Top 10 metoder til overfladebehandling
Denne artikel sætter lys på de ti bedste metoder til overfladebehandling. Metoderne er: 1. Surfacing ved oxy-acetylen svejsning 2. Surfacing ved SMAW 3. Surfacing ved GMAW 4. Surfacing ved FCAW 5. Surfacing ved GTAW 6. Plasma Arc Surfacing 7. Surfacing By SAW 8. Ovn Fusing 9. Elektroslag Surfacing 10. Surfacing ved Dip-Transfer.
Metode # 1. Overfladebehandling ved oxy-acetylensvejsning:
Oxy-acetylensvejsningsprocessen, vist skematisk i figur 18.1, kan anvendes til overfladebehandling med bærbart og forholdsvis billigt udstyr. Denne proces er kendetegnet ved langsommere opvarmnings- og afkølingshastigheder for basismetalet, hvilket fører til meget lidt fortynding af overlejringen af basismetal og har også tendens til at lette større positioneringsprecision.
Dette resulterer i glatte, præcise og yderst høje kvalitet pålejringer. Små områder kan opdages. Grove og udsparinger kan nøjagtigt fyldes, og meget tynde lag kan smidigt påføres. Forvarmningen og langsomt kølingskarakteren af oxy-acetylen-overfladebehandlingsmetoden har tendens til at minimere krakning selv med meget slidstyrke, men sprøde overlejringer.
De fleste overfladiske fyldmetaller anvendes ved at reducere flammen, da det forhindrer tab af kulstof. Det er med praksis og erfaring, at operatøren kan vælge størrelsen af spids og type svejsevlamme, der skal anvendes, men generelt er en størrelse større end den, der kræves for fusion-svejsning, samme tykkelse af uædle metaller, tilstrækkelig.
Brug af flux er sjældent nødvendigt med de fleste legeringer. Det anvendte overflademateriale er sædvanligvis i form af en støbt stang af god kvalitet. En typisk anvendelse af fremgangsmåden er aflejringen af et lavt smeltepunkt højt kulstoffyldningsmetal, såsom en højkrom jern eller krom-kobolt-wolframlegering på et lavt eller medium carbonstål med et højt smeltepunkt.
En høj grad af gas svejsning færdigheder er påkrævet af operatøren at deponere et høj kvalitet overflademag, fordi ukorrekt flamme justering eller manipulation, og overdreven oxid kan resultere i defekter. Oxy-acetylen-overfladebelastningen lider også af lave aflejringshastigheder. På trods af disse begrænsninger er processen veletableret til overfladebehandling af dampventiler, automatiske dieselmotorventiler, kædesavstænger, plovaktier og andre landbrugsredskaber.
Oxy-acetylen-overfladebehandling kan også udføres ved anvendelse af pulverformigt materiale. I så fald er gas svejsebrænderen udstyret med tragt til pulveret og en pulverfoderindretning. Fremgangsmåden kan således anvendes til afsætning af alle metaller, som er tilgængelige i pulverform for at opnå en glat, tynd porøsitetsfri aflejring i et pass.
Oxy-acetylen-overfladebehandlingsmetode kan anvendes i en halvautomatisk tilstand, hvor et stort antal lignende komponenter, som kan arrangeres i en sekvens, skal overlejres; for eksempel modsat lastbil og motorventiler ved hjælp af støbesvejsestænger lavet af stødsvejsning kortere stykker sammen. I en anden applikation anvendes wolframcarbidfyldte svejsestænger til hardfacing af fodermøllehammere, som er fastgjort i en serie for at tilvejebringe en stor flad overflade.
Metode # 2. Surfacing af SMAW:
Afskærmet metalbuesvejsning (SMAW) er en af de enkleste svejseprocesser, som kan anvendes til overfladebehandling som vist skematisk i figur 18.2. De dækkede elektroder anvendes til afsætning af det krævede metal, mens afdækningen ved brænding giver den nødvendige beskyttelse mod de dårlige virkninger af atmosfæriske gasser. Dækket kan også bruges til at tilføre legeringselementer og fremme svejsemetall renlighed.
