Procedura natryskiwania metalu: 4 kroki

Ten artykuł rzuca światło na cztery główne etapy związane z procesem natryskiwania metalu. Kroki są następujące: 1. Przygotowanie powierzchni 2. Materiały metalizujące i ich dobór 3. Wybór procesów metalizacji 4. Charakterystyka powłoki i jej ocena.

Krok 1. Przygotowanie powierzchni:

Ponieważ natryskiwana powłoka metalowa ma tylko mechaniczne wiązanie z podłożem, przygotowanie powierzchni nośnej jest ważnym krokiem w udanym natryskiwaniu metali. Powierzchnie, które mają być natryskiwane, muszą być absolutnie wolne od tłuszczu, oleju i innych zanieczyszczeń oraz szorstkowane, aby zapewnić mechaniczne połączenie.

W związku z tym wiąże się to z nadaniem powierzchni szorstkości lub nieregularności, do których spryskiwany metal powinien przylegać nieustępliwie. Metody stosowane do osiągnięcia pożądanej szorstkości to obróbka skrawaniem, powlekanie spoiwem i obróbka strumieniowo-ścierna.

Obróbka mechaniczna:

Powierzchnie, które mają być obrabiane po natryskiwaniu, wymagają wyjątkowo silnego wiązania. Gdy wymagana jest ciężka powłoka, obrabia się rowek lub podcięcie, aby uzyskać niezbędne zakotwienie natryskiwanych warstw metalu. Podcięcia te wykonywane są w cylindrycznych i płaskich powierzchniach, jak pokazano w Fie. 18.17.

Łączenie jaskółcze zapewnia pozytywne zakotwiczenie, ale dodatkowe koszty mogą być poniesione Rys. 18.18 pokazuje prawidłowe i niewłaściwe typy jaskółczych ogonów. W przypadku powlekania natryskowego zużytego odcinka na wale, krawędzie rozpylanego metalu powinny być w sposób pozytywny połączone w płetwy, szczególnie gdy nagromadzenie znajduje się na końcu wału, jak pokazano na rys. 18.19.

Rowki są wykonane za pomocą standardowego narzędzia odcinającego o średnicy 3 mm, o szerokości od 1, 15 do 1, 25 mm i zaokrąglone na końcu. Rowki są wycinane na głębokość 0, 65 mm i oddalone od siebie o 0, 40 mm. Siła trzymania takiej powierzchni gruntu jest znacznie zwiększona przez zwijanie grzbietów za pomocą narzędzia radełkowania.

Szybszym sposobem jest szybkie wycinanie szorstkich gwintów na tokarce na elementach takich jak wały, pręty pompy i rolki. Gwint powinien być wykonany z 12 do 16 nitek / cm przy maksymalnej głębokości gwintu około 0, 2 mm. Cięte nitki są następnie staczane za pomocą obrotowego narzędzia, dopóki nie zostaną tylko częściowo otwarte. Ten sposób przygotowania powierzchni jest całkiem zadowalający dla zastosowań, które nie wymagają zbyt dużej siły wiązania.

Przygotowanie powierzchni wewnętrznych:

Powlekanie natryskowe na powierzchniach zewnętrznych, podobnie jak na wałkach, ma tę zaletę, że kurczy się i kurczy się przy chłodzeniu, aby zapewnić działanie chwytające, takie jak rękaw termokurczliwy. Jednak kurczenie się powłoki na wewnętrznej powierzchni może spowodować oderwanie powłoki od podłoża podczas chłodzenia. Aby przezwyciężyć tę trudność, składnik, który ma być natryskiwany wewnętrznie, ogrzewa się do 175 ° C tuż przed natryskiwaniem, tak że naprężenia powstałe w powłoce z powodu chłodzenia mogą zostać zmniejszone. Wnętrze cylindrycznego przedmiotu jest przygotowywane za pomocą wytaczaka z dość grubym posuwem w celu wytworzenia koniecznego wiązania mechanicznego.

Przygotowanie płaskich powierzchni:

Tendencję powłoki do podniesienia jej z płaskiej powierzchni z powodu naprężeń skurczowych można pokonać przez natryskiwanie na krawędź, aby uzyskać działanie zaciskowe lub przez przycięcie krótkich zwężających się szczelin w pobliżu krawędzi, jak pokazano na fig. 18.19. Rogi zewnętrzne, które mają być powlekane, powinny mieć promień co najmniej 0-8 mm. Podłoże można także ogrzać do 175 ° C w celu zmniejszenia naprężeń chłodzących.

