Aperçu de la technologie de rechargement dur par fil fourré SAW
Principe de fonctionnement et caractéristiques du processus
2.1 Principe de fonctionnement
Lors du rechargement dur par soudage à l'arc submergé (SAW) avec fil fourré, l'arc électrique brûle entre l'extrémité du fil et la surface du substrat. Le flux granulaire recouvrant la zone d'arc isole l'air du bain de fusion et protège le métal en fusion de l'oxydation et de la nitruration. La gaine métallique du fil fourré fond sous l'effet de la chaleur de l'arc, tandis que la poudre d'alliage contenue dans l'âme fond dans le bain de fusion, modifiant ainsi la composition chimique de la couche de rechargement. Après refroidissement, le laitier formé par le flux se solidifie à la surface de la soudure et s'élimine facilement, laissant une couche de rechargement lisse et de haute dureté.
2.2 Caractéristiques clés du processus
Haute efficacité de dépôt: Le soudage à l'arc sous tension (SAW) peut utiliser un courant élevé (généralement de 300 à 800 A) pour le soudage continu, le taux de dépôt peut atteindre 8 à 12 kg/h, soit 2 à 3 fois plus élevé que celui du soudage à l'arc manuel, ce qui convient à la production en série de plaques d'usure de grande surface.
Composition d'alliage contrôlableLe fil fourré peut contenir divers éléments formant des carbures tels que le chrome, le molybdène, le vanadium, le tungstène et le niobium, incorporés dans le noyau de poudre. En ajustant la teneur en ces éléments, on peut contrôler avec précision la dureté et la résistance à l'usure de la couche de revêtement. Comparé au fil plein, il offre une plus grande flexibilité dans la conception des alliages.
Bonne qualité de formageSous protection du flux d'arc submergé, la couche de revêtement est uniforme et lisse, sans projections apparentes, et le travail de finition après soudage est réduit. La profondeur de pénétration peut être ajustée en modifiant les paramètres de soudage, ce qui permet de contrôler efficacement le taux de dilution du substrat dans la couche de revêtement, garantissant ainsi la dureté et la résistance à l'usure de cette dernière.
Fonctionnement automatique stableL'ensemble du processus peut être réalisé par un fonctionnement mécanisé et automatisé, ce qui réduit les exigences en matière de compétences des travailleurs et garantit la constance de la qualité de chaque plaque d'usure.
Classification et performances des systèmes d'alliages courants
Les fils fourrés SAW utilisés pour le rechargement dur des plaques anti-usure sont principalement classés selon leur composition d'alliage. Différents systèmes d'alliages correspondent à différents scénarios d'application et niveaux de résistance à l'usure. Les classifications courantes sont les suivantes :
| Système d'alliage | Principaux éléments d'alliage | Plage de dureté (HRC) | Caractéristiques principales de performance | Applications typiques |
| Fonte à haute teneur en chrome | Cr 15 à 30 %, C 2 à 5 %, faibles quantités de Mo, Ni, Nb | 55~65 | Excellente résistance à l'usure abrasive, résistance aux chocs satisfaisante, faible coût, système d'alliages éprouvé | Plaques d'usure pour l'industrie minière, revêtements de concasseurs, revêtements de broyeurs à ciment, plaques de convoyeurs à raclettes |
| Type composite en carbure de chrome | Cr 25 à 40 %, C 3 à 6 %, ajout de V, W et Ti | 60~68 | Forte proportion de carbure dur, résistance à l'usure abrasive exceptionnelle, ténacité légèrement inférieure | Environnements d'utilisation exigeant une forte usure, tels que les équipements de fabrication de sable, les dents de concasseur de minerai et les plaques de dents de godet d'excavatrice. |
| Alliage à faible teneur en carbone de type martensite | Cr 4 ~ 10 %, Mo 1 ~ 3 %, Mn 1 ~ 2 %, C 0,2 ~ 0,6 % | 35~50 | Bonne résistance aux chocs, bonne résistance à la fissuration des soudures, supporte des charges d'impact importantes, résistance à l'usure modérée | Lame de bulldozer, bord de godet d'excavatrice, surface de pelle minière de grande taille nécessitant une haute résistance aux chocs |
| Type carbure de niobium-vanadium | Nb 10 à 20 %, V 5 à 15 %, Cr 10 à 15 % | 62~68 | Carbure dur à grain fin, excellente résistance à l'usure et bonnes performances à haute température | Scénarios d'usure à haute température tels que les plaques de convoyeurs à haute température, les revêtements d'équipements de frittage |
| Type composite renforcé par céramique | Ajout de particules céramiques telles que WC et TiC au noyau de poudre | 65~72 | Résistance extrême à l'usure, coût élevé | Scénarios d'usure extrême tels que les tambours des haveuses minières de charbon, les porte-pics des fraiseuses routières |
Indicateurs clés de performance des plaques d'usure
Les performances de la plaque d'usure à rechargement dur sont principalement évaluées par les indicateurs clés suivants :
4.1 Dureté de la couche de surface
La dureté est l'indicateur fondamental de la résistance à l'usure. En règle générale, plus la dureté est élevée, meilleure est la résistance à l'usure abrasive. La dureté des plaques anti-usure à rechargement dur disponibles sur le marché se situe principalement entre 50 et 65 HRC, certains produits spéciaux pouvant atteindre plus de 70 HRC. Il est important de noter que les essais de dureté doivent être effectués après stabilisation de la couche de rechargement, généralement après élimination des 1 à 2 mm de scories et de la couche de dilution superficielles, afin de garantir la fiabilité des résultats.
