Metallerin Yüzey Kaplaması: Anlamı, Çeşitleri ve Seçimi

Bu makaleyi okuduktan sonra öğreneceksiniz: - 1. Yüzeylerin Anlamı 2. Yüzey Tipleri 3. Yüzey İşlemlerinin Seçimi 4. Yüzey Malzemesi 5. Yüzey Malzemelerinin Seçimi 6. Uygulamalar.

Yüzey Kaplamanın Anlamı:

Yüzey işleme, aşınmaya direnç, aşınma, sürtünme, veya boyutsal kontrol ve metalurjik ihtiyaçları elde etmek için aşınma dirençli özelliklerini geliştirmek için bir metal veya alaşımı bir başkasına (baz metal veya substrat) biriktirme işlemidir.

Yüzey kaplamak için yaygın olarak kullanılan işlemler gaz kaynağı, ark kaynağı vb. Gibi füzyon kaynağı işlemleridir. Yüzey kaplaması işlemi, başlangıçta petrol kuyusu sondaj endüstrisinin ihtiyaçları için geliştirilmiştir ancak şu anda tüm ekipman türlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır., aşınma ve kimyasal etkilere karşı hayatlarını geliştirmek için uygular ve kaplar.

Yüzey kaplaması, yeni ürünlerin üretimi ve yıpranmış ürünlerin geri kazanımı için aynı derecede geçerlidir. Her iki durumda da ürünün hizmet ömrünü uzatır ve pahalı malzeme tasarrufu sağlar. Bu, önemli ekonomik kazanımlara neden olur.

Yüzey Kaplama Çeşitleri:

Yüzey kaplaması, korozyon direnci (kimyasal aşınma için), aşınma direnci (fiziksel aşınma), boyutsal kontrol (aşınmış bileşenleri yeniden oluşturmak için) ve metalurjik ihtiyaçları sağlamak için giydirme, sert kaplama, birikme ve yağlama gibi farklı tiplerdedir.

Bu dört çeşit yüzey kapama yöntemi bu bölümde kısaca açıklanmıştır:

1. Kaplama:

Kaplamada paslanmaz çelik gibi kalın bir metal kaynak tabakası korozyona dayanıklı hale getirmek için bir karbon veya düşük alaşımlı çelik levha üzerine serilir. Kaplama, çukurlaşma, çatlak korozyonu, tanecikler arası korozyon ve gerilme korozyonu çatlaması gibi lokal korozyona da dayanmalıdır.

Kaplama için, paslanmaz çelik veya nikel bazlı alaşımlardan biri normal olarak kullanılırken bakır bazlı alaşımlar, gümüş ve kurşun da bazı özel uygulamalar için kullanılır.

Kaplama işleminin temel avantajı düşük maliyetli korozyona dayanıklı yüzey oluşturmak olmasına rağmen, aynı zamanda destek için düşük alaşımlı çelikler gibi yüksek mukavemetli malzemeyi paslanmaz çelik gibi korozyona dayanıklı malzeme ile birleştirir. Bununla birlikte, genel bir kural olarak, kaplama malzemesinin gücü, bileşenin tasarımında dikkate alınmamaktadır.

Kaplamaların temel kullanımı kimyasal, kağıt fabrikası, petrol rafinerisi ve nükleer enerji santralleri için gemi yapımında yapılır. Bakır kaplı reaktörler, aynı zamanda aşındırıcı olan biranın üretimi için kullanılırken, gıda işleme ve paketleme tesisleri gıdaların aşındırıcı etkisinden kaçınmak için çok miktarda paslanmaz çelik kullanır.

2. Sert Dolgu:

Sert yüzeylerde, bir yüzeyin sertliğini artırmak ve aşınmaya, darbeye, aşınmaya, safra ve kavitasyona karşı dayanıklı hale getirmek için başka bir yüzeyin üzerine çökeltilir. Kaplamada olduğu gibi, sert kaplama tabakasının gücü, bileşenin tasarımına dahil değildir.

