Gasdynamisk metallsprutning: syfte, syfte, typer av teknik. Fördelar och nackdelar med metoden. Applikationsområde. Utrustning och funktioner för kallsprutning.
Gasdynamisk metallsprutning utförs i syfte att ge de nödvändiga egenskaperna till ytorna på metall och icke-metallprodukter. Detta kan vara en ökning av elektrisk och termisk ledningsförmåga, styrka, skydd mot effekterna av korrosionsprocesser, återställande av geometriska dimensioner etc. Samtidigt, beroende på den specifika uppgiften, beroende på produktens metall, nödvändig utrustning , förbrukningsvaror och sprutteknik väljs ut. Oftast utsätts ytor för metallisering, medan den applicerade beläggningen har hög vidhäftning till materialet som den appliceras på, och produkten är mekaniskt stark. Rena metallpulver eller blandningar kan sprayas, i vilka förutom metallkomponenten keramiskt pulver införs i vissa mängder. Detta minskar avsevärt kostnaden för pulverlackeringsteknik och påverkar inte dess egenskaper.
Kärnan i den kallgas-dynamiska sprutmetoden är att applicera och fixera på ytan av en produkt eller del fasta partiklar av metall eller en blandning av material i storlek från 0,01 till 50 mikron, accelererad till den erforderliga hastigheten i luft, kväve eller helium. Detta material kallas pulver. Dessa är partiklar av aluminium, tenn, nickel, babbitter av olika märken, en blandning av aluminiumpulver och zink. Mediet som används för att flytta materialet kan vara kallt eller uppvärmt till en temperatur som inte överstiger 700 °C.
Vid kontakt med produktens yta sker en omvandling av plasttypen, och energin hos den kinematiska typen omvandlas till adhesiv och termisk energi, vilket bidrar till framställningen av ett hållbart ytskikt av metallen. Pulvret kan appliceras inte bara på metallytor utan också på de som är gjorda av betong, glas, keramik och sten, vilket avsevärt utökar tillämpningsområdet för metoden för att skapa ytor med speciella egenskaper.
Beroende på trycket särskiljs följande typer av kallgasdynamisk sprutning:
- hög;
- låg.
I det första fallet används helium och kväve som ett arbetsmedium som förflyttar pulvermaterial som sträcker sig i storlek från 5 till 50 mikron. Metallpartiklar, om de rör sig, har ett tryck på mer än 15 atm. I det andra fallet används tryckluft, som tillförs under ett tryck som inte överstiger 10 atm. Dessa typer skiljer sig också i sådana indikatorer som värmeeffekt och arbetsvätskeförbrukning.
Sprayningsstegen är som följer:
- förbereda produktens yta för sprutning med en mekanisk eller abrasiv metod;
- uppvärmning av arbetsmediet (luft, kväve, helium) till den temperatur som fastställts i den tekniska processen;
- tillföra uppvärmd gas till utrustningens munstycke tillsammans med pulver under erforderligt tryck.
Som ett resultat accelereras pulvret i flödet till överljudshastigheter och kolliderar med ytan på delen eller produkten. Ett lager av metall sprutas med en tjocklek, vars tjocklek beror på uppvärmningstemperaturen för den tillförda gasen och trycket.
Ytan på produkten förbereds med en slipmetod med hjälp av själva utrustningen för att applicera gasdynamisk sprutning genom att helt enkelt ändra lägesparametrarna.
Användningsområdet för denna typ av sprutning är ganska omfattande. Med metoden tätar de läckor i behållare och rörledningar, reparerar delar och gjutgods av lätta legeringar, applicerar elektriskt ledande, korrosions- och antifriktionsbeläggningar, eliminerar mekaniska skador och återställer sätena i lager.
De viktigaste fördelarna med metoden
Teknikens fördelar inkluderar:- utföra arbete under alla klimatförhållanden (tryck, temperatur, fuktighet);
- möjligheten att använda stationär och bärbar utrustning, vilket i det senare fallet gör det möjligt att utföra arbete på platsen;
- möjlighet att applicera beläggning på lokala områden (defekta områden);
- förmågan att skapa lager med olika egenskaper;
- förmågan att skapa ett lager med den erforderliga tjockleken eller olika tjocklekar i flerskiktsbeläggningar;
- processen påverkar inte strukturen på produkten som sprutas, vilket är en viktig fördel;
- säkerhet;
- miljövänlighet.
