埋弧焊

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“铬碳化物覆盖板”

(这并不是一样的)

经过

鲍勃米勒

Bob Miller是一个冶金专家和穿戴顾问,拥有Clad Technologies,伯明翰,阿拉巴马州205-978-5186

介绍

30年前,铬硬质合金覆盖板是由相对少数公司制造的。由于它的巨大普及和对严重磨损应用的多功能性,制造领域已变得更具填充。与大多数推进技术一样,制造方法的变化倾向于影响成品。在所有概率中,消费者认为,“铬硬质合金板”一般都是一样的。本文试图通过描述覆盖板制造的各种方法及其对最终产品的质量,一致性和磨损性能的各种方法来消除该概念。

最基本的产品

铬硬质合金覆盖板由一个低碳钢底板组成,在其上使用一个开放的电弧沉积一个高耐磨的焊接覆盖层淹没弧过程。板尺寸通常为3/8“至1-1 / 2”的厚度;宽度从4'到8'和8'到20'的长度不同。覆盖物沉积物是一层或两层,测量1/4“或3/8”厚。珠子宽度根据制造方法而变化,但通常测量约1-1 / 2“宽并随机检查破裂。BOB体育平台下载网址在焊接过程中,检查裂缝作为自然现象发生,并由覆盖物的化学成分或通过冷却方法控制。覆盖物沉积化学的范围为15%至30%铬,碳含量为3.0%至4.5%。锰和硅的每种锰可以从1%到4%变化。钼可能存在高达3%。存款硬度从400 BHN到600 BHN,通常为550 BHN至600 BHN。 The finished plates can be formed and fabricated. Holes can be cut with either plasma or electro discharge machining (EDM) techniques.

硬度,化学和磨损

材料的硬度长期以来被错误地用作耐磨性的标准。这可以通过比较合金钢和白铁的耐磨性来证明,两者的硬度值都为550 BHN。美国材料试验协会G65磨损试验结果一致表明,白口铸铁具有显著的耐磨性优势。

材料

硬度
(BHN)

C

CR.

G65.
(wt。丢失)

合金钢

550

0.50

3.50

0.50

1.40

白铁

550

4.50

20.0

2.0

0.22

软钢

90.

0.25

0.00

0.00

2.51

C =碳铬=铬钼=钼

尽管具有相同硬度值的两种材料,但耐磨性的这种差异的原因在于硬度测试本身。流行的硬度测试装置,如晶圆和罗克韦尔测量材料宏观硬度。该材料的每种冶金组分具有自身的显微硬度,随后有助于宏观度。合金钢具有主要的单冶金组分,(马氏体),它的微硬度几乎与宏观度相同。白铁具有双冶金结构,由碳化铬组成,具有非常高的微硬度,嵌入奥氏体,具有非常低的微硬度。得到的Brinell宏观度值(550bhn)真的是两个微硬度值的平均值。硬度值只会在钢铁族的比较时变得相关,这可能有时会误导。因此,拆除硬度与耐磨性之间的任何关系。实际的化学成分和由此产生的冶金结构应被视为标准。这些考虑因素的结果表明不在硬度测试中,而是在实际磨损试验中,例如ASTM G 65。

磨损测试 - ASTM G65

有许多不同类型的磨损。低压力或刮擦磨损可能是矿业行业最占主导地位的。测量材料对这种刮擦型磨损的抗性的定量方法是干砂橡胶轮测试或ASTM G65。该测试在受控的实验室条件下的体重减轻方面表征了材料。Correlation to actual field conditions may be influenced by other wear parameters such as the amount of impact, corrosion, galling, etc. Nevertheless, valuable insight into a materials field performance may be gained by examining the results of this test against a material’s chemistry and microstructure. This then is the criteria in which all materials used in abrasive wear applications should be subjected.

制造方法

自铬碳化物覆盖板的引入以来,各种制造方法在多年来上发展。目前,所有流行的制造方法都可以如下所示:

  1. 使用电弧焊接过程
    1. 开弧
    2. 淹没弧或融合债券焊接
  2. 使用的底板结构
    1. 平板或桌子设计
    2. 圆柱形鼓

这些变量中的任何一个都可以对板的质量,一致性,完整性和磨损性质产生深远的影响。下面描述对每个变量的检查。

电弧焊接过程

两种基本焊接工艺用于制造包覆板;打开弧和淹没。每个都有其特征和局限性。消费者应该了解所使用的焊接过程,因为焊接过程与耐磨性之间的直接相关,如将显示,但在严重评估之前,有一些需要澄清的物品:

  • 所有的弧焊堆积物都由金属丝和母材组成的混合物组成。这种混合物的量用稀释百分数表示。换句话说,在一个焊接过程中,30%的稀释系数意味着产生的焊缝沉积由30%的母材和70%的焊丝组成。
  • 上述所讨论的电弧焊沉积是完全混合的。无论是贱金属组件还是电线组件都没有明显的划分。这是一个完整的齐次方程

打开电弧焊接:

通过适当直径的芯线完成开放电弧焊接。没有加入气体或通量的过程。所有炉渣,焊剂,气体盖和合金都包括在管的芯内。线材由低碳条制成,并且在制造过程中加入临界成分。然后将电线包装在500磅中的装运。用于消费的容器。由于这是板材制造中使用的唯一焊接,因此库存相对简单。过程控制也很简单,因为只有标准电弧电压,电流和电线进料率需要注意。沉积物相对光滑,但易受粗糙度和焊缝之间的焊珠之间的粘性差。开放弧焊过程最严重的限制是其无法生产在第一层中最大耐磨性的化学组合物。 This inadequacy can be traced back to a combination of wire fabrication and process variables. The fabricated tube consists of a hole that will accept only a certain amount of alloy. In this case, about 30% Chromium and 5% Carbon plus other key ingredients. This is compounded by the fact that the open arc process inherently produces about 40% dilution. This equates to a deposit chemical composition of about 18% Chromium and 3.0% Carbon. It has been demonstrated through ASTM G65 abrasion tests that a minimum of 20% Chromium and 4% Carbon is required for acceptable wear. Second layers are also subject to the effects of dilution but to a lesser extent. Under the above criteria, second layer will consist of 25.2% Cr and 4.2% Carbon. This is sufficient for acceptable wear.

