Выбор металлического порошка исключительно по твердости — одна из самых распространенных ошибок в поверхностной инженерии.
Покрытие с твердостью 60 HRC не обязательно лучше, чем покрытие с твердостью 40 HRC. Порошок, хорошо работающий на шнеке экструдера, может выйти из строя на седле клапана. Покрытие, богатое карбидом вольфрама и предназначенное для интенсивного абразивного износа, может растрескаться при многократных ударах. Аналогично, коррозионностойкий никелевый сплав может выдерживать воздействие агрессивной химической среды, но обеспечивать недостаточную устойчивость к абразивному износу минералами.
Правильный выбор порошка должен зависеть от механизма разрушения, материала подложки, рабочей температуры, коррозионной среды, требуемой толщины покрытия и процесса нанесения.
Для лазерной наплавки, направленного энергетического осаждения (DED), плазменно-дугового напыления (PTA), термонапыления и промышленного восстановления рекомендуется следующая последовательность выбора:
В этом руководстве объясняется, как сделать правильный выбор для нефтегазового оборудования, клапанов, оборудования для производства пластмасс, форм для стекла, горнодобывающей и строительной техники, промышленных пресс-форм и других компонентов, подверженных износу.
1. Начните с механизма отказа, а не с названия порошка.
Перед выбором металлического порошка необходимо выяснить причину повреждения исходного покрытия.
В практических промышленных условиях к основным механизмам разрушения обычно относятся абразивный износ, адгезионный износ, эрозия, коррозия, окисление, высокотемпературный износ, удар, термическая усталость или комбинации нескольких механизмов.
Это различие определяет систему сплавов.
| Основное условие обслуживания | Семейство порошков, обычно считающееся | Основная причина |
|---|---|---|
| Общий абразивный износ | Упрочняющий сплав на основе железа/никеля | Экономически эффективная износостойкость |
| Сильное минеральное истирание | Ni-WC / Fe-TiC | Усиление твердой керамикой |
| Истирание + коррозия | Ni-WC / NiCrBSi / WC-CoCr* | Сочетает в себе износостойкость и коррозионную стойкость. |
| Износ металла о металл | На основе кобальта / на основе никеля | Устойчивость к заеданию и адгезионному износу |
| Износ при высоких температурах | Co-Cr-W / Cr₃C₂-NiCr* | Твердость при высоких температурах и стойкость к окислению |
| Коррозионная среда | Сплав на основе Ni-Cr-Mo / Ni-Cr | Устойчивость к коррозии |
| Сильный удар + износ | Прочный композит на основе железа/низкокарбидный сплав | Лучшая устойчивость к растрескиванию |
| Ремонт пресс-форм | Порошок из инструментальной стали H13 / M2 / M4 или совместимый порошок из инструментальной стали | Металлургическая совместимость и свойства инструмента |
| Восстановление размеров | Сплавы нержавеющей стали / железа / никеля, подобранные под подложку. | Накопление материала с приемлемым риском образования трещин. |
*Необходимо учитывать совместимость технологических процессов. WC-CoCr и Cr₃C₂-NiCr особенно хорошо зарекомендовали себя в процессах термического напыления, таких как HVOF; их не следует автоматически рассматривать как взаимозаменяемые порошки для лазерной наплавки. HVOF широко используется для нанесения керметных покрытий WC/Co, WC/Co/Cr и Cr₃C₂/NiCr.
Таким образом, первое инженерное правило простое:
Выбирайте порошок, исходя из фактического механизма разрушения, а не из максимально возможной твердости.
2. Понимание основных семейств металлических порошков.
Порошки на основе сплавов железа: экономически выгодное решение для стальных компонентов.
Порошки на основе железа обычно являются первыми материалами, которые оцениваются, когда в качестве подложки используется углеродистая сталь, низколегированная сталь или нержавеющая сталь, и если применение не требует коррозионной стойкости или устойчивости к высоким температурам, которые присущи более дорогим сплавам на основе никеля или кобальта.
В зависимости от состава, порошки на основе железа могут обеспечивать умеренную или высокую твердость, хорошую металлургическую совместимость со сталью и привлекательную стоимость покрытия одной поверхности.
