Решения проблем износостойкости: технология, сплавы, способы нанесения
Концерн Deloro Wear Solutions — ведущий производитель материалов и оборудования для решения проблем, связанных с износом, перегревом и коррозией. Расходные материалы поставляются в виде прутков, проволоки, порошков и электродов и могут разрабатываться специально в соответствии с индивидуальными потребностями клиентов. Компания также производит готовые изделия из сплавов собственного производства по чертежам заказчика.
Deloro предлагает свой опыт и решения по защите от износа при высоких температурах и агрессивной среде для широкого спектра отраслей промышленности, в том числе:
- аэрокосмическая промышленность;
- нефтегазовая промышленность;
- автомобилестроение;
- производство электроэнергии;
- сталелитейная промышленность;
- лесная промышленность;
- производство стекла;
- кузнечное производство;
- стоматологическая отрасль;
- обработка пищевых продуктов;
- изготовление клапанов и фитингов.
Концепция материалов Deloro Wear Solution
В современном мире промышленность сталкивается с проблемами износостойкости в нестандартных условиях. Например, если определенная часть агрегата может выдержать агрессивную среду (предположим, соляную кислоту) с помощью нержавеющих сталей, то при добавлении в данную ситуацию высоких температур нержавейка не выдерживает и быстро корродирует. В данной ситуации, как нельзя кстати подойдет один из "супер-сплавов", разработанных концерном Deloro Wear Solutions, идея которых и состоит в том, чтобы работать в таких условиях, в которых другие металлы сдают позиции.
Принцип технологии PTA Плазменно-Порошковой Наплавки
Семейства сплавов
Сплавы Стеллит / Stellite™
Сплавы Stellite на основе кобальта — это наиболее известные и широко применяемые сплавы с самыми «универсальными» свойствами. Они сохраняют превосходную механическую износостойкость при высоких температурах, имеют очень высокую коррозионную стойкость. В большинстве случаев сплавы Stellite™ состоят из кобальтовой основы с добавками Cr, C, W и/или Mo. Сплавы имеют превосходную сопротивляемость кавитации, коррозии, эрозии, абразивному износу и истиранию. Низкоуглеродистые сплавы, как правило, рекомендуются для использования в условиях кавитации, износа от трения скольжения или умеренного истирания. Сплавы с более высоким содержанием углерода, как правило, выбираются для использования в условиях абразивного износа, сильного истирания или эрозии.
Сплавы Stellite™ (Стеллит): свойства, назначение, применениеСплавы Делоро / Deloro™
Deloro™ — сплавы на основе никеля с добавками Cr, C, B, Fe и Si. Данная серия включает в себя широкий ассортимент сплавов различной твердости, от мягких, вязких, наплавляемых сплавов, которые легко поддаются механической или ручной обработке, до исключительно твердых износостойких сплавов. В зависимости от области применения, можно выбрать сплавы твердостью от 20 до 62 HRC. Благодаря низкой температуре плавления эти порошки идеально подходят для нанесения покрытий путем напыления с последующим оплавлением и порошковой сварки. Сплавы Deloro™ пониженной твердости используются, как правило, для изготовления форм для производства стекла. Сплавы Deloro™ более высокой твердости используются в условиях сильного износа, например, для восстановления витков шнековых питателей, и могут использоваться совместно с твердыми сплавами для создания еще более прочного наплавленного слоя. Они сохраняют свои свойства при температурах примерно до 315 °C (600 °F), а так
Сплавы Deloro™ (Делоро): свойства, назначение, применениеСплавы Трибалой / Tribaloy™
Сплавы Tribaloy™ на основе никеля или кобальта разработаны для особо тяжелых условий работы в коррозионно-активной среде с высокой температурой и повышенным износом. Благодаря высокому содержанию молибдена сплавы Tribaloy™ отлично работают в условиях сухого трения металла о металл. Сплавы Tribaloy™ могут использоваться при температурах до 800–1000 °C (1472–1832 °F).