Aşınma direnci, sert yüzey kaplamanın en önemli uygulamasıdır. Genel olarak, maksimum üç katman sert dolgu alaşımı çökeltilir. Aşırı seyreltme, sert yüzleşmenin etkinliğini azalttığı için, aşırı nüfuzdan ve bitişik boncukların zayıf bir şekilde birleşmesinden kaçınmak için bu nedenle gereklidir. Tasarım, yüzey kaplaması için yeterli desteği sağlayacak şekilde olmalı ve mümkün olduğunca gerilim veya kesme yerine sıkıştırma ile doldurulmalıdır. Bu koşullar altında, sert yüzey kaplama ekonomik avantajlarını etkili bir şekilde ispatlayabilir.

Sert dolgu, buldozer bıçakları, kazıyıcı bıçakları ve kaya kanallarının yanı sıra tekstil ekipmanları ve motor vanası kaplamaları dahil olmak üzere inşaat ekipmanlarında geniş kullanım alanı bulur.

3. Oluşturma:

Biriktirme kaplaması, aşınmış parçaların orijinal şekline ve boyutlarına kavuşturulması için yeniden yapılandırılmasıdır. Kaplama ve sert kaplamadan farklı olarak, yapıyı oluşturan kaynak metalin mukavemeti, bileşen tasarımında gerekli bir husustur, çünkü malzeme, parçanın aşınmış olan orijinal kısmının bir kısmını değiştirmek zorundadır.

Bu nedenle, biriktirilmiş kaynak metalinin bileşimi ve özelliklerinin, genellikle, inşa edilecek olan temel metalinkine benzer olması gerekir.

Topraklama ekipmanında yaygın olarak kullanılan sürtünme yöntemi, örneğin, sürgü hattı kovalarının dişleri, buldozer bıçaklarının kenarları ve sıyırıcılarının dişleri, biriktirme ile geri kazanılır. Demiryolları ayrıca demiryolu tekerlerinin aşınmasını, demiryolu noktalarını ve kavşaklarını eski haline getirmek için birikimden yararlanır.

4. Tereyağı:

Tereyağlama, metalürjik açıdan uyumlu olmayan maddeler arasında, bireysel olarak ezme tabakasını oluşturan malzemeyle uyumluluğu olan bir malzemenin bir veya daha fazla katmanının biriktirme işlemidir. Özellikle paslanmaz çeliğin bir karbon veya düşük alaşımlı çelik bazlı metale birleştirilmesi için kullanılır.

Tereyağı tabakası kullanılmazsa, paslanmaz çeliğin korozyon direnci azaltılacaktır, ancak yüksek alaşımlı paslanmaz çeliğin biriktirilmesinden önce bas metal üzerine yüksek bir nikel veya Ni-Cr malzeme tabakası birikmesi durumunda, korozyon direncinde bozulma gözlenmez.

Bu işlemin yaygın bir örneği, Ni-Cr-Fe alaşımı ile tereyağlanmış paslanmaz çelikten, düşük alaşımlı çelik nozüle, paslanmaz çelik boruya bir Ni-Cr-Fe dolgu metaliyle birleştirilmesi için nükleer santralde bulunur. Tamamlanmış kaynağın gerilmesinden kaçınılması gerektiğinde karbon çeliğini düşük alaşımlı çeliğe bağlamak için de kullanılabilir.

Bileşen, tereyağlandıktan sonra ısıl işleme tabi tutulabilir. Bağlantıyı tasarlarken tereyağı tabakasının mukavemeti dikkate alınmalıdır.

Her ne kadar birikim ve tereyağı sık kullanılan terimler olsa da, resmi statüleri yoktur; yüzey kaplaması veya daha sık kullanılan terim kaplamanın, bunları içermesi beklenir.

Bir Yüzey İşlem İşleminin Seçimi:

Bir yüzeyleme işleminin seçimi, alt tabakanın malzemesine, gereken tortunun türüne ve niteliğine, üretim hızına, su yüzüne uygulanacak bileşenin büyüklüğüne ve şekline, yerleştirileceği servis şartına ve ekipmanın uygunluğuna bağlıdır.