Типичные системы включают нержавеющие стали, такие как сплавы типов 316L, 410 и 420 , инструментальные стали и износостойкие сплавы Fe-Cr-B-Si.
Коммерческие порошки на основе железа используются как для традиционной, так и для высокоскоростной лазерной наплавки, а доступный химический состав может варьироваться от коррозионностойких нержавеющих сплавов до более твердых наплавочных систем на основе железа и хрома.
Рекомендуемые области применения: валы, ролики, направляющие, гидравлические компоненты, детали металлургических заводов, компоненты машин, восстановление размеров и общее промышленное восстановление.
Не следует выбирать порошок на основе железа только потому, что он дешевле, если компонент будет эксплуатироваться в условиях сильной химической коррозии, высокотемпературного окисления или экстремального абразивного воздействия.
Порошки никелевых сплавов: наиболее универсальное семейство материалов для поверхностной инженерии.
Порошки на основе никеля широко используются, поскольку никель обеспечивает полезное сочетание коррозионной стойкости, прочности и металлургических характеристик.
Для наплавки особо важны самофлюсующиеся сплавы Ni-Cr-B-Si / NiCrBSi . Увеличение содержания углерода, хрома, бора и кремния, как правило, изменяет твердость, поведение при плавлении и образование твердой фазы, хотя конечный результат покрытия определяется не одним элементом, а всей химией сплава в целом.
Системы на основе никеля доступны в виде относительно мягких сплавов с твердостью около 20–30 HRC, а также в гораздо более твердых системах NiCrBSi, твердость которых приближается к приблизительно 60 HRC.
Порошки на основе никеля широко используются в коммерческих целях для лазерной наплавки, термической обработки под давлением и высокоскоростной лазерной наплавки. Системы Ni-Cr-Mo-Nb, такие как материалы типа сплава 625, также применяются там, где коррозионная стойкость важнее, чем исключительная твердость.
Рекомендуемые области применения: компоненты нефтегазовой отрасли, клапаны, формы для стекла, оборудование для производства пластмасс, валы, втулки, компоненты насосов, поверхности, подверженные коррозии и износу, а также общий промышленный ремонт.
Когда следует добавлять WC?
В случае недостаточной износостойкости металлической матрицы следует добавлять карбид вольфрама.
Типичные системы Ni-WC могут содержать приблизительно 5–60 мас.% WC , в зависимости от требуемого баланса между износостойкостью и прочностью покрытия.
С увеличением содержания WC износостойкость, как правило, улучшается, но покрытие становится менее устойчивым к ударам, термическим напряжениям и технологическим ошибкам.
Этот компромисс имеет решающее значение.
Большее количество водно-полимерного композита не означает автоматически лучшего покрытия.
3. Порошок карбида никеля и вольфрама для интенсивного абразивного износа
Композитный порошок Ni-WC сочетает в себе матрицу на основе никеля и частицы карбида вольфрама.
Никелевый сплав обеспечивает металлургическую матрицу, а карбид вольфрама — чрезвычайно твердые несущие фазы. Эти системы особенно полезны в тех случаях, когда компонент контактирует с песком, горными породами, минералами, стекловолокном, абразивными полимерными наполнителями или другими агрессивными частицами.
Промышленные самофлюсующиеся смеси никеля и карбида вольфрама используются в лазерной наплавке, термической обработке под давлением и связанных с ними технологиях упрочнения покрытий.
Практический подход к выбору заключается в следующем:
| Содержимое туалета | Общие инженерные характеристики |
|---|---|
| на 5–10% | Умеренное усиление; сохраняет относительно высокий вклад матрицы. |
| на 15–25% | Сбалансированная износостойкость и технологичность |
| на 30–40% | Сверхпрочная абразивная обработка |
| на 50–60% | Сильное истирание; контроль технологического процесса приобретает все большее значение. |
Это скорее рекомендации по выбору, чем универсальная спецификация. Морфология карбидов, их размер, химический состав матрицы, степень разбавления и термическая история могут существенно влиять на эксплуатационные характеристики.
Для компонентов, подверженных ударным нагрузкам, избыток карбида вольфрама может быть контрпродуктивным. Карбиды обладают очень высокой износостойкостью, но не повышают прочность металлической матрицы.
