Στον τομέα της βιομηχανικής κατασκευής, η ενίσχυση της αντοχής στη φθορά των υλικών για την αντιμετώπιση τοπικών προβλημάτων φθοράς έχει γίνει μια σημαντική τεχνική προσέγγιση. Οι παραδοσιακές διαδικασίες επένδυσης εξυπηρετούν κυρίως τον διττό σκοπό της αποκατάστασης των διαστάσεων των εξαρτημάτων και της ενίσχυσης της απόδοσης της επιφάνειας. Αυτές οι τεχνολογίες χρησιμοποιούν διάφορες πηγές θερμότητας, όπως φλόγες, τόξα και τόξα πλάσματος, για την εφαρμογή υλικών επένδυσης στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας.

1. Βασικές αρχές των παραδοσιακών διαδικασιών επένδυσης

Το στρώμα επένδυσης συσσωρεύεται στην επιφάνεια του τεμαχίου υπό το βάρος του, σχηματίζοντας ένα λειτουργικό στρώμα με εξαιρετική αντοχή στη φθορά και τη διάβρωση. Σήμερα, στην εφαρμογή διαδικασιών επένδυσης, το καρβίδιο του βολφραμίου χρησιμοποιείται συνήθως ως βασικό βοηθητικό υλικό για την παρασκευή υλικών ειδικών για την επένδυση. Αυτά περιλαμβάνουν δύο κύριους τύπους: ηλεκτρόδια επένδυσης καρβιδίου του βολφραμίου και σύρματα συγκόλλησης καρβιδίου του βολφραμίου.

Τα ηλεκτρόδια επένδυσης από καρβίδιο βολφραμίου παράγονται κυρίως χρησιμοποιώντας δύο κύριες τεχνικές προσεγγίσεις:

• Χρήση χαλύβδινου σύρματος χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα ως υλικό πυρήνα και προσθήκη σωματιδίων καρβιδίου βολφραμίου στην επίστρωση για την ενίσχυση της λειτουργικότητάς της.
• Άμεση πλήρωση σωματιδίων καρβιδίου βολφραμίου σε σωλήνες χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα ή κραματοποιημένου χάλυβα για να σχηματίσουν σύνθετα ηλεκτρόδια.

2. Μέθοδοι επένδυσης και τεχνικά χαρακτηριστικά

Εκτός από τις μεθόδους προετοιμασίας υλικού επένδυσης από καρβίδιο του βολφραμίου, οι κύριες διαδικασίες επένδυσης περιλαμβάνουν επίσης τρεις τυπικές μεθόδους: χειροκίνητη συγκόλληση με τόξο, συγκόλληση με αέριο οξυακετυλενίου και συγκόλληση με αδρανές αέριο βολφραμίου (TIG).

Η ουσιαστική διαφορά μεταξύ αυτών των μεθόδων συγκόλλησης με εναπόθεση είναι ότι τα σωματίδια καρβιδίου του βολφραμίου δεν προεναποτίθενται κατά τη διαδικασία επένδυσης. Ως αποτέλεσμα, η διαδικασία συγκόλλησης οδηγεί σε σημαντικές διαφορές στα φαινόμενα καύσης και αποανθράκωσης, προκαλώντας διακυμάνσεις στην τελική απόδοση αντοχής στη φθορά της επιφάνειας επένδυσης.

Η χειροκίνητη συγκόλληση με τόξο χρησιμοποιεί παραμέτρους παρόμοιες με τις συμβατικές διαδικασίες χειροκίνητης συγκόλλησης με τόξο. Για παράδειγμα, με ένα ηλεκτρόδιο διαμέτρου 4.0 mm, το ρεύμα επένδυσης ελέγχεται συνήθως γύρω στα 170A και η θερμοκρασία του τόξου μπορεί να φτάσει περίπου τους 4000°C.

3. Μηχανισμός θερμικής πρόσκρουσης σωματιδίων καρβιδίου βολφραμίου

Για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα ενίσχυσης της φθοράς, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η θερμική συμπεριφορά των σωματιδίων καρβιδίου του βολφραμίου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης:

• Λεπτά σωματίδια καρβιδίου βολφραμίου, λόγω της μεγαλύτερης ειδικής επιφάνειάς τους, τείνουν να υφίστανται σοβαρή καύση κατά τη συγκόλληση.
• Μετά την καύση, τα λεπτά σωματίδια αναγεννώνται σε κρυστάλλους καρβιδίου του βολφραμίου και άλλες σύνθετες δομές.
• Χονδροειδή σωματίδια καρβιδίου βολφραμίου παρουσιάζουν λιγότερη καύση, αλλά θα σχηματιστεί ένα στρώμα αποανθράκωσης στην επιφάνειά τους.
• Ο σχηματισμός αυτού του στρώματος αποανθράκωσης οδηγεί άμεσα σε μείωση της αντοχής στη φθορά του υλικού.

4. Αξιολόγηση Διαδικασίας και Τρέχουσα Κατάσταση Αίτησης

Δεδομένων των παραπάνω τεχνικών περιορισμών, οι παραδοσιακές μέθοδοι δεν έχουν επιτύχει τα ιδανικά αποτελέσματα στην εναπόθεση στρώσεων ενισχυμένων με καρβίδιο βολφραμίου. Ωστόσο, λόγω της ευκολίας λειτουργίας τους και της ευρείας χρήσης εξοπλισμού, αυτές οι μέθοδοι εξακολουθούν να εφαρμόζονται σε ορισμένα σενάρια σε κάποιο βαθμό.

Η Greenstone-Tech διεξάγει εις βάθος έρευνα και τεχνική βελτιστοποίηση σε παραδοσιακές διαδικασίες και αναπτύσσει μια νέα γενιά τεχνολογίας επένδυσης με λέιζερ. Στόχος της είναι να ξεπεράσει τις εγγενείς αδυναμίες των παραδοσιακών μεθόδων και να παρέχει στους πελάτες πιο προηγμένες λύσεις βελτίωσης επιφανειών.