Nackdelen med denna typ av sprutning är bara ett faktum. Skikten kan appliceras på sega metaller som koppar, zink, aluminium, nickel och legeringar baserade på dem.
Tillverkare från olika länder tillverkar stationär och bärbar utrustning för manuell och automatiserad applicering av beläggningar med varierande produktivitet på olika metaller.
Använd utrustning
Apparaten för gasdynamisk metallsprutning består av följande huvuddelar:- pulverbehållare;
- arbetsvätskeförsörjningssystem, inklusive en komprimerad gascylinder och alla nödvändiga komponenter för den;
- munstycken (som regel finns det flera av dem, de har olika konfigurationer och används för olika sprutlägen);
- kontrollpanel.
Processen att reparera en del med hjälp av gasdynamisk sprutning visas i videon:
Faktum är att det är en mer avancerad version av den sedan länge beprövade gastermiska metoden för att återställa olika metalldelar och ytor. Cold Spray eller helt enkelt CGN utökar avsevärt kapaciteten hos den "heta" metoden för bearbetning av produkter.
För närvarande är det utan tvekan den mest avancerade tekniken för återvinning och skydd av material, som har blivit utbredd i både den industriella och civila sektorn.
Handlingsprincip, för- och nackdelar med CGN
Den har två huvudsakliga skillnader från den gas-termiska restaureringsmetoden. För det första sker sprutning av en skyddande eller restaurerande beläggning vid en låg temperatur som inte överstiger 150 °C, vilket i sin tur inte orsakar stress i de delar som bearbetas och deras deformation. För det andra låter "kall" teknik dig skapa ett lager med justerbar tjocklek och inom exakt specificerade gränser. Vi kommer att prata om andra för- och nackdelar lite senare, men för nu om författarna till metoden och hur den fungerar.
Dess utvecklare är "Obninsk pulverlackeringscenter"(Ryssland). Utrustningen de tillverkar heter DYMET ®. Den är certifierad enligt GOST R-systemet och skyddas av patent från Ryssland, USA, Kanada och andra länder. Tekniken är baserad på principen om överljudspåverkan av små partiklar av smältbara och andra material på ytan som behandlas. Dessa är huvudsakligen polymerer eller legeringar av karbider med metaller med en partikelstorlek på 0,01-0,5 mikron. Blandning med gas tillförs de till produkten med en hastighet av 500-1000 m/s. .jpg)
Beroende på sammansättningen av det förbrukningsbara materialet (pulvret) och förändringar i dess appliceringslägen kan du få en homogen eller kompositbeläggning med en solid eller porös struktur och ett eget funktionellt syfte. Detta kan vara: återställande av produktens geometri, förstärkning och skydd av metallen från korrosion, ökning av materialets termiska och elektriska ledningsförmåga, samt bildandet av en slitstark beläggning som kan motstå exponering för kemiskt aktiva miljöer, höga termiska belastningar etc.
Förresten, Obninsk-ingenjörer har redan utvecklat flera modifieringar av DIMET ® -installationer. Med tanke på den stora efterfrågan på denna utrustning massproduceras nu både manuella och automatiserade kallgasdynamiska sprutanordningar, vilket gör att de kan användas inom industrin, olje- och gasindustrin, såväl som i småföretag för bearbetning av små delar. Dessutom finns det inget särskilt komplicerat i själva tekniken. För att driva komplexet (utöver materialet för sprutning) krävs endast tryckluft (tillförs med ett tryck på 0,6-1,0 MPa och en flödeshastighet på 0,3-0,4 m3/min.) och en 220 V strömförsörjning.
.jpg)
Nu om fördelarna och nackdelarna med metoden. För det första, till skillnad från den gastermiska metoden, kan CGN effektivt användas vid normalt tryck, i alla temperaturintervall och luftfuktighetsnivåer. För det andra är det absolut miljösäkert. För det tredje, på grund av sin höga hastighet, kan den även användas för nötande rengöring av ytor. Tja, den enda nackdelen med tekniken är möjligheten att applicera beläggningar endast från relativt sega metaller, såsom koppar, aluminium, zink, nickel, etc.
