Top 10 Métodos de superficie
Este artículo arroja luz sobre los diez métodos principales para emerger. Los métodos son: 1. Revestimiento por soldadura de oxi-acetileno 2. Revestimiento por SMAW 3. Revestimiento por GMAW 4. Revestimiento por FCAW 5. Revestimiento por GTAW 6. Revestimiento de arco de plasma 7. Revestimiento por SAW 8. Fusión de horno 9. Revestimiento de soldadura por electrodo 10. Revestimiento por Dip-Transfer.
Método # 1. Revestimiento por soldadura de oxi-acetileno:
El proceso de soldadura con oxi-acetileno, que se muestra esquemáticamente en la Fig. 18.1, se puede usar para la superficie con equipos portátiles y relativamente baratos. Este proceso se caracteriza por velocidades de calentamiento y enfriamiento más lentas para el metal base, lo que conduce a una dilución muy pequeña del recubrimiento por parte del metal base y también tiende a facilitar una mayor precisión de colocación.
Esto da como resultado depósitos de superficie lisos, precisos y de muy alta calidad. Pueden aparecer pequeñas superficies. Las ranuras y los rebajes se pueden rellenar con precisión y las capas muy finas se pueden aplicar sin problemas. La naturaleza de precalentamiento y enfriamiento lento del método de superficie de oxi-acetileno tiende a minimizar el agrietamiento incluso con recubrimientos altamente resistentes al desgaste pero quebradizos.
La mayoría de los metales de relleno de la superficie se aplican reduciendo la llama, ya que evita la pérdida de carbono. Con la práctica y la experiencia, el operador puede elegir el tamaño de la punta y el tipo de llama de soldadura que se utilizará, pero en general un tamaño más grande que el necesario para soldar por fusión el mismo espesor del metal base será adecuado.
El uso del flujo rara vez es necesario con la mayoría de las aleaciones. El material de revestimiento utilizado es generalmente en forma de una varilla de fundición de buena calidad. Una aplicación típica del proceso es la deposición de un metal de relleno con alto contenido de carbono y alto punto de fusión, como el hierro con alto contenido de cromo o la aleación de cromo-cobalto-tungsteno sobre un acero de bajo o mediano carbono con un alto punto de fusión.
El operador requiere un alto grado de habilidad en la soldadura con gas para depositar una capa de superficie de alta calidad debido a un ajuste o manipulación incorrectos de la llama, y un exceso de óxido puede provocar defectos. La superficie de oxiacetileno también sufre de bajas tasas de deposición. A pesar de estas limitaciones, el proceso está bien establecido para el surgimiento de válvulas de vapor, válvulas automáticas de motores diesel, barras de sierras de cadena, partes de arado y otros implementos agrícolas.
La superficie de oxiacetileno también se puede hacer usando material en polvo. En ese caso, la antorcha de soldadura de gas está equipada con una tolva para el polvo y un dispositivo de alimentación de polvo. El proceso puede, por lo tanto, usarse para depositar todos los metales que están disponibles en forma de polvo para lograr depósitos suaves y sin porosidad en una sola pasada.
El método de revestimiento de oxiacetileno se puede utilizar en un modo semiautomático en el que se superponen una gran cantidad de componentes similares, que pueden disponerse en una secuencia; por ejemplo, el revestimiento de las válvulas de los camiones y motores con varillas de soldadura fundida hechas mediante soldadura a tope de piezas más cortas entre sí. En otra aplicación, las varillas de soldadura rellenas de carburo de tungsteno se utilizan para el endurecimiento de martillos de molinos de alimentación que se fijan en una serie para proporcionar una gran superficie plana.
Método # 2. Recubrimiento por SMAW:
La soldadura de arco metálico blindado (SMAW) es uno de los procesos de soldadura más simples que se pueden usar para la superficie, como se muestra esquemáticamente en la Fig. 18.2. Los electrodos recubiertos se utilizan para depositar el metal requerido, mientras que el recubrimiento en combustión proporciona la protección necesaria contra los efectos nocivos de los gases atmosféricos. La cubierta también se puede usar para agregar elementos de aleación y para promover la limpieza del metal de soldadura.
