การเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอสำหรับเหล็ก

สารเคลือบทนต่อการสึกหรอสำหรับเหล็ก เป็นชั้นพื้นผิวที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อปรับปรุงความต้านทานการเสียดสี, ความต้านทานการกัดกร่อน, และอายุการใช้งานของส่วนประกอบเหล็ก. แทนที่จะเปลี่ยนชิ้นส่วนโครงสร้างทั้งหมดด้วยวัสดุที่มีความแข็งสูง, เทคโนโลยีการเคลือบช่วยให้ผู้ผลิตเพิ่มประสิทธิภาพพื้นผิวในขณะที่ยังคงความแข็งแรงของแกนกลางและความสามารถในการเชื่อมได้.

สารเคลือบเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการขุด, ปูนซีเมนต์, การผลิตกระแสไฟฟ้า, การผลิตเหล็ก, และอุตสาหกรรมการขนถ่ายวัสดุเทกอง.

1. การเชื่อมแบบ Hardfacing (กระบวนการเชื่อมแบบซ้อนทับ)

การเคลือบผิวแข็งเป็นหนึ่งในวิธีการผลิตที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตสารเคลือบที่ทนทานต่อการสึกหรอ.

หลักการกระบวนการ:

ลวดเชื่อมโลหะผสมสูงหรือลวดเชื่อมฟลักซ์จะถูกวางลงบนแผ่นฐานเหล็กอ่อนโดยใช้กระบวนการเชื่อมอาร์ก. ชั้นที่สะสมอยู่ประกอบด้วยโครเมียมคาร์ไบด์สูงหรือโลหะผสมคาร์ไบด์เชิงซ้อนที่ให้ความแข็งที่เหนือกว่า.

วิธีการเชื่อมทั่วไป:

• การเชื่อมอาร์คแบบจมอยู่ใต้น้ำ (เลื่อย)

• การเชื่อมอาร์กแบบเปิด (โอ้)

• การเชื่อมอาร์กโลหะแก๊ส (GMAW)

• การเชื่อมอาร์กฟลักซ์คอร์ (fcaw)

คุณสมบัติ:

• ความแข็งผิว: โดยทั่วไปคือ 55–65 HRC

• พันธะทางโลหะวิทยาที่แข็งแกร่งระหว่างสารเคลือบและเหล็กฐาน

• เหมาะสำหรับพื้นที่ผิวขนาดใหญ่

• ความหนาของการซ้อนทับที่ปรับแต่งได้ (3–20 มม. หรือมากกว่า)

การใช้งาน:

• รางน้ำ

• ส่วนประกอบเครื่องบด

• ใบพัดพัดลม

• โรงสีซีเมนต์

การเคลือบผิวแข็งจะสร้างแผ่นสึกหรอคอมโพสิตที่มีทั้งความแข็งแรงของโครงสร้างและความทนทานต่อการเสียดสีขั้นสุดยอด.

2. การเคลือบสเปรย์ความร้อน

การพ่นด้วยความร้อนจะใช้วัสดุที่หลอมละลายหรือกึ่งหลอมเหลวลงบนพื้นผิวเหล็กที่เตรียมไว้.

เทคโนโลยีสเปรย์ความร้อนทั่วไป:

• การพ่นพลาสม่า

• เชื้อเพลิงออกซิเจนความเร็วสูง (HVOF)

• การพ่นไฟ

• การพ่นอาร์ค

ขั้นตอนกระบวนการ:

1. การเตรียมพื้นผิว (การพ่นกรวดเพื่อความหยาบ)

2. การทำความร้อนและเร่งวัสดุเคลือบ

3. ฉีดพ่นลงบนพื้นผิว

4. การทำความเย็นและการตกแต่งขั้นสุดท้าย

ข้อดี:

• ใส่ความร้อนน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับการเชื่อม

• การบิดเบือนของโลหะฐานต่ำ

• เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่มีความแม่นยำ

• ทนทานต่อการสึกหรอจากการเสียดสีและการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับเพลา, ลูกกลิ้ง, ชิ้นส่วนปั๊ม, และอุปกรณ์หมุน.

3. การหุ้มด้วยเลเซอร์

การหุ้มด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีวิศวกรรมพื้นผิวขั้นสูง.

คำอธิบายกระบวนการ:

ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงละลายผงโลหะผสมพร้อมกับชั้นบางๆ ของซับสเตรตเหล็ก, ก่อให้เกิดพันธะทางโลหะวิทยาที่หนาแน่น.

