انواع پوشش های سخت کاری و مزایا و معایب هر کدام در صنایع مختلف اهمیت بالایی دارد، زیرا تجهیزات فلزی در بسیاری از فرآیندهای صنعتی با مواد معدنی، سیمان، سنگ، شن، خاک، کلینکر و حتی مواد شیمیایی در تماس سایشی قرار دارند. این تماس مداوم باعث سایش، خوردگی و کاهش عمر قطعات می‌شود. برای افزایش مقاومت قطعات در برابر سایش، از پوشش‌های سختکاری مختلف استفاده می‌شود که هرکدام برای نوع خاصی از سایش طراحی شده‌اند. برای مطالعه مقالات تخصصی‌تر در این حوزه می‌توانید به دسته‌بندی سخت کاری تنگستن کارباید مراجعه نمایید.
چرا استفاده از پوشش های سخت کاری ضروری است؟
در صنایع فولاد، سیمان، معدن، راهسازی و نفت و گاز، قطعاتی مانند تیغه‌ها، مارپیچ‌ها، لاینرها، رول‌ها و قطعات انتقال مواد در معرض سایش شدید، ضربه و خوردگی قرار دارند. استفاده از پوشش‌های ضدسایش باعث افزایش عمر قطعه، کاهش توقف تولید و کاهش هزینه‌های تعویض قطعات می‌شود.
انواع پوشش های سخت کاری صنعتی
پوشش‌های سختکاری بر اساس نوع آلیاژ و روش اجرا به چند گروه اصلی تقسیم می‌شوند. هر گروه در برابر نوع خاصی از سایش عملکرد بهتری دارد و شناخت مزایا و محدودیت‌های آن‌ها، انتخاب صحیح را ممکن می‌کند.
۱- پوشش کروم کارباید (Chromium Carbide)
این پوشش از طریق الکترود یا سیم جوش Flux Cored Wire اعمال می‌شود و مقاومت بسیار خوبی در برابر سایش ساینده دارد.
- مزایا: قیمت اقتصادی‌تر نسبت به تنگستن، مقاومت خوب در سایش معدنی، مناسب برای لاینرها و مارپیچ‌ها.
- معایب: مقاومت ضربه‌ای وابسته به ترکیب آلیاژ، چقرمگی ماتریس و روش اجراست و نمی‌توان آن را برای همه پوشش‌های کروم‌کارباید و تنگستن‌کارباید به‌صورت مطلق رتبه‌بندی کرد.
نمونه این گروه، سیم جوش Corodur 55 کرودور آلمان است که با حدود ۲۹ درصد کروم و ۴٫۸ درصد کربن، لایه‌ای با سختی HRC 59 تا 61 ایجاد می‌کند. در روکش‌های پرکروم، ایجاد ترک‌های تنش‌زدا در سطح لایه پدیده‌ای رایج است و به‌تنهایی نشانه خرابی محسوب نمی‌شود.
۲- پوشش تنگستن کارباید (Tungsten Carbide)
پوشش‌های حاوی تنگستن‌کارباید در بسیاری از کاربردهای سایشی عملکرد مطلوبی دارند، اما سختی ذرات کارباید با سختی کل روکش یکسان نیست. مقدار سختی و عملکرد دانه‌های شکسته یا کروی به گرید، ماتریس، روش اجرا و شرایط سایش بستگی دارد؛ هر عدد باید با دیتاشیت یا آزمون همان محصول مستند شود.
- مزایا: مقاومت سایشی بالا در گرید مناسب؛ تحمل ضربه باید بر اساس ماتریس، ابعاد ذرات و شرایط کاربرد بررسی شود.
- معایب: هزینه بالاتر، نیاز به اجرای تخصصی.
در سختکاری با تورچ اکسی استیلن، سیم جوش تنگستن کارباید مانند نوع Spherical مارتک فرانسه با دانه‌بندی‌های Madur 9205 (ریز) و Madur 9208 (درشت) روی سطح ذوب می‌شود. انتخاب دانه‌بندی بر اساس اندازه ذرات مواد ساینده انجام می‌شود و این روش برای لبه تیغه‌ها، شاول‌ها و ماردون‌ها کاربرد گسترده‌ای دارد.
۳- پوشش نیکل تنگستن
این پوشش بیشتر برای لایه‌های نازک و کاربردهای دقیق استفاده می‌شود و در فرآیندهای Brazing و متال اسپری کاربرد دارد.
- مزایا: ضخامت کنترل‌شده، یکنواختی بالا، مناسب قطعات حساس.
- معایب: مناسب سایش‌های بسیار سنگین و ضربه‌ای نیست.
در این گروه، پودرهای پایه نیکل مانند سری Madur مارتک برای زیرسازی و ایجاد بستر مناسب پیش از اجرای لایه تنگستن کارباید نیز به کار می‌روند؛ زیرا چسبندگی و سازگاری خوبی با فلز پایه دارند.