4. Порошки на основе кобальта: выбирайте их для работы при высоких температурах, заедании и комбинированном износе.
Не следует выбирать сплавы на основе кобальта только потому, что они считаются «премиальными» порошками.
Их истинная ценность проявляется, когда компонент подвергается сочетанию износа металла о металл, заедания, коррозии и повышенной температуры.
К числу распространенных в мире составов для упрочнения кобальтом относятся химические соединения типов Alloy 6, Alloy 12 и Alloy 21. Сплавы Co-Cr-W этого семейства хорошо зарекомендовали себя для лазерной наплавки и термической обработки под давлением, при этом их точная твердость в значительной степени зависит от состава и процесса нанесения покрытия.
Типичные приложения включают в себя:
Седла клапанов, уплотнительные поверхности клапанов, детали, подверженные горячему износу, компоненты насосов, втулки, гильзы и поверхности, подверженные адгезионному износу.
В случае простых абразивных компонентов, работающих при низких температурах, использование кобальтового сплава может увеличить стоимость без соответствующего увеличения срока службы.
5. Выбор металлического порошка для нефтегазового оборудования
Компоненты нефтепромысловых систем редко подвергаются единственному механизму отказа.
Компоненты бурильной колонны, стабилизаторы, втулки, плунжеры, валы, муфты и внутрискважинные инструменты могут подвергаться сочетанию абразивного износа, эрозии, коррозии и контактного износа.
По этой причине выбор порошка должен основываться на фактическом месте нанесения покрытия.
При умеренном износе и коррозии
Используйте сплав на основе никеля или коррозионностойкий сплав Fe/Ni, где основной целью является восстановление поверхности, а также улучшение коррозионной стойкости и износостойкости.
Для сильного абразивного воздействия песка и частиц
Оцените Ni-WC.
При наличии ударного износа предпочтительнее использовать среднее содержание WC; более высокое содержание WC можно рассматривать в случаях, когда явно преобладает абразивный износ.
Для работы в коррозионных средах
Коррозионностойкий сплав Ni-Cr-Mo , включая, при необходимости, сплав типа 625, может быть более подходящим вариантом, чем простое повышение твердости покрытия. Порошки Ni-Cr-Mo-Nb типа 625 коммерчески используются для лазерной и высокоскоростной лазерной наплавки.
Техническое предупреждение
Не следует указывать «минимум 60 HRC» до определения фактической среды обслуживания.
Для многих компонентов нефтепромысловых систем коррозионная стойкость + прочность + металлургическая целостность могут иметь большее значение, чем максимальная твердость по Роквеллу (HRC).
6. Выбор металлического порошка для корпусов и седел клапанов.
Выбор поверхностей клапанов требует иного подхода.
Седла клапанов часто подвергаются контакту металла с металлом, эрозии, коррозии, многократному открытию и закрытию, нагрузкам от давления, а иногда и повышенным температурам.
Для общей упрочняющей обработки седел клапанов сплавы NiCrBSi обеспечивают хорошую износостойкость и технологические характеристики.
В тех случаях, когда важны устойчивость к заеданию и эксплуатационные характеристики при высоких температурах, чаще всего более подходящими являются наплавочные сплавы Co-Cr-W .
В условиях сильной коррозии приоритет следует отдавать коррозионной стойкости матрицы, а не твердости.
Покрытие, обладающее исключительной твердостью, но трескающееся или подвергающееся коррозии преимущественно в местах контакта, не является успешным покрытием клапана.
7. Выбор металлического порошка для оборудования экструзионной и литьевой формовки пластмасс.
Оборудование для производства пластмасс является одним из наиболее наглядных примеров того, почему одной лишь твердости недостаточно.
В экструзионных шнеках, цилиндрах, инжекционных шнеках и двухшнековых элементах могут встречаться следующие элементы:
- Полимерное трение
- Истирание стекловолокном
- Минерально-наполненные полимеры
- Коррозионные добавки
- Клейкая одежда
- Сочетанная коррозия и истирание
Для неармированных или слабоабразивных полимеров может быть достаточно обычного никелевого упрочняющего сплава.
Для пластмасс, армированных стекловолокном , Ni-WC обычно является более логичным кандидатом.