Strømkilde anvendt til overfladebehandling med SMAW er en lavspændingsstrømstrømstransformator com ensretter eller et motorgenereret sæt til likestrøm og en svejsetransformator til vekselstrømsforsyning.
Processen er manuel, når den anvendes til overfladebehandling, dækker svejseren området, der skal overfladebehandles, med det krævede antal passerer ved hjælp af stringer bead teknik til at producere den nødvendige tykkelse af depositum. Fremskridtene i processen kan let observeres af operatøren, der kan dække selv de uregelmæssige områder uden store vanskeligheder.
Der er ingen tykkelsesgrænse for depositumet, undtagen når nogle legeringer viser krakningstendens, når de påføres i mere end to lag. I sådanne tilfælde smelter svejseren området med tilstrækkeligt mange lag, så kun et par lag skal deponeres af det specificerede hårdt vendte materiale. Processen anvendes i vid udstrækning til beklædning, hardfacing, build-up og buttering.
De vigtigste fordele ved SMAW's overfladebehandling er at udstyret er let tilgængeligt, hardfacing forbrugsvarer kan købes i små mængder, og aflejringer af mange legeringer kan anvendes i forskellige svejsepositioner. Den største begrænsning af processen er, at aflejringshastigheden er lav, sædvanligvis varierende mellem 0-5 til 2-0 kg pr. Time ved en høj fortyndingshastighed på 30 til 50 procent.
Overfladebehandling af SMAW kan foretages på basismetal af kulstof og lavlegerede stål, højlegerede stål og mange ikke-jernholdige metaller i et tykkelsesområde på 5 til 450 mm eller derover. De anvendte overfladematerialer indbefatter jernholdige hardfacingslegeringer som lav- og højlegerede stål, rustfrit stål, nikkel, kobolt og kobberbasislegeringer såvel som kompositter i form af rørformede elektroder. Denne proces er bedst egnet til små aflejringer eller til feltoverfladebehandling, hvor udstyrets bærbarhed er en stor fordel.
Metode # 3. Surfacing af GMAW:
Udstyr til gasmetalsbuesvejsning (GMAW) kan hensigtsmæssigt anvendes til overfladebehandling, fig. 18.3, med højere aflejringshastigheder end opnået ved SMAW-processen.
DC-strømkilden, med kontinuerlig eller pulserende strømforsyning, anvendes normalt i denne proces, der anvender en fin tråd, der varierer mellem 0-9 og 1-6 mm i diameter. Afhængig af den aktuelle tæthed og forsyningstilstand kan den ønskede tilstand af metaloverførsel, f.eks. Kortslutning, kugleformet, spray eller pulseret type opnås. Fra overfladebehandlingssynspunktet kan metaloverføringsmetode påvirke fortyndings- og perleprofilen. Svejsepuljen er beskyttet mod atmosfæriske gasser ved anvendelse af argon, helium eller kuldioxid som afskærmningsgas.
I kortslutningsmodus finder metaloverførslen sted, når lysbuen slukker med en hastighed på 20 til 200 gange pr. Sekund, hvilket resulterer i aflejringshastigheden en smule højere end i SMAW, mens fortynding og forvrængning minimeres. Denne overføringsmetode er foretrukket til overfladebehandling.
Højere nuværende tætheder kan føre til kugleformet eller sprøjtemåde af metaloverførsel med øget penetration og følgelig højere fortynding af det deponerede materiale. Disse forhold kan opnås ved enten øget strømindstilling eller anvendelse af fyldtråd med reduceret diameter.
Den pulserende bue teknik er velegnet til udvendig belægning, og for metaller, som har højere fluiditet. Aflejringshastighederne svarer til dem, der opnås med globulær metaloverførsel og god bue-stabilitet som i spray-tilstand.
For at øge aflejringshastigheden med op til 50% tilføres tilførselsfyldningstråd ind i svejsepuljen, hvilket også fører til reduceret indtrængning og fortynding som følge af lysbueenergi absorberet af det yderligere fyldmateriale. En typisk anvendelse af denne proces er artillerihalsbånd med glidemetall, hvor fortyndingen skal være mindre end 3 procent.
