Stopień rozcieńczenia odnosi się do procentowej zawartości metalu bazowego, która topi się i miesza z nakładaną warstwą utwardzającą podczas procesu spawania.

Podczas napawania metodą PTA niewielka część materiału podłoża jest celowo topiona, aby utworzyć wiązanie metalurgiczne między warstwą wierzchnią a metalem bazowym. Stopień wymieszania decyduje o stopniu rozcieńczenia.

Mówiąc prościej:

• Wysokie rozcieńczenie= Więcej metalu bazowego zmieszanego z warstwą wierzchnią.
•Niskie rozcieńczenie= Skład warstwy wierzchniej pozostaje bliższy oryginalnemu składowi chemicznemu proszku stopowego.

Ponieważ stopy do napawania są starannie projektowane pod kątem określonych właściwości odporności na zużycie i korozję, utrzymanie niskiego stopnia rozcieńczenia często ma kluczowe znaczenie dla uzyskania pożądanych właściwości.

 

Jak oblicza się stopień rozcieńczenia?

Stopień rozcieńczenia oblicza się zazwyczaj za pomocą analizy metalograficznej przekroju poprzecznego.

Wzór jest następujący:

Stopień rozcieńczenia (%) = A ÷ (A + B) × 100

Gdzie:

•A= Powierzchnia stopionego metalu podstawowego
•B= Powierzchnia osadzonego materiału utwardzającego

Po wykonaniu przekroju metalograficznego zazwyczaj stosuje się oprogramowanie do analizy obrazu w celu dokładnego zmierzenia tych obszarów.

 

Typowe wskaźniki rozcieńczenia w różnych procesach napawania

Różne technologie spawania i napawania powodują znacząco różne poziomy rozcieńczenia.

Proces	Typowy współczynnik rozcieńczenia
Napawanie SMAW	15% – 35%
Napawanie metodą MIG/GMAW	10% – 25%
Napawanie metodą TIG	5% – 15%
Napawanie PTA	3% – 10%
Nakładanie laserowe	1% – 5%

Napawanie metodą PTA jest powszechnie znane z tego, że zapewnia jeden z najniższych wskaźników rozrzedzenia wśród procesów spawania łukowego, przy jednoczesnym zachowaniu doskonałej wydajności osadzania.

 

Dlaczego współczynnik rozcieńczenia ma znaczenie?

1. Bezpośrednio wpływa na skład chemiczny

Proszki do utwardzania powierzchni są projektowane z użyciem precyzyjnie dobranych składów chemicznych w celu uzyskania określonych właściwości.

Przykłady obejmują: Stellite 6, Stellite 12, Inconel 625, Ni60, stopy wzmacniane węglikiem wolframu

Materiały te zawierają starannie wyważone pierwiastki, takie jak: chrom (Cr), nikiel (Ni),

Kobalt (Co), Wolfram (W), Molibden (Mo), Węgliki

Nadmierne rozcieńczenie wprowadza z podłoża niepożądane pierwiastki, zwłaszcza żelazo (Fe), co zmienia skład chemiczny warstwy wierzchniej.

W rezultacie:

• Twardość spada
• Spada odporność na zużycie
• Pogarsza się odporność na korozję

 

2. Wpływa na twardość

Twardość warstwy wierzchniej w dużym stopniu zależy od zachowania zamierzonego składu stopu.

Na przykład nakładka Stellite 6 może osiągnąć:40–45 HRC

Jeśli jednak rozcieńczenie będzie zbyt duże, twardość może znacznie spaść ze względu na zwiększoną zawartość żelaza w podłożu.

Niższa twardość często bezpośrednio przekłada się na krótszą żywotność w warunkach ściernych.

