Role acoperite cu aliaj dur explicate: Procesul de acoperire, rezistența la uzură și întreținerea

Ce este o rolă acoperită cu aliaj dur și de ce este utilizată

O rolă acoperită cu aliaj dur începe cu un miez standard de oțel sau fontă, care este apoi prelucrat și acoperit cu un strat lipit metalurgic dintr-un aliaj mai dur, mai rezistent la uzură. Această abordare combină duritatea structurală și rentabilitatea unei baze de oțel cu o duritate a suprafeței care depășește cu mult ceea ce poate obține numai oțelul în vrac.

Aceste role sunt utilizate în medii în care oțelul neacoperit s-ar uza în săptămâni sau luni, inclusiv laminoare care prelucrează benzi de oțel abrazive sau fierbinți, role de calandre pentru hârtie și imprimare, echipamente de extrudare și peletizare și role transportoare care manipulează materiale abrazive în vrac, cum ar fi nisip, minereu sau resturi reciclate. În aplicațiile oțelului, o rolă de lucru acoperită corespunzător poate dura de 3-5 ori mai mult decât un echivalent neacoperit înainte de a necesita re-șlefuire sau înlocuire.

Procese comune de acoperire

Procesul de acoperire determină rezistența aderării, grosimea stratului și structura internă a suprafeței finisate. Alegerea procesului potrivit este la fel de importantă ca și alegerea aliajului potrivit.

Spray termic HVOF (combustibil cu oxigen de mare viteză).

HVOF propulsează particulele de aliaj pulbere cu viteză supersonică pe suprafața rolei, creând o acoperire densă cu porozitate foarte scăzută, de obicei sub 1% porozitate . Acest proces este favorizat pentru acoperirile cu carbură de tungsten unde sunt necesare precizie, finisaj fin și aport minim de căldură la rola de bază.

Spray cu plasmă

Sprayul cu plasmă folosește un jet de gaz ionizat pentru a topi și depune pulberea de aliaj, permițând o gamă mai largă de materiale, inclusiv ceramică și acoperiri pe bază de oxizi. În general, produce o acoperire puțin mai poroasă decât HVOF, dar este mai flexibilă pentru chimiile complexe ale aliajelor.

Sudarea PTA (Arc transferat cu plasmă).

Sudarea PTA fuzionează o suprapunere metalurgică legată direct pe suprafața rolei folosind un arc electric, producând un strat mult mai gros (adesea 2-6 mm față de 0,1-0,5 mm pentru pulverizarea termică ) cu rezistență excelentă de aderență și rezistență la impact. Acest lucru îl face alegerea preferată pentru rulourile de laminoare și echipamentele miniere de mare rezistență, supuse sarcinilor de țesut sau de impact.

Suprapunere de sudare cu arc scufundat (SAW).

Suprapunerea SAW este utilizată pentru role cu diametru mare care necesită acoperire dură groasă, de volum mare, aplicată în mod obișnuit în mai multe treceri pentru a forma câțiva milimetri de aliaj rezistent la uzură pe toată suprafața rolului.

Compararea materialelor obișnuite de acoperire din aliaj dur

Diferitele chimii ale aliajelor se comportă cel mai bine împotriva diferitelor mecanisme de uzură. Potrivirea aliajului cu tipul de uzură dominant din aplicația dumneavoastră este esențială pentru obținerea duratei de viață așteptate.

Înțelegerea rezistenței la uzură

Compartiment între duritatea acoperirii și rezistența

Acoperirile mai dure rezistă mai bine la zgârieturile abrazive, dar pot fi mai fragile și mai predispuse la ciobire la impact. Aliajele mai moi și mai dure se flexează ușor sub sarcină și rezistă la crăpare, dar se uzează mai repede la abraziune pură. Selectarea unei acoperiri cu o duritate cu aproximativ 20-30% peste duritatea materialului abraziv pe care îl contactează este un ghid comun al industriei pentru echilibrarea duratei de uzură și a fragilității.

Puterea aderării și porozitatea

Durabilitatea în lumea reală a unei acoperiri depinde atât de cât de bine se leagă de rola de bază, cât și de duritatea intrinsecă a aliajului. Acoperiri HVOF cu rezistență de legătură peste 70 MPa și porozitatea sub 1% depășesc semnificativ acoperirile pulverizate cu plasmă de calitate inferioară în aplicații cu ciclu înalt, deoarece porozitatea creează puncte slabe în care pot începe fisurile și delaminarea.