Elektrode stickout er en vigtig parameter i overfladebehandling af GMAW, som kan variere mellem 8 gange elektrodediameteren til næsten 50 mm. Lang udstødning fører til højere deponeringshastigheder på grund af I 2 R heling (Joule opvarmning), reducerer bueffekten med deraf følgende fordampning af forureninger fra elektroderne. Et slidt kontakttip kan utilsigtet føre til øget stickout.
Surfacing af GMAW kan ske enten ved stringer-perle eller vævning. De forskellige vævningsmønstre og deres virkninger på perleprofil og fortynding er vist i figur 18.4. Oscillatorer til vævning kan være mekaniske eller elektroniske. Stringer-perle resulterer i en dybere penetration og forøget fortynding på grund af den højere buekraft, der forårsager gravevirkningen, mens vævning resulterer i for stort smeltet metal mellem elektroden og basismetalet, der forårsager en dæmpende virkning og dermed overfladisk indtrængning.
Basemetallet, der overfladebehandles af GMAW-processen, har sædvanligvis en trækstyrke på op til 620 MPa, og processen er velegnet til opbevaring af store komponenter med indskud af højlegerede stål, legeringer af rustfri stål, nikkel og nikkelbaserede legeringer, kobber og kobber basislegeringer, titan- og titanbaserede legeringer og kobolt- og koboltbaserede legeringer.
Metode # 4. Surfacing af FCAW:
Opstillingen, vist i figur 18.5, og procesvariabler til overfladebehandling af FCAW er de samme som ved overfladebehandling af GMAW, bortset fra at fyldetråden og matrullerne er forskellige.
Den anvendte rørformede elektrodefyldstof indeholder flux og kan også indeholde legeringselementer i pulverform. Strømmen ved brænding giver den nødvendige afskærmningsgas og slagg for at beskytte det smeltede metal. Hvis der ikke benyttes nogen yderligere afskærmningsgas, kaldes processen selvbeskyttende FCAW, afskærmningsgas, når den anvendes, er ofte CO 2 eller argon-CO 2 -blanding. CO 2 -afskærmning resulterer i kortslutning eller kugleformet metaloverførsel, medens spraymodus også er mulig med Ar-CO 2- blanding. Generelt frembringer FCAW mere fortynding og højere aflejringshastighed end overfladebehandling af GMAW.
Den største fordel ved overfladebehandling ved FCAW er, at indskudssammensætningen let og nøjagtigt kan kontrolleres, mens begrænsningerne er, at slaggen fremstilles i processen, som skal fjernes før aflejring af den næste perle, og at sammenlignet med fast tråd, kerneelektroder er sværere at fodre omkring små radier.
Overfladebehandling af FCAW anvendes primært til deponering af jernholdige materialer, da der ikke findes kernebånd til andre metaller og legeringer. For nogle legeringer er fluxkernede elektroder imidlertid de eneste tilgængelige, da disse legeringer ikke let trækkes i trådform.
Metode # 5. Surfacing af GTAW:
Denne proces bruger det samme udstyr som det, der anvendes til gaswolframbuesvejsning (GTAW). Argon eller helium anvendes som afskærmningsgas til beskyttelse af wolframelektroden og metalaflejringen fra de oxiderende virkninger af atmosfærisk oxygen. Materialet, der skal deponeres, er normalt tilgængeligt i form af smede-, rørformede eller støbte svejsestænger, der anvendes uden strømning. Denne proces er langsom, men overlejringer af fremragende kvalitet er deponeret.
Overfladebehandling ved GTAW udføres normalt ved manuel proces som vist i figur 18.6. Det kan dog også bruges i sin automatiske tilstand. For at øge aflejringseffektiviteten modtages opvarmet fyldstof i smeltet metalpuljen. Det automatiske udstyr er ofte forsynet med vedhæftet fil for at oscillere buen.
Fyldtråd anvendte varierer fra 0, 8 mm til 4, 8 mm i diameter, men undertiden kan fyldstof i form af pulver eller granulat også anvendes. En typisk anvendelse, der anvender wolframkarbidgranulater, er til overfladebehandling af borerørledninger. Karbidpartiklerne forbliver i det væsentlige uopløste og velplacerede på røroverfladen.