По мере увеличения содержания наполнителя и абразивности содержание WC может быть соответственно увеличено при условии, что конструкция компонента и покрытия допускает снижение ударной вязкости.
Для высококоррозионно-активных полимеров или добавок необходимо также учитывать коррозионную стойкость матрицы. Высокое содержание WC в покрытии с неподходящей матрицей все равно может разрушиться из-за воздействия матрицы.
Практический выбор
| Условия обработки пластмасс | Направление порошка |
|---|---|
| Общая обработка полимеров | Сплав на основе никеля |
| Наполнители средней абразивности | Ni + 5–15% WC |
| Высокое содержание стекловолокна | Ni + 20–35% WC |
| Сильно абразивная паста | Композит с более высоким содержанием WC после технологических испытаний |
| Коррозионный + абразивный полимер | Коррозионностойкая никелевая матрица + армирование карбидами |
Эти процентные значения являются отправными точками для инженерных испытаний, а не фиксированными техническими условиями.
8. Выбор металлического порошка для стеклянных форм
Формы для стекла работают в условиях многократных циклов нагрева и охлаждения и требуют иного баланса свойств, чем компоненты, используемые в горнодобывающей промышленности.
Типичные требования включают в себя:
Устойчивость к термической усталости, стойкость к окислению, коррозионная стойкость, устойчивость к взаимодействию расплавленного стекла, стабильность размеров и контролируемая твердость.
Именно поэтому простое нанесение чрезвычайно твердого слоя, богатого водно-композитным материалом, обычно не является правильным отправным пунктом.
Сплавы на основе никеля с твердостью приблизительно 20–35 HRC могут быть полезны для локальной реставрации и защитного покрытия в зависимости от типа подложки и места установки формы.
При изготовлении чугунных форм для стекла необходимо тщательно контролировать подвод тепла, поскольку надежное покрытие самого материала может оказаться сложнее, чем плавление порошка.
Главная цель — не максимальная твердость. Необходимо создать покрытие, способное выдерживать многократные термические циклы без растрескивания, расслоения или недопустимой деформации.
9. Выбор металлического порошка для горнодобывающей и строительной техники.
Горнодобывающая техника представляет собой одну из самых суровых сред абразивного воздействия в сфере поверхностного строительства.
Компоненты могут подвергаться воздействию камней, песка, руды, угля и других твердых частиц в сочетании с ударами.
При абразивном скольжении с относительно низкой ударной нагрузкой Ni-WC демонстрирует превосходные характеристики.
Однако при сильном ударном воздействии и абразивном износе покрытие с чрезмерным содержанием карбидов может стать слишком хрупким.
В таких случаях следует учитывать следующее:
Прочные наплавочные сплавы на основе железа, композиты Fe-TiC или более низкая доля карбидов в более прочной металлической матрице.
Материал Fe-TiC представляет особый интерес в тех случаях, когда требуется совместимость со стальными компонентами и высокая износостойкость.
Таким образом, при выборе следует различать:
Эксплуатация с преобладанием абразивного износа и эксплуатация с ударным абразивным износом.
Это не одна и та же проблема с покрытием.
10. Выбор металлического порошка для ремонта промышленных пресс-форм
Для инструментальных и промышленных пресс-форм совместимость с подложкой становится критически важной.
В качестве материалов обычно используются инструментальные стали типов H13, M2 и M4 , а также другие стали для горячей и холодной обработки, и быстрорежущие стали.
Для ремонта наносимый материал, как правило, следует выбирать с учетом исходного химического состава пресс-формы, условий термообработки и требуемых свойств поверхности.
Порошок типа H13
Подходит для многих видов работ с использованием инструментов горячего производства, где важны термическая усталость, ударная вязкость и прочность при высоких температурах.
Порошок типа М2/М4
Более высокое содержание легирующих элементов обеспечивает большую твердость и износостойкость, но при этом материал требует более жесткого терморегулирования.
При ремонте пресс-форм не следует автоматически выбирать самый твердый из доступных порошков. Значительные различия в термическом расширении, твердости и металлургических свойствах покрытия и подложки увеличивают риск образования трещин.
Предварительный нагрев, температура между проходами, разбавление и последующая обработка могут быть столь же важны, как и сам порошок.
