Overflate av metaller: Betydning, Typer og utvelgelse

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om: - 1. Betydning av Surfacing 2. Typer Surfacing 3. Valg av en Surfacing Process 4. Materiale av Substrate 5. Valg av Surfacing Material 6. Applications.

Betydning av Surfacing:

Surfacing er en prosess for å deponere ett metall eller legering over en annen (basemetall eller substrat) for å forbedre sine slitebestandige egenskaper som motstand mot slitasje, korrosjon, friksjon eller for å oppnå dimensjonskontroll og metallurgiske behov.

Prosessene som vanligvis brukes til overflatebehandling er fusjonsveiseprosessene som gassveising, lysbuesveising, etc. Prosessen med overflatebehandling synes å ha blitt utviklet i utgangspunktet for behovene til oljebrønnboring, men er nå mye brukt på alle typer utstyr, redskaper og beholdere for å forbedre deres liv mot slitasje og kjemisk virkning.

Surfacing gjelder også for produksjon av nye produkter og gjenvinning av slitte produkter. I begge tilfeller øker produktets levetid og sparer dyrt materiale. Dette resulterer i betydelige økonomiske gevinster.

Typer Surfacing:

Surfacing er av forskjellige typer, f.eks. Kledning, hardfacing, oppbygging og smussing for å oppnå korrosjonsbestandighet (for kjemisk slitasje), slitestyrke (for fysisk slitasje), dimensjonskontroll (for å gjenoppbygge slitte komponenter) og henholdsvis metallurgiske behov.

Disse fire typer overflatemetoder blir diskutert kort i denne delen:

1. Kledning:

I kledning legges et tykt lag av noe sveisemetal som rustfritt stål på en karbon eller lavmetallplate for å gjøre det korrosjonsbestandig. Kledning må også motstå lokalisert korrosjon som pitting, spaltkorrosjon, inter granulær korrosjon og spenningskorrosjonsspredning.

For belegg, er rustfritt stål eller en av nikkelbaserte legeringer normalt brukt om kobberbaserte legeringer, sølv og bly brukes også til noen spesifikke anvendelser.

Selv om den største fordelen med kledning er opprettelsen av lavkost korrosjonsbestandig overflate, men det kombinerer også et høystyrt materiale som lav legeringsstål for baking med korrosjonsbestandig materiale som rustfritt stål. Imidlertid regnes ikke styrken til kledematerialet i komponentens utforming.

Hovedbruk av kledning er laget i produksjon av fartøy for kjemikalier, papirfabrikker, petroleumraffinering og kjernekraftverk. Kobberfôrreaktorer brukes til produksjon av øl, som også er etsende, mens næringsmidler og emballasjeplanter gjør stor bruk av rustfritt stål for å unngå korrosiv virkning av matvarer.

2. Hardfacing:

Ved hardfacing legges et metall over en annen overflate for å øke overflatenes hardhet og gjøre den motstandsdyktig mot slitasje, støt, erosjon, galling og kavitasjon. Som i kledning er ikke styrken til hardfacing laget inkludert i komponentens design.

Slitestyrke er den viktigste bruken av hardfacing. Generelt sett legges maksimalt tre lag hardfast legeringer. Fordi overdreven fortynning reduserer effektiviteten av hardfacing er det derfor viktig å unngå overdreven inntrengning og dårlig innfesting av tilstøtende perler. Utformingen må være slik at den gir tilstrekkelig støtte til overflaten og så langt som mulig bør den lastes i komprimering i stedet for spenning eller skjær. Under disse forholdene kan hardfacing bevise sine økonomiske fordeler effektivt.

Hardfacing finner utstrakt bruk i anleggsmateriell, inkludert bulldoserblader, skraperblad og bergrenner samt for tekstilutstyr og motorventilfasader.

3. Bygg opp:

Byggeoverlegg er gjenoppbygging av slitte deler for å gjenopprette dem til original form og dimensjoner. I motsetning til kledning og hardfacing er styrken til sveisemetallet som danner oppbyggingen en nødvendig hensyntagen i komponentdesignen fordi materialet må bytte ut noe av den opprinnelige delen av komponenten som har slitt bort.