Overfladebehandling ved GTAW er mulig i alle positioner, men positionen docs påvirker kraftigt svejsespildning. Både stringer og vævspareteknikker anvendes med denne proces, men sidstnævnte giver mindst fortynding.
Næsten alle større ingeniørmaterialer kan overfladebehandles ved GTAW-processen med basismetaltykkelsen, normalt mellem 5 og 100 mm, selvom tykkere uædle metaller også kan overfladebehandles. Alle velkendte overfladelegeringer, herunder højlegerede stål, chrom rustfri stål, nikkel og nikkelbasislegeringer, kobber- og kobberbasislegeringer og kobolt- og koboltbasislegeringer kan deponeres ved denne proces.
Metode # 6. Plasma Arc Surfacing:
Plasma-bueoverfladebehandling anvender det samme udstyr som til plasmabuebuesvejsning både i sin overførte bue-tilstand (hvor bugen er ramt mellem wolframelektroden og emnet) og den ikke-overførte tilstand (hvor bueen rammes mellem wolframelektroden og lommelygten tip). Den anvendes til beklædning og hardfacing ved anvendelse af fyldmetal i form af henholdsvis varm ledning og pulver.
I plasma-hot wire-overfladebelægning er vist figur 18.7 kombineres to systemer for at opnå det ønskede overlag. Et system opvarmer fyldetråden tæt på smeltepunktet og lægger det på overfladen af basismetallet, mens det andet system, der består af plasmafakkel, smelter basismetal og fyldstof og sammenbringer dem sammen.
De to systemer, der sættes sammen, kan give mindst fortynding og forvrængning af basismetal. Denne overfladebehandlingsmetode anvendes til beklædning af trykbeholdere og lignende andre komponenter med nikkelbaserede legeringer af rustfrit stål og mange typer bronzer. Fremragende kvalitet på overfladen kan gøres, hvilket kan kræve minimum efterbehandling.
Det er imidlertid en dyr metode, fordi udstyrets omkostninger er høje, og som den anvendes i mekaniseret eller automatisk applikationsmåde, da den varme ledning altid skal være i kontakt med den smeltede pool for at føre forvarmningstrømmen gennem fyldstangen.
I plasmabuepulveroverfladebehandlingsprocessen, vist i figur 18.8, gøres der brug af de tilgængelige ultrahøje temperaturer på 5500 til 22000 ° C for at deponere hårdførende materialer. Deponeringer foretaget ved denne proces er homogene og korrekt smeltede til basismetal og sammenligner godt i kvalitet og metallurgisk struktur for at overfladebehandles ved GTAW-processen. Processen udføres i downhand position. Selv om varmetilførslen til basismetal er lav sammenlignet med andre overfladebehandlingsprocesser, kan det være en vis forvrængning.
De væsentligste fordele ved plasma-bue-pulveroverfladebehandling er evnen til at deponere en bred vifte af hårdførende materialer, herunder ildfaste materialer, egnethed til overfladebehandling af lavmetallemetaller, fremragende kontrol på indstikningstykkelsen og tæt kontrol over overfladefinish for at minimere efterfølgende bearbejdning. Udgifterne til udstyr er imidlertid høje, da det indebærer højteknologi.
Hardfacing materialer deponeret ved plasma pulver overfladebehandling proces omfatter kobolt, nikkel og jern basismaterialer. Processen er fuldt mekaniseret, og den er særligt velegnet til høj produktionshastighed af nye dele, såsom flowkontrolventildele, værktøjsledninger, ekstruderskruer og plæneklipperdele.
Metode # 7. Overfladebehandling ved SAW:
På grund af dens mange fordele er den neddykkede bue, enkeltelektrodeproces vist i figur 18.9 den mest udbredte automatiske metode til overfladebehandling. På grund af de høje strømme der anvendes, resulterer det i meget høje deponeringshastigheder.
Aflejringerne i denne proces er af høj kvalitet og oftest fejlfri, idet de har høj styrke, sejhed eller slidstyrke. Flusetæppet eliminerer også muligheden for spatter og ultraviolet stråling. På grund af varmekoncentrationen har sædvanligvis dog dyb penetration og dermed højere fortynding.