Obróbka podłoża powinna być wykonywana w stanie suchym, ponieważ olej wszelkiego rodzaju mógłby osłabić wytrzymałość połączenia. Powierzchni nie należy dotykać ręką aż do metalizacji. Jeśli jednak ręczna obsługa jest nieunikniona, komponent powinien być zawinięty w papier lub czystą szmatkę, zanim zostanie usunięty z tokarki. Jeśli jakikolwiek olej lub tłuszcz zostanie osadzony na powierzchni podłoża, należy go usunąć przez odtłuszczenie parą lub innymi metodami chemicznymi przed natryskiem powłoki.

Powłoka Bond:

Cienka powłoka natryskowa ze stopów niklu i chromu, molibdenu lub reaktywnie reagującego tlenku glinu niklu jest często nakładana na chropowatą powierzchnię w celu polepszenia jej wytrzymałości wiązania, w szczególności w przypadku natrysku ceramicznego z następnymi powłokami. Taka osadzona warstwa jest określana jako powłoka wiążąca.

Po nałożeniu obszary, które nie mają być powlekane, muszą być zamaskowane lub naoliwione, ale należy zachować ostrożność, aby olej nie przedostał się do podcięć. Aby wyeliminować taką możliwość, płomień musi przepłynąć nad podejrzanym obszarem, aby wypalić olej lub wilgoć.

Z wyjątkiem miedzi i stopów miedzi molibden wiąże się dobrze z większością metali do zastosowań serwisowych do 400 ° C, natomiast aluminidek niklu może być stosowany w temperaturach do 800 ° C. W przypadku stopów aluminium, miedzi i miedzi 9% stopu aluminium z brązu jest bardzo niezawodnym spoiwem; może być również stosowany do podłoży stalowych.

Gdy ma być naniesiona powłoka wiążąca, podcięcie wykonuje się głębiej, aby umożliwić grubość powłoki wiążącej, która może wynosić od 50 do 125 mikronów.

Oczyszczanie strumieniowo-ścierne:

Jeżeli powłoka jest natryskiwana na podłoże bez podcinania, powierzchnia nadal wymaga szorstkowania, nawet jeśli stosuje się powłokę wiążącą. Zwykle odbywa się to za pomocą obróbki strumieniowo-ściernej z użyciem czystego, ostrego, pokruszonego stalowego ziarna lub tlenku glinu do obróbki strumieniowej powierzchni za pomocą sprężonego powietrza, aby zapewnić ponowne nachylenie pod kątem mechanicznego łączenia. Gdy twardość powierzchniowa podłoża jest mniejsza niż Rc 30, może być piaskowana piaskiem z rozdrobnionego, schłodzonego żelaznego żwiru.

Natryskiwanie termiczne powinno następować jak najszybciej po przygotowaniu powierzchni, aby uzyskać optymalne wyniki.

Maskowanie:

Miejsca, w których nie trzeba natryskiwać, można zabezpieczyć maskując taśmą lub zatrzymując chemikalia, które mogą być malowane lub natryskiwane na podłoże, aby zapobiec przyleganiu powłoki. Te taśmy i powłoki zatrzymujące można usunąć po natryśnięciu metalu przez oderwanie lub szczotkowanie drutem.

Otwory, rowki wpustowe lub szczeliny w obrabianym przedmiocie, które nie mają być powlekane, są podczas obróbki strumieniowo-ściernej z drewna lub grafitu. Grafit może nie tylko wytrzymać wysokie temperatury, ale również łatwo go obrabiać lub wyrzeźbić nożem w pożądanym kształcie wtyczki. Górna część wtyczki jest zlicowana z wysokością gotowej powłoki; jeśli maska ​​wzrośnie nad powierzchnią podłoża, będzie rzucał niepowlekany cień, jeśli pistolet natryskowy nie jest trzymany prostopadle do powierzchni.

Krok # 2. Materiały metalizujące i ich dobór:

Niemal każdy materiał może być osadzony na prawie dowolnym podłożu, ale do materiałów najczęściej stosowanych do natryskiwania cieplnego należą aluminium, mosiądz, babbit (stop cyny znany również jako biały metal), brąz, kadm, miedź, żelazo, ołów, monel (63 % Ni + 33% Cu + 1% Mn), nichrom, nikiel, stal, stal nierdzewna, cyna, cynk, ceramika, kompozyty itp. Nawet molibden i wolfram są czasem używane do natryskiwania.

