsfusing:

Några lättillgängliga proprietära hårdmetalllegeringar marknadsförs i form av pasta eller en metallduk som kan appliceras på ytan av basmetallen och ugnen smält för att bilda en hardfacing-insättning. En schematisk representation av ugnsfusionsinstallationen ges i fig 18.13.

Det ytbeläggande materialet appliceras enkelt på substratet och smälts i en ugn vid en temperatur som är tillräcklig för att förorsaka smältning av det applicerade materialet som normalt ligger mellan 870 och 1150 ° C. Dessa ytbeläggningsmaterial är vanligtvis kompositer såsom volframkarbid som hålls i smältpunktsbindemedel som en hårdlödningslegering.

Hårdlödningslegeringen bildar matrisen för det hårt vända materialet och ger bindningen med substratet. Deponeringarna som gjorts genom smältning av ugnar kan vara upp till 2 mm tjocka och är vanligtvis avsatta på järnbasen, även om substrat av andra material också kan användas.

Metod # 9. Elektroslag Surfacing:

Elektroslagprocess av ytbeläggning används i fall där stora mängder metall måste deponeras med en tjocklek av 10-12 mm. Surfacing gjord av denna process är slät och kräver inte efter bearbetning efter bearbetning.

Liksom för svetsning utförs ytbeläggning genom elektroslagprocess i vertikalt läge med deponeringen gjuten av stationära eller rörliga block av koppar, grafit eller keramiskt material. De schematiska representationerna för att belägga de plana, cylindriska och koniska delarna genom elektroslagprocessbåge som visas i fig 18.14. En form placeras på eller runt komponenten som skall beläggas med gapet mellan formen och arbetet lika med tjockleken hos ytbeläggningen. En eller flera elektroder båg matas in i smältutrymmet med hjälp av en ledare för att tillhandahålla den nödvändiga metallen för ytbehandling.

Förfarandet och tekniken för ytbeläggning genom elektroslagprocess är liknande den för elektroslagsvetsning. För ytbehandling av en platt komponent matas elektroden in i arbetet, och för cylindriska och koniska komponenter görs elektroden för att väva hela vägen runt omkretsen; alternativt matas elektroden endast nedåt medan arbetet är gjord för att rotera kring sin axel tillsammans med formen.

Vid elektrolagsbeläggning erhålls legeringslegeringens legeringselement endast från elektroden, som kan vara i form av en fast eller pulverkärnad tråd, platta eller storstångsstång. Därför väljs elektrodmaterialet för att ge deponeringen av den önskade kemiska kompositionen.

Metod nr 10. Surfacing via Dip-Transfer:

Metoden för ytbeläggning genom dip-överföring eller kortslutning består av en arbetsrotationsanordning och elektroden matad mot den är gjord för att röra sig mot och bort från arbetet med en hastighet av 5 till 100 gånger per sekund. Den axiella oscillationen hos elektroden resulterar i upprepad kortslutning av ljusbågen som förbättrar processens stabilitet. Innan elektroden rör vid smältmetallpumpen på arbetet, bildar bågen en droppe smält metall vid elektrodens ände som överförs till arbetet för att bilda deponeringen när elektroden doppas in i smältmetallpoolen.

Fig. 18.15 visar den schematiska representationen av ytbeläggning genom dipöverföring. Arbetet, väl rengjort av rost, fett och smuts är monterat mellan centrum av en svarv och roteras med önskad hastighet. Surfacing ström matas till elektrodstråden, vanligtvis 1, 5 till 2, 5 mm diameter, från en likströmskälla och tråden matas i önskad takt och görs för att oscillera med antingen en elektromagnetisk eller en mekanisk vibrator.

Den smälta metallen skyddas genom reaktionen med atmosfäriska gaser genom att tillföra kylvätska med en hastighet av 2 till 5 lit / min. Kylvätskan kan innehålla joniserande komponenter för att förbättra båtens stabilitet. Kylvätskan är oftast en 5% lösning av kalcinerad soda eller en 20% vattenlösning av glycerin. De bildade ångorna ger den önskade skyddsskärmen och släcker avlagringen för att bilda en mycket hård slitstark avsättning.

Dip-överföringsytan appliceras med fördel på cylindriska komponenter med en diameter av 8 till 200 mm. Tjockleken på det avsatta skiktet, som läggs i ett enda pass, kan sträcka sig från en fraktion av en millimeter upp till 3 mm.