Således opnås de fulde egenskaber ved overfladebehandling ikke, indtil to eller flere lag er deponeret. Sommetider tilsættes ekstra fyldstof i form af tråd eller strimmel til reduktion gennemtrængning og fortynding; strimler anvendes primært til rustfrit stål eller nikkelbaserede legeringer.
I en variant af fremgangsmåden tilføres pulverformigt overflademateriale på basismetallet foran fluxen, som det ses i figur 18.10 Buen smelter basismetal, elektrode og fyldstofmetal sammen for at danne depositumets vævning af elektroden resulterer i reduceret penetration og fortynding.
De basiske metaller, der anvendes til overfladebehandling ved SAW-processen, omfatter kulstof- og lavlegeringsstål, rustfrit stål, støbejern og nikkel- og nikkelbaserede legeringer med et tykkelsesområde på 15 mm til 450 mm. De mest anvendte overfladematerialer er højt legerede stål, austenitiske stål, nikkelbaserede legeringer, kobberbasislegeringer og koboltbaserede legeringer.
Aflejringshastighederne opnået med en enkelt elektrode med stringer-perleaflejring er ca. 6, 5 kg pr. Time, mens oscillationsteknikken kan hæve aflejringshastigheden til ca. 12 kg pr. Time med en perlbredde på op til 90 mm. Hvis to elektroder anvendes, som vist i figur 18.11 til overfladebehandling, kan depositionshastigheden også øges til næsten 12 kg pr. Time med 10-20% fortynding.
Arrangementet, der er vist i figur 18.11, kaldes nedsænket bue-serie-overfladefremgangsmåde. I denne opsætning anvendes to svejsehoveder med en enkelt AC eller DC-strømkilde, der er forbundet mellem dem på en sådan måde, at de to buer sættes i serie. Hver buen har forskellig polaritet, så de to buer har tendens til at sprede sig væk fra hinanden. Transversale svingninger i svejsepropper kan anvendes til at minimere fortynding. Konstant strømkilde foretrækkes til at deponere materiale med ensartet penetration.
Fluxer, der anvendes, påvirker også fortynding, aflejringshastigheder og deponeringstykkelse. En flux, som er egnet til enkeltelektrode nedsænket bueoverfladebehandling, kan imidlertid ikke være egnet til flere elektroder eller strimmelelektroder. Således er fluxudvælgelse en vigtig faktor i nedsænket bueoverfladebehandling for at opnå kvalitetsindskud.
Underdykket bueoverflade med strimmelelektrode, vist i figur 18.12, er i stand til at deponere en forholdsvis tynd, flad overfladeaflejring med op til 45 kg pr. Time med fortynding, som kan være så lav som 10-15%. Anvendte strimmelbånd er normalt 1 mm tykke, 50 mm eller 200 mm brede, når de anvendes som elektroder, mens de til brug som fyldmateriale kan være 1, 25 til 1, 5 mm tykke med en bredde på ca. 40 mm.
Normalt er den aktuelle indstilling 1200 A ved 32 V og en kørehastighed på ca. 40 cm / min, hvilket giver et indskud på ca. 4-5 mm tykt. Imidlertid kan aflejringer af tykkelse mellem 4 og 9 mm lægges ved at manipulere overfladehastigheden og elektrodemængden. Fluxforbruget reduceres til ca. en tredjedel af strømforbruget med konventionelle elektroder. Konstant potentielle strømkilder med både ac eller DC (med enten polaritet) kan anvendes.
Surfacing af SAW kan gøres med alle materialer, der er tilgængelige i form af spooled wire; men det er mest populært med jernholdige legeringer. Den er bedst egnet til tung overfladebehandling af store trykbeholdere, tanke, plader, skinner, som kan bringes til fladt position til overfladebehandling.
Metode # 8. Ovnsmeltning:
Nogle lettilgængelige proprietære hardfacing legeringer bue markedsføres i form af pasta eller en metal klud, der kan påføres overfladen af basismetal og ovn fusioneret til at danne en hardfacing depositum. En skematisk fremstilling af ovnfusionsopsætning er angivet i figur 18.13.