4.2 Taux de dilution
Le taux de dilution désigne la proportion des composants du substrat fondu mélangés à la couche de rechargement. Un taux de dilution trop élevé réduit la teneur en éléments d'alliage de la couche de rechargement, ce qui diminue sa dureté et sa résistance à l'usure. Pour le rechargement dur par soudage à l'arc submergé (SAW) avec fil fourré, une maîtrise adéquate du procédé permet de contrôler le taux de dilution entre 10 et 20 %, et le rechargement multicouche permet de réduire davantage son influence.
4.3 Résistance à la fissuration
La plupart des revêtements de rechargement à haute résistance à l'usure sont composés de matériaux à haute teneur en carbone et en alliages, sujets à la fissuration lors du refroidissement. Une formulation appropriée du fil fourré et un préchauffage avant soudage (généralement entre 150 et 300 °C selon l'alliage) permettent de réduire efficacement ce risque de fissuration. Pour les applications exigeant une surface exempte de fissures, il est possible d'opter pour des alliages à faible teneur en carbone ou des formulations spécifiques résistantes à la fissuration.
4.4L'acier au carbone et la plaque d'usure composite renforcée peuvent atteindre plus de 20 fois leur durée de vie.Résistance à l'usure
L'indicateur le plus direct pour évaluer les performances d'une plaque anti-usure est sa résistance à l'usure relative, c'est-à-dire le rapport de perte de masse entre la plaque testée et l'échantillon de référence dans les mêmes conditions d'essai. La résistance à l'usure des plaques de rechargement en fonte à haute teneur en chrome est généralement 5 à 10 fois supérieure à celle des plaques ordinaires en fonte à faible teneur en chrome.
Guide de sélection pour différents scénarios d'application
Lors du choix du fil fourré SAW pour le rechargement dur des plaques d'usure, il convient de l'adapter au principal mode de défaillance de la pièce d'usure :
Usure abrasive due à un faible impactPour des applications telles que la goulotte d'alimentation en matières premières pour ciment, la plaque de criblage de minerai ou le convoyeur à sable, il est recommandé d'utiliser un fil fourré à haute teneur en chrome (dureté HRC 58 à 62), offrant un excellent rapport qualité-prix et une durée de vie optimale.
Usure par impact violent et abrasionPar exemple, une lame de bulldozer, un godet d'engin de chantier ou une tête de marteau de mine. La couche résistante à l'usure doit présenter une certaine ténacité tout en étant résistante à l'usure. Il est recommandé d'utiliser un fil fourré en alliage martensitique d'une dureté de 40 à 50 HRC afin d'éviter le décollement et la fissuration de la couche de surface sous l'effet d'un impact.
Conditions d'usure extrêmement élevéesPour des pièces telles que les pièces de machines d'extraction de charbon, les plaques d'usure pour fraiseuses de construction routière et les revêtements de concasseurs de minerai de fer, il est recommandé d'utiliser un fil fourré composite en carbure de chrome ou renforcé de céramique d'une dureté de 62 à 68 HRC, ce qui permet d'allonger considérablement la durée de vie des pièces, malgré un coût élevé.
Vêtements haute températurePar exemple, pour la fabrication de palettes de machines de frittage, de plaques de convoyeurs de fours à coke et de plaques de traitement des scories métallurgiques, il est recommandé d'utiliser un fil fourré en alliage niobium-vanadium, qui conserve une dureté élevée et une excellente résistance à l'oxydation jusqu'à 600 °C.
