يستخدم بشكل شائع لإصلاح الأسطح وتحسين الأداء الوظيفي للمعدات الميكانيكية، وخاصة في آلات التعدين، ومعدات التعدين، وآلات البناء، والآلات الزراعية، وصناعة الطاقة.

يُعد الربط المعدني جوهر عملية التغطية السطحية الصلبة

تحليل المبادئ:

المبدأ الأساسي للتغطية الصلبة هو صهر مادة التغطية الصلبة (سلك اللحام، أو قضيب اللحام، أو مسحوق المعدن) من خلال مصدر حراري (مثل القوس الكهربائي، أو البلازما، أو الليزر، وما إلى ذلك) وتشكيل رابطة معدنية أو التصاق ميكانيكي جزئي مع سطح الركيزة المعدنية لتشكيل طبقة معززة ذات وظائف محددة.

عادة ما تكون هذه الطبقة المقواة أكثر صلابة ومقاومة للتآكل من المادة الأساسية الأصلية ويمكنها تحمل الإجهاد العالي أو درجات الحرارة العالية أو البيئات المسببة للتآكل.

مخطط سير عملية التغطية السطحية الصلبة:

- تحضير السطح: إزالة الزيت والصدأ وقشرة الأكسيد من سطح قطعة العمل.

- المعالجة بالتسخين المسبق: تحتاج بعض قطع العمل المصنوعة من الفولاذ عالي الكربون أو الفولاذ السبائكي إلى التسخين المسبق لمنع حدوث تشققات اللحام.

- اختر طريقة التغطية السطحية الصلبة: تشمل الطرق الشائعة ما يلي:التصليد السطحي اليدوي بالقوس الكهربائي، اللحام بالقوس المغمور، التصليد السطحي بالبلازما (PTA)، التصليد السطحي بالليزر، إلخ.

- عملية التغطية السطحية الصلبة: اعتمادًا على منطقة التآكل في الجزء، يتم تقسيم التغطية السطحية الصلبة إلى أقسام والتحكم في عرض اللحام وسمك طبقة التغطية السطحية الصلبة.

- المعالجة الحرارية والتنظيف بعد المعالجة: تقليل تركيز الإجهاد، والطحن والتشكيل لضمان السلامة الأبعادية والهيكلية.

ما هي المعدات المناسبة لإصلاح طبقة التصليد السطحي؟

لا يقتصر استخدام تقنية التصليد السطحي التراكمي على معالجة تقوية أسطح المعدات الجديدة فحسب، بل يُستخدم أيضًا على نطاق واسع في إصلاح الأجزاء المتآكلة من المعدات القديمة. وتشمل المعدات المناسبة لإصلاح التصليد السطحي التراكمي الأنواع التالية بشكل رئيسي:

•آلات التعدين والبناء

أسنان جرافة الحفارة، حواف الجرافة، شفرات كاشطة الناقل

رؤوس مطارق الكسارات، وبكرات الطحن، وألواح الغربلة

•معدات التعدين ومواد البناء

مطاحن الدرفلة، مطاحن الكرات، بكرات الدرفلة، قوالب اللحام

عجلات دعم الفرن الدوار، وحوامل المحامل، ورؤوس القطع

•معدات الطاقة والغلايات

فوهات الموقد، أنابيب التسخين الفائق، شفرات المروحة

أجزاء مقاومة للتآكل في معدات إزالة الكبريت في محطات الطاقة

•الآلات الزراعية وآلات تجهيز الأغذية

محاريث، شفرات محراث دوارة، أدوات تكسير، براغي ضغط

من خلال إصلاح التصليد السطحي، يمكن تمديد عمر خدمة هذه المعدات من 2 إلى 10 مرات، مما يجنب بشكل فعال توقف الإنتاج والتكاليف الباهظة الناجمة عن الاستبدال المتكرر.

الفرق بين التغطية السطحية الصلبة والرش الحراري

بالرغم منالتكسية الصلبةوالرش الحراريكلاهما تقنيات لتعديل سطح المعادن، وهناك اختلافات جوهرية بينهما من حيث مبادئ العملية وخصائص الطلاء والسيناريوهات القابلة للتطبيق.