Materiały metalizowane są wybierane na podstawie ich cech, takich jak twardość, wytrzymałość, jakość zużycia, odporność na kurczenie i korozję itp.

Powłoki lekkie o grubości do 1-5 mm są łatwe do nałożenia i nie stwarzają specjalnych problemów, jednak materiały o grubych powłokach do 3 mm lub więcej powinny mieć właściwości niskokurczliwe.

Powłoki ceramiczne składające się z tlenku glinu, tlenku cyrkonu, krzemianu cyrkonu, tlenku chromu i glinianu magnezu nanosi się w formie prętów lub proszku. Ich temperatury topnienia mieszczą się w zakresie od 1650 ° C do 2500 ° C. Powłoki te są wyjątkowo twarde i odporne na erozję.

Powłoki kompozytowe z ceramiki i impregnatów plastikowych można łączyć z metalicznymi powłokami w celu uzyskania właściwości, które nie są możliwe w przypadku samych powłok metalowych. Na przykład, powłoki laminarne utworzone przez osady naprzemiennych warstw natryskiwanego metalu i materiałów ceramicznych, są stosowane z dobrymi wynikami w konstrukcjach zabezpieczających przed promieniowaniem rakietowym. Ceramiki i spraye metalowe mogą być mieszane w ciągle zmieniających się proporcjach w celu uzyskania stopniowania od wszystkich metali do wszystkich materiałów ceramicznych, aby zbudować tak zwaną stopniowaną konstrukcję.

Powłoki tlenku aluminium są bardzo twarde i odporne na erozję nawet w wysokich temperaturach. Takie powłoki mają dobre właściwości izolacyjne i są ekonomiczne.

Tlenek cyrkonu ma wyższą temperaturę topnienia niż tlenek glinu, a jego powłoki zapewniają dobrą odporność na szok termiczny i mechaniczny. Służy do powlekania składników rakiet w celu ochrony przed gorącymi, korozyjnymi gazami o wysokiej prędkości. Jest również stosowany do przedłużania żywotności wyżarzania i normalizowania rolek w stalowniach i rurach piecowych.

Krok # 3. Wybór procesów metalizacji:

Istnieje kilka procesów, które są stosowane do natryskiwania metali i mogą być zgrupowane w czterech pozycjach:

(i) Rozpylanie płomieni,

(ii) natryskiwanie łukiem elektrycznym,

(iii) Opryskiwanie plazmowe,

(iv) Powłoka pistoletu detonacyjnego, oraz

(v) Natrysk strumieniem powietrza.

(i) Rozpylanie płomieni :

Rozpylanie płomieniowe jest procesem natryskiwania cieplnego, który zwykle wykorzystuje płomień tlenowo-acetylenowy do topienia materiału powłoki, podczas gdy sprężone powietrze jest zwykle używane do rozpylania i wprawiania materiału w obrabiany przedmiot. Istnieją trzy warianty procesu, w zależności od postaci materiału powłokowego, w którym jest on używany, tj. Drutu, proszku i pręta.

za. Rozpylanie płomieniowe:

Rys. 18.20 pokazuje zasadnicze cechy natryskiwania drutowego, natomiast rys. 18.21 pokazuje schematycznie całą konfigurację takiego układu. Proces ten wymaga pistoletu natryskowego, acetylenu, tlenu i sprężonego powietrza oraz układu dostarczania drutu zwykle ze szpuli. Pistolet natryskowy składa się zasadniczo z napędzanego powietrzem turbiny mechanizmu podawania drutu i płomienia tlenowo-acetylenowego do topienia drutu.

Podawanie drutu odbywa się za pomocą rolek radełkowanych napędzanych przez przekładnie redukcyjne za pomocą turbiny powietrznej o dużej prędkości. Te pistolety są nieco nieporęczne i ciężkie, ale nawet wtedy często są trzymane w rękach, aby ułatwić manipulację; ostatnio roboty zostały skutecznie wykorzystane do manipulacji pistoletem i pracą.

Pistolet natryskowy znajduje się w odległości 10 do 30 cm od podłoża, które ma być powlekane, i wytwarza okrągły lub eliptyczny wzór o średnicy około 7-5 do 10 cm. Przemieszczenie pistoletu wynosi zwykle od 9 do 15 m / min powierzchni. Sprężone powietrze jest filtrowane w celu usunięcia oleju i wilgoci i zwykle jest dostarczane z prędkością 850 litrów / min.

