Tổng quan

Phủ cứng bề mặt liên quan đến việc bảo vệ các bộ phận tiếp xúc với các loại hao mòn khác nhau để có được tính kháng hoặc đặc tính hao mòn cụ thể nhất định.

Mặc dù phủ cứng bề mặt chủ yếu được sử dụng để khôi phục các bộ phận bị mòn thành các điều kiện có thể sử dụng để kéo dài tuổi thọ của chúng, nhưng cũng đáng sử dụng kỹ thuật này trong sản xuất mới. Do đó, chính thành phần này có thể được chế tạo từ vật liệu rẻ tiền và các đặc tính bề mặt có được nhờ một lớp phủ với các lực đẩy cần thiết để chống mài mòn tốt.

Hợp kim phủ cứng có thể được áp dụng cho hầu hết mọi quy trình hàn. Độ cứng tăng không phải lúc nào cũng có nghĩa là chống mài mòn tốt hơn hoặc lâu hơn. Một số hợp kim có thể có cùng độ cứng nhưng có thể thay đổi đáng kể về khả năng chống mài mòn.

Kinh nghiệm đã chứng minh rằng, để chọn hợp kim phủ cứng tốt nhất, do đó cần biết các điều kiện làm việc trong đó thành phần hoạt động.

Vì vậy, để chọn hợp kim bề mặt phủ cứng thích hợp cho ứng dụng đặc biệt, cần có các thông tin sau:

- Các yếu tố hao mòn cơ bản

- Vật liệu cơ bản là gì

- Quá trình nào phù hợp

- Cần hoàn thiện những gì trên bề mặt là cần thiết nhất

Yếu tố hao mòn

Một số lượng lớn các yếu tố hao mòn khác nhau tồn tại độc lập hoặc kết hợp đa yếu tố. Do đó, để đảm bảo hiệu quả và an toàn, các kim loại hàn có đặc tính phù hợp phải được lựa chọn cẩn thận.

Một hợp kim phủ cứng sau đó nên được chọn làm sự phối hợp hài hoà giữa mỗi yếu tố hao mòn. Ví dụ; khi kiểm tra một phần kim loại bị mòn, người ta xác định rằng yếu tố hao mòn chính là mài mòn và thứ hai là tác động vừa phải. Do đó, hợp kim cứng được chọn phải có khả năng chống mài mòn rất tốt nhưng cũng có khả năng chống va đập khá tốt.

Để đơn giản hóa khái niệm các yếu tố hao mòn, chúng có thể được sắp xếp trong các lớp riêng biệt với các đặc điểm rất khác nhau.

Sự tác động bề mặt
Bề mặt của vật liệu sẽ bị biến dạng hoặc nứt cục bộ và thậm chí vỡ ra khi tiếp xúc với các điều kiện va chạm và / hoặc áp suất cao.

Tuy nhiên, hao mòn tác động cũng gặp phải trong các hoạt động nghiền và nghiền trong đó xảy ra mài mòn hạt mịn đồng thời, do đó đòi hỏi phải có bề mặt cứng, chống mài mòn.

Thép Austenitic-mangan cung cấp sức đề kháng tốt nhất đối với mài mòn tác động thuần túy khi chúng làm việc cứng. Điều này dẫn đến một bề mặt cứng và một vật liệu cứng bên dưới. Mặc dù không tốt như các hợp kim austenitic-mangan, các hợp kim martensitic cũng cung cấp khả năng chống mài mòn tác động vừa phải.

Các ứng dụng tiêu biểu là máy nghiền cuộn, búa tác động, điểm đường sắt

Mài mòn kết hợp với chịu áp lực

Kiểu mài mòn này xảy ra khi các hạt nhỏ, cứng, mài mòn bị buộc phải ghép hai phần kim loại và nghiền trong chế độ mài.

Các ứng dụng tiêu biểu là máy nghiền bột, máy nghiền cuộn, mái chèo trộn và lưỡi cào.

Các kim loại hàn được sử dụng bao gồm austenitic-mangan, martensitic và một số hợp kim có chứa cacbua. Hợp kim cacbua thường chứa các cacbua titan nhỏ, phân bố đều.

Mài mòn do nhiệt, oxy hóa, ăn mòn hoá học

Khi kim loại tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian dài, chúng thường mất độ bền. Tác động nhiệt độ cao thường dẫn đến nứt nhiệt mỏi. Ví dụ, sốc nhiệt do ứng suất nhiệt tuần hoàn gây ra sẽ xảy ra trong các công cụ và khuôn được thiết kế để rèn và hoạt động làm việc nóng.

Khi làm việc trong môi trường oxy hóa, bề mặt kim loại sẽ hình thành một lớp oxit, có thể bị vỡ do sự giãn nở và toàn bộ quá trình oxy hóa được lặp lại.

Thép Martensitic, crom 5% 12% có khả năng chống mài mòn do nhiệt rất cao. Hợp kim cacbua crom có khả năng chống mài mòn tuyệt vời lên đến nhiệt độ khoảng 600 ° C.

Đối với nhiệt độ cao, sử dụng hợp kim gốc niken hoặc coban. Các bộ phận điển hình tiếp xúc với nhiệt độ cao là con lăn concast, khuôn rèn nóng, khuôn đùn, khuôn dập, kẹp kẹp và thiết bị nghiền thiêu kết.

Vật liệu cơ bản

Có hai nhóm vật liệu cơ bản chính cho mặt cứng:

• thép carbon hoặc hợp kim thấp

• thép austenitic-mangan

Để phân biệt giữa các vật liệu này có thể sử dụng nam châm

Các carbon và thép hợp kim thấp có từ tính mạnh.

Các loại austenitic-mangan thì không. Tuy nhiên, những loại này trở thành có từ tính sau khi hoạt động thành hợp kim phủ cứng.