CGN:s tillämpningsområde
Jag skulle vilja uppehålla mig mer i detalj vid användningsområdena för kallgas dynamisk sprutteknik med pulvermaterial för att tydligt visa hur efterfrågad den är idag.
Eliminering av defekter, restaurering av ytor och tätning
Allt detta är arbete som även småföretag kan göra. Till exempel, i små verkstäder kan du reparera delar gjorda av lätta legeringar (till exempel delar av en bilkonstruktion), främst aluminium och aluminium-magnesium. Dessutom elimineras defekter som uppstått både under produktionsprocessen och under drift lätt. Och frånvaron av stark uppvärmning och låg energi i metoden gör det möjligt att reparera även tunnväggiga produkter. .jpg)
CGN är också utmärkt för att återställa slitna ytor. Till exempel kan en sådan arbetsintensiv process som att "bygga upp" metall i lagersäten nu utföras även av små företag, för att inte tala om att återställa tätning (när användning av flytande tätningsmedel är omöjlig) i rörledningar, värmeväxlare eller kärl för arbetsgaser och vätskor.
Det är mycket effektivt för att reparera komplexa produkter som kräver exakt restaurering av geometriska parametrar, eliminering av dolda defekter, men samtidigt upprätthålla alla operativa egenskaper, såväl som presentation. Det är därför denna metod aktivt används i det militärindustriella komplexet, järnvägs- och flygindustrin, jordbruk, gaspumpning, etc.
.jpeg)
Du kan inte klara dig utan denna teknik när du skapar kontaktdynor. På grund av möjligheten till enkel beläggning på alla metall-, keramik- och glasytor används CGN även vid tillverkning av elektriska produkter. Till exempel i kopparpläteringsprocesser, skapa kraftströmförande nätverk, applicera strömledningar, göra underskikt för lödning, etc.
Anti-korrosionsbehandling och eliminering av djupa defekter
Att spruta den så kallade antifriktionsbeläggningen är ett mycket effektivt sätt att bli av med lokala skador (djupa spån, grader, repor). Detta gör att du kan undvika proceduren med fullständig påfyllning eller till och med byte av produkten, vilket naturligtvis inte är ekonomiskt lönsamt.
Och i anti-korrosionsbehandling och skydd mot högtemperaturkorrosion av olika kommunikationer har denna metod ingen motsvarighet alls. Förresten, olika utrustningsändringar DYMET ® ger högkvalitativ bearbetning av den inre ytan av rör med en diameter på 100 mm och en längd på upp till 12 m.
Kandidater för fysiska och matematiska vetenskaper O. KLYUEV och A. KASHIRIN.
När de första metallverktygen dök upp visade det sig att de, även om de var hårda och hållbara, ofta försämrades under påverkan av fukt. Med tiden skapade människor mekanismer och maskiner, och ju mer avancerade de blev, desto svårare förhållanden fick deras metalldelar arbeta under. Vibrationer och alternerande belastningar, enorma temperaturer, radioaktiv strålning, aggressiva kemiska miljöer - detta är inte en komplett lista över "tester" som de utsätts för. Med tiden har människor lärt sig att skydda metall från korrosion, slitage och andra fenomen som förkortar delars livslängd. I huvudsak finns det två tillvägagångssätt för att tillhandahålla sådant skydd: antingen tillsätts legeringselement till basmetallen, vilket ger legeringen de önskade egenskaperna, eller så appliceras en skyddande beläggning på ytan. Driftsförhållandena för maskindelar dikterar de egenskaper som beläggningar måste ha. Teknikerna för att applicera dem är varierade: vissa är vanliga och relativt okomplicerade, andra är mycket subtila, vilket tillåter skapandet av beläggningar med unika egenskaper. Och rastlösa ingenjörer fortsätter att uppfinna nya beläggningar och komma på sätt att få dem. Ödet för dessa uppfinningar kan vara lyckligt om beläggningen är mycket överlägsen sina föregångare i användbara egenskaper eller om tekniken ger en betydande ekonomisk effekt. Utvecklingen av fysiker från Obninsk kombinerade båda dessa förhållanden.