Nie ma ograniczeń co do grubości powłoki i wykonano odkłady tak grubych jak 6 mm, jednak wspólna grubość dla natryskiwania drutu wynosi 0-75 do 1-25 mm dla zastosowań zużycia i odbudowy, podczas gdy dla zastosowań korozji osady mogą być tak cienkie jak 25 mikrony (0, 025 mm). Szybkości osadzania dla natryskiwania zależą od materiałów zużywalnych i użytych urządzeń, a ich grubość może wynosić nawet 95 m2 / h przy grubości warstwy wynoszącej 25 mikronów.

Przy obliczaniu wymaganej grubości natryskiwanej powłoki około 20% należy dopuścić do skurczu powłoki, a dodatkowo pozwolić kolejnemu co najmniej 0, 25 mm na stronę do wykończenia powierzchni, jeśli jest to wymagane. Po nałożeniu grubych powłok obrabiany przedmiot jest podgrzewany do temperatury około 200-260 ° C, aby zapobiec pękaniu wiązania mechanicznego.

Wiele materiałów jest dostępnych w postaci drucianej, ale powszechnie natryskiwane materiały to: cynk, aluminium, stale skrawalne, stale twarde, stale nierdzewne, brązy i molibden. Aluminium i cynk są używane przede wszystkim do ochrony przed korozją dużych elementów ze stali węglowej, na przykład zbiorników, kadłubów statków i mostów, podczas gdy stale nierdzewne są wykorzystywane do tego samego celu w przypadku bardziej skomplikowanych prac. Stale miękkie są wykorzystywane do przywracania wymiarów w zastosowaniach zużycia, podczas gdy twarde stale są używane do podobnych celów w bardziej ostrych warunkach zużycia; zwykle kończą się szlifowaniem.

Drutowe powłoki natryskowe mają znaczną porowatość, a ich siła wiązania jest gorsza niż w przypadku procesów natryskiwania plazmowego i innych wysokoenergetycznych. Dlatego ten proces nie jest stosowany w bardzo krytycznych aplikacjach.

b. Rozpylanie w proszku:

Natrysk płomieniem proszkowym można wykonać za pomocą palnika acetylenowo-tlenowego o odpowiedniej konstrukcji, który umożliwia wprowadzenie działania syfonu, jak pokazano na rys. 18.22. Zwykle nie stosuje się sprężonego powietrza do rozpylania i napędzania stopionego materiału, dlatego współczynniki osadzania są niskie. Porowatość jest nawet większa niż w przypadku procesu natryskiwania drucianego, a wytrzymałość spoiny może być również mniejsza niż wytrzymałość depozytu natryskowego; jednakże takie pochodnie mogą natryskiwać znacznie szerszą gamę materiałów. Dostępne materiały eksploatacyjne obejmują stale wysokostopowe, stale nierdzewne, stopy bazowe kobaltu, węgliki i materiały powłokowe.

Rys. 18.22 Ustawienia procesu dla rozpylania płomienia proszkowego

do. Rozpylanie płomienia prętów:

Temperatury płomienia w tradycyjnym palniku tlenowo-acetylenowym wynoszą zwykle około 2, 760 ° C, a zatem nie mają wystarczającej ilości ciepła, aby wytworzyć dobrą powłokę ceramiczną, w szczególności dla materiałów takich jak tlenek cyrkonu, który wymaga temperatury około 2760 ° C. Jeden palnik gazowy tlenowo-paliwowy przeznaczony do natryskiwania ceramiki, przedstawiony na ryc. 18.23, wykorzystuje solidny pręt ceramicznych materiałów eksploatacyjnych z powietrzem, aby pomóc w rozpylaniu.

Rys. 18.23 Układ do rozpylania płomienia prętów

Materiały eksploatacyjne do prętów są dostępne dla tlenku glinu, tlenku chromu, tlenku cyrkonu i mieszanek ceramicznych. Uważa się, że zatomizowane kropelki ulegające zużyciu osiągają prędkość zderzenia 2-8 m / s. Proces ten stosuje się tylko do natryskiwania ceramiki i wypełnia lukę pomiędzy procesem drutu i procesem proszkowania, ponieważ materiały zużywalne nie są dostępne dla wielu metali dla tych pierwszych, a powłoki ceramiczne otrzymane przez te ostatnie są podatne na sypanie dla zapewnienia dobrej obsługi.

