Classificatie van oppervlaktematerialen

Dit artikel werpt licht op de negen belangrijkste soorten oppervlaktematerialen. De soorten zijn: 1. Wolfraamcarbide 2. Chroomcarbides 3. High Speed ​​Tool Steels 4. Austenitisch mangaanstaal 5. Austenitisch roestvast staal 6. Martensitisch roestvrij 7. Kobalt-oppervlak-oppervlaken metalen 8. Nikkel-base-verhardingslegeringen 9. Koper- Legeringen met basisoppervlak.

Type # Tungsten Carbide:

Wolfraamcarbide is het moeilijkste en, in het algemeen, het meest slijtvast van alle oppervlaktematerialen. Het wordt op de markt gebracht in de vorm van zachtstalen buizen gevuld met gemalen en gedimensioneerde korrels van gegoten wolfraamcarbide in de verhouding van 60% carbide en 40% buismateriaal per gewicht. Hetzelfde carbidemateriaal is ook verkrijgbaar als losse korrels die kunnen worden gebruikt op het basismetaal als vloeimiddel bij ondergedompeld booglassen.

Het lasproces dat wordt geselecteerd voor het behandelen met wolfraamcarbide, moet zodanig zijn dat de carbidekorrels niet-opgelost blijven. Dit kan het best worden gedaan met een laag warmte-inbrengproces zoals oxy-acetyleen lassen, wat daarom de voorkeur heeft voor alle kritische toepassingen zoals het opduiken van boorputten voor olieputten. Het proces kan koolstof aan de matrix toevoegen en de hardheid ervan verbeteren. Dergelijke afzettingen hebben een hogere slijtvastheid dan enig ander type oppervlaktebehandeling.

Booglassen, indien gebruikt, kunnen sommige of alle korrels daar oplossen door de hardheid van de afzetting te beïnvloeden. Vanwege de lagere kosten ervan, wordt booglassen echter over het algemeen gebruikt voor het aan de oppervlakte brengen van grondverzet en mijnapparatuur.

De gebruikelijke dikte van de overlay is ongeveer 3 mm. Hoewel wolfraamcarbide een zeer hoge hardheid heeft, kan het niet op de Rockwell C-schaal worden gemeten vanwege de zachte matrix waarin de carbidekorrels zijn ingebed; het materiaal valt binnen 90 tot 95 op Rockwell A-schaal.

Typische toepassingen van dit materiaal zijn voor het opduiken van de snijranden van rotsoefeningen, het slijtvlak van mijnbouw, steengroeven, graafwerken en grondverzetmachines.

Type # Chroomcarbiden:

Austenitische hoog-chroom-ijzer lasstaven zijn zeer populair gebleken voor het opduiken waar erosie of lage-spanning schurende slijtage optreedt, zoals in zandige grond. Dat is de reden waarom oppervlaktebehandeling van landbouwmachines, machines en onderdelen wordt gedaan door deze strijkijzers.

Booglassen wordt gebruikt in zware componenten en grote oppervlakken, terwijl oxy-acetyleen lassen nuttiger is voor dunne delen. Oppervlakken met oxy-acetyleen-proces in de positie Fiat met een 3-Voudig-naar-kegel reducerende vlam worden aanbevolen. Het opnieuw bouwen van ploegscharen en combine-snijders zijn typische toepassingen omdat deze vulmetalen goed genoeg stromen om een ​​dunne randafzetting te produceren.

De slagvastheid van deze afzettingen is laag. Chroomcarbideafzettingen bieden echter een uitstekende oxidatiebestendigheid, maar weerstand tegen vloeistofcorrosie is niet erg effectief. Weerstand tegen bevriezen (vastlopen of plakken) is beter dan die voor gewoon gehard staal.

Chroomcarbideafzettingen variëren typisch in hardheid van 40 tot 63 Rockwell C; echter voor het opduiken met oxy-brandstof gasproces is het rond Rc 56 met een bereik van Rc 51 tot Rc 62. Verdunning van afzettingen door het basismetaal vermindert slijtvastheid van de eerste laag.

Daarom moeten voor het bereiken van maximale slijtvastheid twee lagen worden gebruikt met een lage stroom gebruikt voor de eerste laag om penetratie en verdunning te minimaliseren. Omdat afzetting van chroomcarbide niet wordt beïnvloed door warmtebehandeling, heeft de koelsnelheid geen invloed op de slijtvastheid. Het afgezette metaal ontwikkelt een glad oppervlak met slijtage en kan derhalve worden gebruikt om oppervlakken in glijdend contact te beschermen. Dat is de reden waarom lagers voor gebruik bij hoge temperaturen of in corrosieve omgevingen vaak opgedoken zijn met chroomcarbide.

