در حوزه تولید صنعتی، افزایش مقاومت سایشی مواد برای مقابله با مسائل سایش موضعی به یک رویکرد فنی مهم تبدیل شده است. فرآیندهای پوشش‌دهی سنتی عمدتاً دو هدف را دنبال می‌کنند: بازیابی ابعاد قطعه و تقویت عملکرد سطح. این فناوری‌ها از منابع حرارتی مختلف از جمله شعله‌ها، قوس‌های الکتریکی و قوس‌های پلاسما برای اعمال مواد پوشش‌دهنده بر سطح قطعه کار استفاده می‌کنند.

1. اصول فرآیندهای روکش‌کاری سنتی

لایه پوشش‌دهی تحت وزن خود روی سطح قطعه کار انباشته می‌شود و لایه‌ای کاربردی با مقاومت عالی در برابر سایش و خوردگی ایجاد می‌کند. در حال حاضر، در اجرای فرآیندهای پوشش‌دهی، کاربید تنگستن معمولاً به‌عنوان یک ماده کمکی کلیدی برای آماده‌سازی مواد اختصاصی پوشش‌دهی استفاده می‌شود. این مواد دو نوع اصلی دارند: الکترودهای پوشش‌دهی کاربید تنگستن و سیم‌های جوش کاربید تنگستن.

الکترودهای روکش‌دار کاربید تنگستن عمدتاً با استفاده از دو رویکرد فنی اصلی تولید می‌شوند:

• استفاده از سیم فولادی کم‌کربن به‌عنوان مادهٔ هسته‌ای و افزودن ذرات کاربید تنگستن به پوشش برای افزایش کارایی آن.
• پر کردن مستقیم ذرات کاربید تنگستن در لوله‌های فولاد کم‌کربن یا فولاد آلیاژی برای تشکیل الکترودهای مرکب.

2. روش‌های روکش‌کاری و ویژگی‌های فنی

علاوه بر روش‌های آماده‌سازی مواد روکش‌دهی کاربید تنگستن، فرآیندهای اصلی روکش‌دهی شامل سه روش معمول هستند: جوشکاری قوسی دستی، جوشکاری گازی اکسی‌استیلن و جوشکاری گاز بی‌اثر تنگستن (TIG).

تفاوت اساسی بین این روش‌های جوشکاری رسوبی در این است که ذرات کاربید تنگستن در طول فرآیند روکش‌کاری از پیش رسوب نمی‌شوند. در نتیجه، فرآیند جوشکاری منجر به تفاوت‌های قابل‌توجهی در اثرات سوزاندن و دکاربوریزه‌سازی می‌شود که باعث نوسانات در عملکرد نهایی مقاومت به سایش سطح روکش‌شده می‌گردد.

جوشکاری قوسی دستی از پارامترهایی مشابه فرآیندهای جوشکاری قوسی دستی مرسوم استفاده می‌کند. برای مثال، با الکترود ۴٫۰ میلی‌متری، جریان روکش معمولاً در حدود ۱۷۰ آمپر کنترل می‌شود و دمای قوس می‌تواند به حدود ۴۰۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد برسد.

3. مکانیزم اثر حرارتی ذرات کاربید تنگستن

برای دستیابی به اثر بهبود سایش مطلوب، ضروری است رفتار حرارتی ذرات کاربید تنگستن را در حین فرآیند جوشکاری در نظر گرفت:

• ذرات ریز کاربید تنگستن, ، به دلیل سطح ویژه بزرگ‌ترشان، در حین جوشکاری تمایل دارند دچار سوختگی شدید شوند.
• پس از سوختن، ذرات ریز بازتولید شده و به بلورهای کاربید تنگستن و سایر ساختارهای مرکب تبدیل می‌شوند.
• ذرات درشت کاربید تنگستن سوختگی کمتری را تجربه می‌کنند، اما لایه‌ای از دکاربوریزاسیون روی سطح آن‌ها تشکیل می‌شود.
• تشکیل این لایهٔ دکاربوریزاسیون به‌طور مستقیم منجر به کاهش مقاومت سایشی ماده می‌شود.

4. ارزیابی فرآیند و وضعیت فعلی کاربرد

با توجه به محدودیت‌های فنی فوق، روش‌های سنتی در رسوب‌دهی لایه‌های تقویت‌شده با کاربید تنگستن به نتایج ایده‌آل دست نیافته‌اند. با این حال، به دلیل سهولت بهره‌برداری و استفاده گسترده از تجهیزات، این روش‌ها تا حدی در برخی سناریوها همچنان به کار گرفته می‌شوند.

شرکت Greenstone-Tech در حال انجام تحقیقات عمیق و بهینه‌سازی فنی بر روی فرآیندهای سنتی است و در حال توسعه نسل جدیدی از فناوری پوشش‌دهی لیزری می‌باشد. هدف از این کار، غلبه بر کاستی‌های ذاتی روش‌های سنتی و ارائه راه‌حل‌های پیشرفته‌تر برای بهبود سطح به مشتریان است.