Oksi-asetilen yüzey kaplaması, karbon toplamanın bir problem olmadığı hem atölye hem de saha işlerinde birçok uygulama için kullanılır. Bu işlem, alt tabakanın yavaş bir şekilde ısıtılmasını ve soğutulmasını sağlar, böylece gerilme gelişimi ve çatlama olasılığı azdır. Ekipman maliyeti düşük. Genellikle nispeten ince kenarlarda özel kobalt alaşımlarının uygulanması için kullanılır; kömür kesici bitleri, örneğin, çoğunlukla oksi-asetilen kaplama işlemi ile sertleşir.

Blendajlı metal ark kaynağı işlemiyle yüzey kaplaması çok sayıda bileşen söz konusu olduğunda daha hızlı ve daha ucuzdur. Gereken beceri, oksi-yakıt gazı yüzey işleme prosesinde olduğundan daha düşüktür. Bununla birlikte, daha hızlı ısıtma ve soğutma oranları nedeniyle, ana metal ve kaplamada geliştirilen termal baskılar oldukça yüksektir ve bu da çatlama duyarlılığının artmasına neden olur.

Bu işlem, istenen elektrotların mevcut olduğu genel amaçlı tamir ve inşaat için yaygın olarak kullanılır. İşlem ekonomiktir ve çoğu dükkanda ve saha atölyesinde kolayca kullanılabilir. Yüzey şekillendirilmiş parçalar, hafriyat parçaları, tarak kesici kafaları, şaftlar ve aletler vb.

Tozaltı ark kaplaması alanda değil dükkanlarda kullanılır. Aynı veya benzer parçalar, rutin olarak yüzeyde sürüldüğünde, örneğin rulo kızak pabuçları, tamburlar, güç kürek halkası dişlisi gibi yüzeyleri temizlerken uygulamaların en iyi şekilde kullanılması uygundur. Paslanmaz çelik şerit elektrotları kullanan su altı ark işlemi, servis ömrünü arttırmak ve başlangıç ​​maliyetini düşürmek için sıklıkla nükleer kapların kaplanması için kullanılır.

FCAW işlemi ile yüzey kaplaması, SMAW'nin genellikle kullanıldığı uygulamalar için kullanılabilir, ancak bu, makara biçiminde boru şeklinde akışkan telin mevcudiyetini gerektirir. Kepçe yüzeyinde olduğu gibi hem atölyede hem de saha işlerinde kullanılabilir.

GMAW genellikle hem yarı otomatik hem de otomatik modlarında küçük şaftlar gibi uygulamalar oluşturmak için kullanılır. Ayrıca, esas olarak, cürufun farklı işlemler arasında uzaklaştırılması gerektiğinde, taşınması zor olan karmaşık şekillerin küçük bileşenlerinin kaplanması için kullanılır. Kısa devre ark ile yüzeylendirme, yani daldırma transfer tekniği avantajlı bir şekilde 8 ila 200 mm çapındaki silindirik bileşenlere uygulanabilir.

GTAW işlemi, yüzey işleme için, en az işlem sonrası işleme gerektiren, örneğin takımlar ve kalıplar gibi mükemmel kalitede tortular koymak için kullanılır.

Plazma ark yüzey işleme yöntemi, GTAW işleminde kullanılanlara benzer uygulamalar için kullanılır. Bununla birlikte, plazmanın çok yüksek bir sıcaklığı nedeniyle, GTAW ile yüzey kaplamanın mümkün olmadığı durumlarda kullanılabilir.

Electroslag yüzey kaplama yöntemi, büyük miktarda metal biriktirmek için veya özel uygulamalar için kullanılır, örneğin kırıcı çekiçlerin yeniden inşası için yaygın olarak kullanılır. Bu uygulama için işin kısa sürede tamamlanmasını hızlandırmak için özel fikstürler kullanılır.

