Hard gelegeerde gecoate rollen uitgelegd: coatingproces, slijtvastheid en onderhoud

Wat is een rol met harde legering en waarom deze wordt gebruikt?

Een met een harde legering gecoate rol begint met een standaard stalen of gietijzeren kern, die vervolgens wordt bewerkt en gecoat met een metallurgisch gebonden laag van een hardere, slijtvastere legering. Deze aanpak combineert de structurele taaiheid en kostenefficiëntie van een stalen basis met een oppervlaktehardheid die veel groter is dan wat bulkstaal alleen kan bereiken.

Deze rollen worden gebruikt in omgevingen waar ongecoat staal binnen weken of maanden zou verslijten, waaronder walserijen die hete of schurende staalstrips verwerken, papier- en drukkalanderrollen, extrusie- en pelletiseerapparatuur en transportrollen die schurende bulkmaterialen zoals zand, erts of gerecycled schroot verwerken. Bij toepassingen in staalfabrieken kan een goed gecoate werkrol 3 tot 5 keer langer meegaan dan een ongecoat equivalent voordat opnieuw slijpen of vervangen nodig is.

Gemeenschappelijke coatingprocessen

Het coatingproces bepaalt de hechtsterkte, laagdikte en interne structuur van het afgewerkte oppervlak. Het kiezen van het juiste proces is net zo belangrijk als het kiezen van de juiste legering.

HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) thermische spray

HVOF stuwt poedervormige legeringsdeeltjes met supersonische snelheid op het walsoppervlak, waardoor een dichte coating ontstaat met een zeer lage porositeit, doorgaans minder dan 1% porositeit . Dit proces heeft de voorkeur voor wolfraamcarbidecoatings waarbij precisie, fijne afwerking en minimale warmte-inbreng naar de basisrol vereist zijn.

Plasma-spray

Plasmaspray maakt gebruik van een geïoniseerde gasstraal om legeringspoeder te smelten en af te zetten, waardoor een breder scala aan materialen mogelijk is, waaronder keramiek en op oxide gebaseerde coatings. Het produceert over het algemeen een iets poreuzere coating dan HVOF, maar is flexibeler voor complexe legeringschemie.

PTA-lassen (Plasma Transferred Arc).

PTA-lassen smelt een metallurgisch gebonden overlay rechtstreeks op het roloppervlak met behulp van een elektrische boog, waardoor een veel dikkere laag ontstaat (vaak 2-6 mm vergeleken met 0,1-0,5 mm voor thermisch spuiten ) met uitstekende hechtsterkte en slagvastheid. Dit maakt het de voorkeurskeuze voor zware wals- en mijnbouwwalsen die onderhevig zijn aan guts- of stootbelastingen.

Overlay voor ondergedompeld booglassen (SAW).

SAW-overlay wordt gebruikt voor rollen met een grote diameter die een dikke, grote hardoplas vereisen, die gewoonlijk in meerdere passages wordt aangebracht om enkele millimeters slijtvaste legering over het volledige rolvlak op te bouwen.

Vergelijking van gangbare coatingmaterialen van harde legeringen

Verschillende legeringschemieën presteren het beste bij verschillende slijtagemechanismen. Het afstemmen van de legering op het dominante slijtagetype in uw toepassing is van cruciaal belang voor het verkrijgen van de verwachte levensduur.

Slijtvastheid begrijpen

Afweging tussen coatinghardheid en taaiheid

Hardere coatings zijn beter bestand tegen schurende krassen, maar kunnen brozer zijn en gevoeliger voor afbrokkelen bij impact. Zachtere, hardere legeringen buigen lichtjes onder belasting en zijn bestand tegen scheuren, maar slijten sneller onder pure slijtage. Het selecteren van een coating met een hardheid die ongeveer 20-30% hoger is dan de hardheid van het schurende materiaal waarmee het in contact komt is een algemene industrierichtlijn voor het balanceren van de levensduur van slijtage tegen broosheid.

Hechtsterkte en porositeit

De duurzaamheid van een coating in de praktijk hangt evenzeer af van hoe goed deze hecht aan de basisrol als van de intrinsieke hardheid van de legering. HVOF-coatings met hechtsterkte boven 70 MPa en een porositeit van minder dan 1% presteren aanzienlijk beter dan plasmagespoten coatings van lagere kwaliteit in hoogcyclische toepassingen, omdat porositeit zwakke punten creëert waar scheuren en delaminatie kunnen beginnen.

Overwegingen met betrekking tot laagdikte

Dunne thermische spuitcoatings (0,1-0,5 mm) zijn geschikt voor precisierollen waarbij maattolerantie van belang is, zoals bij druk- of filmverwerkingsapparatuur. Dikkere lascoatings (2-6 mm) zorgen voor een grotere slijtagetoeslag en kunnen doorgaans meerdere keren opnieuw worden geslepen en hergebruikt voordat de wals het einde van zijn levensduur bereikt, waardoor de totale levensduur tot ver na de eerste slijtagecyclus wordt verlengd.