Metallpartiklar som flyger med enorm hastighet vid kollision med substratet svetsas till det, och keramiska partiklar pressar ihop beläggningen (a); keramiska partiklar som fastnat är synliga på den tunna delen av metallskiktet (b).
Diagram (ovan) och allmän vy (nedan) av en apparat för sprutning av metallbeläggningar.
Med hjälp av enheten kan du applicera beläggningar i alla rum och till och med på fältet.
En undertryckszon uppträder bakom den kritiska delen av munstycket och här sugs pulver in. Tack vare detta fenomen var det möjligt att förenkla utformningen av mataren.
Defekter i kroppsdelar (vänster) och resultatet av sprutning (höger): a - spricka i en automatisk växellåda; b - hålighet i cylinderhuvudet.
Verktyg belagda med ett lager av koppar eller aluminium kan användas i brandfarliga områden: när de träffar metallföremål skapar de ingen gnista.
TEMPERATUR PLUS HASTIGHET
Av metoderna för metallisering av ytor i modern teknik är de vanligast använda galvanisk deponering och nedsänkning i en smälta. Vakuumavsättning, ångavsättning etc. används mer sällan Det som ligger närmast Obninsk-fysikerns utveckling är gastermisk metallisering, när den applicerade metallen smälts, sprutas in i små droppar och överförs till ett substrat med en gasström.
Metall smälts med gasbrännare, ljusbågar, lågtemperaturplasma, induktorer och till och med sprängämnen. Följaktligen kallas metalliseringsmetoder för flamsprutning, elektrisk ljusbåge och högfrekvent metallisering, plasma- och detonationsgassprutning.
I flamsprutningsprocessen smälts en metallstav, tråd eller pulver och sprutas i lågan på en brännare som arbetar på en blandning av syre och brandfarlig gas. Vid elektrisk bågemetallisering smälts materialet av en elektrisk ljusbåge. I båda fallen flyttas metalldroppar till det sprutade substratet genom luftflöde. Vid plasmasprutning används en plasmastråle som genereras av plasmatroner av olika utformningar för att värma och spraya materialet. Detonationsgassprutning uppstår som ett resultat av en explosion som accelererar metallpartiklar till enorma hastigheter.
I samtliga fall får partiklar av det sprutade materialet två typer av energi: termisk - från värmekällan och kinetisk - från gasflödet. Båda dessa typer av energi är involverade i bildandet av beläggningen och bestämmer dess egenskaper och struktur. Den kinetiska energin hos partiklar (med undantag för detonationsgasmetoden) är liten jämfört med termisk energi, och arten av deras förbindelse med substratet och sinsemellan bestäms av termiska processer: smältning, kristallisation, diffusion, fasomvandlingar, etc. Beläggningar kännetecknas vanligtvis av god vidhäftningshållfasthet till underlaget (vidhäftning) och tyvärr låg enhetlighet, eftersom spridningen av parametrar över tvärsnittet av gasflödet är stor.
Beläggningar skapade med gastermiska metoder har ett antal nackdelar. Dessa inkluderar först och främst hög porositet, såvida inte målet är att specifikt göra beläggningen porös, som i vissa delar av radiorör. Dessutom, på grund av den snabba kylningen av metallen på ytan av substratet, uppstår höga inre spänningar i beläggningen. Arbetsstycket värms oundvikligen upp, och om det har en komplex form kan det "leda". Slutligen försvårar användningen av brandfarliga gaser och höga temperaturer i arbetsområdet åtgärder för att säkerställa arbetarnas säkerhet.
Detonationsgasmetoden skiljer sig något åt. Vid en explosion når partikelhastigheten 1000-2000 m/s. Därför är den huvudsakliga faktorn som bestämmer kvaliteten på beläggningen deras kinetiska energi. Beläggningar kännetecknas av hög vidhäftning och låg porositet, men explosiva processer är extremt svåra att kontrollera, och resultatets stabilitet är nästan omöjlig att garantera.
HASTIGHET PLUS TEMPERATUR
Viljan att skapa mer avancerad teknik har funnits länge. Ingenjörerna hade ett mål - att bevara fördelarna med traditionell teknik och bli av med sina brister. Sökningens riktning var mer eller mindre uppenbar: för det första bör beläggningar bildas huvudsakligen på grund av metallpartiklarnas kinetiska energi (partiklarna bör inte tillåtas smälta: detta kommer att förhindra uppvärmning av delen och oxidation av substratet och beläggningen partiklar), och för det andra bör partiklarna få hög hastighet inte på grund av explosionsenergi, som i detonationsgasmetoden, utan i en stråle av komprimerad gas. Denna metod kallades gasdynamisk.
