Que es un revestimiento?

Se puede definir como una aleacin de mayor resistencia al desgaste que se aplica sobre la superficie de una pieza metlica, con objeto de:

Recuperar sus dimensiones originales.

Prolongar su vida til de trabajo bajo condiciones de desgaste originado por abrasin, impacto, erosin, corrosin calor.

Revestimiento

Metal Base

Los revestimientos se pueden usar para solo

reconstruir partes a sus dimensiones originales

Revestimiento

METAL BASE

Los revestimientos duros se pueden usar solos, para incrementar

la resistencia contra el desgaste del metal base

Revestimiento

METAL BASE

REVESTIMIENTO DE

RELLENOEl revestimiento de relleno se puede usar en combinacion con un

revestimiento duro para reconstruir la parte y darle mayor resistencia

contra el desgaste

Razones para revestir

Reduce el costo de reemplazo de 25% a 75%.

Prolonga la vida til del equipo hasta 300%.

Reduce el tiempo muerto (de paro).

Reduce el nivel de inventario de repuestos.

Razones para revestir

Permite el uso de metales

base baratos.

Permite programar el

mantenimiento.

Permite el mantenimiento

preventivo.

Mejora la eficiencia de

mquinas.

Usos del revestimientoRecuperacin de partes a sus

dimensiones originales y proteccin

contra desgaste.

Relleno.

Relleno y recargue duro.

Ambos mejoran las caracteristicas

mejor que original.

Proteccin de partes nuevas para

aumentar su resistencia al desgaste.

Usos del revestimientoRelleno de un rodillo a para recuperar

sus dimensiones originales.

Usos del revestimiento

Relleno de un

cambio de va

de ferrocarril

para recuperar

sus

dimensiones

originales,

despus ser

esmerilado.

Usos del revestimiento

Revestimient

o duro de una

pala, como

mantenimient

o preventivo.

Usos del revestimientoRevestimiento duro de un cucharn

nuevo de una pala mecnica nueva

para alargar su vida de trabajo.

Seleccin del revestimiento

Cual es el proceso de aplicacin

de soldadura que se prefiere?

Cual es el metal base?

Cuales son los factores de

desgaste?

Que aparencia final se necesita?,

Maquinado?

Procesos de soldaduraManual (electrodo revestido).

Alambre tubular (auto-protegido).

Arco sumergido.

Oxi-gas combustible (autgena).

Tig.

Electrodo revestidoVentajas:

Disponibilidad de aleaciones.

Baja dilucin con el metal base.

Versatilidad de posiciones.

Desventajas:

Baja eficiencia de depsito.

Dificil de operar.

Prdidas por colillas

Alambres tubularesVentajas:

Proceso semi-automtico.

Disponibilidad de aleaciones.

Alta tasa de depsito.

Facil operacin.

Verstil, casi como el electrodo manual.

Desventajas:

Dilucin con el metal base.

Limitacin de posiciones.

Arco sumergidoVentajas:

Mecanizado.

Alta tasa de depsito.

Ambientes controlados.

Desventajas:

Disponibilidad de aleaciones.

Solo para posicin planas.

Alta dilucin con el metal base.

Metales base para revestir

Aceros al carbono y de baja

aleacin (magnticos).

Aceros austenticos al manganeso

(acero hadfield no-magntico).

Hierros fundidos.

Aceros al carbono y de baja

aleacion

Varios grados (carbono mximo

de 1.7%).

Al incrementarse el contenido de

carbono y/o aleantes en el metal

base tambien suben los

problemas de soldadura.

Aceros al carbono y de baja

aleacionSi el contenido de carbono aleaantes

sube, tambin sube la susceptibilidad

al agrietamiento del material por ser

ms duro y menos resistente al

impacto.

Pre-calentamiento, temperatura entre

cordones y post-calentamiento son

factores crticos cuando se revisten

estos aceros.