Considerații despre grosimea acoperirii

Straturile subțiri de pulverizare termică (0,1-0,5 mm) sunt potrivite pentru rolele de precizie unde toleranța dimensională contează, cum ar fi echipamentele de imprimare sau de manipulare a filmului. Învelișurile de suprapunere de sudură mai groase (2-6 mm) asigură o uzură mai mare și pot fi, de obicei, reșlefuite și reutilizate de mai multe ori înainte ca rola să ajungă la sfârșitul duratei de viață, prelungind durata de viață totală cu mult peste primul ciclu de uzură.

Cum să selectați rola potrivită cu acoperire din aliaj dur

1. Identificați mecanismul de uzură dominant

Stabiliți dacă rolele dumneavoastră se confruntă în principal cu uzură abrazivă (particule, solzi sau nisip), uzură adeziv (contact de alunecare metal pe metal) sau încărcare prin impact (material gros sau neregulat). Acest lucru determină dacă un strat dur, fragil sau un aliaj mai dur, mai ductil este cel mai potrivit.

2. Potriviți acoperirea la temperatura de funcționare

Acoperirile cu carbură de tungsten încep să piardă din duritate și să se oxideze mai sus aproximativ 500-600°C , ceea ce le face nepotrivite pentru aplicații de laminare la cald. Carbura de crom și aliajele pe bază de cobalt își păstrează proprietățile la temperaturi mai ridicate, adesea până la 800-900°C, și sunt alegerea standard pentru rolele de moara la cald.

3. Alegeți procesul de acoperire în funcție de nevoile de precizie

Dacă rola necesită toleranțe dimensionale strânse și un finisaj neted, sunt de obicei preferate procesele de pulverizare termică precum HVOF. Dacă cilindrul trebuie să reziste la impact puternic și să fie recâștigat de mai multe ori pe parcursul duratei sale de viață, procesele de suprapunere de sudură precum PTA sau SAW oferă material mai utilizabil și o toleranță mai mare la impact.

4. Solicitați date de testare a acoperirii de la furnizor

Producătorii de role de renume ar trebui să poată furniza rezultate ale testelor de rezistență, porozitate și duritate pentru acoperirile lor. O acoperire industrială bine aplicată documentează de obicei porozitatea sub 2% și rezistența de aderență peste 55-70 MPa ; furnizorii care nu pot furniza aceste date pot utiliza procese de aplicare de calitate inferioară.

Cele mai bune practici de întreținere

Chiar și cea mai bună acoperire necesită îngrijire adecvată pentru a-și atinge durata de viață completă. Majoritatea unităților programează o inspecție vizuală la fiecare 1-3 luni și o verificare dimensională completă în timpul opririlor planificate de întreținere.

• Inspectați în mod regulat suprafața acoperirii pentru ciobiri, descuamări sau crăpături, care pot indica o delaminare în stadiu incipient.
• Măsurați grosimea stratului de acoperire în mod periodic utilizând un manometru magnetic sau ultrasonic pentru a urmări permisiunea de uzură rămasă.
• Păstrați rolele curate de materialul acumulat sau de sol, care poate prinde umezeala și poate accelera coroziunea la marginile acoperirii.
• Evitați șocul termic brusc (încălzire sau răcire rapidă), care este o cauză comună a fisurii acoperirii în aplicațiile de laminare la cald.
• Reșlefuiți straturile de suprapunere de sudură uzate înainte ca stratul de uzură să fie complet consumat, în loc să ruleze până la defecțiunea completă, pentru a proteja rola de bază de deteriorare.

Greșeli frecvente de evitat

• Alegând doar duritatea acoperirii fără a lua în considerare duritatea, rezultând ciobirea prematură sub sarcinile de impact.
• Folosind acoperiri cu carbură de tungsten în medii cu temperatură ridicată, unde se oxidează și își pierd din duritate prematur.
• Se omite măsurarea grosimii stratului de acoperire până când apare uzura vizibilă, lipsind fereastra de rectificare ideală.
• Cumpărați numai pe baza prețului, fără a solicita date despre porozitate și rezistență de aderență de la furnizorul de acoperire.
• Permitând acumularea de abraziv pe suprafața rolei, ceea ce accelerează uzura localizată și coroziunea marginilor.

Rolele acoperite cu aliaj dur prelungesc durata de viață dramatic în comparație cu oțelul neacoperit, dar numai atunci când materialul de acoperire, procesul de aplicare și grosimea sunt potrivite cu mecanismul de uzură și condițiile de funcționare reale. Alegerea corectă se rezumă la identificarea dacă abraziunea, temperatura sau impactul este modul de defectare dominant, apoi selectarea durității acoperirii, a chimiei aliajului și a procesului de aplicare potrivit acelei provocări specifice. Împreună cu o inspecție regulată și o rectificare în timp util, o rolă acoperită corespunzător poate oferi de mai multe ori durata de viață a unei role de oțel standard și poate reduce semnificativ costurile totale de întreținere.