Tribotechnické listy

 

 

Návarové slitiny do podmínek abraze

Konstruktér volí pro strojní součásti materiál, který zajistí jejich dostatečnou životnost  při minimálních výrobních nákladech. Vychází přitom z dostupných údajů o provozním namáhání a o charakteru degradačních procesů, které působí na jejich povrchu.

Základním předpokladem pro optimální volbu materiálů je znalost jejich chování v různých podmínkách provozu. Obvykle se věnuje velká pozornost namáhání vyvolanému působením statických a dynamických sil, protože při překročení meze pevnosti či meze únavy důležitých součástí dochází k náhlé změně kvality - stroj či strojní zařízení dále neplní svou funkci. Na funkčním povrchu exponovaných součástí však působí další degradační procesy, které postupně zhoršují parametrů strojů a strojních zařízení. Mezi tyto degradační procesy patří abrazivní opotřebení vyvolané interakcí tvrdých, obvykle minerálních, částic s funkčním povrchem součásti. Abrazivní opotřebení představuje zhruba  50 % všech případů  opotřebení  materiálů v praxi.

Navařování plamenem, elektrickým obloukem, plazmou nebo laserem se v širokém měřítku používá v průmyslu pro renovaci opotřebených součástí i pro vytváření otěruvzdorných povrchových vrstev součástí než pracujících v podmínkách intenzívního opotřebení. V řadě případů lze dosáhnout větší životnosti u renovovaných součástí než u původních součástí. Navařováním se vytvoří pevný metalurgický spoj mezi návarem a podkladem.

Přídavné materiály ve formě obalených elektrod, trubičkových elektrod, drátů, tyčinek, prášků, navařovacích past představují široký sortiment kovových a kompozitních materiálů s rozmanitými vlastnostmi. Volba přídavného materiálu a technologie navařování závisí na tvaru a rozměrech součásti, na chemickém složení základního materiálu, na způsobu mechanického namáhání, na chemickém působení okolního prostředí, na druhu opotřebení a na celkových nákladech na navaření součásti. Jejich odolnost proti abrazivnímu opotřebení závisí na chemickém složení přídavného materiálu i na použité technologii navařování, které určují fyzikálně-mechanické a chemické vlastnosti navařeného povlaku. Při navařování je přídavný materiál roztaven a zároveň jsou nataveny povrchové vrstvy základního materiálu. V přechodové oblasti dojde k jejich promíšení a tím i k změně chemického složení a mikrostruktury. Proto se většinou používají vícevrstvé návary, kdy se v druhé či třetí vrstvě dosáhne potřebné chemické složení a vlastnosti návaru. Případně se použije před navařením tvrdého návaru mezivrstva. Navařování zajišťuje pevný metalurgický spoj mezi návarem a podkladem, nevyžaduje žádnou speciální přípravu povrchu, lze vytvářet tlusté vrstvy, existuje široká paleta přídavných materiálů pro různé speciální aplikace a pro různé materiály podkladu. Výhodou je též široké spektrum vyráběných přídavných materiálů a navařovacích technologií. Mezi nevýhody patří deformace navařovaných součástí, obvykle velmi hrubý povrch návaru (nutnost obrábění) a nebezpečí vzniku trhlin, které sice neovlivní významně odolnost proti opotřebení částicemi, ale mohou iniciovat lom součásti při statickém či dynamickém namáhaní.
Přídavné materiály representují širokou škálu slitin na bázi Fe, Ni, Co s přídavkem karbidotvorných prvků (Cr, W, Mo, V, Ti, Nb), případně dalších legur (B, Si apod.). Používají se ve formě tyčinek, drátů, pásků, obalených elektrod, trubičkových elektrod, prášků, navařovacích past a aluminotermických směsí.  Celá škála přídavných materiálů je velmi široká, prakticky každý výrobce vyrábí různé modifikace základních typů. Výrobci přídavných kovových materiálů obvykle udávají údaje o jednotlivých oblastech aplikace návarových slitin a podle nich řadí své výrobky.

Podle Dawsona a kol. (Selection and use of hard facing alloys. Welding J. 61(1982) (11) 15-23) lze návarové materiály rozdělit na 7 skupin podle chemického složení, mechanických vlastností a vhodných aplikací.Typická složení jednotlivých skupin návarových materiálů spolu s možnostmi jejich použití v praxi jsou uvedena v tab. 1.

 



Návary lze nanést různými technologiemi - ruční navařování plamenem nebo obloukem, navařování v ochranné atmosféře (CO2, argonu nebo směs plynů), pod tavidlem, práškové, elektrostruskové, elektrovibrační a alumino-termické. Detailnímu popisu jednotlivých technologií navařování je věnována v odborné literatuře velká pozornost a případný zájemce nalezne potřebné informace v odborných publikacích a brožurách výrobců.

Odolnost proti abrazivnímu opotřebení navařených povrchů je funkcí mnoha faktorů, ale základní je chemické složení a mikrostruktura, které závisí na parametrech navařování.

Při navařování se musí vzít do úvahy řada faktorů, přičemž hlavní faktory jsou:
- Základní materiál
- Typ opotřebení
- Navařovací proces - závisí na velikosti a počtu součástí

Volba návarového materiálu závisí na pečlivé analýze podmínek způsobujících opotřebení. Tvrdost je důležitým hlediskem při volbě návarového materiálu, ale odolnost proti abrazivnímu opotřebení závisí na dalších faktorech, jako jsou druh, tvar a rozložení tvrdých fází, rovněž houževnatost a chování matrice při deformačním zpevnění. Elektrody s vysokým obsahem chrómu se v širokém měřítku používají pro svou nízkou cenu a dobrou odolnost proti opotřebení částicemi.  Dražší slitiny, které obsahují karbidotvorné prvky jako wolfram, vanad a niob, kombinují vysokou tvrdost karbidických fází a houževnatost kovové matrice.

Karbidy, díky své vysoké tvrdosti, představují překážky proti vnikání tvrdých částic. Kovová matrice musí odolávat proti rýhujícímu účinku  částic a zároveň zabraňovat vylamování karbidů.
Při kombinovaném působení abraze a rázů jsou někdy používány relativně měkké, ale houževnaté slitiny. Tato skupina návarových slitin zahrnuje austenitické manganové oceli, martenzitické litiny a vysokolegované oceli kalitelné na vzduchu. Současný sortiment představuje celou škálu návarových materiálů pro podmínky abrazívního opotřebení, který umožňuje optimálně řešit problémy jednotlivých výrobních zařízení.

 


Prof. Jan Suchánek

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
8 + 8 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd