Powłoki powierzchniowe

Technologia warstwowania jest jedną z metod utwardzania powierzchniowego części. Powierzchnia powłok powstaje poprzez stopienie materiału wypełniającego (proszek, drut, elektroda) z materiałem podstawowym. W zależności od rodzaju zastosowanej powłoki można wyróżnić następujące główne rodzaje warstw:

1. Powierzchnie odporne na zużycie (perlitowo-sorbitolowe, borowe, martenzytyczne, chromowe, wysokomanganowe, stal austenityczna, węglik wolframu, stellit).

2. Powłoka antykorozyjna (ferrytyczna, austenityczna, odporna na korozję stal «Monel», «Inconel», «Hastelloy» i inne, nikiel, stopy niklu, miedź i jej stopy).

3. Podłoga żaroodporna.

4. Podłoga żaroodporna.

Podłoga wewnętrzna

Pokrycie można wykonać na kilka sposobów. Najczęściej stosowane w przemyśle to:

1) Wykładzina gazowa.

2) Okładzina łuku z elektrodami otulonymi.

3) Spawanie łukiem krytym (drutem, taśmą).

Zdjąć płaszcz elektrody pod warstwą topnika

4) Otwarta powierzchnia łuku drutem rdzeniowym.

5) Podszewka w środowisku dwutlenku węgla.

6) Wykładzina w środowisku gazu obojętnego (elektroda zużywalna lub wolframowa).

7) Powierzchnia elektrożużlowa.

Schemat osadzania elektrożużla: 1 — rolki podające elektrodę, 2 — elektroda, 3 — ustnik, 4 — zasobnik topnika, 5 — topnik, 6 — ciekły żużel, 7 — płynna kąpiel metalowa, 8 — metal nieszlachetny, 9 — stopiwo, 10 — źródło zasilania, 11 — lita skorupa żużla, 12 — kierunek układania warstw

8) Powierzchnia plazmy.

Schemat osłony plazmy: 1 — gaz nośny, 2 — gaz tworzący plazmę, 3 — gaz ochronny, 4 — elektroda, 5 — warstwa nakładana, 6 — metal nieszlachetny

9) Okładzina laserowa.

10) Napawanie jedno i wieloelektrodowe.

Przykłady zastosowania powierzchni

Technologia powierzchniowa ma następujące zalety w porównaniu z innymi metodami (natryskiwanie, nawęglanie, azotowanie, osadzanie elektrolityczne itp.):

1. Wysoka wydajność (nakładanie warstw elektrodami paskowymi pozwala osiągnąć prędkość nakładania warstw do 25 kg/h).

2. Możliwość nakładania grubych powłok. Ta właściwość umożliwia z powodzeniem wykorzystanie podłogi do naprawy części. Jednocześnie nie ma ograniczeń co do wielkości spawanych produktów.

3. Prostota technologii. Zmechanizowane napawanie łukiem może być wykonywane przez średnio wykwalifikowanych spawaczy.

4. Efektywność ekonomiczna technologii umożliwia wytwarzanie części z metalem nieszlachetnym ze stali konstrukcyjnych węglowych o powierzchni powierzchniowej metalu o określonych właściwościach i wysokiej cenie.

5. Właściwości materiału podstawowego nie odgrywają dużej roli w twardości powłoki odpornej na zużycie. W przypadku innych metod, takich jak hartowanie, azotowanie, decydujące znaczenie mają właściwości metalu nieszlachetnego. Jeśli metal nieszlachetny szwu ma niską spawalność, wówczas nakłada się warstwę stali niskowęglowej.W przypadku powłok tytanowych metoda warstwowa nie ma zastosowania ze względu na powstawanie kruchych połączeń międzymetalicznych.

Wady powierzchni obejmują:

1) Oddziaływanie wysokotemperaturowe podłoża i nałożonego metalu może spowodować ich wzajemną dyfuzję iw efekcie pogorszenie właściwości nałożonej powłoki.

2) Możliwość deformacji produktu.

3) Spawanie ręczne wymaga wysokich kwalifikacji spawacza.

4) Nierówne właściwości fizyko-mechaniczne spawanych części Właściwości spawalnicze są nieodłącznie związane z nałożoną warstwą.

5) Trudność w aplikacji produktów o skomplikowanych kształtach.

Montaż okładzin plazmowych

Praktyka aplikacji powierzchni obejmuje następujące prace:

1. Kalcynacja materiałów powierzchniowych (tabela 1). Środek ten umożliwia zmniejszenie ilości wodoru dyfuzyjnego w warstwie wierzchniej.

2. Oczyszczenie powierzchni z rdzy i kurzu, odtłuszczenie, wysuszenie, przygotowanie powierzchni (w razie potrzeby).

Przygotowanie powierzchni do nakładania warstw: 1 — rowek prawidłowy, 2 — rowek nieregularny

3. Wstępna obróbka cieplna, w tym normalizacja (wyżarzanie) w celu uzyskania stabilnej struktury i rzeczywistego nagrzania (tab. 2).

4. Późniejsza obróbka cieplna (odpuszczanie lub wyżarzanie) w celu odprężenia i/lub wykucia nałożonej warstwy. Ta obróbka jest szczególnie konieczna w przypadku podłóg spawanych (tabela 3).

5. Obróbka w celu uzyskania wymiarów wykończeniowych. Powierzchnie ze stopów twardych są poddawane obróbce cieplnej w celu zmniejszenia twardości przed obróbką skrawaniem. Obróbka odbywa się za pomocą narzędzia skrawającego z węglików spiekanych.

6.Kontrola jakości układania nawierzchni odbywa się poprzez oględziny zewnętrzne (wykrywanie podcięć, zapadnięć, pęknięć nawierzchni), wykrywanie defektów kapilarnych za pomocą defektoskopii fluorescencyjnej lub kolorowej, defektoskopii ultradźwiękowej lub rentgenowskiej. Określana jest również twardość nałożonej warstwy.

Tabela 1. Wyżarzanie materiałów powierzchniowych

Tabela 2. Podgrzewanie stali przed laminowaniem

Tabela 3. Dalsza obróbka cieplna

Najpopularniejsze metody nakładania warstw to łuk i gaz. Gdy powłoki gazowe pokrywają duże części, są one podgrzewane z przeciwnej strony. Powierzchnię wykonuje się płomieniem nawęglającym w odległości około 3 mm od powierzchni. Płomień musi być szerszy i krótszy niż przy spawaniu gazowym.

Instalacja do automatycznego napawania łukowego

Tryby zastosowania łuku elektrycznego podano w tabeli. 4.

Tabela 4. Tryby aplikacji łuku

Pokrywanie dwutlenku węgla odbywa się za pomocą drutu; podczas pracy z prądem stałym wzrostowi wystawania drutu powinno towarzyszyć zwiększenie prędkości posuwu. Zwis wynosi zwykle 20 mm.

Napawanie łukiem krytym jest stosowane do wysokowydajnego napawania toczonych korpusów. Grubość nałożonej warstwy wynosi zwykle 1,5 ... 20 mm.

Instalacja do układania kół pod warstwą przepływu

Sprzęt spawalniczy może być dwojakiego rodzaju — uniwersalny, oparty na uniwersalnych maszynach do cięcia metalu, oraz specjalistyczny, do obróbki określonych rodzajów części.

Zobacz też: Metody opryskiwania