Metode de pulverizare

Pulverizare — procesul tehnologic de formare a acoperirilor prin pulverizarea particulelor lichide dispersate care se depun la impactul cu suprafața. Viteza de răcire a particulelor este de 10.000-100.000.000 de grade pe secundă, ceea ce are ca rezultat cristalizarea foarte rapidă a acoperirii pulverizate și o temperatură scăzută de încălzire a suprafeței.

Acoperirile sunt pulverizate pentru a crește rezistența la coroziune, rezistența la uzură, rezistența la căldură și repararea ansamblurilor și pieselor uzate.

Există mai multe moduri de a pulveriza acoperirile:

1) Pulverizare cu flacără cu sârmă, pulbere sau baston (Fig. 1, 2). Materialul dispersat este topit în flacăra unui arzător cu gaz prin arderea unui gaz combustibil (de obicei un amestec de acetilenă-oxigen în raport de 1: 1) și este transportat la suprafață de un curent de aer comprimat. Temperatura de topire a materialului pulverizat trebuie să fie mai mică decât temperatura de flacără a amestecului combustibil (tabelul 1).

Avantajele acestei metode sunt costul scăzut al echipamentului și funcționarea acestuia.

Orez. 1. Pulverizare cu sârmă cu flacără

Orez. 2.Schema echipamentului de pulverizare cu sârmă poștală: 1 — uscător de aer, 2 — recipient de aer comprimat, 3 — butelie de gaz combustibil, 4 — reductoare, 5 — filtru, 6 — butelie de oxigen, 7 — rotametre, 8 — pistol de pulverizare, 9 — alimentare cu sârmă canal

Tabelul 1. Temperatura de flacără a amestecurilor combustibile

2) Pulverizarea cu detonație (Figura 3) se efectuează mai multe cicluri pe secundă, pentru fiecare ciclu grosimea stratului pulverizat fiind de aproximativ 6 microni. Particulele dispersate au o temperatură ridicată (peste 4000 de grade) și viteză (peste 800 m/s). În acest caz, temperatura metalului de bază este scăzută, ceea ce exclude deformarea termică a acestuia. Cu toate acestea, deformarea poate apărea din acțiunea unei unde de detonare și aceasta este o limitare a aplicării acestei metode. Costul echipamentului de detonare este, de asemenea, mare; este necesară o cameră specială.

Orez. 3. Pulverizare cu detonare: 1 — alimentare cu acetilenă, 2 — oxigen, 3 — azot, 4 — pulbere pulverizată, 5 — detonator, 6 — conductă de răcire cu apă, 7 — detaliu.

3) Metalizarea arcului (Figura 4). Două fire sunt introduse în firul electrometalizatorului, dintre care unul servește ca anod și celălalt ca catod. Între ele are loc un arc electric și firul se topește. Pulverizarea se face cu aer comprimat. Procesul are loc cu curent continuu. Această metodă are următoarele avantaje:

a) productivitate ridicată (până la 40 kg/h metal pulverizat),

b) acoperiri mai durabile cu aderență ridicată în comparație cu metoda cu flacără,

c) posibilitatea de a folosi fire din diferite metale face posibilă obținerea unei acoperiri „pseudoaliaj”,

d) costuri de operare reduse.

Dezavantajele metalizării cu arc metalic sunt:

a) posibilitatea supraîncălzirii și oxidării materialelor pulverizate la o rată de alimentare scăzută,

b) arderea elementelor de aliere a materialelor pulverizate.

Orez. 4. Metalizare arc electric: 1 — alimentare cu aer comprimat, 2 — alimentare sârmă, 3 — duză, 4 — fire conductoare, 5 — detaliu.

4) Pulverizarea cu plasmă (Figura 5). La plasmatron, anodul este o duză răcită cu apă, iar catodul este o tijă de wolfram. Argonul și azotul sunt utilizate în mod obișnuit ca gaze care formează plasmă, uneori cu adaos de hidrogen. Temperatura la ieșirea duzei poate fi de câteva zeci de mii de grade; ca urmare a expansiunii bruște a gazului, jetul de plasmă capătă o energie cinetică mare.