11. Выбор порошка для лазерной наплавки
Лазерная наплавка формирует металлургически связанный слой путем расплавления поставляемого порошка вместе с контролируемым количеством материала подложки.
Главными преимуществами являются контролируемый подвод тепла, относительно низкое разбавление и возможность нанесения функциональных слоев на локализованные участки.
Поэтому при выборе порошка необходимо учитывать как характеристики материала, так и возможности его лазерной обработки.
Для традиционной лазерной наплавки порошком распространенный диапазон размеров частиц в промышленности для многих семейств сплавов составляет приблизительно 53–150 мкм , хотя это не является универсальным показателем. Коммерческие продукты для лазерной наплавки также существуют с другими диапазонами размеров частиц, например, 20–106 мкм и 53–180 мкм.
К важным свойствам порошка относятся:
Сферичность, гранулометрический состав, текучесть, химическая однородность, содержание кислорода, влажность и кажущаяся плотность.
Химически правильный порошок, но с нестабильной подачей, всё равно является плохим порошком для лазерной наплавки.
12. Выбор порошка для высокоскоростной лазерной наплавки
Высокоскоростная лазерная наплавка изменяет взаимодействие между порошком, лазерным лучом и подложкой.
В таких материалах обычно используются более мелкие порошки, чем при традиционной наплавке. Коммерческие материалы для высокоскоростной лазерной наплавки имеют распределение частиц в диапазоне 20–53 мкм и 15–45 мкм , в зависимости от сплава и оборудования.
Высокоскоростная наплавка особенно привлекательна для нанесения относительно тонких функциональных покрытий на вращающиеся компоненты, такие как:
- Гидравлические стержни
- Валы
- Ролики
- Цилиндрические компоненты для нефтегазовой отрасли
- Износостойкие и коррозионностойкие поверхности
Не следует предполагать, что порошок, оптимизированный для обычной лазерной наплавки в диапазоне 53–150 мкм, будет работать аналогично в высокоскоростной системе.
Размер частиц является частью технологического процесса.
13. Выбор порошка для упрочнения методом PTA-наплавки
Метод PTA использует перенесенную плазменную дугу для расплавления порошка и части подложки, в результате чего образуется металлургически связанное покрытие.
Он особенно подходит для относительно толстых наплавочных слоев и тяжелых промышленных компонентов.
Порошки на основе никеля, кобальта, железа и карбидов используются в процессах термической обработки под напряжением (PTA). Ассортимент коммерческих порошков подтверждает значительное совпадение между семействами сплавов для лазерной наплавки и PTA-сплавов.
Однако использование одного и того же порошка не обязательно приводит к одинаковой твердости, степени разбавления или микроструктуре при термической обработке под давлением и лазерной наплавке.
При выборе порошка ПТА следует учитывать следующие факторы:
толщина осаждения, степень разбавления, тепловая энергия, растворение карбидов, склонность к растрескиванию и требуемая скорость осаждения.
В тех случаях, когда толстое и экономичное твердое покрытие важнее минимального тепловыделения или точного геометрического контроля, технология PTA может быть лучшим выбором, чем лазерная наплавка.
14. Выбор порошка для высокоскоростного газопламенного напыления и термического напыления
Термическое напыление необходимо проводить отдельно от облицовки, выполненной методом термоплавления.
Технология HVOF ускоряет расплавленные или полурасплавленные частицы по направлению к подложке и создает покрытие преимущественно за счет механических и локальных механизмов сцепления, а не путем образования той же зоны металлургического плавления, что и при лазерной наплавке.
Благодаря этому технология HVOF особенно эффективна для керметов на основе карбидов.
Общие системы включают в себя:
WC-Co, WC-CoCr и Cr₃C₂-NiCr.
Покрытия, полученные методом высокоскоростного газопламенного наплавления (HVOF), широко используются для защиты от износа, эрозии и коррозии; типичная толщина покрытий HVOF составляет около 0.1–2 мм, при этом ключевыми характеристиками правильно обработанных покрытий являются низкая пористость и прочное сцепление.
WC-Co
Выбирайте этот вариант прежде всего из-за превосходной износостойкости и устойчивости к эрозии.
WC-CoCr
Выбирайте те области, где требуется как износостойкость, так и коррозионная стойкость.