ลักษณะเฉพาะ:

• ควบคุมความร้อนได้อย่างแม่นยำ

• อัตราการเจือจางขั้นต่ำ

• การเสียรูปต่ำ

• โครงสร้างจุลภาคที่ดี

• แรงยึดเกาะที่ดีเยี่ยม

การหุ้มด้วยเลเซอร์ช่วยให้สามารถควบคุมความหนาของการเคลือบได้อย่างแม่นยำ และเหมาะสำหรับส่วนประกอบที่มีมูลค่าสูงซึ่งต้องการความต้านทานการสึกหรอที่แม่นยำ.

4. การผลิตแผ่นซ้อนทับโครเมียมคาร์ไบด์

โอเวอร์เลย์โครเมียมคาร์ไบด์ (ซีซีโอ) แผ่นถูกผลิตผ่านระบบการเชื่อมอัตโนมัติ.

กระบวนการผลิต:

• การเตรียมแผ่นฐาน

• การสะสมรอยเชื่อมหลายชั้นอัตโนมัติ

• ควบคุมความเย็นได้

• การตกแต่งพื้นผิวและการเรียบ

ชั้นซ้อนทับประกอบด้วยฮาร์ดโครเมียมคาร์ไบด์ที่กระจายอยู่ในเมทริกซ์มาร์เทนซิติก, ให้ความทนทานต่อการเสียดสีจากการเลื่อนได้ดีเยี่ยม.

โดยทั่วไปแล้วแผ่นเหล่านี้จะถูกประดิษฐ์ขึ้นเป็น:

• ซับกระโดด

• สายพานลำเลียง

• วัสดุบุท่อ

• แผงสึกหรอทางอุตสาหกรรม

5. ปตท (อาร์คที่ถ่ายโอนด้วยพลาสมา) การเชื่อม

การเชื่อม PTA เป็นวิธีการเชื่อมพอกผิวแข็งที่มีความแม่นยำซึ่งใช้สำหรับการเคลือบที่มีประสิทธิภาพสูง.

ประโยชน์ของกระบวนการ:

• เจือจางต่ำ

• พันธะทางโลหะวิทยาที่แข็งแกร่ง

• โครงสร้างการเคลือบสม่ำเสมอ

• ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

PTA มักใช้กับ:

• บ่าวาล์ว

• สกรูอัดรีด

• ลูกกลิ้ง

• เครื่องมือทางอุตสาหกรรมสำหรับงานหนัก

6. การเตรียมพื้นผิวและการควบคุมคุณภาพ

ไม่ว่าวิธีการเคลือบจะเป็นอย่างไร, การเตรียมพื้นผิวที่เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญ:

• การล้างไขมัน

• การพ่นทรายหรือการยิงระเบิด

• กำจัดออกไซด์และสารปนเปื้อน

โดยทั่วไปการตรวจสอบคุณภาพจะรวมถึง:

• การทดสอบความแข็ง (เหล็กแผ่นรีดร้อนหรือ HV)

• การวัดความหนาของผิวเคลือบ

• การทดสอบอัลตราโซนิกเพื่อความสมบูรณ์ของการยึดเกาะ

• การตรวจสอบรอยแตกหรือข้อบกพร่องด้วยสายตา

การควบคุมกระบวนการที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจถึงความทนทานและประสิทธิภาพการเคลือบที่สม่ำเสมอ.

7. การเลือกกระบวนการเคลือบ

การเลือกการเคลือบป้องกันการสึกหรอที่ถูกต้องนั้นขึ้นอยู่กับ:

• ประเภทของการสึกหรอ (เลื่อน, ผลกระทบ, การกัดเซาะ, หรือรวมกัน)

• อุณหภูมิในการทำงาน

• ระดับความแข็งที่ต้องการ

• เรขาคณิตของส่วนประกอบ

• งบประมาณและขนาดการผลิต

คำแนะนำทั่วไป:

• โครงสร้างแบนขนาดใหญ่ → การเชื่อมแบบโอเวอร์เลย์

• ส่วนประกอบที่มีความแม่นยำ → การหุ้มด้วยเลเซอร์หรือ HVOF

• การเสียดสีจากการเลื่อนอย่างรุนแรง → แผ่นปิดโครเมียมคาร์ไบด์

• ผลกระทบ + การขัดถู → ระบบการชุบผิวแข็งแบบโลหะผสม