Rivestimenti superficiali

La tecnologia di stratificazione è uno dei metodi di indurimento superficiale delle parti. La superficie dei rivestimenti è realizzata fondendo il materiale d'apporto (polvere, filo, elettrodo) con il materiale di base. In base al tipo di rivestimento applicato, si possono distinguere i seguenti principali tipi di stratificazione:

1. Superfici resistenti all'usura (perlite-sorbitolo, boro, martensitico, cromo, alto contenuto di manganese, acciaio austenitico, carburo di tungsteno, stellite).

2. Rivestimento resistente alla corrosione (acciaio ferritico, austenitico, resistente alla corrosione «Monel», «Inconel», «Hastelloy» e altri, nichel, leghe di nichel, rame e sue leghe).

3. Pavimentazione resistente al calore.

4. Pavimentazione resistente al calore.

Pavimentazione interna

La copertura può essere eseguita in diversi modi. I più utilizzati nel settore sono i seguenti:

1) Rivestimento del gas.

2) Rivestimento dell'arco con elettrodi rivestiti.

3) Saldatura ad arco sommerso (filo, nastro).

Striscia il rivestimento dell'elettrodo sotto uno strato di fondente

4) Superficie ad arco aperto con filo animato.

5) Fodera in ambiente di anidride carbonica.

6) Rivestimento in ambiente di gas inerte (elettrodo di consumo o tungsteno).

7) Superficie elettroscoria.

Schema di deposizione dell'elettroscoria: 1 - rulli di alimentazione dell'elettrodo, 2 - elettrodo, 3 - boccaglio, 4 - tramoggia di flusso, 5 - flusso, 6 - scoria liquida, 7 - bagno di metallo liquido, 8 - metallo di base, 9 - metallo di saldatura, 10 - fonte di energia, 11 - crosta di scorie solide, 12 - direzione della stratificazione

8) Superficie del plasma.

Schema del rivestimento al plasma: 1 - gas di trasporto, 2 - gas che forma il plasma, 3 - gas protettivo, 4 - elettrodo, 5 - strato applicato, 6 - metallo di base

9) Rivestimento laser.

10) Affioramento monoelettrodo e multielettrodo.

Esempi di applicazione di superfici

La tecnologia delle superfici presenta i seguenti vantaggi rispetto ad altri metodi (spruzzatura, cementazione, nitrurazione, deposizione elettrolitica, ecc.):

1. Elevata produttività (la stratificazione con elettrodi a nastro consente di raggiungere una velocità di stratificazione fino a 25 kg/h).

2. Possibilità di applicare rivestimenti spessi. Questa proprietà consente di utilizzare con successo la pavimentazione per la riparazione di parti. Allo stesso tempo, non ci sono restrizioni sulla dimensione dei prodotti saldati.

3. Semplicità della tecnologia. La superficie ad arco meccanizzato può essere eseguita da saldatori moderatamente esperti.

4. L'efficienza economica della tecnologia consente di produrre parti con metallo di base da acciai strutturali al carbonio con una superficie superficiale di un metallo con proprietà specifiche e un prezzo elevato.

5. Le proprietà del materiale di base non giocano un ruolo importante nella durezza del rivestimento resistente all'usura. Per altri metodi, come l'indurimento, la nitrurazione, le proprietà del metallo di base sono decisive. Se il metallo di base della giunzione ha una bassa saldabilità, viene applicato in anticipo uno strato di acciaio a basso tenore di carbonio.Per i rivestimenti in titanio, il metodo di stratificazione non è applicabile a causa della formazione di fragili giunti intermetallici.

Gli svantaggi della superficie includono quanto segue:

1) L'interazione ad alta temperatura della base e del metallo applicato può provocare la loro reciproca diffusione e, di conseguenza, il deterioramento delle proprietà del rivestimento applicato.

2) Possibilità di deformazioni del prodotto.

3) La saldatura manuale richiede un'elevata qualificazione del saldatore.

4) Caratteristiche fisico-meccaniche non uniformi delle parti saldate Le proprietà di saldatura sono inerenti allo strato applicato.

5) Difficoltà nell'applicazione di prodotti di forma complessa.

Installazione del rivestimento al plasma

La pratica dell'applicazione superficiale include i seguenti lavori:

1. Calcinazione dei materiali superficiali (tabella 1). Questa misura consente di ridurre la quantità di idrogeno diffusibile nello strato di rivestimento.

2. Pulizia della superficie da ruggine e polvere, sgrassaggio, asciugatura, preparazione della superficie (se necessario).

Preparazione della superficie per la stratificazione: 1 - scanalatura corretta, 2 - canale irregolare

3. Trattamento termico preliminare, compresa la normalizzazione (ricottura) per ottenere una struttura stabile e riscaldamento effettivo (tabella 2).

4. Successivo trattamento termico (tempra o ricottura) per alleviare le sollecitazioni e/o forgiare lo strato applicato. Questo trattamento è particolarmente necessario per pavimenti saldati (tabella 3).

5. Lavorazione per raggiungere le dimensioni di finitura. Le superfici in lega dura sono trattate termicamente per ridurre la durezza prima della lavorazione. La lavorazione viene eseguita con un utensile da taglio in metallo duro.

6.Il controllo della qualità della pavimentazione viene effettuato mediante ispezione esterna (rilevamento di sottosquadri, cedimenti, fessurazioni superficiali), mediante rilevamento di difetti capillari con defettoscopia fluorescente o con liquidi penetranti, ultrasuoni o raggi X. Viene anche determinata la durezza dello strato applicato.

Tabella 1. Ricottura dei materiali superficiali

Tabella 2. Preriscaldamento dell'acciaio prima della laminazione

Tabella 3. Successivo trattamento termico

I metodi di stratificazione più comuni sono l'arco e il gas. Quando i rivestimenti a gas coprono parti di grandi dimensioni, vengono riscaldati dal lato opposto. La superficie viene eseguita con una fiamma di cementazione ad una distanza di circa 3 mm dalla superficie. La fiamma deve essere più larga e più corta che nella saldatura a gas.

Installazione per l'affioramento automatico dell'arco

Le modalità di applicazione di un arco elettrico sono riportate nella tabella. 4.

Tabella 4. Modalità di applicazione dell'arco

La copertura dell'anidride carbonica avviene tramite filo metallico; nel funzionamento in corrente continua, un aumento della sporgenza del filo dovrebbe essere accompagnato da un aumento della velocità di avanzamento. La sporgenza è solitamente di 20 mm.

La superficie ad arco sommerso viene utilizzata per la superficie ad alte prestazioni di corpi rotanti. Lo spessore dello strato applicato è solitamente 1,5 ... 20 mm.

Installazione per la stratificazione delle ruote sotto uno strato di flusso

Le apparecchiature di saldatura possono essere di due tipi: universali, basate su macchine universali per il taglio dei metalli e specializzate, per la lavorazione di tipi specifici di parti.

Guarda anche: Metodi di spruzzatura