التكسية الصلبةتتضمن هذه العملية صهر المواد المعدنية باستخدام مصدر حراري وتكوين رابطة معدنية قوية مع المادة الأساسية. عادةً ما تكون طبقة اللحام سميكة، تصل إلى عدة ملليمترات أو حتى عشرات المليمترات. لا تتميز الطبقة المقواة بمقاومتها للتآكل فحسب، بل تتحمل أيضًا أحمال الصدمات القوية، مما يجعلها أكثر ملاءمة للمعدات الثقيلة التي تعمل في ظروف قاسية مع تآكل شديد للأجزاء.

الرش الحراريتتضمن هذه العملية تسخين المواد المعدنية أو الخزفية إلى حالة شبه منصهرة، ثم دفعها على سطح قطعة العمل بواسطة تدفق غاز عالي السرعة لتشكيل طبقة رقيقة مترابطة ميكانيكيًا. لا تُشكل الطبقة المرشوشة رابطة معدنية مع الركيزة، وعادةً ما تكون مقاومتها للتآكل وقوة ترابطها أقل من تلك الخاصة بالتغطية السطحية الصلبة، ولكنها تتميز بانخفاض تأثير الحرارة والتشوه، مما يجعلها أكثر ملاءمة لحماية الأجزاء الدقيقة والأجزاء ذات الجدران الرقيقة من التآكل.

ببساطة، يعتبر التصليد السطحي مناسبًا لإصلاح الأجزاء شديدة التحمل ذات التآكل العالي والتأثير العالي، في حين أن الرش الحراري أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تتطلب الدقة ومقاومة التآكل ولكنها ذات أحمال خفيفة نسبيًا.

مقارنة بين مواد التغطية السطحية المختلفة

تشمل مواد التغطية السطحية الشائعة ما يلي:

•سبائك الحديد

•سبائك أساسها النيكل

•سبائك أساسها الكوبالت

•كربيد التنجستن

سبائك الحديدتُعد مواد اللحام التراكبي الأكثر استخدامًا، حيث توفر تنوعًا ممتازًا وتكلفة منخفضة، وهي مناسبة لمعظم التطبيقات المقاومة للتآكل، مثل أسنان الجرافات وأقراص الطحن والناقلات والمكونات الأخرى.

سبائك أساسها الكوبالتتتميز المواد (مثل سلسلة ستلايت) بمقاومة ممتازة للتآكل الناتج عن درجات الحرارة العالية والتآكل بين المعادن، وغالبًا ما تُستخدم في التغطية السطحية الصلبة للأسطح الحساسة للصمامات والقوالب وأدوات القطع. ومع ذلك، فهي باهظة الثمن نسبيًا ومناسبة للمكونات الدقيقة وذات القيمة المضافة العالية.

سبائك أساسها النيكل تتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل والأكسدة، وغالبًا ما تستخدم في المعدات الكيميائية، وأنابيب الغلايات، وصناعة البترول، وغيرها من البيئات المقاومة للتآكل.

سبائك مقواة بكربيد التنجستنتُعدّ مواد مثل كربيد التنجستن أو كربيد الكروم مناسبة لظروف التآكل الشديدة، مثل معدات الصدم عالية السرعة، ومطاحن الأسمنت العمودية، ومكونات التكسير في المناجم. تتميز هذه المواد بصلابة عالية للغاية، ولكنها أيضاً شديدة الهشاشة.

عند اختيار المواد، ينبغي مراعاة عوامل مثل درجة حرارة التشغيل ونوع الحمل والوسط المسبب للتآكل وطريقة اللحام وميزانية الصيانة بشكل شامل لتجنب اختيار المواد عالية التكلفة بشكل أعمى، مما قد يؤدي إلى تصميم مفرط أو هدر غير ضروري للتكاليف.

كيف نختار عملية التغطية السطحية الصلبة المناسبة؟