Overfladematerialet anbringes simpelthen på substratet og smeltes i en ovn ved en temperatur, der er tilstrækkelig til at forårsage smeltning af det påførte materiale, som normalt ligger mellem 870 og 1150 ° C. Disse overfladematerialer er sædvanligvis kompositter, såsom wolframcarbid, der holdes i lavt smeltepunktsbindemiddel som en loddemetallegering.
Loddningslegeringen danner matricen for det hårdvendte materiale og tilvejebringer bindingen med substratet. Aflejringer fremstillet ved ovnfusing kan være op til 2 mm tykke og aflejres generelt på jernbaseret metal, selvom der også kan anvendes substrater af andre materialer.
Metode # 9. Elektroslag Surfacing:
Elektroslagprocesser med overfladebehandling anvendes i tilfælde hvor store mængder metal skal deponeres med en tykkelse på 10 til 12 mm. Overfladebehandling udført ved denne proces er glat og kræver endog ikke efterbehandling.
Ligesom til svejsning udføres overfladebehandling ved elektroslagproces i lodret stilling med deponeringen støbt af stationære eller bevægelige blokke af kobber, grafit eller keramisk materiale. De skematiske fremstillinger af at overflade de flade, cylindriske og koniske dele ved elektroslag procesbue vist i figur 18.14. En form er anbragt på eller omkring komponenten, der skal overfladebehandles med mellemrummet mellem formen og arbejdet svarende til tykkelsen af overfladeaflejringen. En eller flere elektroder bue indføres i smelteområdet ved hjælp af en guide til tilvejebringelse af det nødvendige metal til overfladebehandling.
Fremgangsmåden og teknikken til overfladebehandling ved elektroslagproces er den samme som for elektroslagssvejsning. Til overfladen af en flad komponent føres elektroden ind i arbejdet, og for cylindriske og koniske komponenter bliver elektroden lavet til at væve hele vejen rundt omkretsen; Alternativt ledes elektroden kun nedad, mens arbejdet er lavet til at rotere om sin akse sammen med formen.
Ved elektrolagering er depositionens legeringselementer kun tilvejebragt fra elektroden, som kan være i form af fast eller pulverformet wire, plade eller stang med stor diameter. Derfor vælges elektrodematerialet for at give aflejringen af den ønskede kemiske sammensætning.
Metode # 10. Surfacing ved Dip-Transfer:
Metoden til overfladebehandling ved dip-overførsel eller kortslutning består af en arbejdsdrejende indretning, og elektroden, der føres mod den, gøres til at bevæge sig mod og væk fra arbejdet med en hastighed på 5 til 100 gange pr. Sekund. Den aksiale oscillation af elektroden resulterer i gentagen kortslutning af buen, der forbedrer processtabiliteten. Før elektroden rører ved smeltet metalpuljen på arbejdet, frembringer bågen en dråbe smeltet metal ved elektroden, der overføres til arbejdet, for at danne depositumet, når elektroden dyppes i smeltet metalbassin.
Fig. 18.15 viser den skematiske repræsentation af overfladebehandling ved dipoverførsel. Arbejdet, der er renset for rust, fedt og snavs, er monteret mellem en drejebænk og drejes med den ønskede hastighed. Overfladestrømmen føres til elektrodens ledning, sædvanligvis 1, 5 til 2, 5 mm i diameter, fra en DC-strømkilde, og ledningen tilføres til den ønskede hastighed og gøres til oscillere ved enten en elektromagnetisk eller en mekanisk vibrator.
Det smeltede metal afskæres fra reaktionen med atmosfæriske gasser ved tilførsel af kølevæske ved en hastighed på 2 til 5 l / min. Kølevæsken kan indeholde ioniserende komponenter for at forbedre bueens stabilitet. Kølevæsken er oftest en 5% opløsning af calcined soda eller en 20% vandig opløsning af glycerin. De producerede dampe tilvejebringer det ønskede beskyttelsesskærm og slukker depositumet for at danne en meget hård slidstærk deponering.
Dipoverføringsoverfladebehandling fordeles fordelagtigt på cylindriske komponenter med en diameter på 8 til 200 mm. Tykkelsen af det aflejrede lag, som er lagt i et enkelt pass, kan variere fra en brøkdel af millimeter op til 3 mm.