Acil durum işleri en iyi şekilde, işlemi gerçekleştirmek için uygun bir fırının mevcut olması koşuluyla fırın kaynaşması ile ele alınabilir.

Yüzey Kaplamada Yüzey Malzemesi:

Yüzey malzemesinin seçimi amaçlanan hizmete dayanırken, temel malzemenin substrat olarak seçilmesi, sadece kaynaklanabilirliği ve mekanik özellikleri ile değil, aynı zamanda yapısal tasarım veya oluşturma hususları ile de belirlenir.

Genel amaçlı uygulamalar için, en iyi baz malzemesi genellikle düşük ve orta karbonlu çeliklerin büyük bir kısmını ve düşük dereceli yüksek karbonlu çelikleri kapsayan% 0.20 ila% 0.95 karbon içerikli alaşımsız karbon çeliğidir. % 0.45 karbon içerikli sade karbonlu çelik ana metal, iyi kaynaklanabilirlik ve yüzey kaplamanın ardından mukavemeti nedeniyle oldukça popülerdir.

% 0.50 veya daha yüksek karbon içeriğine sahip çelikler, düşük ısı girişi ve ısının yayılmasından dolayı uzun süreli soğutma döngüsü nedeniyle oksi-asetilen işlemiyle tatmin edici bir şekilde yüzeylenebilir. Korumalı metal ark kaynağı işlemi ile yüzey kaplaması yapılırken, ilk ısıtmanın ısıl şokunu ve ısının hızlı bir şekilde dağılmasını önlemek için 260 ila 315 ° C'lik bir sıcaklığa ön ısıtma yapılması çok önemlidir.

Düşük alaşımlı çelik bileşenler, sertleşmeye benzer eğilimlere sahip olan düz karbonlu çeliklerde kullanılan prosedürün hemen hemen aynısı takip edilerek yüzeylenebilir.

Çok sert yüzeyler için, popüler olarak Hadfield çeliği olarak bilinen östenitik mangan çeliği, muhtemelen en zor ve döküm şeklinde oldukça ucuzdur. Kaynaklanabilir ve yaklaşık 380 MPa verim gücüne sahiptir.

Gri dökme demirler, kırılganlıklarından ötürü, çelik bazlı alaşımlarla yüzey kaplamada özel önlemler gerektirir; bununla birlikte düşük erime noktalı östenitik alaşımların, kobalt bazlı alaşımların ve nikel ve bakır bazlı alaşımların bazıları uygulanabilir.

Beyaz dökme demir ve dövülebilir dökme demir, ısınma nedeniyle temel özelliklerini yitirdiklerinden yüzey kaplamak için substrat olarak kullanılması önerilmez. Bakır, pirinç ve bronz da yüzey kaplamak için yüzey olarak uygun değildir.

Bir Yüzey Malzemesinin Seçimi:

Bir yüzey kaplama alaşımının seçimi, yüzey kaplama bileşenin servis sırasında tabi tutulacağı aşınmanın doğasına bağlıdır.

Bu aşınma üretme koşulları genellikle aşağıdaki altı kombinasyon türünden kaynaklanır:

1. Ağır etkisi olmayan aşınma,

2. Kombine aşınma ve ağır etki,

3. Yuvarlanma, kayma ve metal-metal teması,

4. Erozyon ve korozyon,

5. Normal sıcaklıklarda çalışan kenarların kesilmesi ve

6. Yüksek sıcaklıklarda servise maruz kalan yüzeyler.

Pulluk, kürek, traktör makarası, döner yağ haznesi uçları, kalıp levhaları, tarama saplama kelepçeleri ve dökme malzemenin taşınması için oluklar gibi ağır etkisi olmayan aşınmaya maruz kalan yüzeyler, krom karbür gibi bir malzeme ile kaplanır.

