Hårdmetallsvetsning

Manuell hårdsvetsning har ett nästan oändligt användningsområde. Överallt där det finns kraftigt metallslitage och man vinner på att öka livslängden på detaljen kan denna metod användas. De vanligaste branscherna för denna beläggningstyp är massa och pappers-, gruv-, stål- och anläggningsbranscherna. Men ett växande område är värmekraftverk, sopförbränningsanläggningar mm där mycket olika sammansatt bränsle skall hanteras och transporteras. Ofta finns det hårda partiklar (stenar, grus och skrot) i flis, torv och sopor vilket tillsammans med aggressiv miljö sliter mycket på utrustningen.

Hårdsvetsning av ytterdiametern kan ibland vara nödvändig på skruvar som matar fram tex flis, pellets, bark. Slitaget är ofta störst just på ytterdiametern men ibland vill man även skydda resten av skruven från slitage med att hårdsvetsa upp hela vingarna blir inte ekonomiskt försvarbart. I dessa fall bör hårdsvetsning kombineras med kompositbeläggning (länk till TTs del) för att ge optimalt skydd åt hela skruven.

Ett område som går framåt är att komponenter som tidigare var genomhärdade eller tillverkade i höghållfast stål (tex Hardox) nu konstrueras av enklare stål i kärnan (som både är billigare och segare) och där ändamålsenlig hårdbeläggning appliceras där det behövs och bara där för att hålla kostnaderna nere.

Referensobjekt

• Matarskruvar, Eka Chemicals

Skruvarna matar fram jord och lera och slitaget är väldigt högt. På mindre än ett år kan 40 mm på ytan vara bortslitet och behöver hårbeläggas på nytt. Vid sådant kraftigt slitage krävs en kombination av påsvetsning av nytt stål, buffert skikt och hårdbeläggning. Totalt är det 14 meter skruv som skall byggas upp och anläggninen står bara still i en vecka vilket innebär att reparationen måste utföras under ca 6 dygn. En ny skruv kostar väldigt mycket mer än denna ändå relativt dyra reparation, men framför allt är det faktum att de reparerade skruvarna håller bättre än ny det starkast vägande skälet för att reparera.

• Upplösare, Knauf inlands

Vid tillverkning av papp används returfiber och denna är full av sten, grus, gem, häftklamrar, plast mm. Denna returfiber löses upp genom att en stor skruv eller rotor ”hackar” sönder den uppblötta returpappen. Då papptillverkning är en kontinuerlig process arbetar denna detalj i princip året om och slitaget är mycket stort. Genom att ha rätt serviceintervall, förstärka konstruktionen och regelbundet hårdbelägga de mest utsatt delarna erhålls högre effektivitet, högre kvalitet på massan och ökad total livslängd på upplösaren. Nypris på denna detalj är okänt men reparationen och hårdbeläggningen gör att den håller längre än en ny till ett betydligt lägre pris. Leveranstiden på denna typ av väldigt stora komponenter (maxdia 2,5 meter, höjd 3,5 meter)är dessutom mycket lång.

• Extruderskruv, Powerpipe

Tillverkning av plaströr är en kontinuerlig process där plastpellets förs in i en extruder där skruven smälter plasten genom den friktionsvärme som uppkommer. Denna skruv är alltså utsatt för stora krafter och förhöjd temperatur. Vid inloppet för plastpellets är slitaget som störst och här hade bitar av hårdbeläggningen slitits loss. En ny skruv kostar ca 400 000kr och på under en vecka och för ca 30 000kr hårdsvetsades en meter av skruven upp samt bearbetades till färdigmått. Effektiviteten gick upp från 50% till 95% vilket är samma som helt nya skruvar ger.

Hårdmetallsvetsning är ett samlingsnamn för olika typer av svetsbeläggningar som läggs på en detalj med väsentligt lägre hårdhet. Givetvis går denna beläggningstyp att automatisera (exempelvis genom PTA-svetsning) men då detaljerna som hårdbeläggs sällan har perfekta symmetriska geometrier krävs ofta att hårdbeläggningen läggs på manuellt. Manuell hårdsvetsning är i huvudsak en reparationsmetod men kan i vissa fall vara ett steg i nytillverkningen för att förlänga en komponents livslängd direkt från fabrik.

Teknik

De flesta vanliga svetsmetoder tex MIG, TIG, MMA mfl kan användas vid manuell hårdsvetsning. För de flesta typer av hårdbeläggningar finns det vedertagna procedurer som är bra att ha som utgångspunkt men givetvis måste svetsparametrarna justeras beroende på grundmaterial, hårdbeläggningsmaterial och den aktuella slitagesituationen.
Många hårdbeläggningsmaterial har hög kolhalt och/eller andra legeringsämnen som ger karbider i svetsen vilket ökar hårdhet och slitstyrka men som samtidigt gör svetsen känsligare för slag och risken ökar att svetsen spricker när den svalnar. I vissa fall när det gäller reparationer kan det vara nödvändigt att lägga buffertskikt mellan grund- och tillsatsmaterial för att minska risken för sprickor och andra defekter.
Andra hårdbeläggningar är kobolt- eller nickelbaserade vilket gör dem mer beständiga mot starkt oxiderande miljöer samt höga temperaturer. Alla dessa faktorer ställer höga krav på att den som svetsar har goda kunskaper om det aktuella materialet och även hur detaljen som repareras skall användas.

Två olika material som har samma hårdhet kan ge väldigt olika resultat på en viss produkt beroende på hur den aktuella slitagesituationen ser ut. Ofta är flera olika typer av slitage närvarande samtidigt och kanske i kombination med oxiderande media och då är svetsföretagets erfarenhet mycket värdefull. För att kunna välja rätt hårdbeläggningsmaterial behöver man alltså ha kännedom om i vilken miljö detaljen arbetar i samt hur slitaget ser ut.

Några av de vanligaste slitagetyperna är:

• Adhesion (metall mot metall) tex kugghjul, extruderverktyg, glidlagerytor
• Nötning/erosion/kavitation tex transportutrustning i stenkrossar och cementbruk
• Slag tex skrotfragmentering, krossutrustning

• Grundmaterialet och hårdbeläggningen måste vara svetsbara med varandra
• All svetsning ger upphov till formförändringar toleranssatta områden kan behövas bearbetas på nytt efter svetsning
• Många hårdsvetsar riskerar att få ytsprickor vilket kan (men långt ifrån alltid)påverka konstruktionen negativt
• Många hårdbeläggningar är mycket svåra/går inte att bearbeta, endast där råsträng accepteras kan dessa material användas