La fuente de energía utilizada en la superficie con SMAW es una unidad rectificadora de transformador de alta tensión de baja tensión o un conjunto generado por motor para corriente continua y un transformador de soldadura para suministro de corriente alterna.
El proceso es manual cuando se usa para la superficie, la soldadora cubre el área que se va a revestir, con el número requerido de pasadas utilizando la técnica de reborde para producir el espesor requerido del depósito. El operador puede observar fácilmente el progreso del proceso, que puede cubrir incluso las áreas irregulares sin mucha dificultad.
No hay límite de espesor para el depósito, excepto cuando algunas aleaciones muestran una tendencia al agrietamiento cuando se aplican en más de dos capas. En tales casos, el soldador cubre el área con un número suficiente de capas, de modo que solo el material especificado que se enfrenta debe depositar unas pocas capas. El proceso se utiliza ampliamente para revestimientos, revestimientos duros, construcciones y uniones de mantequilla.
Las principales ventajas de la superficie por SMAW son que el equipo está fácilmente disponible, los consumibles de revestimiento duro se pueden comprar en pequeñas cantidades y los depósitos de muchas aleaciones se pueden aplicar en diferentes posiciones de soldadura. La mayor limitación del proceso es que la tasa de deposición generalmente es baja y varía entre 0-5 y 2-0 kg por hora a una tasa de dilución alta de 30 a 50 por ciento.
La superficie mediante SMAW se puede realizar en metales básicos de carbono y aceros de baja aleación, aceros de alta aleación y muchos metales no ferrosos en un rango de espesor de 5 a 450 mm o superior. Los materiales de revestimiento empleados incluyen aleaciones ferrosas como los aceros de baja y alta aleación, los aceros inoxidables, las aleaciones a base de níquel, cobalto y cobre, así como los compuestos en forma de electrodos tubulares. Este proceso es más adecuado para depósitos pequeños o para superficies de campo donde la portabilidad del equipo es una gran ventaja.
Método # 3. Revestimiento por GMAW:
El equipo de soldadura de arco metal-gas (GMAW) se puede usar convenientemente para operaciones de superficie, Fig. 18.3, con tasas de deposición más altas que las logradas por el proceso SMAW.
La fuente de alimentación de CC, con suministro de corriente continua o pulsada, se usa normalmente en este proceso que emplea un cable fino que varía entre 0-9 y 1-6 mm de diámetro. Dependiendo de la densidad de corriente y el modo de suministro, se puede lograr el modo deseado de transferencia de metal, es decir, cortocircuito, tipo globular, rociado o pulsado. Desde el punto de vista de la superficie, el modo de transferencia de metal puede afectar la dilución y el perfil del cordón. El baño de soldadura se protege de los gases atmosféricos mediante el uso de argón, helio o dióxido de carbono como gas de protección.
En el modo de cortocircuito, la transferencia de metal tiene lugar cuando el arco se extingue a una velocidad de 20 a 200 veces por segundo, lo que resulta en una tasa de deposición ligeramente más alta que en SMAW, mientras que la dilución y la distorsión se minimizan. Este modo de transferencia de metal es el preferido para superficies fuera de posición.
Las densidades de corriente más altas pueden conducir a un modo de transferencia de metal globular o de rociado con una mayor penetración y, por consiguiente, una mayor dilución del material depositado. Estas condiciones se pueden lograr ya sea mediante el aumento de la configuración de la corriente o mediante el uso de un cable de relleno de diámetro reducido.
La técnica de arco pulsado es adecuada para superficies fuera de posición y para metales que tienen mayor fluidez. Las tasas de deposición son similares a las obtenidas con la transferencia de metal globular y una buena estabilidad de arco como en el modo de rociado.
Para aumentar la tasa de deposición en hasta un 50%, el alambre de relleno auxiliar se alimenta al conjunto de soldadura, lo que también conduce a una menor penetración y dilución como consecuencia de la energía del arco absorbida por el material de relleno adicional. Una aplicación típica de este proceso es la colocación de bandas de artillería con metal deslizante, donde se requiere que la dilución sea inferior al 3 por ciento.