De första beräkningarna och experimenten visade att det är möjligt att skapa beläggningar med ganska tillfredsställande egenskaper på detta sätt om helium används som arbetsgas. Detta val förklarades av det faktum att gasflödeshastigheten i ett överljudsmunstycke är proportionell mot ljudhastigheten i motsvarande gas. I lätta gaser (väte ansågs inte på grund av dess explosivitet) är ljudets hastighet mycket högre än i kväve eller luft. Det är helium som skulle accelerera metallpartiklar till höga hastigheter, vilket ger dem tillräckligt med kinetisk energi för att fästa vid målet. Man trodde att användningen av tyngre gaser, inklusive luft, var dömd att misslyckas.
Arbetet med experimentella förstoftningsinstallationer gav goda resultat: partiklar från de flesta industriellt använda metaller, accelererade i en heliumstråle, fäste väl vid substratet och bildar täta beläggningar.
Men ingenjörerna var inte helt nöjda. Det var tydligt att utrustning som använder lätta gaser oundvikligen skulle vara dyr och endast kunde användas i företag som producerar högteknologiska produkter (endast det finns linjer med komprimerat helium). Och tryckluftsledningar finns på nästan alla verkstäder, varje bilservicecenter och reparationsverkstäder.
Många experiment med tryckluft verkade bekräfta utvecklarnas värsta förväntningar. Men intensiv sökning gjorde att vi kunde hitta en lösning. Beläggningar av tillfredsställande kvalitet erhölls när den komprimerade luften i kammaren framför munstycket värmdes och fin keramik eller hårdmetallpulver tillsattes till metallpulvret.
Faktum är att vid uppvärmning ökar lufttrycket i kammaren i enlighet med Charles lag, och därför ökar också flödeshastigheten från munstycket. Metallpartiklar som har fått enorm fart i en gasström mjukas upp när de träffar substratet och svetsas fast vid det. Keramiska partiklar spelar rollen som mikroskopiska släggor - de överför sin kinetiska energi till de underliggande lagren, komprimerar dem, minskar beläggningens porositet.
Vissa keramiska partiklar fastnar i beläggningen, andra studsar av den. Det är sant att denna metod endast producerar beläggningar från relativt formbara metaller - koppar, aluminium, zink, nickel, etc. Därefter kan delen utsättas för alla kända metoder för mekanisk bearbetning: borrning, fräsning, skärpning, slipning, polering.
HUVUDFÖRHÅLLANDEN ÄR ENKELHET OCH TILLFÖRLITLIGHET
Teknologernas ansträngningar kommer att vara förgäves om designers inte kan skapa enkel, pålitlig och ekonomisk utrustning där den process som uppfunnits av teknologer skulle implementeras. Grunden för apparaten för sprutning av metallpulver är ett överljudsmunstycke och en liten elektrisk tryckluftsvärmare som kan höja flödestemperaturen till 500-600 o C.
Användningen av vanlig luft som arbetsgas gjorde det möjligt att samtidigt lösa ett annat problem som ställdes inför utvecklarna av lätta gassystem. Vi talar om att införa sprayat pulver i en gasström. För att bibehålla tätheten måste matarna installeras upp till den kritiska delen av munstycket, det vill säga pulvret måste matas in i ett högtrycksområde. Rent tekniska svårigheter förvärrades av det faktum att metallpartiklar, som passerade genom den kritiska sektionen, orsakade slitage på munstycket, försämrade dess aerodynamiska egenskaper och inte tillät stabilisering av beläggningsappliceringslägen. I designen av apparaten med en luftstråle använde ingenjörer principen om en sprutpistol, känd för alla från skolexperiment i fysik. När en gas passerar genom en kanal med variabelt tvärsnitt ökar dess hastighet i en flaskhals, och det statiska trycket sjunker och kan till och med vara under atmosfärstrycket. Kanalen genom vilken pulvret kom från mataren var placerad på just en sådan plats, och pulvret flyttade in i munstycket på grund av luftsug.