Points à prendre en compte lors du processus de soudage
Pour obtenir des plaques d'usure à rechargement dur de haute qualité, il est nécessaire de contrôler les points clés du processus de soudage :
Préparations avant soudageLa surface du substrat doit être exempte d'huile, de rouille et de calamine afin d'éviter les défauts de porosité et d'inclusion. Pour les substrats épais et les fils fortement alliés, un préchauffage préalable à 150-300 °C permet de réduire les contraintes de soudage et d'éviter les fissures.
Sélection des paramètresPour un fil fourré courant de 1,2 à 2,4 mm de diamètre, le courant de soudage est généralement de 250 à 600 A, la tension de soudage de 28 à 38 V et la vitesse de soudage de 300 à 600 mm/min. Plus le diamètre du fil est important, plus le courant correspondant est élevé. Réduire le courant de soudage et augmenter la vitesse de soudage permettent de limiter la dilution du substrat.
Conception de la couche de surfaceL'épaisseur de la couche résistante à l'usure est généralement comprise entre 3 et 12 mm. Pour les revêtements multicouches, la température intercouche doit être maintenue à 300 °C maximum afin d'éviter une croissance excessive des grains, préjudiciable aux performances. Pour les plaques d'usure nécessitant un pliage et un post-traitement, le revêtement doit être réalisé sur le substrat après un pré-pliage afin d'éviter les fissures dues au pliage ultérieur.
Traitement post-soudageAprès soudage, il convient de refroidir lentement la pièce, notamment pour les fils fortement alliés, afin d'éviter les fissures dues à un refroidissement rapide. Pour les pièces nécessitant une relaxation des contraintes, un recuit de relaxation peut être effectué à 200-300 °C après soudage afin d'éliminer les contraintes résiduelles.
Tendances de développement du secteur
Ces dernières années, le fil fourré SAW pour le rechargement dur des plaques d'usure a connu les orientations de développement suivantes :
D'abord,conception en alliage haute performanceDe plus en plus d'applications nécessitent une résistance à l'usure plus élevée et une durée de vie plus longue, ce qui accélère le développement des fils renforcés composites tels que le WC et le TiC, et la proportion de fils à haute teneur en alliage sur le marché augmente d'année en année.
Deuxième,amélioration sans fissures et à haute résistanceDe nombreuses applications d'ingénierie exigent que la surface de la plaque d'usure ne présente pas de fissures, ce qui favorise le développement de formulations à faible teneur en carbone résistantes aux fissures, qui équilibrent la dureté et la ténacité en optimisant la proportion d'alliage et le contrôle de la microstructure.
Troisième,production respectueuse de l'environnementLa nouvelle génération de fil fourré réduit la teneur en éléments nocifs tels que le cobalt et les éléments radioactifs, et le flux d'arc submergé correspondant évolue également vers des directions à faible pollution et recyclables, ce qui répond aux exigences de la fabrication écologique.
Quatrième,développement personnaliséPour répondre aux différentes conditions d'usure propres à chaque secteur industriel, les fabricants ont lancé des produits dédiés plus segmentés, permettant une adéquation plus précise des performances et évitant ainsi le gaspillage de ressources ou la durée de vie insuffisante liés à l'utilisation de produits génériques.
Présentation de l'entreprise
Tangshan Runxing Machinery Co., Ltd., fabricant professionnel situé à Tangshan, dans la province du Hebei, spécialisé dans la R&D, la production et les services de construction sur site de produits métalliques résistants à l'usure par rechargement dur, a été fondé en 2010.
Nos principaux produits comprennent des plaques d'usure en carbure de chrome (CCO), des revêtements d'usure sur mesure, des tuyaux et raccords de tuyauterie résistants à l'usure, des fils de soudage fourrés pour rechargement dur, des machines de soudage automatiques pour le rechargement dur et un service professionnel de réparation de revêtements par rouleaux. Nous nous appuyons sur les valeurs d'« Intégrité, Qualité supérieure, Innovation et Développement durable » et maîtrisons une technologie de rechargement dur des surfaces métalliques de pointe.
Nous fournissons des solutions anti-usure sur mesure pour les industries du ciment, de l'acier, des mines, des ports et du dragage dans le monde entier, et avons acquis une bonne réputation sur le marché russe et en Asie centrale.
Toutes les opérations d'exportation sont entièrement autorisées et gérées par Hebei Yuwan International Trade Co., Ltd. Cette société commerciale prend en charge l'intégralité du processus d'exportation, y compris le dédouanement, l'expédition, les documents et le recouvrement des paiements. Notre usine se concentre sur le développement et la production de produits afin de garantir une qualité constante et des livraisons dans les délais.
Runxing Machinery espère sincèrement établir une coopération à long terme et parvenir à un bénéfice mutuel avec vous !
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