特に鉱山機械、冶金設備、建設機械、農業機械、エネルギー産業などの機械設備の表面修復や機能強化によく使用されます。

冶金結合はハードフェーシングの核心である

原理分析：

ハードフェーシングの基本原理は、熱源（電気アーク、プラズマ、レーザーなど）を介してハードフェーシング材料（溶接ワイヤ、溶接棒、または金属粉末）を溶かし、金属基板表面と冶金結合または部分的な機械的接着を形成して、特定の機能を備えた強化層を形成することです。

この強化層は通常、元のベース材料よりも硬く、耐摩耗性に優れており、高ストレス、高温、腐食環境にも耐えることができます。

ハードフェーシングのプロセスフロー：

- 表面処理: ワークピースの表面から油、錆、酸化スケールを除去します。

- 予熱処理：一部の高炭素鋼または合金鋼のワークピースは、溶接割れを防ぐために予熱する必要があります。

- ハードフェーシング方法を選択します。一般的な方法には以下が含まれます。手動アークハードフェーシング、サブマージアーク溶接、プラズマハードフェーシング（PTA）、レーザーハードフェーシングなど

- ハードフェーシング操作: 部品の摩耗領域に応じて、ハードフェーシングをセクションに分割し、溶接幅とハードフェーシング層の厚さを制御します。

- 熱処理および洗浄: 応力の集中を軽減し、研磨および成形して寸法と構造の完全性を確保します。

積層ハードフェーシングの補修に適した機器はどれですか?

ビルドアップハードフェイシングは、新設設備の表面強化処理に適しているだけでなく、旧設設備の摩耗部品の補修にも広く利用されています。ビルドアップハードフェイシング補修に適した設備は、主に以下の通りです。

•鉱業および建設機械

掘削機のバケットの歯、バケットのエッジ、コンベアのスクレーパーブレード

破砕機のハンマーヘッド、粉砕ローラー、スクリーンプレート

•冶金および建築材料機器

圧延機、ボールミル、圧延ロール、溶接金型

ロータリーキルン支持ホイール、ベアリングハウジング、カッティングヘッド

•電力およびボイラー設備

バーナーノズル、過熱管、ファンブレード

発電所の脱硫装置の耐摩耗部品

•農業機械および食品加工機械

鋤刃、回転式鋤刃、破砕工具、プレスねじ

ハードフェーシング修理により、これらの機器の耐用年数を 2 ～ 10 倍に延ばすことができ、頻繁な交換による生産停止や高額な費用を効果的に回避できます。

ハードフェーシングと溶射の違い

それでもハードフェーシングそして溶射どちらも金属表面改質技術ですが、プロセス原理、コーティング特性、適用可能なシナリオの点で根本的な違いがあります。

ハードフェーシング熱源を用いて金属材料を溶融し、基材と強固な冶金結合を形成する技術です。溶接層は通常、数ミリメートル、場合によっては数十ミリメートルにも達します。強化層は耐摩耗性だけでなく、強い衝撃荷重にも耐えられるため、部品の摩耗が激しい過酷な条件下で稼働する大型機器に適しています。

溶射金属またはセラミック材料を半溶融状態まで加熱し、高速ガス流によってワーク表面に噴射することで、薄い機械的結合皮膜を形成する技術です。溶射層は基材と冶金結合を形成せず、耐摩耗性と接着強度は通常、ハードフェイシングよりも低くなりますが、熱衝撃と変形が少ないため、精密部品や薄肉部品の防食に適しています。

簡単に言えば、ハードフェーシングは摩耗や衝撃が大きい部品の高負荷修理に適していますが、溶射は精度と耐腐食性が求められるが比較的負荷が軽い用途に適しています。

さまざまな表面材の比較

一般的な表面仕上げ材には次のようなものがあります。

•鉄系合金

•ニッケル基合金

•コバルト基合金

•炭化タングステン

鉄基合金最も一般的に使用されているオーバーレイ溶接材料であり、優れた汎用性と低コストを提供し、バケットの歯、研削ディスク、コンベア、その他のコンポーネントなど、ほとんどの耐摩耗用途に適しています。

コバルト基合金（ステライトシリーズなど）は、高温浸食および金属間摩耗に対する優れた耐性を備えており、バルブ、金型、切削工具などの重要な表面の肉盛によく使用されます。ただし、比較的高価であるため、精密部品や高付加価値部品に適しています。

ニッケル基合金 優れた耐腐食性と耐酸化性を備えており、化学装置、ボイラー管、石油産業、その他の耐腐食性が求められる環境でよく使用されます。

炭化タングステン強化合金炭化タングステンや炭化クロムなどの金属は、高速衝撃装置、セメント垂直粉砕機、鉱山破砕部品など、過酷な摩耗条件に適しています。これらの金属は極めて高い硬度を有する一方で、脆性も高いという特性があります。

材料を選択する際には、動作温度、負荷の種類、腐食性媒体、溶接方法、メンテナンス予算などの要素を総合的に考慮し、過剰な設計や不必要なコストの無駄につながる可能性のある高価な材料の選択を避ける必要があります。

適切なハードフェーシングプロセスを選択するにはどうすればよいでしょうか?