Som ett resultat föddes en bärbar apparat för applicering av metallbeläggningar. Det har ett antal fördelar som gör det mycket användbart i olika branscher:
för att driva enheten behöver du bara ett elektriskt nätverk och en luftledning eller en kompressor som ger ett tryckluftstryck på 5-6 atm och ett flöde på 0,5 m 3 /min;
vid applicering av beläggningar överstiger inte substrattemperaturen 150 o C;
beläggningar har hög vidhäftning (40-100 N/mm 2) och låg porositet (1-3%);
utrustningen avger inte skadliga ämnen och strålning;
enhetens dimensioner gör att den kan användas inte bara i verkstaden utan också på fältet;
Beläggningar av nästan vilken tjocklek som helst kan sprayas.
Installationen inkluderar en spruta i sig som väger 1,3 kg, som operatören håller i handen eller fäster i en manipulator, en luftvärmare, pulvermatare, en enhet för övervakning och kontroll av sprutans och matarens funktion. Allt detta är monterat på ett ställ.
Vi fick också jobba hårt för att skapa förbrukningsvaror. Industriellt framställda pulver har för stora partikelstorlekar (cirka 100 mikron). En teknik har utvecklats som gör det möjligt att få fram pulver med korn på 20-50 mikron i storlek.
FRÅN RYMDFORDON TILL SÄDDARE
Den nya metoden att spruta metallbeläggningar kan användas i en mängd olika industrier. Det är särskilt effektivt under reparationsarbete, när det är nödvändigt att återställa områden av produkter, till exempel för att reparera en spricka eller ett handfat. Tack vare processens låga temperaturer är det lätt att återställa tunnväggiga produkter som inte kan repareras på annat sätt, till exempel genom ytbeläggning.
Eftersom sprutzonen har tydliga gränser faller den sprutade metallen inte på defektfria områden, och detta är mycket viktigt vid reparation av delar av komplexa former, såsom växellådshus, motorcylinderblock etc.
Sputtringsanordningar används redan inom flyg- och elindustrin, vid kärnkraftsanläggningar och inom jordbruket, i bilreparationsanläggningar och i gjuterier.
Metoden kan vara mycket användbar i många fall. Här är bara några av dem.
Återställande av slitna eller skadade ytor. Med hjälp av sprutning återställs delar av växellådor, pumpar, kompressorer, förlorade vaxgjutformar och formar för tillverkning av plastförpackningar som skadats under drift. Den nya metoden har blivit till stor hjälp för arbetare på bilverkstäder. Nu, bokstavligen "på knäna", reparerar de sprickor i cylinderblock, ljuddämpare, etc. Utan några problem eliminerar de defekter (hålrum, fistlar) i aluminiumgjutgods.
Eliminering av läckor. Den låga gaspermeabiliteten hos beläggningar gör det möjligt att eliminera läckor i rörledningar och kärl när tätningsmassa inte kan användas. Tekniken är lämplig för att reparera behållare som arbetar under tryck eller vid höga och låga temperaturer: värmeväxlare, bilradiatorer, luftkonditioneringsapparater.
Applicering av elektriskt ledande beläggningar. Sputtering gör det möjligt att applicera koppar- och aluminiumfilmer på en metall- eller keramisk yta. Framför allt är metoden mer kostnadseffektiv än traditionella metoder för kopparplätering av strömförande samlingsskenor, galvanisering av kontaktplattor på jordningselement m.m.
Anti-korrosionsskydd. Filmer gjorda av aluminium och zink skyddar ytor från korrosion bättre än färg och lack och många andra metallbeläggningar. Installationens låga produktivitet tillåter inte bearbetning av stora ytor, men det är mycket bekvämt att skydda så sårbara element som svetsar. Genom att spruta zink eller aluminium är det möjligt att stoppa korrosion på platser där "buggar" dyker upp på de målade ytorna på bilkarosser.