La adherencia del electrodo es un parámetro importante en la superficie por GMAW, que puede variar entre 8 veces el diámetro del electrodo hasta casi 50 mm. La adherencia prolongada conduce a mayores tasas de deposición debido a la curación de I 2 R (calentamiento Joule), reduce la fuerza del arco con la consiguiente evaporación de contaminantes de los electrodos. Una punta de contacto desgastada puede provocar inadvertidamente un aumento de la adherencia.
El revestimiento por GMAW se puede hacer mediante una cuerda de refuerzo o tejido. Los diferentes patrones de tejido y sus efectos sobre el perfil de la perla y la dilución se muestran en la Fig. 18.4. Los osciladores para tejer pueden ser mecánicos o electrónicos. El reborde de la columna da como resultado una penetración más profunda y una mayor dilución debido a la mayor fuerza del arco que causa la acción de excavación, mientras que el tejido produce un exceso de metal fundido entre el electrodo y el metal base, lo que causa un efecto de amortiguación y, por lo tanto, una penetración superficial.
El metal base con revestimiento por el proceso GMAW generalmente tiene una resistencia a la tracción de hasta 620 MPa y el proceso es adecuado para el taller y el revestimiento de campo de componentes grandes con depósitos de aceros de alta aleación, aleaciones de acero inoxidable al cromo, aleaciones con base de níquel y níquel, cobre y cobre. aleaciones de base, titanio y aleaciones a base de titanio y las aleaciones a base de cobalto y cobalto.
Método # 4. Revestimiento por FCAW:
La configuración, que se muestra en la Fig. 18.5, y las variables de proceso para la superficie por FCAW son las mismas que para la superficie por GMAW, excepto que el cable de relleno y los rodillos de alimentación son diferentes.
El relleno de electrodo tubular utilizado contiene fundente y también puede contener elementos de aleación en forma de polvo. El flujo en la combustión proporciona el gas de protección y la escoria necesarios para proteger el metal fundido. Si no se usa un gas de protección adicional, el proceso se denomina FCAW de auto-protección, el gas de protección cuando se usa a menudo es una mezcla de CO 2 o argón-CO 2 . El blindaje de CO 2 da como resultado un cortocircuito o modo globular de transferencia de metal, mientras que el modo de pulverización también es posible con la mezcla de Ar-CO 2 . En general, la superficie por FCAW produce más dilución y mayor tasa de deposición que la superficie por GMAW.
La principal ventaja de la superficie por FCAW es que la composición del depósito se puede controlar de manera fácil y precisa, mientras que las limitaciones son que la escoria se produce en el proceso que debe eliminarse antes de depositar la siguiente cuenta, y la que se compara con electrodos sólidos de alambre sólido. Son más difíciles de alimentar alrededor de radios pequeños.
El revestimiento por FCAW se utiliza principalmente para depositar materiales a base de ferrosos, ya que los alambres con núcleo todavía no están disponibles para otros metales y aleaciones. Sin embargo, para algunas aleaciones, los electrodos con núcleo de flujo son los únicos disponibles, ya que esas aleaciones no se pueden dibujar fácilmente en forma de alambre.
Método # 5. Recubrimiento por GTAW:
Este proceso utiliza el mismo equipo que el utilizado para la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW). El argón o el helio se utilizan como gas protector para proteger el electrodo de tungsteno y el depósito de metal de los efectos oxidantes del oxígeno atmosférico. El material a depositar está normalmente disponible en forma de varillas de soldadura forjadas, tubulares o fundidas que se utilizan sin ningún tipo de flujo. Este proceso es lento, pero se depositan superposiciones de excelente calidad.
El revestimiento por GTAW normalmente se realiza mediante el proceso manual como se muestra en la Fig. 18.6. Sin embargo, también se puede utilizar en su modo automático. Para aumentar la eficiencia de deposición, la carga calentadora se alimenta en la piscina de metal fundido. El equipo automático a menudo está provisto de un accesorio para oscilar el arco.
Los alambres de relleno utilizados varían de 0, 8 mm a 4, 8 mm de diámetro, sin embargo, a veces también se puede usar relleno en forma de polvo o gránulos. Una aplicación típica que emplea gránulos de carburo de tungsteno es para el revestimiento de juntas de tubos de perforación. Las partículas de carburo permanecen esencialmente sin disolver y bien colocadas en la superficie de la tubería.
