In de industriële productie spelen rollen een cruciale rol bij het rollen, ondersteunen, aandrijven, richten, coaten en geleiden. Door de toenemende verwerkingssnelheden, complexere bedrijfsomstandigheden en hogere materiaalhardheid voldoen traditionele rollen van koolstofstaal of gelegeerd staal steeds minder aan de eisen van hoge slijtvastheid, hoge belasting en hoge stabiliteit.
Daarom zijn met hardmetaal beklede rollen, hoogwaardige oppervlakteversterkende rollen, een belangrijke keuze geworden voor veel industrieën.
Veel mensen stellen zich echter nog steeds een fundamentele vraag: Zijn zemet hardmetaal beklede rollenIs het echt harder dan staal?
Hoeveel harder zijn ze dan gewone stalen rollen? Waarom is hun hardheid zo sterk verhoogd? Zijn alle met hardmetaal beklede rollen harder dan stalen rollen? Betekent een verhoogde hardheid een algehele prestatieverbetering?
Dit artikel gaat dieper in op de antwoorden op deze vragen.
Wat zijn met hardmetaal beklede rollen?
Carbide-gecoate rollen zijn rollen waarbij carbide-materiaal aan het roloppervlak is gehecht door middel van hoogenergetische oppervlaktebehandelingstechnologieën zoals spuiten, oplassen en HVOF (High-Voltage-Free Coating). Dit geeft het roloppervlak een extreem hoge hardheid, slijtvastheid en corrosiebestendigheid.
Veelvoorkomende carbiden zijn onder andere:
• Wolfraamcarbide (WC)
• Chroomcarbide (Cr₃C₂)
• Titaancarbide (TiC)
• Metaalbindmiddelen (zoals Co, NiCr)
De oppervlaktehardheid van met hardmetaal beklede rollen is vaak vele malen, of zelfs tientallen malen, hoger dan die van staal.
Wat betekent "hardness" eigenlijk in de industrie?
Het beoordelen van de hardheid van een wals is niet gebaseerd op intuïtie, maar op wetenschappelijke indicatoren, zoals:
• HV (Vickers-hardheid)
• HRC (Rockwell-hardheid)
• HRA (Hardheidsmeting voor superharde materialen)
Hardheid geeft de weerstand van een materiaal tegen vervorming, indrukking en slijtage aan.
Een hogere hardheid betekent over het algemeen:
• Hogere slijtvastheid
• Minder gevoelig voor krassen
• Minder gevoelig voor deuken
• Langere levensduur
Hardheid is daarom een van de belangrijkste indicatoren voor het meten van de oppervlakteprestaties van rollen.
Zijn met hardmetaal beklede rollen harder dan stalen rollen?
Het antwoord is een volmondig ja: met hardmetaal beklede rollen zijn harder dan staal, meerdere malen of zelfs meer dan tien keer harder.
Waarom kunnen we daar zo zeker van zijn?
De reden hiervoor is dat hun hardheidsbereiken totaal verschillend zijn.
Wat is de gemiddelde hardheid van met hardmetaal beklede rollen?
Afhankelijk van de materiaalsamenstelling en het fabricageproces is de oppervlaktehardheid van met hardmetaal beklede rollen over het algemeen als volgt:
HVOF-carbidecoating:
• HV 1100 – 1500
• Gangbare WC-Co- en WC-CoCr-coatings
Plasmaspuitcoating:
• HV 900 – 1300
Chroomcarbide coating:
• HV 700 – 1100
• Bijzonder geschikt voor corrosieve omgevingen
Lasercladding met hardmetaalcoating:
• HV 600 – 1200
• Extreem hoge hechtsterkte
Deze hardheden overtreffen die van gewone stalen rollen en de meeste gelegeerde stalen rollen ruimschoots.
Wat is de gemiddelde hardheid van staal?
