Sprayningsmetoder

Sprayning — den tekniska processen att bilda beläggningar genom att spruta flytande dispergerade partiklar som avsätts vid anslag vid stöt mot ytan. Partiklarnas kylhastighet är 10 000-100 000 000 grader per sekund, vilket resulterar i mycket snabb kristallisering av den sprutade beläggningen och låg yttemperatur.

Beläggningar sprutas för att öka korrosionsbeständigheten, slitstyrkan, värmebeständigheten och reparation av slitna enheter och delar.

Det finns flera sätt att spraya beläggningar:

1) Flamsprutning med tråd, pulver eller sticka (fig. 1, 2). Det dispergerade materialet smälts i en gasbrännares låga genom att bränna en brännbar gas (vanligtvis en blandning av acetylen-syre i förhållandet 1:1) och förs till ytan av en ström av tryckluft. Smälttemperaturen för det sprutade materialet måste vara lägre än den brännbara blandningens flamtemperatur (tabell 1).

Fördelarna med denna metod är den låga kostnaden för utrustning och dess drift.

Ris. 1. Sprayning med flammatråd

Ris. 2.Schematisk utrustning för sprututrustning för posttråd: 1 — lufttork, 2 — tryckluftsbehållare, 3 — bränslegasflaska, 4 — reducerare, 5 — filter, 6 — syrgasflaska, 7 — rotametrar, 8 — spraybrännare, 9 — trådmatning kanal

Tabell 1. Flamtemperatur för brännbara blandningar

2) Detonationssprutning (Figur 3) utförs flera cykler per sekund, för varje cykel är tjockleken på det sprutade lagret cirka 6 mikron. Dispergerade partiklar har en hög temperatur (över 4000 grader) och hastighet (över 800 m/s). I detta fall är temperaturen på basmetallen låg, vilket utesluter dess termiska deformation. Emellertid kan deformation uppstå från verkan av en detonationsvåg och detta är en begränsning av tillämpningen av denna metod. Kostnaden för detonationsutrustning är också hög; en speciell kamera krävs.

Ris. 3. Sprutning med detonation: 1 — acetylentillförsel, 2 — syre, 3 — kväve, 4 — sprutpulver, 5 — detonator, 6 — vattenkylningsrör, 7 — detalj.

3) Bågmetallisering (Figur 4). Två trådar matas in i elektrometalliserarens tråd, varav en fungerar som anod och den andra som katod. En elektrisk ljusbåge uppstår mellan dem och tråden smälter. Sprayning sker med hjälp av tryckluft. Processen sker med likström. Denna metod har följande fördelar:

a) hög produktivitet (upp till 40 kg/h sprutad metall),

b) mer hållbara beläggningar med hög vidhäftning jämfört med flammetoden,

c) möjligheten att använda trådar av olika metaller gör det möjligt att erhålla en "pseudo-legering" beläggning,

d) låga driftskostnader.

Nackdelarna med metallbågemetallisering är:

a) möjligheten av överhettning och oxidation av de besprutade materialen vid en låg matningshastighet,

b) förbränning av legeringselement av de sprutade materialen.

Ris. 4. Elektrisk bågemetallisering: 1 — tryckluftstillförsel, 2 — trådmatning, 3 — munstycke, 4 — ledande ledningar, 5 — detalj.

4) Plasmasprutning (Figur 5). I plasmatroner är anoden ett vattenkylt munstycke och katoden en volframstav. Argon och kväve används vanligtvis som plasmabildande gaser, ibland med tillsats av väte. Temperaturen vid munstyckets utlopp kan vara flera tiotusentals grader; som ett resultat av gasens kraftiga expansion får plasmastrålen en hög kinetisk energi.

Plasmasprutningsprocessen med hög temperatur tillåter applicering av eldfasta beläggningar. Genom att ändra sprejmönstret är det möjligt att använda en mängd olika material, från metall till organiska ämnen. Densiteten och vidhäftningen av sådana beläggningar är också hög. Nackdelarna med denna metod är: relativt låg produktivitet och intensiv ultraviolett strålning.

Läs mer om denna beläggningsmetod här: Plasma Spray Coatings

Ris. 5. Plasmasprutning: 1 — inert gas, 2 — kylvatten, 3 — likström, 4 — sprutmaterial, 5 — katod, 6 — anod, 7 — del.

5) Elektropulssprutning (Figur 6). Metoden bygger på explosiv smältning av en tråd när en elektrisk urladdning från en kondensator passerar genom den. I det här fallet smälter cirka 60% av tråden, och de återstående 40% går in i ett gasformigt tillstånd. Smältan består av mycket små partiklar från några hundradelar till några millimeter.Om urladdningsnivån är för hög förvandlas metallen i tråden helt till en gas. Partiklarnas rörelse mot den sprutade ytan beror på att gasen expanderar under explosionen.

Fördelarna med metoden är frånvaron av oxidation som ett resultat av luftförskjutning, hög densitet och vidhäftning av beläggningen. Nackdelar inkluderar begränsningen i valet av material (de måste vara elektriskt ledande), såväl som omöjligheten att få tjocka beläggningar.

Ris. 6. Schematisk pulssprutning: CH — strömförsörjning för kondensatorn, C — kondensator, R — motstånd, SW — brytare, EW — tråd, B — detalj.

6) Lasersprutning (Figur 7). Vid lasersprutning matas pulvret på laserstrålen genom ett matningsmunstycke. I en laserstråle smälts pulvret och appliceras på arbetsstycket. Skyddsgasen fungerar som skydd mot oxidation. Användningsområdet för lasersprutning är beläggning av verktyg för stansning, bockning och skärning.

Pulvermaterial används för flam-, plasma-, laser- och detonationssprutning. Tråd eller sticka — för gasflamma, ljusbåge och elektrisk pulssprutning. Ju finare pulverfraktion, desto mindre porositet, desto bättre vidhäftning och desto högre kvalitet på beläggningen. Den sprutade ytan för varje sprutmetod är placerad på ett avstånd av minst 100 mm från munstycket.

Ris. 7. Lasersprutning: 1 — laserstråle, 2 — skyddsgas, 3 — pulver, 4 — detalj.

Sprayade delar

Sprayning av beläggningar appliceras:

• allmän mekanik för att förstärka delar (lager, rullar, kugghjul, mätare, inklusive gängade, maskincentra, stansar och stansar, etc.);

• inom bilindustrin för beläggning av vevaxlar och kamaxlar, bromsknogar, cylindrar, kolvhuvuden och ringar, kopplingsskivor, avgasventiler;

• inom flygindustrin för att täcka munstycken och andra delar av motorer, turbinblad, för att fodra flygkroppen;

• inom den elektrotekniska industrin — för beläggningar av kondensatorer, antennreflektorer;

• inom den kemiska och petrokemiska industrin — för täckning av ventiler och ventilsäten, munstycken, kolvar, axlar, pumphjul, pumpcylindrar, förbränningskammare, för korrosionsskydd av metallkonstruktioner som arbetar i den marina miljön;

• inom medicin — för sprutning av elektroder av ozonatorer, proteser;

• i vardagen — för att stärka köksutrustning (diskar, spisar).