Restaurering av glidlager. Babbitt liners används vanligtvis i glidlager. Med tiden slits de ut, gapet mellan axeln och bussningen ökar och smörjskiktet skadas. Traditionell reparationsteknik kräver antingen byte av fodret eller svetsfel. Och sprayning gör att du kan återställa linersen. I detta fall kan keramik inte användas för att komprimera lagret av sprutad metall. Fasta inneslutningar gör att lagret går sönder inom några minuter efter driftstart, och ytorna på både bussningar och axel kommer att skadas. Jag var tvungen att använda ett speciellt designmunstycke. Det gör att beläggningen av ren babbitt kan appliceras i det så kallade termokinetiska läget. Pulverpartiklar omedelbart bortom den kritiska delen av munstycket accelereras av ett överljudsluftflöde, varefter flödeshastigheten minskar kraftigt till transonisk. Som ett resultat stiger temperaturen kraftigt, och partiklarna värms upp nästan till smältpunkten. När de träffar ytan deformeras de, smälter delvis och fäster bra på det underliggande lagret.
NOTERA TILL SPECIALISTER
Litteratur
Kashirin A.I., Klyuev O.F., Buzdygar T.V. Anordning för gasdynamisk beläggning av pulvermaterial. RF-patent för uppfinning nr 2100474. 1996, MKI6 S 23 S 4/00, publ. 27/12/97. Bulletin nr 36.
Kashirin A. I., Klyuev O. F., Shkodkin A. V. Metod för framställning av beläggningar. RF-patent för uppfinning nr 2183695. 2000, MKI7 C 23 C 24/04, publ. 20.06.02. Tjur. Nr 17.
Utvecklarnas kontaktuppgifter och villkoren för att köpa deras teknologier eller produkter finns på redaktionen.
Dynamisk sprutning med kall gas är den senaste metoden inom termisk sprutning. Jämfört med konventionella termiska sprayprocesser har kallgasdynamisk spray särskilda fördelar eftersom det sprayade materialet inte smälter eller smälter under processen. Således förblir den termiska påverkan på beläggningen och substratmaterialet låg.
Partiklarnas höga kinetiska energi och den höga deformationsgraden när de exponeras för substratet som är anslutet till det gör det möjligt att producera homogena och mycket täta beläggningar. Beläggningstjockleken sträcker sig från några hundradels millimeter till flera centimeter.
I de resulterande metallbeläggningarna skiljer sig de fysikaliska och kemiska egenskaperna praktiskt taget inte från egenskaperna hos basmaterialet.
Enligt den senaste systemtekniken från Impact Innovations GmbH tillförs en inert gas - helst kväve eller helium - till sprutpistolen med ett tryck på upp till 50 bar (725 psi) och värms upp till en maximal temperatur på 1100 °C (2012) °F) vid pistolkroppen.
Den efterföljande expansionen av den uppvärmda och högt trycksatta gasen i ett konvergerande-divergerande munstycke till omgivningstrycket resulterar i att processinertgasen accelereras till överljudshastighet och samtidigt kyler gasen till en temperatur under 100 °C (373 °F). ).
De finfördelade pulvren sprutas in i den konvergerande delen av munstycket med hjälp av en pulver- och bärgasmatare och accelereras till en partikelhastighet av 1200 m/s i huvudgasflödet.
I det mycket sammandragna sprutmunstycket träffar partiklar de mestadels obehandlade komponentytorna, deformeras och omvandlas till en mycket vidhäftande/kohesiv lågoxidbeläggning.
Partikelhastighetens inverkan på beläggningens kvalitet och effektivitet
- Beläggningspartikeln har nått den lägsta slaghastigheten, som är nödvändig för att excitera mekanismen för interaktion med ytan av substratet (bearbetat prov). Denna så kallade "kritiska hastighet" påverkar beläggningsmaterialets egenskaper.
- Eftersom slaghastigheten är högre än den kritiska hastigheten ökar deformationen och kvaliteten på partikelvidhäftningen.
- Om slaghastigheten är för hög ("erosionshastigheten") förstörs mer material än tillförs. Ingen beläggning bildas.
- För att bilda en tät och välformad beläggning måste partikelslaghastigheten ligga mellan den kritiska hastigheten och erosionshastigheten.
Vad kan beläggas med dynamisk kallgassprutning?
Beläggningsmaterial
Metaller: till exempel magnesium, aluminium, titan, nickel, koppar, tantal, niob, silver, guld, etc.
