Твердые сплавы, используемые для наплавки

Введение

В сложных условиях эксплуатации промышленных машин и оборудования детали часто подвергаются сильному износу. Для уменьшения этого износа и продления срока службы этих компонентов сварка наплавкой становится одним из важнейших процессов.

Среди огромного количества материалов, используемых для наплавки, карбиды выделяются своей исключительной твердостью и устойчивостью к различным видам износа. В этой статье рассматриваются основы наплавки твердых сплавов, проводится сравнение различных типов твердых сплавов и обсуждаются технологии их применения.

Основы наплавки твердым сплавом

--Что такое наплавка сваркой?

Наплавка - это процесс изготовления, который включает в себя нанесение слоя износостойкого материала на подложку или поверхность детали. Этот процесс разработан для противодействия истиранию, эрозии, ударам и даже коррозии, что значительно повышает долговечность промышленных деталей.

Наплавка может выполняться с использованием различных методов сварки, включая дуговую сварку в защитной среде (SMAW), дуговую сварку вольфрамовым электродом в среде газа (GTAW), дуговую сварку с плазменным переносом (PTAW) и т. д.

--Какие наплавочные материалы существуют?

Выбор материала для наплавки во многом зависит от конкретных условий износа детали. Хотя для наплавки может использоваться множество материалов, карбиды особенно ценятся за их непревзойденную износостойкость и прочность. Карбиды - это соединения, состоящие из углерода и менее электроотрицательного элемента, такого как вольфрам, хром, титан, кремний и бор, каждый из которых обладает уникальными свойствами при наплавке.

Похожие статьи: Введение в материалы для твердой наплавки

Типы твердых сплавов для наплавки

Подробное сравнение наиболее часто используемых карбидов позволяет выявить их специфические свойства и пригодность для различных промышленных применений:

1. Карбид вольфрама (WC)

- Свойства: Карбид вольфрама обладает одним из самых высоких уровней твердости среди карбидов в сочетании с отличной износостойкостью. Он сохраняет свою прочность при высоких температурах, что делает его пригодным для использования в экстремальных условиях.

- Применение: Преимущественно используется в горнодобывающей промышленности, бурении и производстве режущих инструментов. Исключительная твердость делает его идеальным материалом для деталей, подвергающихся сильному абразивному износу и эрозии.

- Пригодность: Лучше всего подходит для применения в областях, требующих экстремальной износостойкости и долговечности при высоких нагрузках.

2. Карбид хрома (Cr3C2)

- Свойства: Карбид хрома известен своей высокой устойчивостью к окислению и способностью сохранять большую часть своей прочности при повышенных температурах. Он обладает хорошей износостойкостью, особенно против абразивного износа.

- Применение: Обычно применяется в компонентах энергетических установок, авиационных деталях, а также в условиях, где необходима устойчивость к высокотемпературной коррозии и износу.

- Пригодность: Идеально подходит для высокотемпературных применений, где существует опасность окислительного износа.

3. Карбид титана (TiC)

- Свойства: Карбид титана характеризуется высокой температурой плавления и отличной твердостью, сравнимой с карбидом вольфрама. Он также обладает хорошей устойчивостью к тепловому удару.

- Применение: Используется в инструментальных сверлах для обработки и резки, а также в износостойких покрытиях, требующих термической стабильности.

- Пригодность: Подходит для применения в областях, требующих высокой твердости и устойчивости к тепловому удару.

4. Карбид бора (B4C)

- Свойства: Карбид бора отличается невероятной твердостью, которую превосходят только алмаз и кубический нитрид бора. Он имеет низкую плотность, что способствует его эффективности в баллистической броне.

- Применение: Используется в абразивных средах для абразивных сопел и в защитном снаряжении, требующем высокой ударопрочности. Также используется для поглощения нейтронов в ядерных реакторах.

- Пригодность: Оптимален для применения в условиях, требующих высокой твердости и легкой защиты от высокоскоростных частиц.

5. Карбид кремния (SiC)

- Свойства: Отличается превосходной стойкостью к тепловому удару, низким тепловым расширением и превосходной теплопроводностью.

- Области применения: Идеально подходит для высокотемпературных применений, которые также требуют хорошей стойкости к истиранию, включая оборудование для производства полупроводников и абразивные среды.

- Пригодность: Подходит для сценариев, требующих высокой теплопроводности и долговечности в условиях колебаний температуры.

Выбор твердого сплава для наплавки зависит от конкретных потребностей применения, включая тип износа (абразивный, эрозионный, ударный), рабочие температуры и условия окружающей среды.

Карбид вольфрама - лучший вариант для обеспечения непревзойденной твердости и износостойкости, карбид хрома - для окислительных высокотемпературных режимов, карбид титана - для обеспечения термической стабильности и твердости, а карбид бора не имеет себе равных в областях, требующих экстремальной твердости при малом весе.

Применение твердосплавной наплавки

--Как изготовить твердосплавную наплавку?

Наплавка твердым сплавом может быть выполнена различными методами, каждый из которых подходит для различных геометрий деталей и эксплуатационных требований:

• Наплавка сваркой: Этот традиционный метод предполагает наплавление твердосплавного материала на подложку с помощью сварочных технологий. Он обеспечивает прочное соединение и универсален для деталей различных размеров и форм.
• Термическое напыление: Частицы карбида нагреваются до расплавленного или полурасплавленного состояния и распыляются на подложку. Этот метод позволяет наносить толстые покрытия без значительного нагрева подложки.
• Лазерная наплавка: Используя мощный лазер для расплавления поверхности подложки вместе с твердосплавным материалом, лазерная наплавка обеспечивает точность и минимальное разбавление, что позволяет получить высококачественное покрытие.

--Для чего используется твердосплавная наплавка?

Твердосплавная наплавка находит применение во многих отраслях для повышения прочности и долговечности деталей машин, подвергающихся жестким условиям износа. К основным областям относятся:

В горнодобывающей и строительной промышленности она повышает износостойкость буровых коронок и зубьев экскаваторов. В нефтегазовой отрасли он используется для защиты буровых инструментов и клапанов от абразивных жидкостей. В производстве используются твердосплавные режущие инструменты, штампы и пресс-формы, которые сохраняют свою целостность при длительном использовании.

Заключение

Технология твердосплавной наплавки значительно повышает долговечность и эффективность промышленных компонентов, подвергающихся жестким условиям износа. По мере развития технологий роль карбидов в наплавке продолжает развиваться, обещая еще большее повышение долговечности и производительности промышленного оборудования.

Stanford Advanced Materials (SAM) специализируется на поставках широкого спектра карбидных порошков, используемых в различных отраслях промышленности. Будь то наплавка, режущие инструменты, износостойкие покрытия или усовершенствованная керамика, SAM предлагает индивидуальные решения, которые повышают производительность и долговечность. Их обширный ассортимент включает карбид вольфрама, карбид кремния, карбид титана и многое другое. Отправьте нам запрос, если вы заинтересованы.