Cr₃C₂-NiCr
Этот материал особенно подходит для условий повышенного износа и окисления, где карбид хрома обеспечивает лучшую высокотемпературную стабильность, чем традиционные системы на основе карбида вольфрама.
Не следует автоматически заменять карбидный порошок, полученный методом термонапыления, в процессе лазерной наплавки. Состав порошка, доля связующего вещества, размер частиц и термические характеристики зависят от конкретного процесса.
15. Выбор порошка для DED и аддитивного производства металлов
Технология DED отличается от простого нанесения поверхностного покрытия тем, что осажденный материал может стать существенной структурной частью компонента.
Поэтому при выборе порошка необходимо учитывать не только твердость поверхности, но и следующие факторы:
Прочностные характеристики при растяжении, пластичность, усталостная прочность, чувствительность к растрескиванию, высота наращивания, остаточные напряжения, термическая обработка и металлургическая совместимость между слоями.
К распространенным конструкционным сплавам относятся:
Нержавеющая сталь 316L, сплавы 625, 718, инструментальные стали и другие сплавы на основе железа, никеля и кобальта.
Для ремонта методом DED обычно предпочтительнее использовать химический состав, соответствующий или металлургически совместимый с оригиналом, если только целью не является преднамеренное создание функционально иной поверхности.
Порошок для наплавки с высоким содержанием WC не следует рассматривать как универсальный конструкционный материал для DED-наплавки.
16. Размер частиц имеет такое же значение, как и химический состав.
Химический состав порошка определяет потенциальные возможности покрытия.
Размер и морфология частиц определяют, можно ли правильно доставить и обработать порошок.
Полезным общим руководством может служить следующее:
| Разработка | Типичный размер порошка и направление его нанесения* |
|---|---|
| Высокоскоростная лазерная наплавка | Тонкие, часто размером ~20–53 мкм. |
| Традиционная лазерная наплавка | Обычно ~53–150 мкм |
| PTA | Обычно это средне- и крупнозернистые фракции. |
| ХВОФ | Точная, специфичная для процесса |
| DED | Зависит от оборудования и форсунки. |
*Это инженерные диапазоны, а не универсальные спецификации. Фактические требования зависят от устройства подачи порошка, сопла, лазерного пятна, скорости нанесения и производителя оборудования.
Качественный порошок должен обеспечивать стабильную подачу и повторяемость осаждения. Сферические, хорошо контролируемые порошки могут улучшить текучесть и характеристики осаждения; производители промышленных порошков специально уделяют особое внимание текучести, контролируемой морфологии и распределению частиц для процессов термического напыления и наплавки.
17. Не следует путать твердость порошка с твердостью конечного покрытия.
Этот пункт является причиной множества ошибок в технических условиях.
В технической документации на порошковый материал может быть указано 55 HRC или 60 HRC, но конечное осажденное покрытие не существует независимо от процесса.
Фактическая твердость покрытия зависит от:
Химический состав порошка + разбавление подложки + подвод энергии + скорость охлаждения + скорость осаждения + толщина слоя + перекрытие + предварительный нагрев + последующая термообработка.
Таким образом, один и тот же сплав может давать разные значения твердости при использовании лазерной наплавки и термической обработки под давлением. Коммерческие данные по сплавам на основе железа и кобальта демонстрируют измеримые различия в твердости в зависимости от метода наплавки и химического состава сплава.
Следовательно, правильная спецификация не такова:
«Мне нужен порошок с твердостью 60 HRC».
Это:
«Мне необходимо нанести покрытие с требуемым механизмом износа, диапазоном твердости, устойчивостью к растрескиванию и металлургической целостностью на данной конкретной подложке».
Это гораздо более качественная техническая спецификация.