从以上数据可以看出,亚弧沉积的耐磨性明显优于开弧沉积。

浸没式电弧/融合键焊接:

淹没弧焊接通过使用固体或芯线并添加通量来完成。电弧熔化电线和通量,并形成焊缝和易于可拆卸的炉渣覆盖物。稀释因子通常为30/40%。融合键焊也是一个淹没弧工艺但是加入合金粉末。添加粉末大大减少了稀释度至约10%。BOB体育平台下载网址通过用合金粉末合金化,可以克服10%稀释因子。因此,可以在第一层内沉积30%铬和超过4.0%碳的化学组成。从磨损角度来看,该组合物非常可接受。

在熔合焊接过程中包括的其他特征是;光滑的沉积,极浅的峰和谷,过程控制,沉积一致性。主要限制是三种焊接耗材的库存;焊丝、焊剂及合金粉末。然而,电弧焊接工艺的灵活性和沉积化学控制远远超过了这一缺点。

状况

稀释(%)

C

CR.

G65.

(wt。丢失)

开弧线

5.00

30.0

打开弧第1层

40%

3.00

18.0

1.25

打开弧第2层

40%

4.20.

25.2

0.40

子弧第1层

10%

4.30

28.0

0.33

亚弧第二层

10%

4.55

30.0

0.19

温和钢1020钢

2.51

基板配置

采购各种尺寸的A36或1020平钢板用于覆盖。制造商在配置覆盖过程的板有两种选择;(1)将买来的平板用好,放在专门设计的平板上,(2)将平板滚成圆筒,缝焊,放在专门设计的水平翻转装置上,进行叠加处理。每种产品都有其特点和局限性,制造商的选择会影响最终产品的整体质量和完整性。下面是对每一个的描述。

表的方法:

这种配置的明显优点是易于板处理。由于板是购买作为平板,它是很有意义的,只是把它放在桌子上,覆盖与开放电弧或熔合焊接过程。一旦覆盖完成,板材然后经受一个矫直或平坦的过程,然后裁切到大小在等离子切割台。这个过程非常简单和直接。然而,在焊接厚度小于3/4″的底板时,往往会出现严重的并发症。变形,以大型驼峰的形式出现,困扰着整个过程,并危及堆积物的完整性。每次遇到驼峰的焊接电弧,对底板的渗透和稀释都增加。这意味着驼峰区域的化学成分对于最大磨损来说是不可接受的。从制造业的角度来看,表格法的经济学是相当有吸引力的。

鼓方法:

这种制造叠加板的方法的明显缺点是过度的处理和工作的板。它必须首先卷成一个圆柱体,焊缝焊接,然后放置在调谐装置为覆盖。覆层工序完成后,在等离子切边前,必须将滚筒沿焊缝进行等离子切边并轧平。尽管有这个限制,鼓法有一个非常可取的属性;即不失真。没有驼峰发生在焊接和任何尺寸变化,发生很容易调整车削夹具。过程控制得到优化。整个板的化学成分和磨损性能是一致的。

制造覆盖板的选项变化,最终选择可能取决于原料的可用性,制造空间,以及经济考虑的可用性。显然,最终产品在制造模式下预测。叠加板的消费者在这些制造变量看起来有些困惑。设计了以下图表,帮助指导消费者做出覆盖板供应商的选择。每个特征的额定等级为1到10,(“10”是最理想的,并且“1”是最不可取的)。

特征

打开

焊接

亚弧

融合

平的表

失真

8.

10.

7.

10.

mircro-结构

7.

10.

7.

10.

过程控制

7.

10.

8.

10.

存货

10.

7.

N / A.

NA

耐磨性

8.

10.

8.

10.

成本效益

9.

10.

9.

8.

过程复杂性

10.

7.

10.

8.

全部的

59.

64.

49.

56.

结论

已经鉴定并评估了各种覆盖板制造方法。每个都有自己的特征和局限性。随着技术的进步,将引入其他处理方法,其成功将最终被消费者的验收决定。现有方法毫无疑问,经过必要的改善痛苦。然而,消费者只有现在处理。通过该文章概述的信息,消费者现在具有另一个工具,可以在覆盖板供应商中智能区分。简单的查看清单可能会有所帮助。

      1. 焊接方法
        • 亚弧散装焊接
        • 开弧
        • 其他
      2. 板材配置
        • 平的表
        • 圆柱形鼓
      3. 在房子磨损测试中
        • ASTM G65
        • 外部来源
        • 其他
      4. 质量控制方法
        • 电线化学
        • 存款化学
        • 硬度
        • 磨损试验
        • 没有一个
      5. 测试频率
        • 每个板
        • 定期
        • 要求
        • 无法使用
      6. 认证
        • 规格
        • 实际测试结果
      7. 尺寸
        • 厚度,长度,宽度
        • 包层厚度
      8. 可用性
        • 个月

转载文章由cladtechnologies.com.

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