Lớp phủ chống mài mòn cho thép

Lớp phủ chống mài mòn cho thép là các lớp bề mặt được thiết kế được áp dụng để cải thiện khả năng chống mài mòn, chống xói mòn, và tuổi thọ của các cấu kiện thép. Thay vì thay thế toàn bộ các bộ phận kết cấu bằng vật liệu có độ cứng cao, Công nghệ phủ cho phép các nhà sản xuất nâng cao hiệu suất bề mặt trong khi vẫn duy trì độ bền lõi và khả năng hàn.

Những lớp phủ này được sử dụng rộng rãi trong khai thác mỏ, xi măng, sản xuất điện, sản xuất thép, và các ngành công nghiệp xử lý vật liệu số lượng lớn.

1. Hàn cứng (Quá trình hàn lớp phủ)

Bề mặt cứng là một trong những phương pháp sản xuất phổ biến nhất để sản xuất lớp phủ chống mài mòn.

Nguyên tắc quy trình:

Dây hàn hợp kim cao hoặc dây lõi thuốc thông được đặt trên tấm đế thép nhẹ bằng quy trình hàn hồ quang. Lớp lắng đọng chứa cacbua crom cao hoặc cacbua hợp kim phức tạp mang lại độ cứng vượt trội.

Các phương pháp hàn phổ biến:

• Hàn hồ quang chìm (CÁI CƯA)

• Hàn hồ quang mở (OAW)

• Hàn hồ quang kim loại khí (GMAW)

• Hàn hồ quang lõi thuốc (FCAW)

Đặc trưng:

• Độ cứng bề mặt: thường là 55–65 HRC

• Liên kết luyện kim mạnh mẽ giữa lớp phủ và thép nền

• Thích hợp cho diện tích bề mặt lớn

• Độ dày lớp phủ có thể tùy chỉnh (3–20 mm trở lên)

Ứng dụng:

• máng lót

• Linh kiện máy nghiền

• Cánh quạt

• Tấm lót nhà máy xi măng

Bề mặt cứng tạo ra một tấm chịu mài mòn composite có cả độ bền kết cấu và khả năng chống mài mòn cực cao.

2. Sơn phun nhiệt

Phun nhiệt áp dụng vật liệu nóng chảy hoặc bán nóng chảy lên bề mặt thép đã được chuẩn bị sẵn.

Các công nghệ phun nhiệt phổ biến:

• phun plasma

• Nhiên liệu oxy tốc độ cao (HVOF)

• Phun lửa

• phun hồ quang

Các bước xử lý:

1. Chuẩn bị bề mặt (phun cát để tạo độ nhám)

2. Vật liệu phủ gia nhiệt và tăng tốc

3. Phun lên bề mặt

4. Xử lý làm mát và hoàn thiện

Thuận lợi:

• Đầu vào nhiệt tối thiểu so với hàn

• Độ biến dạng thấp của kim loại cơ bản

• Thích hợp cho các thành phần chính xác

• Khả năng chống mài mòn và ăn mòn tuyệt vời

Phương pháp này được sử dụng rộng rãi cho trục, con lăn, bộ phận bơm, và thiết bị quay.

3. Tấm ốp laze

Tấm ốp laze là công nghệ kỹ thuật bề mặt tiên tiến.

Mô tả quy trình:

Chùm tia laser năng lượng cao làm tan chảy bột hợp kim cùng với một lớp mỏng của nền thép, hình thành một liên kết luyện kim dày đặc.

Đặc trưng:

• Kiểm soát nhiệt chính xác

• Tỷ lệ pha loãng tối thiểu

• Biến dạng thấp

• Cấu trúc vi mô mịn

• Sức mạnh liên kết tuyệt vời

Lớp phủ laser cho phép kiểm soát chính xác độ dày lớp phủ và phù hợp với các bộ phận có giá trị cao đòi hỏi khả năng chống mài mòn chính xác.

4. Sản xuất tấm phủ crom cacbua

Lớp phủ crom cacbua (CCO) tấm được sản xuất thông qua hệ thống hàn tự động.

Quy trình sản xuất:

• Chuẩn bị tấm đế

• Tự động hàn nhiều lớp

• Làm mát có kiểm soát

• Hoàn thiện bề mặt và làm phẳng

Lớp phủ chứa các cacbua crom cứng phân bố trong ma trận martensitic, cung cấp khả năng chống mài mòn trượt vượt trội.

Những tấm này thường được chế tạo thành:

• lót phễu

• Băng tải lót

• Lớp lót ống

• Tấm mài mòn công nghiệp

5. PTA (Hồ quang chuyển plasma) hàn

Hàn PTA là phương pháp làm cứng chính xác được sử dụng cho lớp phủ hiệu suất cao.

Lợi ích quy trình:

• Độ pha loãng thấp

• Liên kết luyện kim mạnh mẽ

• Cấu trúc lớp phủ đồng nhất

• Khả năng chống mài mòn và ăn mòn tuyệt vời

PTA thường được áp dụng cho:

• Ghế van

• Vít máy đùn

• Con lăn

• Dụng cụ công nghiệp hạng nặng

6. Chuẩn bị bề mặt và kiểm soát chất lượng

Bất kể phương pháp phủ, chuẩn bị bề mặt thích hợp là điều cần thiết:

• Tẩy dầu mỡ

• Phun cát hoặc phun nổ

• Loại bỏ oxit và chất gây ô nhiễm

Kiểm tra chất lượng thường bao gồm:

• Kiểm tra độ cứng (HRC hoặc HV)

• Đo độ dày lớp phủ

• Kiểm tra siêu âm về tính toàn vẹn liên kết

• Kiểm tra trực quan các vết nứt hoặc khuyết tật

Kiểm soát quy trình thích hợp đảm bảo độ bền và hiệu suất lớp phủ ổn định.

7. Lựa chọn quy trình phủ

Việc lựa chọn lớp phủ chống mài mòn phù hợp phụ thuộc vào:

• Loại mặc (trượt, sự va chạm, xói mòn, hoặc kết hợp)

• Nhiệt độ hoạt động

• Mức độ cứng yêu cầu

• Hình học thành phần

• Ngân sách và quy mô sản xuất

Hướng dẫn chung:

• Kết cấu phẳng lớn → Hàn lớp phủ

• Linh kiện chính xác → Lớp phủ laze hoặc HVOF

• Mài mòn trượt nghiêm trọng → Lớp phủ crom cacbua

• Sự va chạm + mài mòn → Hệ thống làm cứng bằng hợp kim