Causas del desprendimiento de los recubrimientos de pulverización de llama de las válvulas de bola (Parte dos)
1.4 Análisis del espectro energético
Se realizó un análisis del espectro de energía en el área de recubrimiento original, el área de recubrimiento agrietada y el área de material base pelado en la superficie del Válvula de bolaLos resultados se muestran en la Figura 3. La fracción másica de Ni en la capa superficial del recubrimiento es del 10 %, la de Cr del 25 % al 40 % y la de Fe del 0 % al 5 %. La composición de la zona media del recubrimiento roto es la misma que la de toda la superficie del recubrimiento. Se trata de un recubrimiento de níquel con alto contenido de cromo, resistente a los impactos y a la corrosión. La fracción másica de Ni en el material base de la válvula de bola es del 0 % al 2 %, la de Cr del 10 % al 15 % y la de Fe del 20 % al 30 %, lo que indica que el material base de la válvula de bola no contiene materiales a base de Ni ni hierro.
Figura 3
a) El área A (superficies de recubrimiento)
c) El área B (centro de los recubrimientos)
e) El área C (sustrato)
g) El área D (fase de fragilización entre capas)
b) Espectro energético del área A
d) Espectro energético del área B
f) Espectro energético del área C
h) Espectro energético del área D
La composición química del recubrimiento y del material base es bastante diferente, lo que indica que no hay migración de elementos entre el recubrimiento por pulverización de llama y el material base de la válvula de bola; es decir, no hay interpenetración de metal líquido con el material base, y se trata de una unión mecánica en lugar de una unión metalúrgica. Los componentes esféricos precipitados entre el recubrimiento y el sustrato son elementos de Fe y C, que son carburos intercalados precipitados a altas temperaturas. Se puede observar que el material base es acero inoxidable no austenítico con bajo contenido de elementos de Ni, y el recubrimiento por pulverización de llama es un carburo cementado con alto contenido de elementos de Cr y Ni. Esta aleación presenta mayor fragilidad. El movimiento de alta frecuencia del vástago de la válvula provoca que la válvula de bola se agriete y se desprenda bajo tensión.
2. Análisis exhaustivo
Según el análisis anterior, se puede concluir que el material base de la válvula de bola es acero de baja aleación 12Cr1 MoV, y el recubrimiento por pulverización a la llama es carburo cementado de NiCr-CrsC2 con alto contenido de Cr y Ni. Al mismo tiempo, ambos se encuentran en un estado de unión mecánica. El recubrimiento y el material base son dos partes independientes. No se produce flujo de elementos debido a la fusión mutua del metal base y el metal de recubrimiento. Por lo tanto, existe una gran diferencia en la resistencia de la unión entre ambos en comparación con la unión metalúrgica.
La válvula de bola se rocía con llama sobre toda la bola antes del procesamiento mecánico, y el procesamiento de ranura rectangular se realiza después de que se completa la pulverización. Según GB/T 3077-2015, la dureza del material base de acero 12Cr1MoV no es mayor que 179 HBW y su resistencia a la deformación es baja. Bajo la acción de la tensión alterna causada por el movimiento alternativo de alta frecuencia del vástago de la válvula, se produce una tensión cíclica en la superficie de la bisagra del vástago de la válvula y la válvula de bola, por lo que se produce una deformación obvia en la ranura rectangular de la válvula de bola. Bajo la acción cíclica de la tensión alterna, el recubrimiento de la superficie forma una fuente de fatiga y se vuelve inestable y se expande, lo que es la causa directa del agrietamiento del recubrimiento de la superficie de la válvula de bola.
El recubrimiento de NiCr-CrsC₂ es un recubrimiento cerámico frágil a base de metal. Se trata de un material compuesto cerámico a base de metal. Se une mecánicamente a la matriz mediante pulverización térmica. La resistencia mecánica de la unión es de aproximadamente 90 MPa. La intensidad de la modificación superficial es bastante diferente a la de las formas de unión metalúrgicas, como la soldadura por pulverización de plasma y el revestimiento láser. Tras someterse a tensiones alternas, el recubrimiento tiende a desprenderse y descascarillarse. Al mismo tiempo, la válvula de bola opera a una temperatura elevada de aproximadamente 480 °C. Una fase esférica con carbono, compuesta principalmente por MasCo y M, C, precipita entre el sustrato de acero 12CrIMoV y el recubrimiento de NiCr-CrsC₂, lo que provoca una mala adhesión entre el sustrato y el recubrimiento, agravando el efecto de descascarillado.
3. Conclusión
(1) Se recomienda mecanizar primero la ranura de la válvula de bola y luego rociarla con llama para que el revestimiento en aerosol pueda cubrir el interior de la ranura y garantizar la dureza y la resistencia a la deformación de la válvula de bola y el vástago de la válvula en el punto de tensión de rotación.
(2) Después de mecanizar la válvula de bola con ranuras, el área de tensión se determina de acuerdo con el punto de deformación de la válvula de bola, y el orificio interior del carburo cementado se reviste con láser y se modifica en el área de tensión de la superficie de la bisagra para garantizar la dureza y la resistencia a la deformación de la bisagra.