Procesul de pulverizare cu plasmă la temperatură înaltă permite aplicarea de acoperiri refractare. Schimbarea modelului de pulverizare face posibilă utilizarea unei game largi de materiale, de la metal la organice. Densitatea și aderența unor astfel de acoperiri sunt, de asemenea, mari.Dezavantajele acestei metode sunt: ​​productivitate relativ scăzută și radiații ultraviolete intense.

Citiți mai multe despre această metodă de acoperire aici: Plasma Spray Coatings

Orez. 5. Pulverizare cu plasmă: 1 — gaz inert, 2 — apă de răcire, 3 — curent continuu, 4 — material pulverizat, 5 — catod, 6 — anod, 7 — parte.

5) Pulverizare cu electropuls (Figura 6). Metoda se bazează pe topirea explozivă a unui fir atunci când o descărcare electrică a unui condensator trece prin el. În acest caz, aproximativ 60% din sârmă se topește, iar restul de 40% intră în stare gazoasă. Topitura constă din particule foarte mici de la câteva sutimi până la câțiva milimetri.Dacă nivelul de descărcare este excesiv, metalul din fir se transformă complet într-un gaz. Mișcarea particulelor către suprafața pulverizată se datorează expansiunii gazului în timpul exploziei.

Avantajele metodei sunt absența oxidării ca urmare a deplasării aerului, densitatea ridicată și aderența stratului de acoperire. Dezavantajele includ limitarea în alegerea materialelor (acestea trebuie să fie conductoare electric), precum și imposibilitatea obținerii de acoperiri groase.

Orez. 6. Schema pulverizării cu impuls electric: CH — sursa de alimentare pentru condensator, C — condensator, R — rezistor, SW — comutator, EW — fir, B — detaliu.

6) Pulverizare cu laser (Figura 7). La pulverizarea cu laser, pulberea este alimentată pe fasciculul laser printr-o duză de alimentare. Într-un fascicul laser, pulberea este topită și aplicată pe piesa de prelucrat. Gazul de protecție servește ca protecție împotriva oxidării. Domeniul de aplicare al pulverizării cu laser este acoperirea sculelor pentru ștanțare, îndoire și tăiere.

Materialele sub formă de pulbere sunt folosite pentru pulverizare cu flacără, plasmă, laser și detonare. Sârmă sau baston — pentru pulverizare cu flacără de gaz, arc electric și pulverizare electrică. Cu cât fracția de pulbere este mai fină, cu atât porozitatea este mai mică, cu atât aderența este mai bună și calitatea acoperirii este mai mare. Suprafața pulverizată pentru fiecare metodă de pulverizare este situată la o distanță de cel puțin 100 mm de duză.

Orez. 7. Pulverizare cu laser: 1 — fascicul laser, 2 — gaz protector, 3 — pulbere, 4 — detaliu.

Piese pulverizate

Pulverizarea acoperirilor se aplică:

• inginerie mecanică generală pentru întărirea pieselor (rulmenți, role, roți dințate, calibre, inclusiv filetate, centre de mașini, matrițe și poansoni etc.);

• în industria auto pentru acoperirea arborilor cotiți și arborilor cu came, fuselor de frână, cilindrilor, capetelor și segmentelor pistonului, discurilor de ambreiaj, supapelor de evacuare;

• în industria aviației pentru acoperirea duzelor și a altor elemente ale motoarelor, palelor turbinelor, pentru căptușirea fuzelajului;

• în industria electrotehnică — pentru acoperirea condensatoarelor, reflectoarelor antenei;

• în industria chimică și petrochimică — pentru acoperirea supapelor și scaunelor de supape, duze, pistoane, arbori, rotoare, cilindri pompe, camere de ardere, pentru protecția anticorozivă a structurilor metalice care funcționează în mediul marin;

• în medicină — pentru pulverizarea electrozilor de ozonatoare, proteze;

• în viața de zi cu zi — pentru a consolida echipamentele de bucătărie (vase, sobe).