18. Быстрый выбор металлического порошка в зависимости от отрасли.
| Отрасль / Компонент | Основная проблема | Рекомендуемая отправная точка |
|---|---|---|
| Стабилизатор нефти и газа | Истирание + коррозия | Ni-WC / коррозионностойкий никелевый сплав |
| Буровой/скважинный инструмент | Сильное истирание | Ni-WC |
| Гидравлический стержень | Износ + коррозия | Сплав Fe/Ni; высокоскоростной марки для наплавки. |
| Седло клапана | Задиры + коррозия + нагрев | Co-Cr-W / на основе никеля |
| Корпус клапана | Коррозия / эрозия | Нержавеющая сталь на основе никеля / совместимая с никелем |
| Шнековый экструдер | Полимер + абразивный наполнитель | Ni-WC |
| Двухвинтовой элемент | Сильное истирание стекловолокна | Композит с высоким содержанием никеля и WC |
| Винт для инъекций | Износ + коррозия | Ni-содержащий / Ni-WC |
| Стеклянная форма | Термическое циклирование + окисление | Сплав на основе никеля с более низкой твердостью |
| Горнодобывающий компонент | Сильное истирание | Ni-WC / Fe-TiC |
| Часть, подверженная ударным нагрузкам при добыче полезных ископаемых | Удар + истирание | Прочный композит на основе железа/контролируемого карбида |
| Плесень H13 | Ремонт + термическая усталость | Порошок, совместимый с H13 |
| Высокоскоростная оснастка | Высокий износ | Порошок типа М2/М4 |
| Компонент насоса | Эрозия + коррозия | В зависимости от процесса, используется никелевый материал или WC-CoCr. |
| Деталь, подверженная высокотемпературному износу | Окисление + износ | Сополимер на основе кобальта / Cr₃C₂-NiCr |
| Ремонт стальных конструкций | Восстановление размеров | Совместимый сплав на основе железа. |
| DED Structural Build | Механические свойства | 316L / Сплав 625 / Сплав 718 или соответствующий сплав |
19. Пять вопросов, на которые нужно ответить перед заказом металлического порошка.
Перед выбором металлического порошка GREENSTONE предоставьте пять пунктов информации:
- Из какого материала изготовлена подложка?
Углеродистая сталь, нержавеющая сталь, чугун, инструментальная сталь, никелевый сплав или другой материал? - В чём заключается фактический механизм отказа?
Истирание, коррозия, эрозия, удар, заедание, нагрев, окисление или их сочетание? - Какой процесс осаждения будет использован?
Лазерная наплавка, высокоскоростная лазерная наплавка, DED, PTA, HVOF или другой процесс термического напыления? - Какая толщина покрытия и конечные свойства поверхности необходимы?
Укажите толщину покрытия, целевую твердость, припуск на механическую обработку и качество поверхности. - Каковы фактические условия предоставления услуг?
Температура, агрессивная среда, абразивные частицы, ударная нагрузка, давление, скорость вращения и ожидаемый срок службы — все это имеет значение.
С учетом этих параметров, семейство порошков обычно можно быстро сузить.
Вывод: выбирайте систему покрытия, а не только порошковое покрытие.
Универсально «лучшего» металлического порошка не существует.
Для экономичного ремонта стальных компонентов правильным решением может быть сплав на основе железа . При коррозии и износе лучше подойдут сплавы на основе никеля . При сильном абразивном износе могут потребоваться сплавы Ni-WC или Fe-TiC . Для седел клапанов и высокотемпературного адгезионного износа могут быть оправданы сплавы на основе кобальта . Для износостойких покрытий, полученных методом высокоскоростного газопламенного напыления (HVOF), хорошо зарекомендовали себя системы материалов WC-Co, WC-CoCr и Cr₃C₂-NiCr . Для пресс-форм, DED и структурного ремонта металлургическая совместимость может быть важнее максимальной твердости.
При принятии окончательного решения о приобретении материалов необходимо учитывать всю систему в целом:
Подложка + Химический состав порошка + Твердая фаза + Размер частиц + Процесс осаждения + Параметры процесса + Условия эксплуатации.
Компания GREENSTONE поставляет металлические порошки и оказывает поддержку в подборе технологических процессов для лазерной наплавки, направленного энергетического осаждения (DED), упрочнения поверхности методом PTA, высокоскоростной лазерной наплавки и промышленной обработки поверхностей , охватывая области применения в нефтегазовой, горнодобывающей, строительной технике, оборудовании для производства пластмасс, стеклянных формах, клапанах, инструментах, энергетике и промышленном восстановлении.
Для ответственных применений окончательные параметры порошка и процесса должны быть подтверждены путем выборочного тестирования на реальном или эквивалентном субстрате перед началом производства.