Opduiken van metalen: betekenis, typen en selectie

Na het lezen van dit artikel zult u leren over: - 1. Betekenis van het oppervlak 2. Soorten deklagen 3. Selectie van een deklaagproces 4. Materiaal van substraat 5. Selectie van een dekmateriaal 6. Toepassingen.

Betekenis van het opduiken:

Oppervlakken is een proces waarbij een metaal of een legering op een andere wordt aangebracht (basismetaal of substraat) om de slijtvaste eigenschappen ervan te verbeteren, zoals weerstand tegen slijtage, corrosie, wrijving of voor het bereiken van dimensionale controle en metallurgische behoeften.

De processen die gewoonlijk worden gebruikt voor het aan de oppervlakte brengen zijn de fusielasprocessen zoals gaslassen, booglassen, enz. Het proces van oppervlaktebewerking lijkt oorspronkelijk te zijn ontwikkeld voor de behoeften van de boorputindustrie, maar wordt nu op grote schaal gebruikt voor alle soorten apparatuur., werktuigen en containers om hun leven te verbeteren tegen slijtage en chemische actie.

Het opduiken is eveneens van toepassing op de vervaardiging van nieuwe producten en op de terugwinning van versleten producten. In beide gevallen verlengt dit de levensduur van het product en bespaart het duur materiaal. Dit resulteert in aanzienlijke economische voordelen.

Typen verhardingen:

Het oppervlak is van verschillende types, namelijk bekleden, hardfacing, opbouw en bebotering om corrosieweerstand te bereiken (voor chemische slijtage), slijtvastheid (voor fysieke slijtage), dimensionale controle (om versleten componenten te herbouwen) respectievelijk metallurgische behoeften.

Deze vier typen methoden voor het aanbrengen van de deklaag worden in deze sectie kort besproken:

1. Bekleding:

Bij het bekleden wordt een dikke laag van een soort lasmetaal zoals roestvrij staal op een plaat van koolstofarm of laag gelegeerd staal aangebracht om het corrosiebestendig te maken. Bekleding moet ook bestand zijn tegen plaatselijke corrosie, zoals putjes, spleetcorrosie, intergranulaire corrosie en spanningscorrosie.

Voor bekledingen worden roestvrij staal of een van de legeringen op nikkelbasis gewoonlijk gebruikt, hoewel op koper gebaseerde legeringen, zilver en lood ook voor sommige specifieke toepassingen worden gebruikt.

Hoewel het belangrijkste voordeel van bekleden het creëren van een corrosiebestendig oppervlak tegen lage kosten is, combineert het ook een materiaal met een hoge sterkte, zoals laaggelegeerd staal voor de backing met corrosiebestendig materiaal zoals roestvrij staal. Als algemene regel geldt echter dat de sterkte van het bekledingsmateriaal niet wordt meegenomen in het ontwerp van het onderdeel.

Het belangrijkste gebruik van bekleding is gemaakt in de productie van schepen voor de chemische, papierfabriek, aardolieraffinage en kerncentrales. Met koper beklede reactoren worden gebruikt voor de productie van bier dat ook bijtend is, terwijl voedselverwerkende en verpakkingsinstallaties uitgebreid gebruik maken van roestvrij staal om de corrosieve werking van voedingsmiddelen te voorkomen.

2. Hardfacing:

Bij het hardfacing wordt een metaal op een ander oppervlak afgezet om de hardheid van het oppervlak te vergroten en om het bestand te maken tegen slijtage, stoten, erosie, vreten en cavitatie. Net als bij de bekleding is de sterkte van de laag met harde laag niet opgenomen in het ontwerp van de component.

Slijtvastheid is de belangrijkste toepassing van hardfacing. Over het algemeen worden maximaal drie lagen hardhakkende legeringen afgezet. Omdat overmatige verdunning de effectiviteit van de harde ondergrond vermindert, is het daarom van essentieel belang om overmatige penetratie en slechte hechting van aangrenzende kralen te voorkomen. Het ontwerp moet zodanig zijn dat de ondergrond goed wordt ondersteund en moet zoveel mogelijk in druk worden belast in plaats van onder spanning of afschuiving. Onder deze omstandigheden kan hardfacing zijn economische voordelen effectief aantonen.

Hardfacing vindt veelvuldig gebruik in bouwmachines, zoals bulldozerbladen, schraapmessen en rotsafvoeringen, evenals voor textieluitrusting en motorafsluiters.

3. Opbouw:

Opgebouwde overlay is het opnieuw opbouwen van versleten onderdelen om deze weer in oorspronkelijke vorm en afmetingen te herstellen. In tegenstelling tot bekledingen en hardfacing is de sterkte van het lasmetaal dat de opbouw vormt een noodzakelijke overweging in het ontwerp van de component, omdat het materiaal een deel van het originele deel van de versleten component moet vervangen.