Сплавы Tribaloy™ (Трибалой): свойства, назначение, применениеСплавы Найстел / Nistelle™
Сплавы Nistelle разработаны с целью обеспечения коррозионной стойкости, а не износостойкости, в частности, в агрессивных химических средах, где такие сплавы, благодаря высокому содержанию хрома и молибдена, обеспечивают превосходную стойкость к точечной коррозии. Они также, как правило, отличаются высокой стойкостью к высокотемпературному окислению и коррозии под воздействием горячих газов. При выборе сплава для любой коррозионно-активной среды необходимо проявлять осторожность.
Сплавы Nistelle™ (Найстел): свойства, назначение, применениеПорошок Джет Коут / Jet Kote™
Порошки Jet Kote™ используются для термического напыления и могут изготавливаться в различных комбинациях смесей (например, WC-Co или Cr 3 Cr 2 -NiCr) или из сплавов Stellite™.
Сплавы Jet Kote™ (Джет Коут): свойства, назначение, применениеСплавы Стелкар / Stelcar™
Сплавы Stelcar™ представляют собой смесь частиц карбидов с никелевым или кобальтовым порошком. Ввиду особенностей состава материалы Stelcar™ выпускаются только в виде порошков для напыления и наплавки.
Сплавы Stelcar™ (Стелкар): свойства, назначение, применениеСплавы Делхром / Delcrome™
Эти сплавы на основе железа разработаны для наплавки деталей, работающих на абразивный износ при низких температурах, как правило, до 200 °C. В сравнении с кобальтовыми и никелевыми сплавами их коррозионная стойкость сравнительно низкая.
Сплавы Delcrome™ (Делхром): свойства, назначение, применение
Технологии нанесения сплавов
Аргонодуговая наплавка и наплавка ацетиленокислородным способом
При аргонодуговой наплавке, также известной как дуговая наплавка неплавящимся электродом в среде защитного газа (GTAW), дуга горит между неплавящимся электродом многоразового использования и изделием. Электрод, дуга и сварочная ванна защищены от воздуха подаваемым инертным защитным газом. Присадочный материал имеет форму прутка. К преимуществам процесса относятся простое ручное управление и хороший контроль состояния дуги. Данный процесс также может быть механизирован. В этом случае применяется манипулятор для перемещения детали относительно горелки и наплавляемого прутка или проволоки.
Присадочные прутки, используемые для аргонодуговой наплавки, также применяются и для ацетиленокислородной наплавки. При правильно подобранном режиме перемешивание материала основы с наплавляемым слоем будет минимальным.
Ручная дуговая наплавка
При этом процессе дуга горит между плавящимся электродом и изделием. Металлический покрытый стержень расплавляется в сварочной дуге и в виде капель попадает в сварочную ванну. Покрытие электрода также переплавляется, формируя защитный газ вокруг дуги и ванны. На поверхности ванны образуется защитный слой шлака. Затвердевая, шлак превращается в твердую корку, которая защищает металл сварочной ванны от воздуха. После наплавки каждого слоя шлаковую корку необходимо удалить. Ручная дуговая наплавка широко применяется в производстве.
Благодаря низкой стоимости оборудования, невысокой себестоимости процесса и низким транспортным расходам на перевозку оборудования, этот универсальный способ идеально подходит для выполнения ремонтных работ.
Дуговая механизированная наплавка в среде защитного газа (МИГ), наплавка под флюсом
При этом процессе наплавочная проволока равномерноподается с катушки через сварочную горелку в дугу, где она плавится и переносится на наплавляемую поверхность.
В процессе МИГ, также известном как дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW), сварочная ванна защищается от воздействия воздуха потоком защитного газа. Этот способ наплавки может быть частично или полностью механизирован и применяется во многих отраслях промышленности.
Проволока также используется в качестве наплавляемого материала в процессе дуговой наплавки под флюсом (SAW). При выполнении этого процесса порошковый флюс из минеральных компонентов подается вокруг плавящейся проволоки и плавится под воздействием дуги. При этом он образует газовый защитный слой вокруг дуги и формирует шлаковую корку на поверхности сварочной ванны, которая защищает ее от воздействия атмосферы.
Плазменно-порошковая наплавка
Плазменно-порошковая наплавка очень хорошо поддается автоматизации и обеспечивает высокую повторяемость наплавленных слоев покрытия. Кроме того, плазменная дуга является высококонцентрированным источником энергии, что позволяет эффективно расплавлять присадочный порошок и достигать минимального перемешивания с основным металлом. Благодаря тому, что рисадочным материалом является порошок, появляется возможность наплавлять большое количество разнообразных материалов и их смесей с различными свойствами и большим диапазоном показателей твердости.