Temperaturas de pre-

calentamientoAl incrementarse el contenido de

carbono y/o de aleantes en el metal

base, tambin se incrementan las

temperaturas de pre-calentamiento.

Al incrementarse los espesores del

metal base, tambin suben las

temperaturas de pre-calentamiento.

Normalmente, el pre-calentamiento

debe ser seguido de un enfriamiento

lento.

TIPO DE ACERO % CARBON TEMPERATURA de DE

PRECALENTAMIENTO OC

ACEROS AL CARBONO Abajo

0.20

0.30

0.45

0.20

0.30

0.45

0.80

Hasta

90

150

260

90

150

260

430

ACEROS CARBONO MOLIBDENO 0.10

0.20

0.30

0.20

0.30

0.35

150

200

260

260

320

430

ACEROS AL MANGANESO:

Silicio Estructural

Medio Manganeso

SAE 1330

SAE 1340

SAE 1350

0.35

0.20

0.30

0.40

0.50

0.25

150

150

200

260

320

260

260

320

430

480

12% Manganeso (Hadfield)

1.25

NO REQUIERE

ACEROS DE ALTA RESISTENCIA:

Manganeso - Molibdeno

Cromo Cobre - Nquel

Cromo Manganeso

0.20

0.12

0.40

MAXIMO

150

90

200

260

200

320

ACEROS AL NIQUEL:

SAE 2015

SAE 2115

Acero Nquel

SAE 2315

SAE 2320

SAE 2330

SAE 2340

0.10

0.10

0.10

0.15

0.20

0.30

0.40

0.20

0.20

0.20

Hasta

90

90

90

90

150

200

150

150

200

260

260

320

370

ACEROS AL MOLIBDENO:

SAE 4140

SAE 4340

SAE 4615

SAE 4630

SAE 4640

SAE 4820

0.40

0.40

0.15

0.30

0.40

0.20

320

370

200

260

320

320

430

480

320

370

430

430

ACEROS AL NIQUEL CROMO:

SAE 3115

SAE 3125

SAE 3130

SAE 3140

SAE 3150

SAE 3215

SAE 3230

SAE 3230

SAE 3250

SAE 3315

SAE 3325

SAE 3425

SAE 3450

0.15

0.25

0.30

0.40

0.50

0.15

0.30

0.40

0.50

0.15

0.25

0.35

0.50

90

150

200

260

320

150

260

370

480

260

480

480

480

200

260

370

430

480

260

370

540

600

370

600

600

600

BAJO CROMO/MOLIBDENO:

2% Cr - 0.5% Mo

2% Cr - 0.5% Mo

2% Cr - 1.0% Mo

2% Cr - 1.0% Mo

Hasta

0.15

Hasta

0.15

0.15

0.25

0.15

0.25

200

260

260

320

320

430

370

430

MEDIO CROMO/MOLIBDENO

5% Cr - 0.5% Mo

5% Cr - 0.5% Mo

8% Cr - 1.0% Mo

Hasta

0.15

0.15

0.15

0.25

Max

260

320

320

430

480

480

ACEROS AL CROMO:

Tipo 410

Tipo 430

0.10

0.10

150

150

260

260

PrecalentamientoReduce la tendencia a:

Desarrollar a grietas.

Desprendimiento del cordn causado por las diferentes velocidades de contraccin, causando fisuras entre el metal base y el revestimiento.

Desarrollar porosidad.

Endurecimiento de las zonas adyacentes al cordn de soldadura.

Distorsin.

Tratamiento trmico despus de soldar

Enfriamiento lento.

Re-calentamiento y

enfriamiento lento para

relevado de tensiones

causadas por la soldadura y

para ablandar posibles zonas

duras en el metal base cerca

de la soldadura.

Aceros al carbono

AISI 1008, 1020, 1040.

Regla comn de pre-calentamiento:

Agregue un cero despus del

ultimo digito para encontrar la

temperatura en grados Farenheit.