Dat is de reden waarom de samenstelling en eigenschappen van het afgezette lasmetaal gewoonlijk vergelijkbaar zijn met die van het op te bouwen basismetaal.

Opbouwmethode voor het opduiken wordt veelvuldig gebruikt in grondverzetmachines, bijvoorbeeld de tanden van dragline-bakken, randen van bulldozerbladen en schrapers worden teruggewonnen door opeenhoping. Spoorwegen maken ook gebruik van opbouw om de slijtage van de spoorwielen evenals railpunten en kruispunten te herstellen.

4. Boter:

Boteren is het proces waarbij één of meer lagen van een materiaal worden afgezet tussen die metallurgisch niet-compatibele materialen die afzonderlijk compatibel zijn met het materiaal dat de botervormende laag vormt. Het wordt vooral gebruikt voor het verbinden van roestvrij staal met een koolstof of laaggelegeerd stalen onedel metaal.

Als er geen boterlaag wordt gebruikt, zal de corrosiebestendigheid van roestvrij staal worden verminderd, maar als een laag hoog nikkel- of Ni-Cr-materiaal wordt afgezet op het basmetaal voordat het hooggelegeerde roestvrij staal wordt afgezet, wordt geen verslechtering van de corrosieweerstand waargenomen.

Een bekend voorbeeld van dit proces is te vinden in de kerncentrale voor het verbinden van roestvast staal bekleed met een laag gelegeerd stalen mondstuk beboterd met een Ni-Cr-Fe-legering aan roestvrijstalen leidingen met behulp van een Ni- Cr-Fe-vulmetaal. Het kan ook worden gebruikt voor het verbinden van koolstofstaal met laag gelegeerd staal wanneer de spanningsontlasting van de voltooide las moet worden vermeden.

Het onderdeel kan na het booten thermisch worden behandeld. De sterkte van de bottelaag moet in overweging worden genomen bij het ontwerpen van de verbinding.

Hoewel opbouw en boteren veelgebruikte termen zijn, maar ze hebben geen officiële status; opduiken of vaker gebruikt term bekleding is verondersteld om ze te omvatten.

Selectie van een deklaagproces:

De selectie van een oppervlaktebehandelingproces hangt af van het materiaal van het substraat, het type en de aard van de vereiste afzetting, productiesnelheid, grootte en vorm van de te oppervlakten component, de serviceconditie waaraan het moet worden toegevoegd en de beschikbaarheid van apparatuur.

Oxy-acetyleen oppervlaktebehandeling wordt gebruikt voor vele toepassingen, zowel in werkplaatsen als in het veld, waar koolstofopname geen probleem is. Dit proces produceert een langzame verwarming en koeling van het substraat, waardoor de kans op stressontwikkeling en scheurvorming kleiner is. De apparatuurkosten zijn laag. Het wordt meestal gebruikt voor de toepassing van gespecialiseerde kobaltlegeringen op een relatief dunne rand; steenkoolsnijderbits worden bijvoorbeeld vaak gehard door oxy-acetyleen oppervlaktebehandelingswerkwijzen.

Het opduiken door een afgeschermd metaalbooglasproces is sneller en in het algemeen minder duur als er een groot aantal componenten bij betrokken is. De vereiste vaardigheid is lager dan in het geval van oxy-brandstofgas verhardingsproces. Vanwege de snellere verwarmings- en koelsnelheden zijn de thermische spanningen ontwikkeld in het basismetaal en de deklaag echter vrij hoog, resulterend in een verhoogde gevoeligheid voor scheuren.

Dit proces wordt op grote schaal gebruikt voor reparatie en opbouw voor algemene doeleinden waarvoor de gewenste elektroden beschikbaar zijn. Het proces is economisch en is gemakkelijk verkrijgbaar in de meeste winkels en veldworkshops. Het vindt veelvuldig gebruik in oppervlaktevormende onderdelen, grondverzetonderdelen, baggerkoppen, schachten en gereedschappen, enz.

Ondergedompelde boogoppervlakken worden gebruikt in winkels en niet in het veld. Het is het meest geschikt voor het intrekken van applicaties wanneer dezelfde of soortgelijke onderdelen op routinebasis worden opgedoken, bijvoorbeeld rollerbaanschoenen, drums, spaanschoepen. Ondergedompelde boogprocessen met roestvrijstalen stripelektroden worden vaak gebruikt voor het opduiken van nucleaire schepen om hun levensduur te verlengen en om de initiële kosten te verlagen.