El revestimiento por GTAW es posible en todas las posiciones, sin embargo, los documentos de posición afectan en gran medida a la dilución de la soldadura. En este proceso se utilizan técnicas de talón de zancas y de tejido, pero este último proporciona una dilución mínima.
Casi todos los materiales de ingeniería principales pueden emerger mediante el proceso GTAW con el grosor del metal base, generalmente entre 5 y 100 mm, aunque también se pueden extraer metales base más gruesos. Mediante este proceso se pueden depositar todas las aleaciones de superficie conocidas, que incluyen aceros de alta aleación, aceros inoxidables al cromo, aleaciones con base de níquel y níquel, aleaciones con base de cobre y cobre y aleaciones con base de cobalto y cobalto.
Método # 6. Emergencia de arco de plasma:
La superficie del arco de plasma utiliza el mismo equipo que para la soldadura con arco de plasma tanto en su modo de arco transferido (en el que el arco se golpea entre el electrodo de tungsteno y la pieza de trabajo) como en el modo no transferido (en el que el arco se golpea entre el electrodo de tungsteno y la antorcha). propina). Se utiliza para revestimientos y revestimientos duros empleando metal de aportación en forma de alambre caliente y polvo, respectivamente.
En la superficie de alambre caliente de plasma, que se muestra en la Fig. 18.7, se combinan dos sistemas para lograr la superposición deseada. Un sistema calienta el cable de relleno cerca de su punto de fusión y lo coloca sobre la superficie del metal base, mientras que el segundo sistema consiste en un soplete de plasma que funde el metal base y el metal de relleno y los fusiona.
Los dos sistemas juntos pueden dar una dilución y distorsión mínimas del metal base. Este método de revestimiento se utiliza para revestir recipientes a presión y otros componentes similares con aceros inoxidables a base de níquel y muchos tipos de bronces. Se puede hacer una superficie de excelente calidad que puede requerir un acabado mínimo.
Sin embargo, es un método costoso porque el costo del equipo es alto y como se usa en el modo de aplicación mecanizado o automático, ya que el alambre caliente siempre debe estar en contacto con la piscina fundida para conducir la corriente de precalentamiento a través de la varilla de llenado.
En el proceso de revestimiento de polvo de arco de plasma, que se muestra en la Fig. 18.8, se utilizan las temperaturas ultra altas disponibles de 5500 a 22000 ° C para depositar materiales de revestimiento duro. Los depósitos realizados por este proceso son homogéneos y están bien fusionados con el metal base y se comparan bien en calidad y estructura metalúrgica con el proceso de GTAW. El proceso se realiza en posición de bajada. Si bien la entrada de calor al metal base es baja en comparación con otros procesos de revestimiento, puede esperarse cierta distorsión.
Las principales ventajas de la superficie de polvo de arco de plasma son la capacidad de depositar una amplia gama de materiales de revestimiento duro, incluidos los refractarios, la idoneidad para el revestimiento de metales base de bajo punto de fusión, un excelente control del grosor del depósito y un estrecho control del acabado de la superficie para minimizar el mecanizado posterior. Sin embargo, el costo del equipo es alto, ya que implica alta tecnología.
Los materiales de revestimiento duro depositados por el proceso de revestimiento de polvo de plasma incluyen materiales con base de cobalto, níquel y hierro. Dado que el proceso está totalmente mecanizado, es particularmente adecuado para el endurecimiento a alta velocidad de la producción de piezas nuevas, como piezas de válvulas de control de flujo, juntas de herramientas, tornillos de extrusión y piezas de cortadoras de césped.
Método # 7. Revestimiento Por SAW:
Debido a sus muchas ventajas, el proceso de electrodo simple de arco sumergido y electrodo mostrado en la figura 18.9 es el método automático más utilizado para la superficie. Debido a las altas corrientes empleadas, da como resultado tasas de deposición muy altas.
Los depósitos depositados por este proceso son de alta calidad y, en la mayoría de los casos, sin defectos, con alta resistencia, tenacidad o resistencia a la abrasión. La manta de flujo también elimina la posibilidad de salpicaduras y las radiaciones ultravioletas. Sin embargo, debido a la concentración de calor, los depósitos suelen tener una penetración profunda y, por lo tanto, una mayor dilución.