Por ejemplo: AISI 1020: 200 oF.oC = (oF 32) / 1.8

Aceros austenticos al

manganeso

Duros, tenaces y dctiles (11 - 14% Mn).

Se endurecen al impacto.

Excelentes como base para aleaciones

quebradizas como las de altos carburos

de cromo.

Muestra propiedades magnticas una

vez que se ha endurecido por trabajo.

El calor produce efectos negativos.

Preparacin del metal base

Limpiar las grasas y aceites, remover la oxidacin presente.

Remover por completo las capas anteriores de revestimientos y grietas.

El revestimiento solo puede ser tan bueno como la preparacion del metal base.

Existen riesgos de formacin de grietas desprendimiento del cordn si no hay una buena preparacin.

Separacin de capasLa separacin de una capa o capas del

revestimiento puede ocurrir como

consecuencia de:

Errores en la seleccin del

consumible de soldadura (no

compatible con metal base).

Presencia de impurezas tales como:

hidrocarburos, xidos, pintura, etc.

Capas anteriores de revestimientos.

Factores de desgaste

5 grandes grupos de desgaste.

Abrasivo (3 categorias).

Impacto.

Adhesivo (metal-metal).

Altas temperaturas.

Corrosin.

Abrasin

Este tipo de desgaste es causado

por materiales ajenos al metal

base y que entran en contacto

(friccionan) contra las partes

metlicas.

Representa del 55% al 60% de

todo el desgaste de componentes

metlicos industriales.

3 categorias de abrasin

Abrasin con bajo esfuerzo (arena

deslizandose sobre una plancha).

Abrasin con alto esfuerzo (arena

pasando sobre una plancha bajo

alta presin).

Abrasin por ranuracin (piedras

pesadas pasando sobre una

plancha bajo presin).

Abrasin con bajo esfuerzo

MATERIAL

ABRASIVO

METAL

BASE

ABRASION CON BAJO ESFUERZO (ARENA SOBRE

METAL)PARTICULA

ABRASIVA

REBABA

METAL BASE

CONVENCIONAL

MICRO-ESQUEMA DEL DESGASTE CAUSADO

POR ARENA CON BAJO ESFUERZOARENA U OTRO ABRASIVO

DESLIZANDOSE SOBRE UNA PLANCHA

DE METAL

Abrasin con bajo esfuerzoBajo impacto.

La aleaciones que contienen carburos

de cromo tienen mucho xito en

aplicaciones donde el impacto es bajo.

Componentes tpicos:

Implementos de agricultura.

Mallas de separacin (cribas).

Bombas de lechada (slurry).

ABRASION DE

ARENA SOBRE

METAL

Abrasin con alto esfuerzo

DESGASTE DE PARTES QUE RECIBEN ALTO ESFUERZO

RODILLO

DE METAL

PARTICULA

S

ABRASIVAS

CINTA METALICA

RODILLO

DE METAL

PARTICULA

S

ABRASIVAS

REBABA

S

DOS PIEZAS METALICAS OPRIMEN

MATERIAL ABRASIVO PARA QUEBRARLO

MICRO-ESQUEMA DEL DESGASTE

CAUSADO POR ABRASIVO BAJO ALTO

ESFUERZO

CINTA METALICA

Abrasin con alto esfuerzoMs intensa que la de bajo esfuerzo (partculas abrasivas pequeas que son presionados entre dos superficies metlicas).

Se presenta donde el esfuerzo (fuerza de compresin) es aplicado por dos componentes metlicos por entre los cuales pasan los abrasivos.

La superficie de los metales termina con ranuras y grietas.

Abrasin con alto esfuerzoEl rango de aleaciones usadas:

Aceros austenticos al manganeso.

Aceros martensticos.

Aleaciones con carburos finos (como los de titanio) en una matriz dura.

Componentes tipicos:

Taladros de tierra, sin-fin.

Pulverizadoras.

Quebradoras de rodillo.

Mezcladoras.