Oppervlakken met FCAW-proces kunnen worden gebruikt voor toepassingen waar SMAW gewoonlijk wordt gebruikt, maar het vereist de beschikbaarheid van buisvormige draad met fluxgeleiding in de wachtrij. Het kan zowel in de winkel als in het veld worden gebruikt, bijvoorbeeld voor het opduiken van de dipper lip.

GMAW wordt vaak gebruikt voor opbouwtoepassingen zoals kleine schachten, zowel in de semi-automatische modus als in de automatische modus. Het wordt ook hoofdzakelijk gebruikt voor het opduiken van kleine componenten van complexe vormen die moeilijk te hanteren zijn als slakken tussen verschillende runs moeten worden verwijderd. Het opduiken door de kortsluitboog, d.w.z. dompeloverdrachttechniek, kan met voordeel worden toegepast op cilindrische componenten met een diameter van 8 tot 200 mm.

Het GTAW-proces wordt gebruikt voor het leggen van oppervlakken met een uitstekende kwaliteit voor het maken van de minste nabewerking, bijvoorbeeld gereedschappen en matrijzen.

De plasmaboog oppervlaktemethode wordt gebruikt voor toepassingen die vergelijkbaar zijn met die behandeld door het GTAW-proces. Vanwege de zeer hoge temperatuur van het plasma kan het echter worden gebruikt in die gevallen waar oppervlaktebehandeling door GTAW niet mogelijk is.

De oppervlaktebewerkingsmethode van Electroslag wordt gebruikt voor het afzetten van grote hoeveelheden metaal of voor speciale toepassingen, het wordt bijvoorbeeld veel gebruikt voor het herbouwen van brekerhamers. Voor deze toepassing worden speciale armaturen gebruikt om de voltooiing van de klus in korte tijd te versnellen.

Noodopdrachten kunnen het beste worden behandeld door middel van smeltoven, op voorwaarde dat een geschikte oven beschikbaar is om de operatie uit te voeren.

Materiaal van substraat in het oppervlak:

Hoewel de selectie van oppervlaktemateriaal gebaseerd is op de beoogde toepassing, wordt de selectie van het basismateriaal dat als substraat fungeert niet alleen bepaald door de lasbaarheid en de mechanische eigenschappen, maar ook door de structurele ontwerp- of vormgevingsoverwegingen.

Voor algemene toepassingen is het beste basismateriaal meestal ongelegeerd koolstofstaal met een koolstofgehalte van 0, 20 tot 0, 95 procent dat het grootste deel van staal met lage en gemiddelde koolstofgehalte en lagere kwaliteiten van koolstofstaal bedekt. Het gewone koolstofstaal basismetaal met een koolstofgehalte van 0, 45% is behoorlijk populair vanwege de goede lasbaarheid en sterkte na het opduiken.

Staalsoorten met een koolstofgehalte van 0, 50% of meer kunnen op bevredigende wijze worden belicht met oxy-acetyleenproces vanwege de lage warmte-inbreng en de langdurige koelcyclus als gevolg van de verspreiding van warmte. Voorverwarmen tot een temperatuur van 260 tot 315 ° C is essentieel om thermische schokken bij de eerste verwarming en de snelle afvoer van warmte te voorkomen wanneer het oppervlak wordt afgewerkt met een lasproces met afgeschermde metalen boog.

Componenten van laag gelegeerd staal kunnen aan de oppervlakte komen door bijna dezelfde procedure te volgen als bij gewoon koolstofstaal met vergelijkbare neiging tot uitharden.

Voor zeer taai substraat weet austenitisch mangaanstaal in de volksmond dat Hadfield-staal waarschijnlijk het moeilijkst verkrijgbaar is en vrij goedkoop is in de vorm van gietstukken. Het is lasbaar en heeft een vloeigrens van ongeveer 380 MPa.

Grijze gietijzers vanwege hun broosheid vereisen speciale voorzorgsmaatregelen bij het opdrogen met legeringen op basis van staal; sommige van de austenitische legeringen met laag smeltpunt, legeringen op kobaltbasis en de legeringen op basis van nikkel en koper zijn echter van toepassing.

Wit gietijzer en smeedbaar gietijzer worden niet aanbevolen voor gebruik als substraat voor het opdrogen, omdat ze hun basiskenmerken verliezen door verhitting. Koper, messing en brons passen ook niet goed als substraten voor het opduiken.

Selectie van een dekmateriaal:

De keuze van een legering aan het oppervlak hangt af van de aard van de slijtage waaraan het oppervlakcomponent tijdens het gebruik moet worden onderworpen.