Derfor er sammensetningen og egenskapene til det avsatte sveisemetallet vanligvis lik de av grunnmetallet som skal bygges opp.

Oppbyggingsmetode for overflatebehandling brukes i stor utstrekning i jordflytende utstyr, for eksempel tennene til dragline-buckets, kanter av bulldoserblad og -skraper gjenvinnes ved oppbygging. Jernbaner benytter seg også av oppbygging for å gjenopprette slitasje på jernbanehjulene, samt jernbanepunkter og veikryss.

4. Buttering:

Buttering er prosessen med å avsette et eller flere lag av et materiale mellom de metallurgisk ikke-kompatible materialer som hver for seg har kompatibilitet med materialet som danner smørematerialet. Den brukes spesielt til sammenføring av rustfritt stål til et karbon eller lavmetallert stålmetall.

Hvis det ikke benyttes et smusslag, vil korrosjonsmotstanden i rustfritt stål bli redusert, men hvis et lag med høyt nikkel- eller Ni-Cr-materiale blir avsatt på basmetallet før det legges av rustfritt stål av høy legering, blir det ikke observert noe korrosjonsbestandighet.

Et vanlig eksempel på denne prosessen er funnet i atomkraftverket for sammenføyning av rustfritt stål kledd til lavmetallståldyser smurt med Ni-Cr-Fe-legering til rustfritt stålrør med et Ni- Cr-Fe fyllmateriale. Den kan også brukes til å bli med karbonstål til lavmetallstål når spenningsavlastningen av den ferdige sveisen skal unngås.

Komponenten kan varmebehandles etter smøring. Styrken på smusslag skal tas i betraktning under utformingen av skjøten.

Selv om oppbygging og buttering er vanlige vilkår, men de har ingen offisiell status, overflatebehandling eller oftere brukt termisk bekledning skal inneholde dem.

Utvalg av en overflateprosess:

Utvelgelsen av en overflatebehandling avhenger av materialet til substratet, type og natur av depositum som kreves, produksjonshastighet, størrelse og form av komponenten som skal oppdages, driftsbetingelsen som den skal legges til og tilgjengeligheten av utstyr.

Oksy-acetylen-overflatebehandling brukes til mange bruksområder både i butikk- og feltjobber, hvor oppsamling av karbon ikke er et problem. Denne prosessen gir langsom oppvarming og avkjøling av substratet, og dermed er sjansen for stressutvikling og sprekkdannelse mindre. Utstyrskostnaden er lav. Det brukes vanligvis til bruk av spesialiserte kobolt legeringer på relativt tynn kant; kull-kutterbiter, for eksempel, er ofte hardfaced ved oksy-acetylen-overflatebehandling.

Surfacing ved skjermet metallbuesveiseprosess er raskere og generelt billigere dersom det er mange komponenter involvert. Den nødvendige ferdigheten er lavere enn ved oksygenbrenselgassoverflateprosessen. På grunn av raskere oppvarmings- og kjølehastigheter er de termiske spenningene som utvikles i grunnmetallet og overlegget ganske høye, noe som resulterer i økt følsomhet for sprekkdannelse.

Denne prosessen brukes i stor utstrekning til reparasjon og oppbygging av generelle formål som de ønskede elektrodene er tilgjengelige for. Prosessen er økonomisk og er lett tilgjengelig i de fleste butikkene og i butikkene. Den finner omfattende bruk i overflateformede komponenter, jordflyttende deler, dredger cutter hoder, aksler og verktøy, etc.

Neddykket bueoverflate er ansatt i butikkene og ikke i feltet. Det er best egnet til å oppheve applikasjoner når de samme eller lignende delene blir oppdaget rutinemessig, for eksempel rulleskøyter, trommer, spenningsringe. Neddykket bueprosess som benytter rustfrie stålbåndelektroder, brukes ofte til å belaste kjernevåpen for å forbedre deres levetid og redusere de opprinnelige kostnadene.