 

3. Zmniejsza odporność na zużycie

Wiele stopów do napawania wykorzystuje twarde fazy, takie jak:

• Węgliki wolframu (WC)
• Węgliki chromu
• Borki

Te twarde fazy zapewniają doskonałą odporność na:

• Zużycie ścierne
• Zużycie erozyjne
• Zużycie metalu o metal

Wraz ze wzrostem rozcieńczenia stężenie faz wzmacniających maleje, co powoduje zmniejszenie ogólnej odporności powłoki na zużycie.

 

4. Wpływa na odporność na korozję

Do zastosowań krytycznych, takich jak: powierzchnie uszczelniające zaworów, urządzenia do przetwarzania chemicznego,

Komponenty offshore, systemy naftowe i gazowe

Do ochrony przed korozją powszechnie stosuje się stopy na bazie niklu i kobaltu.

Nadmierne rozcieńczenie zwiększa zawartość żelaza w powłoce, osłabiając jej odporność na:

• Atak chlorkowy
• Środowiska kwaśne
• Narażenie na działanie wody morskiej
• Utlenianie w wysokiej temperaturze

Może to drastycznie skrócić żywotność podzespołów w agresywnych środowiskach pracy.

 

Dlaczego powłoka PTA Hardfacing charakteryzuje się niskim rozcieńczeniem

Precyzyjna kontrola dopływu ciepła

Spawanie PTA polega na wykorzystaniu silnie skoncentrowanego łuku plazmowego z niezależnie podawanym proszkiem stopowym.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych procesów spawania drutem, ilość wprowadzanego ciepła może być precyzyjnie kontrolowana, co minimalizuje topienie się podłoża.

W rezultacie otrzymujemy:

• Zmniejszona głębokość penetracji
• Mniejsze strefy dotknięte ciepłem
• Niższe współczynniki rozcieńczenia

 

Niezależny system podawania proszku

Proszek jest wtryskiwany bezpośrednio do łuku plazmowego i topi się przed wejściem do jeziorka spawalniczego.

Ponieważ osadzanie materiału nie wymaga topienia drutu spawalniczego, proces ten zapewnia lepszą kontrolę nad składem warstwy wierzchniej.

Korzyści obejmują:

• Stała chemia
• Jednolite depozyty
• Poprawiona stabilność procesu

 

Wysoka gęstość energii

Łuk plazmowy może osiągnąć temperaturę przekraczającą 10 000°C.

Skoncentrowana energia pozwala na efektywne topienie proszku, minimalizując jednocześnie niepotrzebne topienie podłoża.

W rezultacie powłoka PTA zapewnia:

• Doskonałe wiązanie metalurgiczne
• Minimalne rozcieńczenie
• Wysokiej jakości nakładki

 

Jaki jest idealny stopień rozcieńczenia przy napawaniu PTA?

Optymalny poziom rozcieńczenia zależy od zastosowania.

Napawanie odporne na zużycie

Zalecane rozcieńczenie:3% – 8%

Zastosowania: elementy kruszarek, sprzęt górniczy, przenośniki ślimakowe, części do maszyn do robót ziemnych

 

Nakładki odporne na korozję

Zalecane rozcieńczenie:2% – 5%

Zastosowania: Zawory, pompy, urządzenia do przetwórstwa chemicznego, elementy offshore

 

Przywracanie i naprawa wymiarów

Zalecane rozcieńczenie:5% – 10%

Zastosowania: regeneracja wałów, naprawa walców, renowacja form

 

Jak zmniejszyć rozcieńczenie podczas utwardzania PTA

Optymalizacja prądu spawania

Nadmierne natężenie prądu zwiększa głębokość penetracji i topienie podłoża.

Utrzymywanie właściwego poziomu prądu jest jedną z najskuteczniejszych metod kontroli rozcieńczenia.

 

Utrzymuj stabilną prędkość jazdy

Nierównomierna prędkość przemieszczania może powodować różnice w wielkości jeziorka spawalniczego i penetracji.

Zautomatyzowane systemy pomagają zachować równomierne rozcieńczenie całego składnika.

 

Użyj zaawansowanego sprzętu PTA