Deze slijtageproducerende omstandigheden zijn meestal het gevolg van de volgende zes soorten combinaties:

1. Slijtage zonder zware impact,

2. Gecombineerde schuring en zware impact,

3. Rollend, glijdend en metaal-op-metaal contact,

4. Erosie en corrosie,

5. Snijkanten die werken bij normale temperaturen, en

6. Oppervlakken die worden onderworpen aan service bij verhoogde temperaturen.

Oppervlakken die zijn onderworpen aan slijtage zonder zware botsing, zoals ploegscharen, schoppen, tractorrollen, roterende olie-boorbeitels, vormplaten, baggerklopklemmen en stortkokers voor het transporteren van bulkmateriaal zijn opgedoken met materiaal zoals chroomcarbide.

Gecombineerde slijtage en zware impact worden aangetroffen in apparatuur zoals schop-dompelaars en tanden, rotorkegelpersen, bulldozerlip, schelpvormige tanden en stortkokers waarop zware stukken worden gestort. Materialen die het best geschikt zijn voor het aan de oppervlakte brengen van deze componenten zijn semi-austenitische staalsoorten en mangaanstaalsoorten.

Schroeftransporteurs en grondboorgereedschappen worden over het algemeen beschermd door harde materialen zoals carbiden. Roestvast staal wordt gebruikt om corrosieweerstand en bescherming tegen erosie in waterpompen te bieden en implicaties die een goede slagvastheid vereisen.

Oppervlakken die zijn onderworpen aan rollend, glijdend en metaal-op-metaalcontact in delen zoals kettingwieltanden, hulzen en bussen, roloppervlakken, kraanwielen en assen die moeten werken met smering, kunnen worden bekleed met austenitisch Mn-staal of austenitisch roestvrij staal terwijl lagers bij hoge temperaturen worden gebruikt, zijn opgedoken met chroomcarbide, roestvrij staal en hoog-chroom en Ni-legeringen.

Gecombineerd effect of erosie en corrosie, zoals wordt aangetroffen in kleppen en hun zittingen om stoom, water, olie, enz. Te beheersen, kunnen worden verminderd en gecompenseerd door afzettingen die worden gemaakt door aan de oppervlakte te komen met austenitische roestvaste staallegeringen.

Snijkanten die werken bij normale temperaturen zoals metalen scharen, stansen, toevoerhakselaars (voor veevoer), aardschrapers, aardboren, shredderbladen, enz. Moeten worden voorzien van een oppervlak met materiaal met zelfscherpende eigenschappen; wolfraamcarbide afzettingen dienen deze toestand goed.

Oppervlakken die worden onderworpen aan hete diensten, zoals motorklepzittingen, hete tekening of heet vormende matrijzen, enz., Vereisen taaiheid, hete sterkte, kruipvastheid, oxidatieweerstand en uitlaatgaserosiebestendigheid. Het oppervlaktemateriaal dat het meest geschikt is voor deze toepassingen zijn Cr-Co-W-legeringen, austenitische staalsoorten, martensitische koolstofstalen en legeringen van het Ni-Cr-Mo-type.

Toepassingen van Surfacing:

Het opduiken is evengoed van toepassing op de vervaardiging van nieuwe en de terugwinning van versleten componenten. In beide gevallen verlengt dit de levensduur van het product en bespaart het dure materialen.

Er zijn talloze technische producten die regelmatig opduiken om ze in gebruik te houden tot het economisch haalbaar is.

Meer in het bijzonder wordt het oppervlak aangebracht bij de vervaardiging of regeneratie van de volgende soorten apparatuur:

1. Delen van landbouw- en grondverzetmaterieel zoals steunrollen van trekkers, tanden met dipper, ploegaandelen, boorkegels, bulldozertrion, graafschoppen, grondboormachines, graafantus, enz.

2. Apparatuur voor het vergruizen van kolen en cement en metallurgische fabrieken zoals mallen, brekerbekken, hoogovenkegels, brekerwalsen en hamers, transportschroeven, kolenwinningsvijzels, asfaltmengkranen, enz.

3. Smeed en druk componenten zoals sterft, stoten, enz.

4. Booreilanden en kolenfrezen, bijvoorbeeld boren, snijtanden, enz.

5. Snijgereedschap zoals aandelen in de bloeiende molen, snij-, boor-, ruimings- en freesgereedschap, enzovoort.

6. Walsen van walsen.

7. Spoorwegwielvelgen, railpunten, kruispunten en kikkers.

8. Kleppen en klepzittingen voor interne verbrandingsmotoren.

9. Drukvaten en opslagtanks.

10. Messen en cutters zoals feed chopper (voor veevoeder), grader blades, pug mill messen, etc.