Overflatebehandling ved FCAW-prosessen kan brukes til applikasjoner der SMAW vanligvis brukes, men det krever tilgjengeligheten av rørformet fluxkjernetråd i spolet form. Den kan brukes både i butikk og feltplikt, for eksempel for overflating av dipperleppe.

GMAW brukes ofte til å bygge opp applikasjoner som små aksler både i halvautomatiske og automatiske moduser. Det er også hovedsakelig ansatt for å belegge små komponenter av komplekse former som er vanskelige å håndtere hvis slaggen må fjernes mellom forskjellige løp. Surfacing ved kortslutningsbuen, dvs. dipoverføringsteknikk, kan fordelaktig påføres sylindriske komponenter med en diameter på 8 til 200 mm.

GTAW-prosessen brukes til å legge til gode kvalitetsinnskudd som krever minst etterbehandling, for eksempel verktøy og dør.

Plasma bue overflate metode brukes til applikasjoner som ligner de som håndteres av GTAW prosessen. På grunn av svært høy temperatur på plasmaet kan det imidlertid brukes i de tilfeller der det ikke er mulig å overføre GTAW.

Elektroslagbeleggmetode brukes til å deponere store mengder metall eller til spesielle anvendelser, for eksempel er det mye brukt til gjenoppbygging av knuserhammere. For denne søknaden er spesielle inventar ansatt for å akselerere ferdigstillelsen av jobben på kort tid.

Nødjobb kan best håndteres ved ovnfusing, forutsatt at en egnet ovn er tilgjengelig for å gjennomføre operasjonen.

Materiale av substrat i overflatebehandling:

Mens valget av overflatemateriale er basert på den tilsiktede tjenesten, velger valget av basismaterialet at substratet dikteres ikke bare av dets sveisbarhet og mekaniske egenskaper, men også av strukturelle design eller formgivende hensyn.

For generelle formål er det beste basematerialet vanligvis ulegeret karbonstål med et karboninnhold på 0, 20 til 0, 95 prosent som dekker størstedelen av lav- og middels karbonstål og lavere karakterer av høykarbonstål. Slett karbonstålmetall med et karboninnhold på 0, 45% er ganske populært på grunn av sin gode sveisbarhet og styrke etter overflatebehandling.

Stål med karboninnhold på 0, 50% eller over kan på tilfredsstillende måte oppdages med oksy-acetylen-prosess på grunn av lav varmeinngang og langvarig kjølesyklus på grunn av spredning av varme. Forvarming til en temperatur på 260 til 315 ° C er viktig for å unngå termisk sjokk av oppvarming og hurtig spredning av varme når overflatebehandling gjøres med skjermet metallbuesveiseprosess.

Lavlegerte stålkomponenter kan oppdages ved å følge nesten samme fremgangsmåte som brukt for vanlig karbonstål som har lignende tendenser til å herdes.

For veldig tøft substrat, austenitisk mangan stål populært kjent som Hadfield stål er sannsynligvis det vanskeligste tilgjengelig og er ganske billig i form av støpegods. Det er sveisbar og har en utbyttestyrke på ca 380 MPa.

Gråstøpejern på grunn av brittleness krever spesielle forholdsregler ved overflatebehandling med stålbaserte legeringer; Imidlertid er noen av de lavt smeltepunkt austenitiske legeringer, koboltbaserte legeringer og nikkel- og kobberbasislegeringene anvendelige.

Hvitt støpejern og formbart støpejern anbefales ikke til bruk som substrat for overflatebehandling, ettersom de mister deres grunnleggende egenskaper på grunn av oppvarming. Kobber, messing og bronse passer også ikke godt som underlag for overflatebehandling.

Valg av overflatemateriale:

Valget av en overflatebelegg er avhengig av slitasjens art som den overfylte komponenten skal underkastes under bruk.

