Р
Газотермическое напыление – способ обработки поверхности, при которой различные металлы и керамика в виде проволоки и порошков напыляется на обрабатываемое изделие.
Газотермическое напыление применяется для защиты от коррозии или изменения их поверхностных свойств для улучшения параметров износостойкости или тепловой проводимости.
Все виды газотермического напыления предполагают формирование капель (частиц) малого размера расплавленного материала и перенос их на обрабатываемую поверхность, где они удерживаются, формируя тем самым прочное покрытие.
Для создания расплавленных частиц применяется мощный источник высокой температуры. После контакта с обрабатываемой поверхностью, частицы сглаживаются на ней, застывают и механически закрепляются, во-первых на основании и затем друг на друге, поскольку толщина покрытия увеличивается в процессе обработки.
Так как в расплавленных частицах содержание тепловой энергии по отношению к размеру распыляемых компонентов мало, то во время процесса на основу передается очень маленькое количество тепловой энергии. В связи с тем, что повышение температур в распыляемых частицах минимально, то тепловой деформации обычно не наблюдается. Это является основным преимуществом термического напыления перед способом горячей гальванизации.
Применение термометализации.
Термическая металлизация - это технология, которая защищает и значительно продлевает срок службы различного рода оборудования в самых неблагоприятных условиях и в ситуациях, когда покрытие имеет жизненно важное значение.
Существует огромное разнообразие металлопокрытий, но из всего этого многообразия можно выделить 2 основные группы:
Группа 1 - антикоррозионные и декоративные покрытия;
Группа 2 – инженерные покрытия, такие как износостойкие и теплоизолирующие.
Широко применяются четыре основных типа термической металлизации:
-
Электродуговая металлизация (ARC SPRAY)
-
Газопламенное напыление (FLAME SPRAY)
-
Плазменное напыление (PLASMA SPRAY)
-
Сверхзвуковое напыление (HVOF)
Электродуговое напыление:
-
Источник высокой температуры: электрическая дуга.
-
Материал для напыления: проволока.
-
Перемещение расплавленного металла:воздух от компрессора.
Процесс:
При электродуговом напылении дуга формируется при контакте двух противоположно заряженных металлических проволок. Расплавленный металл распыляется через воздушное сопло на заготовку. Подача проволоки происходит при помощи электрического или пневмопривода и редуктора.
Проволока может подаваться тремя разными способами, каждый из которых имеет свои преимущества.
Push - это способ, при котором проволока проталкивается через привод к пистолету,
Pull – это способ, при котором проволока протягивается от привода, установленного на пистолете,
Push/Pull –это комбинация двух предыдущих. Проволока подается из портативных MIG катушек либо бочек, в зависимости от требования заказчика.
Газопламенное напыление.
-
Источник высокой температуры: смесь газа и кислорода (ацетилен или пропан).
-
Материал для напыления: проволока, порошок или керамический пруток.
-
Перемещение расплавленного металла: воздух от компрессора.
Процесс:
Проволока подается при помощи приводных валиков через кислородно-пропанное пламя, где она плавятся.
Через воздушное кольцевое сопло происходит выброс струи сжатого воздуха, который распыляет расплавленный материал на поверхность обрабатываемого изделия.
Подача проволоки происходит при помощи пневмопривода и редуктора, которые являются частью пистолета. Диаметр проволоки, которая используется для термического напыления, варьируется от 1.6мм до 4.76мм (1/16” до 3/16”).
Проволока обычно подается из катушек или бочек.
Плазменное напыление.
-
Источник высокой температуры: плазменная дуга. Материал для напыления: металл, керамика.
-
Перемещение расплавленного металла: плазменная струя.
Процесс:
Плазма - термин, используемый для того, чтобы описать газ, который был разогрет до такой высокой температуры, что он ионизируется и становится электрически проводящим. В случае плазменного распыления, плазма создается электрической дугой, горящей в зоне носика плазменной горелки, и газ дуги сформирован в плазменную струю. Частицы порошка водятся в эту струю, где они плавятся и затем переносятся на обрабатываемую поверхность с высокой скоростью.
Температура зоны обработки остается сравнительно низкой (до 200оС), потому что плазма локализована в горелке.
Сверхзвуковое напыление.
-
Источник высокой температуры: жидкое топливо и кислород,
-
Материал для напыления: порошок.
-
Перемещение расплавленного металла: струя пламени.