Abrasin por ranuracin

PIED

RA

METAL

BASE

GRANDES RANURAS POR

ABRASION CONTRA

PIEDRAS

EL PESO DE LA PIEDRA IMPACTA CONTRA

EL METAL A BAJA VELOCIDAD, CAUSANDO

CORTADURAS EN EL METAL BASE

MICRO-ESQUEMA QUE MUESTRA COMO LA PIEDRA RAYA AL

METAL BASE. LA RANURA ES CAUSADA POR UN

FLUJO PLASTICO DEL METAL BASE

PIED

RA

DESGASTE DE ABRASION POR RANURACION

Abrasin por ranuracinCuando la abrasin de alto o bajo

esfuerzo esta acompaado impacto o

peso, el desgaste puede ser muy

severo.

En el metal base se producen grandes

ranuras cuando piedras de gran

tamao y con repetidas veces son

compactadas con presin.

La accin del objeto pesado es similar

a un corte.

Abrasin por ranuracinLas aleaciones que contenienen

carburos son usadas con xito cuando

se encuentran en una matriz tenaz

como un manganeso austentico.

Componentes tpicos:

Tolvas de arrastre, ostra y de poder.

Quebradoras giratorias de piedra.

Palas mecnicas.

Desgaste por impacto

DESGASTE POR IMPACTO

DESGASTE POR IMPACTO SE VE EN LA

DEFORMACION Y DESPUES LA

QUEBRADURA DE LA PARTE CON EL

MENOR PUNTO DE CEDENCIA

SIMILAR DESGASTE SE VE EN LOS

MARTILLOS ROTATIVOS PARA

QUEBRAR PIEDRAS, LOS CUALES

SUFREN ALTOS IMPACTOS

Desgaste por impacto

La rpida aplicacin de cargas

compresivas produce altas

tensiones en los componentes

metlicos.

Los metales de alta dureza pueden

ser quebrados.

Los metales dctiles se deforman

y se les pueden desprender

algunas partes.

Desgaste por impactoAceros austenitcos al manganeso (11% - 20%) son la mejor opcin.

Las aleaciones martensticas tambin ofrecen modesta resistencia al impacto.

Componentes tipicos:

Cajas de acople.

Martillos rotativos.

Barras impactadoras.

Cruces de ferrocarril.

Desgaste por adhesin

DESGASTE POR ADHESION (metal-metal)

COMPONENTE METALICO

EN MOVIMIENTO

MICRO-ESQUEMAS DE DOS SUPERFICIES METALICAS MOVIENDOSE EN DIRECCIONES

OPUESTAS, MUESTRAN ASPERITAS QUE SE SUELDAN POR EFECTO DE LA PRESSION Y

CALOR, Y LUEGO SE DESPRENDEN DE SU BASE POR LA FUERZA MECANICA DEL MOVIMIENTO

DE LAS PARTES.

Asperita despegada

COMPONENTE

METALICO

EN MOVIMIENTO

Desgaste por adhesinAproximadamente el 15% de todo el

desgaste ocurre por falta de lubricacin

entre partes metlicas en movimiento.

Los revestimientos martensticos

tienen buen xito en aplicaciones de

este tipo de desgaste de metal a metal.

Otras aleaciones con xito son:

Aceros austentico al manganeso.

Aleaciones con base de cobalto.

Desgaste por adhesin

Componentes tpicos:

Rodillos, en una acera.

Rodajes de trenes.

Cuchillos.

Ejes.

Muones, en la industria cementera.

Superficies metlicas sin

lubricacin.

Desgaste por altas

temperaturasDESGASTE POR OXIDACION

A ALTA TEMPERATURA

METAL BASE

LAS ALTAS TEMPERATURAS ENCONTRADAS EN

CIERTAS APLICACIONES PUEDEN SER CAUSA DE

DESGASTE POR DESPRENDIMIENTO Y CAUSAR

GRIETAS POR OXIDACION

Desgaste por altas

temperaturasSuperficies de acero expuestas a altas temperaturas por peridos prolongados de tiempo.