Se realizó un análisis del espectro de energía en el área de recubrimiento original, el área de recubrimiento agrietada y el área de material base pelado en la superficie del Válvula de bolaLos resultados se muestran en la Figura 3. La fracción másica de Ni en la capa superficial del recubrimiento es del 10 %, la de Cr del 25 % al 40 % y la de Fe del 0 % al 5 %. La composición de la zona media del recubrimiento roto es la misma que la de toda la superficie del recubrimiento. Se trata de un recubrimiento de níquel con alto contenido de cromo, resistente a los impactos y a la corrosión. La fracción másica de Ni en el material base de la válvula de bola es del 0 % al 2 %, la de Cr del 10 % al 15 % y la de Fe del 20 % al 30 %, lo que indica que el material base de la válvula de bola no contiene materiales a base de Ni ni hierro.
Figura 3
a) El área A (superficies de recubrimiento)
c) El área B (centro de los recubrimientos)
e) El área C (sustrato)
g) El área D (fase de fragilización entre capas)
b) Espectro energético del área A
d) Espectro energético del área B
f) Espectro energético del área C
h) Espectro energético del área D
La composición química del recubrimiento y del material base es bastante diferente, lo que indica que no hay migración de elementos entre el recubrimiento por pulverización de llama y el material base de la válvula de bola; es decir, no hay interpenetración de metal líquido con el material base, y se trata de una unión mecánica en lugar de una unión metalúrgica. Los componentes esféricos precipitados entre el recubrimiento y el sustrato son elementos de Fe y C, que son carburos intercalados precipitados a altas temperaturas. Se puede observar que el material base es acero inoxidable no austenítico con bajo contenido de elementos de Ni, y el recubrimiento por pulverización de llama es un carburo cementado con alto contenido de elementos de Cr y Ni. Esta aleación presenta mayor fragilidad. El movimiento de alta frecuencia del vástago de la válvula provoca que la válvula de bola se agriete y se desprenda bajo tensión.
2. Análisis exhaustivo
Según el análisis anterior, se puede concluir que el material base de la válvula de bola es acero de baja aleación 12Cr1 MoV, y el recubrimiento por pulverización a la llama es carburo cementado de NiCr-CrsC2 con alto contenido de Cr y Ni. Al mismo tiempo, ambos se encuentran en un estado de unión mecánica. El recubrimiento y el material base son dos partes independientes. No se produce flujo de elementos debido a la fusión mutua del metal base y el metal de recubrimiento. Por lo tanto, existe una gran diferencia en la resistencia de la unión entre ambos en comparación con la unión metalúrgica.
La válvula de bola se rocía con llama sobre toda la bola antes del procesamiento mecánico, y el procesamiento de ranura rectangular se realiza después de que se completa la pulverización. Según GB/T 3077-2015, la dureza del material base de acero 12Cr1MoV no es mayor que 179 HBW y su resistencia a la deformación es baja. Bajo la acción de la tensión alterna causada por el movimiento alternativo de alta frecuencia del vástago de la válvula, se produce una tensión cíclica en la superficie de la bisagra del vástago de la válvula y la válvula de bola, por lo que se produce una deformación obvia en la ranura rectangular de la válvula de bola. Bajo la acción cíclica de la tensión alterna, el recubrimiento de la superficie forma una fuente de fatiga y se vuelve inestable y se expande, lo que es la causa directa del agrietamiento del recubrimiento de la superficie de la válvula de bola.
El recubrimiento de NiCr-CrsC₂ es un recubrimiento cerámico frágil a base de metal. Se trata de un material compuesto cerámico a base de metal. Se une mecánicamente a la matriz mediante pulverización térmica. La resistencia mecánica de la unión es de aproximadamente 90 MPa. La intensidad de la modificación superficial es bastante diferente a la de las formas de unión metalúrgicas, como la soldadura por pulverización de plasma y el revestimiento láser. Tras someterse a tensiones alternas, el recubrimiento tiende a desprenderse y descascarillarse. Al mismo tiempo, la válvula de bola opera a una temperatura elevada de aproximadamente 480 °C. Una fase esférica con carbono, compuesta principalmente por MasCo y M, C, precipita entre el sustrato de acero 12CrIMoV y el recubrimiento de NiCr-CrsC₂, lo que provoca una mala adhesión entre el sustrato y el recubrimiento, agravando el efecto de descascarillado.
3. Conclusión
(1) Se recomienda mecanizar primero la ranura de la válvula de bola y luego rociarla con llama para que el revestimiento en aerosol pueda cubrir el interior de la ranura y garantizar la dureza y la resistencia a la deformación de la válvula de bola y el vástago de la válvula en el punto de tensión de rotación.
(2) Después de mecanizar la válvula de bola con ranuras, el área de tensión se determina de acuerdo con el punto de deformación de la válvula de bola, y el orificio interior del carburo cementado se reviste con láser y se modifica en el área de tensión de la superficie de la bisagra para garantizar la dureza y la resistencia a la deformación de la bisagra.