Por lo tanto, no se alcanzan todas las propiedades de la superficie hasta que se depositan dos o más capas. A veces, se agrega metal de relleno adicional en forma de alambre o tira para reducir la penetración y la dilución; Las tiras se utilizan principalmente para acero inoxidable o aleaciones a base de níquel.
En una variante del proceso, el material de revestimiento en polvo se alimenta sobre el metal de base antes del flujo como se muestra en la Fig. 18.10 El arco funde el metal de base, el electrodo y el metal de relleno se combinan para formar el depósito. Penetración y dilución.
Los metales base utilizados para el revestimiento mediante el proceso SAW incluyen aceros al carbono y de baja aleación, aceros inoxidables, hierro fundido y aleaciones de níquel y base de níquel con un rango de espesor de 15 mm a 450 mm. Los materiales de revestimiento empleados con mayor frecuencia son los aceros de alta aleación, los aceros austeníticos, las aleaciones con base de níquel, las aleaciones con base de cobre y las aleaciones con base de cobalto.
Las tasas de deposición alcanzadas con un solo electrodo con depósito de talón de refuerzo son aproximadamente 6, 5 kg por hora, mientras que la técnica de oscilación puede elevar la tasa de deposición a aproximadamente 12 kg por hora con un ancho de perla de hasta 90 mm. Además, si se usan dos electrodos, como se muestra en la figura 18.11 para la superficie, la velocidad de deposición se puede aumentar a casi 12 kg por hora con una dilución del 10 al 20 por ciento.
La disposición mostrada en la figura 18.11 se denomina método de superficie de la serie de arco sumergido. En esta configuración, se utilizan dos cabezales de soldadura con una sola fuente de alimentación de CA o CC conectada entre ellos de tal manera que se ponen los dos arcos en serie. Cada arco tiene una polaridad diferente, por lo que los dos arcos tienden a separarse uno del otro. Se pueden usar oscilaciones transversales de los cabezales de soldadura para minimizar la dilución. Se prefiere una fuente de energía de corriente constante para depositar material con penetración uniforme.
Los flujos utilizados también afectan la dilución, las tasas de deposición y el espesor del depósito. Sin embargo, un flujo que sea adecuado para la superficie de arco sumergido de un solo electrodo puede no ser adecuado para un electrodo múltiple o un electrodo de banda. Por lo tanto, la selección de flujo es un factor importante en la superficie de arco sumergido para lograr depósitos de calidad.
La superficie de arco sumergido con electrodo de banda, que se muestra en la Fig. 18.12, es capaz de depositar un depósito de superficie plana relativamente delgada, de hasta 45 kg por hora con una dilución que puede ser tan baja como del 10 al 15 por ciento. Las tiras utilizadas suelen ser de 1 mm de grosor, 50 mm o 200 mm de ancho cuando se usan como electrodos, mientras que para su uso como material de relleno pueden tener un grosor de 1, 25 a 1, 5 mm con un ancho de aproximadamente 40 mm.
Normalmente, el ajuste actual es de 1200 A a 32 V y una velocidad de desplazamiento de aproximadamente 40 cm / min, lo que proporciona un depósito de aproximadamente 4-5 mm de espesor. Sin embargo, se pueden depositar depósitos de espesor entre 4 y 9 mm manipulando la velocidad de la superficie y las velocidades de alimentación del electrodo. El consumo de flujo se reduce a aproximadamente un tercio del consumo de flujo con electrodos convencionales. Se pueden usar fuentes de potencia potenciales constantes con CA o CC (con cualquier polaridad).
El revestimiento por SAW se puede hacer con todos los materiales que están disponibles en forma de alambre enrollado; Sin embargo, es más popular entre las aleaciones ferrosas. Es más adecuado para superficies pesadas de grandes recipientes a presión, tanques, placas, rieles, que pueden colocarse en posición plana para la superficie.
Método # 8. Fusión de horno:
Algunas aleaciones endurecidas patentadas fácilmente disponibles se comercializan en forma de pasta o una tela metálica que se puede aplicar a la superficie del metal base y al horno fundido para formar un depósito de endurecimiento. En la Fig. 18.13 se ofrece una representación esquemática de la configuración de fusión del horno.