El calor afecta la micro-estructura del metal base reduciendo sus propiedades mecnicas y de esta forma su durabilidad.

La mayor causa del desgaste por calor es la fatiga trmica.

Desgaste por altas temperaturas

Los aceros martensticos (5% - 12% cromo) son utilizados extensivamente para combatir la fatiga trmica.

Los carburos de cromo retienen su resistencia al desgaste a temperaturas de hasta 1,200 oF.

Componentes tipicos:

Rodillos para colada continua.

Rodillos de laminacin en aceras.

Moldes de forjas en caliente.

Desgaste por corrosinCORROSION POR LIQUIDOS ACIDOS

LIQUIDO ACIDO (ELECTROLITICO)

OXIDO

IMPUREZAS DE CARBON

ANODOS

METAL

BASE

CATODOCUANDO AGUA CONTACTA AL ACERO SE FORMAN CELDAS ELECTRICAS Y EL

LIQUIDO ACIDO ATACA LA SUPERFICIE DEL METAL, CONVIRTIENDOLO

GRADUALMENTE EN OXIDO

Desgaste por corrosinLa forma ms comn es xido.

El xido eventualmente se desprende.

La corrosion es usualmente un factor secundario de desgaste.

La eleccin de aleaciones de revestimiento para contrarrestar la corrosion se debe considerar como un asunto por separado.

Acabado de la superficie

Se maquinar despus?

Se acabar con esmeril?

Se cortar con ox-gas

combustible?

Se tratar trmicamente?

Se aceptan grietas de alivio?

Grietas de alivio

Grietas de alivio en un revestimiento de alto contenido

de Carburos de cromo

Grietas de alivio

En la familia de los carburos, algunas

aleaciones son (por diseo) sensibles a

desarrollar grietas de alivio.

Estas grietas se necesitan para prevenir

el desprendimeinto del cordn.

Estas grietas no tienen efectos nocivos

en el desempeo del revestimiento.

Clasificacin de las

aleaciones para

revestimiento

Aleaciones austenticas.

Aleaciones martensticas.

Aleaciones de carburos.

Aleaciones austenticasA las aleaciones que retienen la micro-

estructura austentica a temperatura

ambiente se les llaman austenticas.

0.5% - 1% C, 13% - 20% de aleantes

(principalmente Manganeso, con algo

de nquel y cromo), conocidas como

aceros austenticos al manganeso

aceros hadfield manganeso.

Aleaciones austenticas0.7% C, y de 20%-30% de aleantes

(igual manganeso y cromo, con algo

de nquel) producen una austenita

estable, an en alta dilucin con

aceros al carbono y de baja aleacin.

Los depsitos austenticos no deben

ser expuestos a temperaturas mayores

de 500 oF (260 oC) para prevenir

agrietamiento por endurecimiento.

Micro-estructura austentica

Aleaciones austenticas

Excelente resistencia al impacto.

Moderada resistencia a abrasin.

Excelente para relleno.

No se debe usar en situaciones con calor extremo.

Aleaciones austenticas

McKayHardalloys

118

Chrome-

Mang

119

120

Frogalloy

Tube-Alloys

218-O

AP-O

219-O

Frogalloy-

Aleaciones martensticas La martensita es una fase dura en la micro-estructura de un acero, se obtiene a partir de un enframiento rpido desde la temperatura crtica.

La velocidad de enfriamiento es determinante en la obtencin de las caractersticas de dureza.

Se requiere de un pre-calentamiento de entre 250 oF a 600 oF para evitar grietas en el depsito de soldadura.

Micro-estructura martenstica

Aleaciones martensticas Buena resistencia al impacto.

Moderada resistencia a desgaste de

metal - metal.

Usado para relleno (bajo carbono con

menos de 5% de aleacin) y

revestimiento duro.

Aleaciones de mayor contenido de

carbono con 6% -12% de aleantes se

usan como revestimiento duro.