(ii) Natryskiwanie łukiem elektrycznym:

W procesie natryskiwania łukowego wykorzystuje się łuk elektryczny między dwiema elektrodami zużywalnymi materiału powierzchniowego jako źródłem ciepła. Sprężony gaz, zwykle powietrze, rozpyla i rozlewa stopiony materiał na powierzchnię obrabianego przedmiotu. Ryc. 18.24 pokazuje podstawowe elementy wyposażenia procesowego.

Rys. 18.24 Proces natryskiwania łukiem elektrycznym

Dwie elektrody ulegające zużyciu są zasilane za pomocą podajnika drutu, aby połączyć je pod kątem około 30 ° i utrzymać łuk między nimi. Łuk jest samozapłonem, gdy druty są przesunięte do punktu przecięcia.

Źródłem zasilania łuku jest urządzenie do spawania ze stałym napięciem DC. Jeden drut jest dodatni, a drugi ujemny. Ze względu na różnicowe topnienie dwóch drutów, krople z dwóch elektrod różnią się znacznie wielkością. Zasadniczo prąd spawania wynosi od 300 do 500 amperów przy napięciu od 25 do 35 woltów. Do celów specjalnych zastosowano podobno prąd o natężeniu 3000 A.

Można stosować druty o średnicy od 1, 5 do 3, 2 mm, ale bardziej popularne są druty o średnicy 1, 6 mm i 2, 4 mm. Ilość osadzonego metalu zależy od aktualnego poziomu i materiału, z którego następuje rozpylanie, i może wynosić od 7 do 45 kg na godzinę. Druty kwadratowe są czasami stosowane w celu zwiększenia szybkości osadzania. Stopy osadzania są 3 do 5 razy wyższe niż w przypadku natryskiwania płomieniowego.

Suche sprężone powietrze o ciśnieniu 55 N / cm2 i natężeniu przepływu od 850 do 2250 litrów na minutę stosuje się do rozpylania i wyrzucania metalu na podłoże. Osad może zawierać znaczną porowatość i wtrącenia tlenków z utleniania zużywalnego powietrza atomizującego.

Siła wiązania powłoki jest lepsza niż w przypadku natryskiwania płomieniowego. Niemal dowolny metal, który można wciągnąć do drutu o małej średnicy można spryskać, na przykład aluminium, babbit, mosiądz, brąz, miedź, molibden, monel, nikiel, stal nierdzewna, stal węglowa, cyna i cynk - wszystko można spryskiwać. Ze względu na wysokie prędkości osadzania, proces ten jest bardzo często stosowany do natryskiwania miękkich metali, ze względu na odporność na korozję i duże konstrukcje, takie jak mosty, są natryskiwane aluminium i cynkiem w celu ochrony przed wpływami gazów atmosferycznych.

(iii) Opryskiwanie łukiem plazmowym:

W procesie natryskiwania plazmowego wykorzystuje się nieprzetransferowany łuk jako źródło topienia i rzutowania rozpylonego metalu na powierzchnię podłoża. Wykorzystuje łuk plazmowy, który znajduje się całkowicie w pistolecie plazmowym. Osocze może mieć temperaturę przekraczającą 2800 ° C; materiał przeznaczony do rozpylania wprowadza się w postaci proszku do strumienia plazmy, jak pokazano na ryc. 18.25.

Wielkość cząstek proszku wynosi zwykle 30 do 100 mikrometrów, które są dozowane przez pompę zębatą. Ponieważ temperatury plazmy są bardzo wysokie, proces ten może być stosowany do osadzania ogniotrwałych powłok, które nie mogą być nakładane za pomocą procesu płomieniowego lub łukowego, na przykład mogą osadzać nawet powłoki szklane.

Parametry wpływające na jakość powłoki obejmują odległość dyszy do pracy, wielkość i rodzaj cząstek, punkt wprowadzania proszku, prąd i napięcie łuku, rodzaj gazu plazmowego i gaz nośny cząstek.

Zasilanie wymagane do natryskiwania plazmowego opiera się na stałej wartości prądu wyjściowego przy 100% cyklu pracy. Palniki plazmowe mają moc od 40 do 100 kW, z prądem stałym od 100 do 1100 amperów przy 40 do 100 woltów. Argon i hel są najczęściej używanymi gazami plazmowymi przez azot, a wodór stosuje się czasami ze względu na niższe koszty.

Podłoże zwykle utrzymuje się poniżej 150 ° C i powleka się je prędkością proszku od 120 do 300 m / s, co daje wysoką gęstość powłoki od 85 do 95% i siłę wiązania sięgającą 6900 KPa. Porowatość osadów może wpływać na zdolność powłoki do ochrony powierzchni przed korozją. Uszczelnienie porowatości można jednak wykonać poprzez impregnację ciśnieniową epoksydów i fluoropochodnych węglowodorów.