Các khuyến nghị để hàn các hợp kim này là hoàn toàn khác nhau.

Vì các nguyên tố carbon và hợp kim trong carbon và thép hợp kim thấp khác nhau, nên gia nhiệt trước, xử lý sau nhiệt, làm lạnh chậm và như vậy có thể cần thiết. 

Mặt khác, thép austenitic-mangan nên được hàn mà không cần xử lý trước khi gia nhiệt hoặc xử lý sau nhiệt. Nhiệt độ trung gian nên được giữ ở mức thấp nhất có thể (≤ 200 ° C), vì các vật liệu này trở nên giòn khi quá nóng.

Quy trình hàn

Các quy trình phổ biến nhất cho phủ cứng bề mặt là:

Hàn hồ quang kim loại được bảo vệ, SMAW

Còn được gọi là Hàn kim loại bằng tay (MMA)

• Có phạm vi ứng dụng rộng nhất đối với kim loại hàn

• Không tốn kém

• là một quy trình linh hoạt được sử dụng ngoài trời và cho công việc ngoài vị trí

Hàn hồ quang thông lượng, FCAW

• Tốc độ lắng đọng cao

• Có thể được sử dụng trên trang web do hoạt động hồ quang mở

• Tự bảo vệ, không cần thêm gas

Hàn hồ quang chìm, SAW

• Phạm vi sản phẩm hạn chế

• Tốc độ lắng đọng cao - để xây dựng lại các bộ phận bị mòn lớn

• Không có đèn flash hồ quang hoặc văng

Yêu cầu hoàn thiện bề mặt

Bề mặt hoàn thiện cần thiết phải được xác định trước khi lựa chọn kim loại hàn, vì các hợp kim có bề mặt cứng có phạm vi từ dễ gia công đến không gia công.

Hơn nữa, nhiều bề mặt phủ có độ cứng cao bằng hợp kim có chứa vết nứt cứu trợ. Điều này có nghĩa là các vết nứt nhỏ được hình thành trên các hạt hàn để phá vỡ và giảm mức độ căng thẳng hoặc kéo các mối hàn kim loại làm mát trên vật liệu cơ bản.

Do đó, các câu hỏi sau đây phải được trả lời trước khi chọn hợp kim:

• Gia công sau khi hàn yêu cầu hay mài đủ?

• Bẻ khóa có thể chấp nhận được không?

Theo nguyên tắc thông thường, có thể gia công độ cứng kim loại <40 HRC. Tuy nhiên, các phần cứng> 40 HRC có thể được gia công bằng các công cụ đặc biệt, chẳng hạn như các công cụ cacbua xi măng.

Việc bẻ khóa cứu trợ này thường không gây hại cho hiệu suất của khoản tiền gửi khó khăn và không gây ra nứt vỡ hoặc bong tróc. Tuy nhiên, nếu thành phần chịu tác động nặng nề hoặc uốn cong, một lớp đệm dễ uốn sẽ ngăn chặn vết nứt này lan truyền vào vật liệu cơ bản.

Vết nứt nhẹ được tăng lên bởi dòng hàn thấp và tốc độ di chuyển cao.

Các loại kim loại hàn cứng

Kim loại hàn mặt cứng có thể được chia thành các nhóm theo đặc tính, tính chất và khả năng chống mòn của chúng.

Chúng có thể được nhóm lại thành:

Kim loại dựa trên sắt:

• Hợp kim martensitic

• Hợp kim Austenit

• Hợp kim giàu cacbua

Kim loại không dựa trên sắt:

• Hợp kim dựa trên coban

• hợp kim gốc niken

Kim loại có bản chất liên quan đến chi tiết yêu cầu phủ cứng.

Các loại này được sử dụng cho cả xây dựng và bề mặt:

• Chống va đập tốt

• Chống mài mòn 

Austenitic:

• khả năng chống va đập tuyệt vời

• hợp kim xây dựng tốt

• chống mài mòn 

Giàu cacbua:

• chống mài mòn tuyệt vời

• chịu nhiệt tốt

• chống ăn mòn công bằng

• khả năng chống va đập kém

Hợp kim dựa trên coban- và niken

Các hợp kim này chống lại hầu hết các loại hao mòn, nhưng do chi phí cao hơn, chúng chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng mà tính chất của chúng có thể được chứng minh về mặt kinh tế, chẳng hạn như các ứng dụng nhiệt độ cao trong đó hợp kim sắt, giàu cacbua một sức đề kháng thấp. Hợp kim niken là sự thay thế rẻ hơn.

Sản phẩm ESAB ứng dụng cho kỹ thuật hàn sửa chữa phủ cứng bề mặt:

Hợp kim thấp, carbon thấp, hợp kim xây đắp:

• OK 83,27
  OK 83,28
  OK 83,29
  OK 83.30
  OK Tubrodur 15,39
  OK Tubrodur 15,40 *
  OK Tubrodur 15,41
  OK Tubrodur 15,42 *
  OK tubrodur 15,43
  OK Autrod 13,89

Hợp kim 13% crom: 

• OK 84,42
  OK 84,52
  OK Tubrodur 15,73 *
  OK Autrod 13,89

Hợp kim 14% Mangan:

• OK 86,08
  OK 86,20
  OK 86,28
  OK 86.30
  OK vòi 15,60
  OK Tubrodur 15,65 *

Cacbua phức hợp:

• OK 83,53
  OK 84,84
  OK tubrodur 15,80

Thép công cụ:

• OK 85,58
  OK 85,65
  OK 92,35
  OK tubrodur 15.84

Hợp kim coban:

• OK 93,01
  OK 93,06
  OK 93,07
  OK 93,12
  OK Tubrodur 15,86

EVD Equipment