Typische industriële toepassingen van het opdrogen door chroomcarbide omvatten coatings voor grondverzetgereedschappen of machineonderdelen die zijn blootgesteld aan abrasieve materialen, en voor glijbanen en schuiven die ertsen transporteren met voldoende impactbelasting. Andere toepassingen zijn onder meer het verharden van cokeskokers, kabelhaspelgeleiders, zandstralenapparatuur en onderdelen die zijn onderworpen aan erosie door 510 ° C katalysatoren in raffinaderijen en afschuren door hete cokes.

Type # 3. Staalsoorten met hoge snelheid:

Deze vulmetalen produceren lasmetaal dat een hardheid kan behouden bij hoge temperaturen tot ongeveer 600 ° C en biedt ook een goede slijtvastheid en taaiheid. Deze vulstoffen met een hoog koolstofgehalte zijn goed geschikt voor het leggen van afzettingen voor snij- en verspaning (randvasthoud) klussen, terwijl die met lagere koolstof het meest geschikt zijn voor hete bewerkingsgereedschappen zoals hete smeedmatrijzen en voor banen die taaiheid vereisen.

De Rockwell-hardheid van het onverdunde vulmetaal in de gelaste toestand ligt in het bereik van Rc 55 tot Rc 60. De hardheid van het lasmetaal kan echter worden verminderd tot Rc 30 door uitgloeien voor bewerking en kan opnieuw worden verhoogd tot het hogere niveau door blussen en temperen.

Hoewel het niet de bedoeling is dat deze legeringen hoge slijtvaste afzettingen geven, is de uitstekende weerstand tegen vervorming bij hoge temperaturen tot ongeveer 600 ° C. Deze legeringen zijn daarom nuttig voor het aan de oppervlakte brengen van die componenten die hete slijtbestendigheid nodig hebben, zoals bij het opnieuw opduiken van de binnenkant van de verbrandingszone van een ketel waarbij de vliegas zowel heet als abrasief is. De druksterkte van deze afzettingen is ook erg goed, daarom zijn ze een goede keuze voor het repareren van heet werkende vormmallen en voor het opnieuw opbouwen van werktuigmachinedia's.

Sommige van deze legeringen geven zeer harde afzettingen die mogelijk keramische of zelfs diamantgereedschappen of een slijpwiel nodig hebben voor afwerking. Deze afzettingen worden gelegd door het basismetaal voor te verwarmen tot 150 ° C om koeling van scheuren in afzettingen te voorkomen.

Als deze afzettingen moeten worden bewerkt, worden ze ontlaten bij een temperatuur van 845 tot 1205 ° C. Voor daaropvolgende uitharding wordt de temperatuur verhoogd tot 1205 tot 1230 ° C, gevolgd door lucht- of olieafkoeling; verhit vervolgens tot 550 ° C gedurende 2 uur en lucht afkoelen tot kamertemperatuur om de nodige neerslag te geven aan de afzetting.

Typische toepassingen voor hogesnelheidsgereedschapstaallegeringen zijn voor het bewerken van snijgereedschappen, schaarbladen, ruimers, vormmallen, afschuifstempels, kabelgeleiders, ingotangen en voor het opnieuw opbouwen van splijtstralen en soortgelijke reparatiewerkzaamheden aan gereedschap.

Type 4. Austenitisch mangaanstaal:

De afzettingen van austenitisch, mangaanstaal, die een hard oppervlak vormen, bevatten normaliter 11 tot 14% mangaan en zijn taai en harden hard, hoewel deze legeringen geen zeer hoge slijtvastheid bezitten, maar een uitstekende slagvastheid hebben in de afgezette toestand. Verdunning van afzetting door het basismetaal kan zijn slijtvastheid enigszins verminderen; daarom worden twee laagafzettingen aanbevolen voor de beste prestaties.

Omdat deze staalsoorten snel uitharden en bij hoge temperaturen bros zijn, moet het afgezette metaal direct worden gepulseerd nadat elke korrel is afgezet. In geen geval mag een afgezette parel langer dan 225 mm achterblijven zonder direct te moeten roesten, omdat scheuren het meest waarschijnlijk boven 815 ° C zal optreden.