Opryskiwanie plazmowe może być stosowane do natryskiwania metali, ceramiki (tlenków i węglików), cermetali i kompozytów, wymienionych w tabeli 18.1 .:

Metale różnią się od metali miękkich, takich jak aluminium i cynk, do zastosowań odpornych na korozję, do materiałów na bazie kobaltu do zastosowań wymagających odporności na zużycie.

Najpopularniejszymi powłokami ceramicznymi są tlenek glinu i tlenek chromu lub mieszaniny chromu i krzemionki. Są one używane głównie do zastosowań związanych z odpornością na zużycie. Ceramika taka jak tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru, cyrkonian magnezu i tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem wapnia są stosowane do powłok termicznych barierowych na częściach silnika i tym podobnych. Tlenek aluminium i tlenek magnezu / tlenek glinu są często używane do zastosowań w izolacji elektrycznej.

Najpopularniejszymi materiałami eksploatacyjnymi do cermetali do natryskiwania plazmowego są węglik wolframu / kobalt do zastosowań wymagających odporności na zużycie.

Kompozytowe materiały eksploatacyjne, takie jak proszki metalowe / grafitowe i proszki dwusiarczkowe metali / molibdenu, są zwykle używane do specjalnych zastosowań.

Opryski plazmowe są tak szeroko stosowane w krytycznych komponentach, że istnieje znacząca baza danych dostępna na temat właściwości wielu złóż.

Podciśnieniowe opryskiwanie plazmowe jest odmianą procesu, w którym przedmiot obrabiany i palnik plazmowy są zamknięte w komorze próżniowej o ciśnieniu 50 torr. Zaletami są wyższa wytrzymałość połączenia i doskonała kontrola wymiarowa grubości powłoki.

Największą wadą opryskiwania plazmowego w porównaniu z innymi procesami natryskiwania cieplnego jest koszt sprzętu i jest to najdroższy z procesów, które można zakupić. Ponadto sprzęt jest skomplikowany i nieporęczny.

Pomimo tych wad proces natryskiwania plazmowego jest procesem roboczym procesów natryskiwania cieplnego ze względu na dużą różnorodność metali, które można osadzać, niską porowatość, wysoką siłę wiązania i wysokie szybkości osadzania osiągalne w tym procesie.

(iv) Powłoka pistoletu detonacyjnego :

Proces detonacji lub d-gun jest zastrzeżonym procesem Linde Air Products Company, który polega na detonacji tlenu i mieszaniny acetylenu w celu stopienia i przepalenia materiału powłoki na powierzchni podłoża. Chociaż proces ten został opracowany około 1960 roku, wciąż pozostaje własnością z powodu wielu szczegółów związanych z wytwarzaniem odpowiednich parametrów w celu uzyskania udanych zastosowań powłok.

Na ryc. 18.26 pokazano podstawowe elementy pistoletu typu d składającego się z długiej (kilku metrów) lufy o średnicy wewnętrznej około 25 mm. Proszek o wielkości cząstek 60 mikronów jest podawany do pistoletu pod niskim ciśnieniem, a następnie mieszanina gazów tlenowo-acetylenowych jest wprowadzana do komory spalania i detonowana za pomocą świecy zapłonowej.

Temperatura detonacji wynosi około 3900 ° C, co wystarcza do stopienia większości materiałów. Detonacja wytwarza prędkość cząstki około 7300 m / s. Detonacje powtarza się od 4 do 8 razy / s, az gazu azotowego używa się do wypłukiwania produktów spalania po każdej detonacji, a aerozole ciekłego dwutlenku węgla są wykorzystywane do schładzania obrabianego przedmiotu podczas opryskiwania w celu uniknięcia zmian metalurgicznych i wypaczenia. Każda detonacja daje powłokę o grubości kilku mikronów. Typowy zakres grubości koalescencji wynosi od 75 do 125 mikrometrów z chropowatością powierzchni osadzonej powłoki w zakresie od 3 do 6 mikronów rms i porowatością w zakresie od 0-25 do 1%.

Jedną z dużych wad tego procesu jest to, że wytwarza on znaczny hałas, dlatego jest zainstalowany w dźwiękoszczelnym pokoju z betonowymi ścianami o grubości 45 cm. Operator uruchamia pistolet spoza pomieszczenia, co wiąże się ze znaczną mechanizacją.