Disse slitasje produserende forholdene skyldes vanligvis følgende seks typer kombinasjoner:

1. Slitasje uten tung påvirkning,

2. Kombinert slitasje og kraftig påvirkning,

3. Rolling, glidende og metall til metall kontakt,

4. Erosjon og korrosjon,

5. Klipper kanter som arbeider ved normale temperaturer, og

6. Overflater utsatt for service ved forhøyede temperaturer.

Overflater utsatt for slitasje uten kraftig påvirkning, som plog-aksjer, spader, traktorvalser, roterende oljebrønnbit, støpebrett, mudderklemmer og slanger for transport av bulkmateriale, er overflate med materiale som kromkarbid.

Kombinert slitasje og kraftig innvirkning oppstår i utstyr som spjelddypere og tenner, steinbryterkegler, bulldoserleppe, clam shell-tenner og klynger hvor store stykker blir dumpet. Materialer som er best egnet for å belegge disse komponentene er semi-austenitiske stål og manganstål.

Skruetransportører og jordboreverktøy er generelt beskyttet av harde materialer som karbider. Rustfritt stål brukes til å gi korrosjonsbestandighet og beskyttelse mot erosjon i vannpumper og implikasjoner som krever god støtmotstand.

Overflater utsatt for rulling, glidning og metall til metall kontakt i slike deler som tannhjul tenner, ermer og bøsninger, rulleoverflater, kranhjul og aksler som skal fungere med smøring, kan overføres med austenitisk Mn-stål eller austenitisk rustfritt stål mens lagrene som drives ved høye temperaturer, er belagt med kromkarbid, rustfritt stål og høykrom og Ni-legeringer.

Kombinert effekt eller erosjon og korrosjon som det oppstår i ventiler og seter for å kontrollere damp, vann, olje, etc., kan reduseres og kompenseres av innskudd som gjøres ved overflatebehandling med austenitiske rustfrie stållegeringer.

Skjærekanter som arbeider ved normale temperaturer som metallskjærer, stanser, fôrhakkere (for fôr), jordskrapeverktøy, jordboringsbiter, shredderblader, etc., må pålegges med materiale som har selvslettende egenskaper; wolframkarbidavsetninger betjener denne tilstanden godt.

Overflater utsatt for varme tjenester, som for eksempel motorventilseter, varm tegning eller varmformende dyser etc. krever seighet, varm styrke, krypebestandighet, oksidasjonsbestandighet og eksosgass erosjonsbestandighet. Overflatematerialet som er best egnet for disse bruksområder er Cr-Co-W-legeringer, austenitiske stål, martensitisk mediumkarbonstål og Ni-Cr-Mo-type legeringer.

Søknader av Surfacing:

Surfacing er like anvendelig for fremstilling av ny og gjenvinning av slitte komponenter. I begge tilfeller øker produktets levetid og sparer dyre materialer.

Det finnes utallige tekniske produkter som regelmessig oppdages for å holde dem i bruk til det er økonomisk levedyktig.

Nærmere bestemt er overflatebehandling ansatt ved fremstilling eller gjenvinning av følgende typer utstyr:

1. Deler av landbruks- og jordflyttende utstyr som støtteruller av traktorer, dypere tenner, ploveandeler, borekegler, bulldozer trunion, dragline buckets, kultivator feier, graving anus, etc.

2. Kull- og sementknusningsutstyr og metallurgiske anlegg som formeformer, knusekaker, stekeovnskegler, knusevalser og hammere, transportskruer, kuleutvinningsskruer, asfaltmiksere, etc.

3. Smid og trykk komponenter som dør, slag, etc.

4. Borrrigger og kullkuttere, for eksempel borekroner, kuttertenner etc.

5. Skjæreverktøy som blomstrende aksjer, kutting, boring, reaming og fresing verktøy, og så videre.

6. Rolling mill ruller.

7. Jernbanehjulfelger, jernbanepunkter, veikryss og frosker.

8. Ventiler og ventilseter for forbrenningsmotorer.

9. Trykkbeholdere og lagertanker.

10. Kniver og kuttere som fôrkopper (for fôr), graderblad, pugmøllekniver, etc.