۴- متال اسپری (Metal Spray)
در این روش، پودر فلزی با استفاده از تورچ مخصوص روی سطح پاشیده می‌شود و برای بازسازی قطعات کاربرد دارد.
- مزایا: مناسب تعمیر قطعات، ضخامت قابل کنترل، سرعت اجرا بالا.
- معایب: چسبندگی کمتر نسبت به جوشکاری در شرایط ضربه‌ای شدید.
کیفیت آماده‌سازی سطح در روش متال اسپری اهمیت ویژه‌ای دارد؛ سطح باید کاملاً تمیز و عاری از روغن و اکسید باشد تا چسبندگی پوشش تضمین شود. پودرهای مورد استفاده در این روش را می‌توانید در دسته‌بندی پودر ضد سایش مشاهده کنید.
مقایسه تخصصی پوشش های سخت کاری
برای مقایسه سریع‌تر، عملکرد کلی انواع پوشش‌های سختکاری از نظر مقاومت سایشی، مقاومت ضربه‌ای و هزینه در جدول زیر آمده است:
| نوع پوشش | مقاومت سایشی | مقاومت ضربه‌ای | هزینه |
|---|
| کروم کارباید |
بالا |
متوسط |
اقتصادی |
| تنگستن کارباید |
بسیار بالا |
بالا |
بالا |
| نیکل تنگستن |
متوسط تا بالا |
متوسط |
متوسط |
| متال اسپری |
متوسط |
پایین تا متوسط |
متوسط |
باید توجه داشت که این مقایسه کلی است و عملکرد واقعی هر پوشش به گرید دقیق، چقرمگی ماتریس، روش اجرا و شرایط کاری قطعه بستگی دارد. برای مقایسه دقیق، استفاده از نتایج آزمون‌های استاندارد مانند ASTM G65 و داده‌های میدانی توصیه می‌شود.
توانمندی های توان پایش ماد در سخت کاری
شرکت توان پایش ماد به عنوان نماینده رسمی Corodur آلمان و Martec فرانسه، بیش از ۲۰ سال است که در زمینه تأمین و اجرای پوشش‌های ضدسایش فعالیت دارد. محصولات این شرکت‌ها شامل سیم جوش Flux Cored Wire، الکترود کروم کارباید، الکترود و سیم تنگستن کارباید، پودرهای نیکل و تنگستن و تجهیزات متال اسپری می‌باشد.
سؤالات متداول درباره انواع پوشش‌های سختکاری
در این بخش به پرسش‌های رایج مهندسان و کارشناسان نگهداری درباره انتخاب پوشش سختکاری پاسخ داده‌ایم.
کدام پوشش سختکاری بیشترین مقاومت سایشی را دارد؟
در کاربردهای سایش ساینده، پوشش‌های تنگستن کارباید معمولاً بیشترین مقاومت را دارند؛ اما انتخاب نهایی به نوع سایش، ضربه و هزینه بستگی دارد.
کروم کارباید برای چه قطعاتی مناسب است؟
برای پوشش اقتصادی سطوح وسیع مانند لاینرها، مارپیچ‌ها و ورق‌های ضد سایش که در معرض سایش معدنی هستند.
آیا ترک‌های سطحی روی روکش کروم کارباید طبیعی است؟
در بسیاری از روکش‌های پرکروم، ترک‌های تنش‌زدا طبیعی هستند؛ اما ترکی که به فلز پایه نفوذ کند یا باعث کنده‌شدن روکش شود، نشانه مشکل است.
متال اسپری برای چه کاربردهایی مناسب است؟
برای بازسازی و تعمیر قطعات با ضخامت قابل کنترل؛ اما در شرایط ضربه‌ای شدید، چسبندگی آن کمتر از پوشش‌های جوشی است.
چگونه بهترین پوشش را برای قطعه خود انتخاب کنیم؟
با بررسی جنس فلز پایه، نوع مواد ساینده، شدت ضربه، دمای کار و امکان ماشین‌کاری پس از پوشش؛ مشاوره با کارشناسان سختکاری این انتخاب را دقیق‌تر می‌کند.
جمع بندی نهایی
انتخاب نوع پوشش سخت کاری باید بر اساس نوع سایش، شدت ضربه، شرایط محیطی و بودجه پروژه انجام شود. در سایش‌های معدنی، انتخاب بین تنگستن‌کارباید و کروم‌کارباید باید با توجه به شدت ضربه، نوع ساینده، دما، چقرمگی روکش و هزینه چرخه عمر انجام شود؛ هیچ‌کدام در تمام شرایط بهترین گزینه نیستند. جهت بررسی مشخصات کامل و مشاهده محصولات مرتبط می‌توانید به دسته‌بندی الکترود و سیم جوش ضد سایش مراجعه نمایید.