Niemal każdy materiał można spryskiwać za pomocą pistoletu typu d, ale ten proces jest najczęściej stosowany do natryskiwania zaawansowanych technologicznie powłok, węglików, ceramiki i skomplikowanych kompozytów. Wytrzymałość spoiwa sięgającą 70 MPa może zostać osiągnięta, a otrzymana w ten sposób powłoka jest uważana za najlepszą powłokę natryskową.

Materiały najczęściej natryskiwane przez d-gun obejmują tlenek glinu, tlenek glinu i tlenku glinu, węglik chromu, węglik wolframu ze spoiwem kobaltowym; węglik wolframu - węglik wolframu - mieszanina węglika ze spoiwem stopu niklu i chromu. Są to przede wszystkim powłoki odporne na zużycie do serwisowania w podwyższonej temperaturze. Specyficzne zastosowania obejmują platerowane plombowane pierścienie i wskaźniki pierścieniowe, krawędzie obcinarki narażone na intensywne zużycie, takie jak noże do skrawania gumowych i plastikowych lub cylindryczne wiertła do cięcia płytek akustycznych i papieru.

(v) Natrysk strumieniem powietrza:

Ten proces natryskiwania cieplnego wprowadzony do przemysłu w 1981 r. Ma być konkurencyjny w stosunku do procesu d-gun pod względem jakości i jest znany pod nazwą handlową Jet-Kote. Zaletą tego jest to, że sprzęt do niego można kupić, gdy sprzęt d-gun nie jest sprzedawany, a natryskiwanie można wykonać w jednym z 20 nieparzystych ośrodków firmy Linde Air Products, które mają sprzęt.

W palniku rozpylania spalinowego, pokazanym schematycznie na fig. 18.27, tlen i gaz opałowy taki jak wodór, propylen lub inne gazy węglowodorowe są zapalane przez płomień pilotowy w komorze spalania palnika, który jest prostopadły do ​​dyszy palnika. Materiał przeznaczony do rozpylania wprowadza się do środka strumienia strumienia z podajnika proszkowego, stosując gaz nośny, który jest kompatybilny z mieszaniną gazów tlenowo-paliwowych.

Ciśnienie gazu spalinowego wynosi od 400 do 600 KPa, a temperatura płomienia w punkcie wprowadzania proszku wynosi około 3000 ° C. Strumień gazu spalinowego może mieć maksymalną prędkość około 1400 m / s (około 4 mach), czyli jest szybszy niż d-gun. Siła wiązania powłoki jest funkcją prędkości cząstek i temperatury, i zwykle jest większa niż 70 MPa. Gęstość osadu wynosi 90% lub więcej niż gęstość teoretyczna, z rozpyleniem o średnicy około 25 mm. Materiał może być odkładany z szybkością około 4, 5 kg na godzinę.

W przypadku natryskiwania strumieniowego cermet z węglika wolframu / kobaltu jest najpopularniejszym materiałem zużywalnym do zastosowań związanych ze zużyciem, a proces ten został z powodzeniem zastosowany do napawania twardego na bazie kobaltu, ceramiki, stali nierdzewnych i innych materiałów odpornych na korozję.

Główną zaletą tego procesu jest to, że sprzęt można kupić po koszcie niższym niż sprzęt do natrysku plazmowego. Jego główne ograniczenia to brak odpowiednich materiałów zużywalnych, wymogi bezpieczeństwa dotyczące ograniczania reakcji spalania typu rakieta w palniku, a koszty gazu są wysokie ze względu na wysokie ciśnienie i wysoką prędkość przepływu do 28 m3 / godzinę dla tlenu.

Krok # 4. Charakterystyka powłoki i ocena:

Fizyczne i mechaniczne właściwości depozytu natryskowego zwykle znacznie różnią się od właściwości oryginalnego materiału, ponieważ osadzona struktura jest płytkowa i niejednorodna. Dlatego powłoki muszą być sprawdzane pod kątem pęknięć, porów, pęcherzy i pustych przestrzeni. Ponieważ natryskiwane powłoki są porowate, muszą być przeskalowane przez odpowiednie szczeliwa, jeśli są stosowane w zastosowaniach odpornych na korozję. Ponieważ powłoki te przylegają mechanicznie, nie powinny być stosowane w warunkach eksploatacji, w których występują uderzenia i tarcie.