Hoe u de juiste hardgelegeerde rol selecteert

1. Identificeer het dominante slijtagemechanisme

Bepaal of uw rollen voornamelijk te maken krijgen met schurende slijtage (deeltjes, aanslag of gruis), lijmslijtage (metaal-op-metaal glijcontact) of stootbelasting (dik of onregelmatig materiaal). Dit bepaalt of een harde, brosse coating of een hardere, taaiere legering beter past.

2. Zorg ervoor dat de coating overeenkomt met de bedrijfstemperatuur

Wolfraamcarbide-coatings beginnen hun hardheid te verliezen en gaan ruwweg oxideren 500-600°C , waardoor ze ongeschikt zijn voor warmwalstoepassingen. Chroomcarbide en kobaltgebaseerde legeringen behouden hun eigenschappen bij hogere temperaturen, vaak tot 800-900°C, en zijn de standaardkeuze voor warmwalswalsen.

3. Kies een coatingproces op basis van precisiebehoeften

Als de rol nauwe maattoleranties en een gladde afwerking vereist, wordt doorgaans de voorkeur gegeven aan thermische spuitprocessen zoals HVOF. Als de wals zware schokken moet weerstaan ​​en tijdens zijn levensduur meerdere keren opnieuw moet worden geslepen, bieden lasoverlay-processen zoals PTA of SAW meer bruikbaar materiaal en een grotere impacttolerantie.

4. Coatingtestgegevens opvragen bij de leverancier

Gerenommeerde walsfabrikanten moeten testresultaten voor de hechtsterkte, porositeit en hardheid van hun coatings kunnen leveren. Een goed aangebrachte industriële coating documenteert doorgaans een porositeit van minder dan 2% en een hechtsterkte van meer dan 55-70 MPa ; leveranciers die deze gegevens niet kunnen verstrekken, gebruiken mogelijk aanvraagprocessen van mindere kwaliteit.

Beste praktijken voor onderhoud

Zelfs de beste coating heeft de juiste verzorging nodig om de volledige levensduur te bereiken. De meeste faciliteiten plannen elke één tot drie maanden een visuele inspectie en een volledige dimensionele controle tijdens geplande onderhoudsstops.

• Inspecteer het coatingoppervlak regelmatig op afbrokkeling, schilfering of haarscheurtjes, die kunnen wijzen op een vroeg stadium van delaminatie.
• Meet periodiek de laagdikte met behulp van een magnetische of ultrasone meter om de resterende slijtage te volgen.
• Houd de rollen vrij van opgehoopt materiaal of aanslag, die vocht kunnen vasthouden en corrosie aan de coatingranden kunnen versnellen.
• Vermijd plotselinge thermische schokken (snelle verwarming of afkoeling), wat een veel voorkomende oorzaak is van coatingscheuren bij warmwalstoepassingen.
• Slijp versleten lasoverlay-coatings opnieuw voordat de slijtlaag volledig is verbruikt, in plaats van volledig te falen, om de basisrol tegen beschadiging te beschermen.

Veelvoorkomende fouten die u moet vermijden

• Alleen de coatinghardheid kiezen zonder rekening te houden met de taaiheid, wat resulteert in voortijdig afbrokkelen onder impactbelastingen.
• Gebruik van wolfraamcarbidecoatings in omgevingen met hoge temperaturen waar ze oxideren en voortijdig hun hardheid verliezen.
• Het overslaan van de laagdiktemeting totdat er zichtbare slijtage optreedt, waardoor het ideale herslijpvenster ontbreekt.
• Kopen op basis van alleen de prijs zonder porositeits- en hechtsterktegegevens op te vragen bij de coatingleverancier.
• Hierdoor kan zich ophoping van schuurmiddel op het roloppervlak ophopen, wat plaatselijke slijtage en randcorrosie versnelt.

Met harde legeringen gecoate rollen verlengen de levensduur aanzienlijk in vergelijking met ongecoat staal, maar alleen als het coatingmateriaal, het applicatieproces en de dikte zijn afgestemd op het daadwerkelijke slijtagemechanisme en de bedrijfsomstandigheden. De juiste keuze komt neer op het identificeren of slijtage, temperatuur of impact de dominante faalwijze is, en vervolgens het selecteren van een coatinghardheid, legeringschemie en applicatieproces die geschikt zijn voor die specifieke uitdaging. In combinatie met regelmatige inspectie en tijdig herslijpen kan een goed gecoate wals een meerdere malen langere levensduur hebben dan een standaard stalen wals en de totale onderhoudskosten aanzienlijk verlagen.