De apparatuur die is blootgesteld aan zeer ernstige slijtage van steen met kwartsdeeltjes kan worden opgedoken door eerst het basismetaal te bombarderen met austenitisch Mn-staal dat vervolgens wordt bedekt met een afzetting van hard martensitisch gietijzer dat een extreem hoge slijtbestendigheid biedt. Op dezelfde manier kunnen koolstofstalen worden opgedoken door eerst een botervetlaag van austenitisch roestvrij staal aan te brengen, die dan wordt bedekt met austenitisch Mn-staal. Deze procedure vermijdt de ontwikkeling van scheuren die anders zouden kunnen optreden als austenitisch Mn-staal wordt gelegd zonder een boterlaag.

De hardheid van het afgezette metaal is slechts ongeveer 170 tot 230 BHN (Rc 6 tot Rc 18), maar dit materiaal werkt hard tot 450 tot 550 BHN (Rc 45 tot Rc 55). Vanwege deze neiging tot harden van het werk worden deze staalsoorten moeilijker omdat ze in bedrijf worden gehamerd en gehamerd.

Dat is de reden waarom apparatuur die wordt gebruikt bij het breken van zacht gesteente en het transporteren van kalksteen, dolomiet of leisteen kan worden voorzien van austenitische Mn-staalafzettingen. Een andere typische toepassing is het opduiken van een ertsglijbaan waar grote rotsen af ​​en toe met grote kracht tegen de stortkoker kunnen slaan.

Austenitische Mn-staalafzetting kan ook zeer hoge spanningen weerstaan, vandaar het gebruik ervan in toepassingen zoals kaakbreker, evenals spoorwegkikker en kruisende schakelaars. Uitgebreide gebieden zoals in brekers en schoponderdelen worden meestal teruggewonnen met een combinatie van dek- en vulstaven.

Deze vulstaven zijn vlakken en rondes van hoog Mn-staal die op hun plaats zijn gelast met austenitische Mn-staal elektroden. Een dergelijke bescherming kan worden toegepast op een dikte van ongeveer 75 mm, hetgeen de bovengrens is voor algemene oppervlaktebeschermingsmethoden.

De metaal-op-metaal slijtvastheid van austenitisch Mn-staal is over het algemeen uitstekend. Hoewel de druksterkte van afgezet metaal laag is, maar elke drukkracht verhoogt snel de sterkte. Dat is waarom het soms wordt gebruikt voor mishandeling, beukende en pompende toepassingen. Het bewerken van deze afzettingen is erg moeilijk, maar oppervlakken kunnen worden gemalen om de uiteindelijke afwerking te geven.

Type # 5. Austenitisch roestvast staal:

Deze staalsoorten bieden geen hardfacing in de algemene betekenis van de term, maar de afzettingen die door deze staalsoorten worden gemaakt, zijn extreem taaie en ductiele coatings met een uitzonderlijk goede weerstand tegen afschilfering door herhaalde stootkracht. Deze afzettingen zijn ook erg goed in corrosieweerstand. Typisch gebruik van deze staalsoorten is gemaakt voor het coaten van waterturbinebladen om hen te beschermen tegen corrosie en cavitatie-erosie.

Austcnitisch roestvast staal wordt soms ook gebruikt om botervormige lagen aan te brengen. Voor dergelijke toepassingen worden in het algemeen E 308 en E 312 elektroden gebruikt; de laatste vanwege het hogere gehalte aan legeringen wordt minder beïnvloed door verdunning.

Type 6. Martensitic Roestvrij:

Martensitische roestvaste staalsoorten van de types 410 en 420 die worden gebruikt voor het opdrogen, produceren dichte homogene afzettingen met een goede weerstand tegen scheuren. Voor het beste resultaat worden deze afzettingen in meer lagen gemaakt; in ieder geval mogen niet minder dan twee lagen worden gebruikt. Deze afzettingen worden meestal in afgezette toestand gebruikt, maar kunnen indien nodig met hardmetalen gereedschappen worden bewerkt.

Martensitische roestvast stalen afzettingen worden veel gebruikt waar metaal-op-metaal slijtage optreedt, zoals lagers die werken bij hoge temperaturen en voor rollen die worden gebruikt in staal. Een typische toepassing is het opdrogen van een back-uprol op een warmwalserij.

Type # 7. Cobalt-Base Surfacing Metals:

Legeringen op basis van cabalt bevatten meestal 26-33% Cr, 3-14% W en 0, 7 - 3, 0% C. De afzettingen die door deze legeringen worden gemaakt, hebben een goede hardheid en slijtvastheid die toenemen met de koolstof- en wolfraaminhoud, maar ook de scheurgevoeligheid .