Grubość powłoki zależy od wymagań serwisowych i związanych z tym kosztów. Całkowita grubość napylanych powłok na wałach jest określona przez maksymalny naddatek na zużycie, minimalną grubość powłoki, która musi być natryskiwana, oraz naddatek na wykończenie. Minimalna grubość powłoki zależy od średnicy wału podanej w tabeli 18.2.

Zmiany grubości powłoki zależą od rodzaju przygotowania powierzchni, a całkowite odchylenie w przypadku rutynowych oprysków produkcyjnych za pomocą zamontowanego sprzętu wynosi 0, 05 mm w przypadku natryskiwania drutu.

Skurcz natryskiwanych powłok również wymaga starannego rozważenia, ponieważ wpływa na grubość ostatecznego osadu. Naprężenia mogą powodować pękanie grubych powłok metalowych o dużej wartości skurczu, jak ma to miejsce w przypadku austenitycznych powłok ze stali nierdzewnej (ASS).

Ten szczególny problem można jednak rozwiązać, najpierw natryskując martenzytyczną stal nierdzewną (MSS) na podłożu, a następnie rozpylając nad nim ASS, aby uzyskać pożądaną grubość. Spray MSS tworzy silne wiązanie z podłożem ze stali węglowej, ma dobrą wytrzymałość w stanie rozpylonym i zapewnia doskonałą powierzchnię dla powłok ASS.

Niektóre natryskiwane powłoki są poddawane dodatkowej obróbce w celu uzyskania bardziej skutecznej fuzji z podłożem. Stapianie natryskowych osadów uzyskuje się przez stopniowe i równomierne ogrzewanie do temperatury topnienia od 1000 do 1300 ° C w zależności od materiału metalizującego.

Różne metody stosowane do obróbki termojądrowej obejmują palnik gazowy tlenowo-paliwowy, piec lub ogrzewanie indukcyjne zwykle w atmosferze obojętnej lub redukującej w celu uniknięcia utleniania zarówno złoża jak i substratu przed osiągnięciem temperatury topnienia. Dokładna regulacja temperatury jest wymagana w celu uzyskania dobrej jakości stopionej powłoki.

Aplikacje:

Natryskiwanie metalu było początkowo przeznaczone do budowania powierzchni, które uległy zużyciu, erozji, niewspółosiowości lub zostały błędnie obrobione; jednak obecnie jego zastosowanie obejmuje różne dziedziny, w tym ochronę przed korozją i utlenianiem, elementy maszyn, przemysł, odlewnictwo, samoloty i pociski.

Spektakularnym zastosowaniem metalowego natryskiwania jest powlekanie skóry, ceramiki, drewna i tkanin, bez niszczenia materiału podkładu.

Stale aluminiowe, cynkowe i nierdzewne są natryskiwane w celu ochrony powierzchni przed utlenianiem i odpornością na korozję. Twarde osady stopu są często używane na częściach maszyn, takich jak tłoki pompy, pręty pompy, siłowniki hydrauliczne, sekcje pakowania wałów turbiny parowej i zawory.

Wielowarstwowe osady różnych materiałów służą do ochrony przed utlenianiem w przypadku doniczek cyjankowych, pieców do pieca, puszek do wyżarzania i przenośników paleniskowych.

Tlenek cyrkonu i ceramika z tlenku glinu są czasem używane do zapewniania warstw barierowych.

Kontury drogich wzorów i płyt dopasowujących można zmieniać przez natryskiwanie, a następnie odpowiednie wykończenie. Wadliwe odlewy można również uratować poprzez odkładanie natryskowe.

W przemyśle elektrycznym natryski metali są stosowane w celu zapewnienia wytrzymałości od 50 do 100% w porównaniu z tym samym materiałem w formach odlewniczych lub kutych. Takie aplikacje obejmują natryskiwanie miedzi na styki elektryczne, szczotki węglowe i szkło w bezpiecznikach samochodowych, a także srebro na stykach miedzianych. Osady w aerozolu ceramicznym są wykorzystywane w przemyśle elektrycznym do izolacji. Ekranowanie magnetyczne elementów elektrycznych może być wykonywane za pomocą depozytów cynku stosowanych w obudowach elektronicznych i obudowach. Płyty skraplacza można wykonać natryskując aluminium po obu stronach taśmy z materiału.

W samolocie i pociskach proces ten jest stosowany w uszczelnieniach powietrznych i powierzchniach odpornych na zużycie, aby zapobiec powstawaniu zacieków i zatarcia w podwyższonej temperaturze.