Aleaciones martensticas

Las aleaciones de

0.25% de carbono y

18% de aleantes (ms

que todo cromo) son

excelentes para

resistencia contra

desgaste trmico y de

metal metal.

Aleaciones martensticas

McKay

Hardalloys

:

32

58

M-932

61

Tube-Alloys:

Build Up-O

258-O

M-932O

BU-S

242-S

8620-S

236-S

HW-T

Tube-Alloys:

A250-S

821-S

258-S

861-S

865-S Mod

A420M-S

868-S

A2JL-S

Aleaciones de carburosCuando en una aleacin se tienen un

alto porcentaje de carbono con un

mnimo de 12% de aleantes

(principalmente cromo), se forman

carburos de alta dureza y se dispersan

a travs de la superficie del depsito.

Son usados cuando el principal factor

de desgaste es la abrasin.

Aleaciones de carburos

Cuando el contenido de carbono

es menor de 3%, la cantidad de

carburos formados es mnimo en

comparacin con la matriz, esto

proporciona una buena

resistencia contra la abrasion y

mantiene una aceptable

resistencia al impacto.

Micro-foto de grandes carburos en

una matriz de carburo eutectica

Aleaciones de carburosCarbono de 3% - 7%, mejor resistencia contra abrasin pero menor resistencia a impacto.

Todos los revestimientos con carburos producen grietas de alivio.

Entre ms alto el carbono en la aleacion ms rpido se desarrollan las grietas.

Se pueden aplicar a:

Aceros al carbono.

Aceros de baja aleacin.

Aceros austenticos al manganeso .

Hierros fundidos.

Aleaciones de carburosEs preferible aplicar a materiales base

de alta dureza.

Para prevenir desprendimientos, el

tamao del depsito est limitado de 2

a 4 capas.

Buena resistencia a la abrasion en

temperaturas de hasta 1,200 oF.

No son maquinables.

Aleaciones de carburos

McKayHardalloys:

65

48

140

40TiC

155

Tube-

Alloys:

240-O

255-O

218TiC-O

244-O

258TiC-O

Tube-Alloys:

A43-O

A45-O

255-G

Aleaciones No-ferrosas

Base Cobalto.

Base Nquel.

Usados para combatir casi

todo tipo de desgaste. Pero,

sus altos costos los limitan a

ser usados solo aplicaciones

especficas.

Aleaciones No-ferrosas base cobalto

Usados en aplicaciones donde

existen altas temperaturas.

Abrasion con bajo esfuerzo.

Corrosin y oxidacin.

Cobalto # 6.

Cobalto # 12.

Cobalto # 1.

Cobalto # 21.

Cobalto # 6 es el ms popular,

contiene carburos de cromo en

matriz de solucin slida de

cobalto, cromo y tungsteno.

Usado donde los factores de

desgaste estn en un ambiente de

alta temperatura y/o corrosin.

Aleaciones No-ferrosas base

cobalto

Cobalto # 12, mayor porcentaje de

carburos, mayor resistencia a desgaste

por abrasin. Pero, menor resistencia al

impacto y corrosin que el # 6.

Cobalto # 1, ms carburos que # 12.

Cobalto # 21, bajo porcentaje de

carburos, buena fuerza y ductibilidad

en temperaturas hasta 2,100 oF.

Aleaciones No-ferrosas base

cobalto

Hardalloys:

1-C

6-C

12-C

21-C

Tube-Alloys:

6-G

6-S

21-G

Aleaciones No-ferrosas base

cobalto

Se emplean como substitutos

de los base cobalto, para

reducir costos.

El nquel produce una matriz

de mayor tenacidad altas

temperaturas que las de hierro.

Soldadura de hierro fundido.

Aleaciones No-ferrosas base

nquel

ELECTRODOS

McKay C

ALAMBRES

McKay C-

T1

McKay C-G

55Ni G/S

Aleaciones No-ferrosas base

nquel