Op kobalt gebaseerde legeringen hebben hoge oxidatie-, corrosie- en warmteweerstanden; één koolstofsoort is uitstekend voor hardfacing uitlaatkleppen die worden gebruikt voor verbrandingsmotoren. Deze afzettingen kunnen een hoge hardheid en kruipweerstand tot 540 ° C behouden. Sommige van deze legeringen worden gebruikt voor toepassingen met een bedrijfstemperatuur tot 980 ° C.

Deze legeringen vertonen ook een zeer goede weerstand tegen metaal-op-metaal slijtage, maar hun reactie op warmtebehandeling is verwaarloosbaar. Een spanningsverlichtende behandeling kan worden toegepast om scheuren te minimaliseren.

Wanneer het oxy-acetyleenproces wordt toegepast voor het opduiken met legeringen op kobaltbasis, wordt een 3X veer-tegen-kegel reducerende vlam voorgesteld; het voorverwarmen van 430 ° C met een neutrale vlam is aan te bevelen voor zware secties. Voor booglassen met afgeschermde metalen (SMAW) wordt gelijkstroom met elektrode-negatieve (dcen) gebruikt met een korte booglengte. Het opduiken met oxy-acetyleenproces kan het koolstofgehalte verhogen, terwijl SMAW het kan verminderen, zodat de overeenkomstige effecten op het afgezette metaal in aanmerking kunnen worden genomen om tot de gewenste eigenschappen van het afgezette metaal te komen.

Type # 8. Legeringen op basis van nikkel en ondergronden:

De meest gangbare legeringen op Ni-basisoppervlak bevatten 0-3-1, 0% C, 8-18% Cr, 2, 0-45% B en 1, 2-5-5% elk van Si en ijzer. Deze legeringen kunnen door sproeien worden gecoat om de gewenste dikte van de afgezette laag te bereiken. Afhankelijk van de gewenste eigenschappen van het afgezette metaal, kunnen deze legeringen ook koper, chroom, molybdeen, chroom-molybdeen en chroom-molybdeen-wolfraam bevatten.

Indien beschikbaar in draadvorm, kunnen deze legeringen op Ni-basis worden gedeponeerd door middel van gasmetaalbooglassen (GMAW); dat elimineert het gebruik van flux en vermijdt de koolstofopname van het substraat. Bij gebruik in de automatische modus kan het proces worden toegepast om het metaal in cilindrische vaten af ​​te zetten voor weerstand tegen corrosie.

In poedervorm worden op Ni-basis gebaseerde legeringen die chroom en boor bevatten, met een vlam gespoten om een ​​meer uniform oppervlak op onregelmatige contouren te krijgen dan mogelijk is met conventionele methoden.

Vanwege hun hoge hardheid en weerstand tegen erosie ligt de typische toepassing van legeringen van het Ni-Cr-B-type in smeerpompen met olieputten, terwijl weerstand tegen uitlaatgaserosie van Ni-Cr-Mo-legeringen hen geschikt maakt voor oppervlakteafvoer op uitlaatkleppen van auto's en vliegtuigen .

Type # 9. Koper-base verhardingslegeringen:

De legeringen op basis van koper worden hoofdzakelijk gebruikt om corrosie en cavitatie-erosie op minder duur basismetaal zoals ijzer te weerstaan. De meeste van deze legeringen zijn bestand tegen atmosferische aantasting, zout- en zoetwatercorrosie en niet-ammoniakale alkalische oplossing en reducerende zuren; ze zijn echter niet geschikt voor hoge temperaturen boven 200-260 ° C.

De eigenschappen van lasstorten worden beïnvloed door het gebruikte lasproces. Oxy-acetyleen en gaswolframbooglaswerkwijzen (GTAW) hebben de voorkeur voor het opplakken op staalsubstraat om het oppikken van ijzer te vermijden dat werkt als een verharder. SMAW- en GMAW-methoden vereisen een snelle, brede push-weeftechniek voor de eerste laag. Grote oppervlakken worden opgedoken door het GMAW-proces, terwijl voor kleinere reparaties het GTAW-proces met thoriated elektrode de voorkeur geniet.

Vanwege hun anti-inbeslagneming en weerstand tegen wrijvingslijtage-eigenschappen worden koper-basislegeringen typisch gebruikt voor het aan de oppervlakte brengen van lageroppervlakken.