Лазерная наплавка
При лазерной наплавке луч фокусируется в специальном оптическом устройстве и нагревает наплавляемую деталь. Одновременно с этим присадочный материал в виде порошка или проволоки подается в лазерный луч и расплавляется. Узкая зона термического воздействия и высокая скорость охлаждения обеспечивают небольшое тепловыделение , что позволяет создавать наплавленный слой с низким уровнем внутренних напряжений.
По сравнению с другими методами наплавки лазерная наплавка, благодаря высокой скорости охлаждения, позволяет получать слои с более высокой твердостью и улучшенной микроструктурой.
Плазменное напыление
При плазменном напылении присадкой служит порошок, который размягчается или расплавляется в струе плазмы и переносится ею на поверхности детали. Плазменная дуга образуется внутри горелки между неплавящимся электродом и водоохлаждаемым соплом горелки. Процесс может выполняться как в воздушном пространстве с применением защитного газа (например, аргона), так и в вакууме или под водой. Благодаря высокой температуре плазменной струи процесс наиболее подходит для напыления тугоплавких металлов, а также их оксидов.
Сверхзвуковое газопламенное напыление (HVOF)
При сверхзвуковом газопламенном напылении порошок подается по оси горелки в камеру, где постоянно горит газ под высоким давлением. Плазма из продуктов сгорания со сверхзвуковой скоростью выбрасывается из горелки через удлиненное сопло. Частицы порошка нагреваются и разгоняются в этой струе. Приобретая при этом большую кинетическую энергию, порошок попадает на напыляемую деталь, образуя очень плотное покрытие, которое характеризуется отличным сцеплением с материалом детали. Благодаря невысокому тепловложению в напыляемый порошок и в деталь, которая остается практически холодной, изменения металлургической структуры порошка и детали незначительны.
Газопламенное напыление с последующим оплавлением
Напыление с последующим оплавлением представляет собой двухстадийный процесс, в ходе которого порошковый сплав сначала наносится методом газопламенного напыления, а затем оплавляется. В процессе оплавления напыленный слой переплавляется и затвердевает. При напылении с последующим оплавлением частицы порошка размягчаются или плавятся в ацетиленокислородном пламени и переносятся на подготовленную поверхность детали этим же газом. Для переноса частиц порошка может использоваться дополнительный поток газа. На второй стадии процесса происходит оплавление нанесенного покрытия. Для некоторых производств альтернативным способом оплавления может быть нагрев индуктором или в вакуумной печи. Прочность соединения наплавленного слоя и детали значительно увеличивается после оплавления, так как в процессе оплавления возникают металлургические связи между нанесенным покрытием и основной деталью. Покрытие становится непроницаемым для жидкостей и газов.
Данный процесс используется для напыления относительно тонких слоев (от 0,010” до 0,060” или от 0,25 до 1,5 мм), обычно, на поверхность небольших цилиндрических деталей, таких как валы насосов, втулок сальников и поршней, в качестве альтернативы большей толщине наплавки, получаемой при использовании ацетиленокислородных и дуговых процессов. Этот процесс также может быть использован для наплавки на плоские поверхности, но его возможности для этого вида обработки ограничены. Поскольку наплавленный слой тоньше и равномернее, чем слои, полученные с помощью других методов сварки, и теплота при оплавлении подается равномерно и быстро, усадка и деформация компонентов часто очень незначительны. При правильно подобранном режиме оплавления перемешивание материала основы с наплавляемым слоем будет минимальным.
Газопламенная наплавка
Для газопламенной наплавки применяется специальная ацетиленокислородная горелка. Деталь разогревается горелкой, порошок подается в газовый поток из встроенного бункера с порошком, и проходит через пламя и попадает на деталь.
Процесс газопламенной наплавки идеально подходит для нанесения ровных, тонких слоев на плоские поверхности из широкого спектра материалов, включая чугун. Наплавка выполняется при пониженных температурах, что сводит к минимуму окисление и деформацию заготовок, а также обеспечивает простую обработку кромок.