Elektrikli kürek kepçe ve dişler, kaya kırıcı kozalakları, buldozer dudağı, istiridye kabuğu dişleri ve üzerine ağır parçaların atıldığı oluklar gibi ekipmanlarda birleşik aşınma ve ağır etkiye rastlanır. Bu bileşenlerin kaplanması için en uygun malzemeler yarı östenitik çelikler ve manganez çelikleridir.

Vidalı konveyörler ve toprak delme aletleri genellikle karbürler gibi sert malzemelerle korunur. Paslanmaz çelikler, su pompalarında korozyon direnci ve erozyona karşı koruma sağlamak ve iyi darbe dayanımı gerektiren uygulamalar için kullanılır.

Dişli dişler, manşonlar ve burçlar, yuvarlanma yüzeyleri, vinç tekerleri ve yağlama ile çalışacak miller gibi metal-metal temaslarına maruz kalan yüzeyler, östenitik Mn- çelik veya östenitik paslanmaz çeliklerle kaplanabilir yüksek sıcaklıklarda çalıştırılan rulmanlar ise krom karbür, paslanmaz çelik ve yüksek krom ve Ni alaşımlarıyla kaplanır.

Buhar, su, yağ vb. Kontrolü için valflerde ve yuvalarında karşılaşılan gibi birleşik etki veya erozyon ve korozyon, östenitik paslanmaz çelik alaşımlarla kaplanarak yapılan birikintilerle azaltılabilir ve telafi edilebilir.

Metal makaslar, zımbalar, yem kıyıcılar (yem için), toprak kazıma aletleri, toprak delme uçları, öğütücü bıçaklar vb. Gibi normal sıcaklıklarda çalışan kesme kenarlarının kendiliğinden bilenen özelliklere sahip malzemeyle kaplanması gerekir; tungsten karbür yatakları bu duruma iyi hizmet eder.

Motor valfi yuvaları, sıcak çekme veya sıcak şekillendirme kalıpları vb. Gibi sıcak servislere maruz kalan yüzeyler, tokluk, sıcak dayanım, sürünme direnci, oksidasyon direnci ve egzoz gazı erozyon direnci gerektirir. Bu uygulamalar için en uygun yüzey malzemesi Cr-Co-W alaşımları, östenitik çelikler, martensitik orta karbonlu çelikler ve Ni-Cr-Mo tipi alaşımlardır.

Yüzey Kaplama Uygulamaları:

Yüzey oluşturma, yeni imalat ve yıpranmış bileşenlerin ıslahı için aynı derecede geçerlidir. Her iki durumda da ürünün hizmet ömrünü uzatır ve pahalı malzemelerden tasarruf sağlar.

Ekonomik olarak uygulanabilir olana kadar hizmette kalmaları için düzenli olarak yüzeylendirilen sayısız mühendislik ürünü bulunmaktadır.

Daha spesifik olarak, yüzey kaplama, aşağıdaki ekipman tiplerinin imalatında veya ıslahında kullanılır:

1. Traktörlerin destek ruloları, kepçe dişleri, pulluk payları, matkap konileri, buldozer trunionu, dragline kovaları, kültivatör taramaları, kazma anusu vb.

2. Kömür ve çimento kırma ekipmanı ve kalıplar, kırıcı çeneler, yüksek fırın kozalakları, kırıcı rulolar ve çekiçler, konveyör vidaları, kömür geri kazanım helezonları, asfalt karıştırıcı kürekleri vb. Gibi metalurjik tesisler.

3. Kalıplar, zımbalar, vs.

4. Sondaj kuleleri ve kömür kesiciler, örneğin matkap uçları, kesici dişler, vb.

5. Çiçek açan değirmen payları, kesme, delme, raybalama ve freze aletleri vb. Gibi kesme aletleri.

6. Hadde fabrikası ruloları.

7. Demiryolu tekerlek jantları, demiryolu noktaları, kavşaklar ve kurbağalar.

8. İçten yanmalı motorlar için valfler ve valf yuvaları.

9. Basınçlı kaplar ve depolama tankları.

10. Yem kıyıcı (yem için), greyder bıçakları, pug değirmeni bıçakları vb.