El material de la superficie se aplica simplemente al sustrato y se fusiona en un horno a una temperatura suficiente para causar la fusión del material aplicado que normalmente oscila entre 870 y 1150 ° C. Estos materiales de revestimiento suelen ser compuestos tales como carburo de tungsteno contenido en un aglutinante de bajo punto de fusión como una aleación de soldadura fuerte.
La aleación de soldadura fuerte forma la matriz del material duro y proporciona la unión con el sustrato. Los depósitos hechos por fusión en horno pueden tener un grosor de hasta 2 mm y generalmente se depositan sobre metal base ferroso, aunque también se pueden usar sustratos de otros materiales.
Método # 9.
El proceso de electroslag de revestimiento se utiliza en los casos en los que se deben depositar grandes cantidades de metal con un espesor de 10 a 12 mm. La superficie realizada por este proceso es suave e incluso no requiere maquinado posterior al proceso.
Al igual que en el caso de la soldadura, el proceso de revestimiento por electroschia se realiza en posición vertical con el depósito moldeado por bloques estacionarios o móviles de cobre, grafito o material cerámico. Las representaciones esquemáticas de la superficie de las partes planas, cilíndricas y cónicas por proceso de electroslag se muestran en la Fig. 18.14. Se coloca un molde sobre o alrededor del componente a ser cubierto con el espacio entre el molde y el trabajo igual al espesor del depósito de revestimiento. Uno o más electrodos se introducen en el espacio de fusión por medio de una guía para proporcionar el metal necesario para la superficie.
El procedimiento y la técnica de revestimiento por proceso de electroslag es similar al de soldadura electroslag. Para el revestimiento de un componente plano, el electrodo se alimenta al trabajo, y para los componentes cilíndricos y cónicos, el electrodo está diseñado para tejer todo el contorno de la circunferencia; alternativamente, el electrodo se alimenta solo hacia abajo mientras se realiza el trabajo para girar alrededor de su eje junto con el molde.
En la superficie del electroslag, los elementos de aleación del depósito se obtienen solo del electrodo, que puede estar en forma de sólido o polvo, alambre de núcleo, placa o varilla de gran diámetro. Por lo tanto, el material del electrodo se selecciona para dar el depósito de la composición química deseada.
Método # 10. Revestimiento por Dip-Transfer:
El método de revestimiento por transferencia por inmersión o cortocircuito consiste en un dispositivo de rotación de trabajo y el electrodo alimentado hacia él está hecho para moverse hacia y alejarse del trabajo a una velocidad de 5 a 100 veces por segundo. La oscilación axial del electrodo da como resultado un cortocircuito repetido del arco que mejora la estabilidad del proceso. Antes de que el electrodo toque la piscina de metal fundido en el trabajo, el arco produce una gota de metal fundido en el extremo del electrodo que se transfiere a la obra, para formar el depósito, cuando el electrodo se sumerge en la piscina de metal fundido.
La figura 18.15 muestra la representación esquemática de la superficie por transferencia por inmersión. El trabajo, bien limpio de óxido, grasa y suciedad, se monta entre los centros de un torno y se gira a la velocidad deseada. La corriente de la superficie se alimenta al cable del electrodo, generalmente de 1, 5 a 2, 5 mm de diámetro, desde una fuente de alimentación de CC, y el cable se alimenta a la velocidad deseada y se hace oscilar mediante un vibrador electromagnético o mecánico.
El metal fundido se protege de la reacción con gases atmosféricos suministrando líquido refrigerante a una velocidad de 2 a 5 litros / min. El líquido refrigerante puede contener componentes ionizantes para mejorar la estabilidad del arco. Muy a menudo, el líquido refrigerante es una solución al 5% de soda calcinada o una solución acuosa al 20% de glicerina. Los vapores producidos proporcionan el escudo protector deseado y apagan el depósito para formar un depósito muy resistente al desgaste.
La superficie de transferencia por inmersión se aplica ventajosamente a componentes cilíndricos que tienen un diámetro de 8 a 200 mm. El grosor de la capa depositada, que se coloca en una sola pasada, puede variar desde una fracción de milímetro hasta 3 mm.