Процесс:
Топливо (в нашем случае керосин) смешивается с кислородом и поджигается. Продукты сгорания проходит через сопло горелки с уменьшающимся диаметром и ускоряются до скорости приблизительно 1,500 м/сек. Порошок вводится в струю пламени, где плавится и разгоняется до скорости пламени.
Высокая скорость воздействия частиц металла на обрабатываемую основу обеспечивает очень плотную структуру покрытия.
Схема горелки дугового металлизатора
Внешний вид дугового металлизатора
Схема газопламенной горелки
Система газопламенного напыления
Схема плазменной горелки
Система плазменного напыления
Схема сверхзвуковой горелки
Система сверхзвукового напыления
Руководство для выбора пригодных для напыления деталей.
Термин инженерные покрытия в термометаллизации означает напыление металла на детали различных машин для восстановления изношенных или неправильно обработанных поверхностей и придание поверхности новых деталей необходимых качеств, таких как износостойкость, антикоррозионная устойчивость и т.д.
Изначально нанесение инженерных покрытий ограничивалось только восстановлением изношенных покрытий, но со временем с внедрением новых технологий, удалось добиться восстановления поверхности деталей с высоким напряжением, таких как газовые турбины двигателей самолетов.
Пригодность процесса термометаллизации для той или иной области применения можно определить, опираясь на следующие фундаментальные принципы:
Материалу основе не придается дополнительная прочность благодаря напылению. Поэтому очень важно подготовить деталь под напыление таким образом, чтобы она выдерживала механическую нагрузку, которой она будет подвергаться во время процесса обработки. Например: Изношенная до состояния превышающего допустимую норму, необходимую для шлифовки, ось коленчатого вала не может быть восстановлена.
Напыление не возможно, если часть поверхности детали или вся поверхность детали подвержена поперечной нагрузке. Например: зубья шестерни, пазы, резьба и т.д. не могут быть восстановлены с помощью напыления
Напыление не возможно, если поверхность обрабатываемой детали подвержена точечной нагрузке. Например: игольчатые ролики и пазы роликоподшипников, где несущие элементы находятся в непосредственном контакте с напыленным покрытием.
Напыление не возможно, если поверхность детали подвергалась процессу упрочнения, такому как азотирование.
Принимая во внимание все перечисленное выше, практически все металлические поверхности и поверхности из различных сплавов могут быть обработаны с помощью металлизации:
Опорные поверхности
К ним относятся опоры подшипников, шестерен и зубчатых передач, т.д. Подшипники или другие элементы могут быть установлены с помощью прессовой, скользящей посадки или посадки с натягом и могут иметь различные формы шпоночных канавок, но все они могут быть обработаны с помощью металлизации.
Корпуса деталей
Для напыления корпусов деталей применяется такая же технология, что и для опорных поверхностей с небольшими изменениями обработки внутренних диаметров.
Установочные поверхности
За исключением напыления плоских и внутренних поверхностей не возникает никаких сложностей.
Несущие поверхности.
Выбор материала для напыления несущих поверхностей определяется материалом соприкосновения этих поверхностей. Например: На шейку коленвала работающую внутри подшипника из белого метала, можно напылить любой металл, а детали из олова/бронзы или олова/индия или алюминиевые подшипники скольжения должны быть обработаны с помощью 60Е или 103Т.
Подшипники.
В стандартных случаях напыления шариковых или роликовых подшипников производится напыление корпуса или опорной поверхности, как описано выше. Восстановление бронзовых подшипников осуществляется непосредственно напылением слоя на поверхность подшипника.
Уплотнительные контактные поверхности.
При обработке набивки сальника необходимо обращать внимание на разновидность набивки
Пример выбора покрытий
Выбор наносимого покрытия зависит от способа последующей обработки поверхности. Если впоследствии вы будите обрабатывать поверхность с помощью шлифовального станка, то предпочтительнее использовать 60Е 13% хромированную сталь, если нет, то лучше использовать 57Е, так как покрытие, полученное с использованием этого материала, может быть обработано на токарном станке.
Все нанесенные в процессе термонапыления материалы имеют способность, остывая, сжиматься. Вследствие усадки возникает напряжение внутри обрабатываемой поверхности, образуются трещины, либо происходит отслоение покрытия. Степень усадки поверхности зависит от используемого материала, 60Е 13% хромированная сталь имеет самую низкую степень усадки, а 80Е (18/8 нержавеющая сталь) и 30Е (низкоуглеродистая сталь) – самую высокую. Такие материалы, как 60Е и 57Е, не только обладают превосходными антикоррозионными свойствами, так же не нуждаются в дополнительной механической обработке, но и имеют очень низкий процент усадки.