Afhankelijk van het materiaal varieert de hardheid van staal als volgt:
Gewoon koolstofstaal:
• HV 120 – 200
Gelegeerd staal na warmtebehandeling:
• HV 300 – 500
Gereedschapsstaal (gehard):
• HV 600 – 800
Zelfs het hoogwaardigste gereedschapsstaal kan echter moeilijk de hardheid van de WC-coating in met hardmetaal beklede rollen benaderen (ongeveer HV 1100 – 1500).
Daarom:
De hardheid van met hardmetaal beklede rollen is doorgaans 2, 3 of zelfs meer dan 10 keer zo groot als die van staal.
Waarom kunnen met hardmetaal beklede rollen een hogere hardheid hebben dan stalen rollen?
De hoge hardheid van met hardmetaal beklede rollen is te danken aan drie aspecten:
1. Het materiaal zelf is extreem hard.
Hardmetaalverbindingen (zoals WC en Cr₃C₂) zijn van nature extreem hard, waardoor ze geschikt zijn voor de productie van snijgereedschappen, mallen en slijpschijven.
Bijvoorbeeld:
• De microhardheid van WC kan HV 2000 bereiken.
• Gereedschapsstaal heeft een hardheid van slechts ongeveer HV 800.
Harde legeringen zijn in wezen één van de superharde materialen in de industrie.
2. Spuit- of bekledingsprocessen zorgen ervoor dat de coating dicht en gelijkmatig wordt.
Het HVOF-proces maakt het bijvoorbeeld mogelijk dat poeder met supersonische snelheid op het roloppervlak inslaat, waardoor het volgende wordt gevormd:
• Hoge dichtheid
• Hoge hechtsterkte
• Extreem lage porositeit
Dit verhoogt de hardheid van de coating nog verder.
3. De regelbare laagdikte zorgt ervoor dat de hardheid meer geconcentreerd is aan het oppervlak.
De hardheid hoeft niet door het hele rollichaam heen te dringen; ze hoeft alleen maar geconcentreerd te zijn op het roloppervlak.
Dit leidt tot:
• Lagere kosten
• Verbeterde prestaties
• Onveranderde rollichaamsterkte
De coating versterkte de hardheid aanzienlijk, waardoor het het meest slijtvaste deel van de rolbehuizing werd.
Op welke specifieke manieren komt de hoge hardheid van met hardmetaal beklede rollen tot uiting?
Veel gebruikers kennen de ware betekenis van hoge hardheid niet.
Hardheid is niet zomaar een getal; het weerspiegelt de algehele prestatie van de wals.
Zijn rollen met een harde legeringscoating slijtvaster?
Ja.
Een hoge hardheid betekent dat het roloppervlak minder gevoelig is voor:
• Krassen
• Deuken
• Draag bandjes
• Verslechtering van de oppervlakteruwheid
Geschikt voor langdurig gebruik op hoge snelheid.
Zijn met hardmetaal beklede rollen bestand tegen hogere druk?
Vergeleken met stalen rollen:
• Gecoate rollen zijn beter bestand tegen putcorrosie.
• Minder gevoelig voor deukjes in het oppervlak
• Bestand tegen hogere wrijving
Daarom zijn ze ideaal voor zware omstandigheden zoals kalanderen, walsen en strekken.
Zijn met hardmetaal beklede rollen beter bestand tegen corrosie?
Sommige carbiden (zoals Cr₃C₂) zijn beter bestand tegen corrosie dan staal.
Bijvoorbeeld:
• Zuurbestendigheid
• Alkalibestendigheid
• Zoutnevelbestendigheid
• Weerstand tegen corrosie in natte omstandigheden
Daarom,met hardmetaal beklede rollenzijn geschikt voor coatings, natte processen en chemische omgevingen.
Waarom kan de hardheid van met hardmetaal beklede rollen variëren, zelfs als ze van hetzelfde type zijn?
De volgende factoren beïnvloeden de uiteindelijke hardheid van met hardmetaal beklede rollen:
1. Verschillende materiaalsamenstellingen
Bijvoorbeeld:
• WC–Co-coatings hebben een hogere hardheid dan Cr₃C₂–NiCr-coatings.
• WC–CoCr heeft een sterkere corrosiebestendigheid dan puur WC
De keuze van de coating moet daarom aansluiten bij de bedrijfsomstandigheden.
2. Verschillende processen
Bijvoorbeeld:
• HVOF bereikt de hoogste hardheid
• Plasmaspuiten is de op één na beste optie.
• Laserbekleding heeft een stabiele, maar iets lagere hardheid.
De verwerkingstechnologie bepaalt de kwaliteit van de coating.
3. Verschillende laagdikte
Een te dikke laag is gevoelig voor scheuren; een te dunne laag is niet slijtvast.
4. Verschillende sterktes van het substraatmateriaal
Een te zachte ondergrond kan het algehele ondersteunende effect van het oppervlak beïnvloeden.
Betekent een hoge hardheid dat met hardmetaal beklede rollen beter geschikt zijn voor alle bedrijfsomstandigheden?
Hoge hardheid betekent niet per se een algeheel voordeel.
Hoewel de hardheid van met hardmetaal beklede rollen veel hoger is dan die van staal, betekent dit niet dat ze per se geschikt zijn voor alle toepassingen.
Zijn er mogelijke nadelen verbonden aan de hoge hardheid van met hardmetaal beklede rollen?
Gebruikers dienen rekening te houden met de volgende punten:
1. De coating kan broos worden.
Een hogere hardheid betekent over het algemeen een brozer materiaal.
Daarom zijn met hardmetaal beklede rollen mogelijk niet geschikt voor:
• Grote impact
• Intermitterende impacten
• Buitengewoon hoge puntbelastingen
In deze situaties is een massieve stalen rol stabieler.
2. De coating kan loslaten (als het proces niet goed is uitgevoerd).
Het risico op afbladderende coating komt meestal voort uit:
• Lage hechtsterkte
• Coating te dik
• Verschil in thermische uitzetting
• Onvoldoende voorbehandeling van de roller
Een hoge hardheid betekent op zich niet automatisch een hoge betrouwbaarheid.
3. Reparatie van het roloppervlak is moeilijk.
Een hogere hardheid maakt polijsten en repareren lastiger.
Wanneer is een stalen rol geschikter dan een rol met een hardmetalen coating?
Hoewel staal minder hard is dan hardmetaalcoatings, blijft het in bepaalde situaties een betere keuze:
• Omgevingen met grote impact
• Hoge eisen aan taaiheid
• Contact met flexibele materialen
• Kostenbeperkingen
• Wanneer een extreem hoge vervormingstolerantie vereist is
De sleutel tot het kiezen van een wals is dus niet: hoe harder, hoe beter, maar eerder: de meest geschikte hardheid.
Rollen met een hardmetalen coating zijn aanzienlijk harder dan staal, doorgaans meerdere tot tien keer harder.
Dit maakt ze uitzonderlijk superieur op het gebied van slijtvastheid, oppervlaktestabiliteit en corrosiebestendigheid.
Voordelen van met hardmetaal beklede rollen:
• De HV-waarde kan oplopen tot 900–1500, meerdere malen hoger dan die van staal.
• Uitstekende slijtvastheid
• Goede corrosiebestendigheid
• Hoge oppervlaktestabiliteit
• Lange levensduur
Nadelen van met hardmetaal beklede rollen:
• De coating kan broos zijn, waardoor stoten vermeden moeten worden.
• Moeilijk te repareren
• Hogere kosten dan gewone verchroomde of stalen rollen
• Afhankelijkheid van hoogwaardige spuitprocessen
Hoewel met hardmetaal beklede rollen inderdaad harder zijn dan stalen rollen, hangt hun geschiktheid af van de specifieke bedrijfsomstandigheden, en niet alleen van de hardheidswaarde zelf.