Legeringar: till exempel nickel-krom, brons, aluminiumlegeringar, mässing, titanlegeringar, MCrAlY-pulver (oädelmetallegeringar (Co, Ni, Cr, Fe) med tillsats av krom, aluminium och yttrium), etc.
Blandade material(metallmatris kombinerad med fasta faser): t ex metall och keramik, kompositer.
Basmaterial
Metallprodukter och prover, plaster, samt glas och keramik.
Individuell bearbetning
Varje enskilt material bearbetas individuellt.
Materialbearbetning kräver individuell justering av gastemperatur och tryck. Kombinationen av dessa två fysikaliska parametrar bestämmer partikelhastigheten och kvaliteten på beläggningen. Området för optimal spruthastighet, begränsat av den kritiska hastigheten och erosionshastigheten, kallas avsättningsområdet. Inom detta intervall påverkas kvaliteten på appliceringen av beläggningen av parametrar.
Inköp och försäljning av företagsutrustning
- Hem
- Informationsartiklar
- Teknologier
- "Försvarsindustrin" delade en metod för att återställa metallprodukter
Förresten, Obninsk-ingenjörer har redan utvecklat flera modifieringar av DIMET-installationer. Med tanke på den stora efterfrågan på denna utrustning massproduceras nu både manuella och automatiserade kallgasdynamiska sprutanordningar, vilket gör att de kan användas inom industrin, olje- och gasindustrin, såväl som i småföretag för bearbetning av små delar. Dessutom finns det inget särskilt komplicerat i själva tekniken. För att driva komplexet (utöver materialet för sprutning) krävs endast tryckluft (tillförs med ett tryck på 0,6-1,0 MPa och en flödeshastighet på 0,3-0,4 m3/min.) och en 220 V strömförsörjning.
Låt oss nu prata om fördelarna och nackdelarna med metoden. Metallsprututrustning från Kina? För det första, till skillnad från den gastermiska metoden, kan CGN effektivt användas vid normalt tryck, i alla temperaturintervall och luftfuktighetsnivåer.
För det andra är det absolut miljösäkert. För det tredje, på grund av sin höga hastighet, kan den även användas för nötande rengöring av ytor. Tja, den enda nackdelen med tekniken är möjligheten att applicera beläggningar endast från relativt sega metaller, såsom koppar, aluminium, zink, nickel, etc.
CGN:s tillämpningsområde
Jag skulle vilja uppehålla mig mer i detalj vid användningsområdena för kallgas dynamisk sprutteknik med pulvermaterial för att tydligt visa hur efterfrågad den är idag.
Eliminering av defekter, restaurering av ytor och tätning
Allt detta är arbete som även småföretag kan göra. Till exempel, i små verkstäder kan du reparera delar gjorda av lätta legeringar (till exempel delar av en bilkonstruktion), främst aluminium och aluminium-magnesium. Dessutom elimineras defekter som uppstått både under produktionsprocessen och under drift lätt.
Och frånvaron av stark uppvärmning och låg energi i metoden gör det möjligt att reparera även tunnväggiga produkter. 
CGN är också utmärkt för att återställa slitna ytor. Till exempel kan en sådan arbetsintensiv process som att "bygga upp" metall i lagersäten nu utföras även av små företag, för att inte tala om att återställa tätning (när användning av flytande tätningsmedel är omöjlig) i rörledningar, värmeväxlare eller kärl för arbetsgaser och vätskor.
Högprecisionsrestaurering av delar av olika mekanismer, strömledning
CGN mycket effektivt för att reparera komplexa produkter som kräver exakt återställning av geometriska parametrar, eliminering av dolda defekter, men samtidigt upprätthålla alla operativa egenskaper, såväl som presentation. Det är därför denna metod aktivt används i det militärindustriella komplexet, järnvägs- och flygindustrin, jordbruk, gaspumpning, etc.
Du kan inte klara dig utan denna teknik när du skapar kontaktdynor. Priser för metallsprututrustning? På grund av möjligheten till enkel beläggning på alla metall-, keramik- och glasytor används CGN även vid tillverkning av elektriska produkter. Till exempel i kopparpläteringsprocesser, skapa kraftströmförande nätverk, applicera strömledningar, göra underskikt för lödning, etc.
Anti-korrosionsbehandling och eliminering av djupa defekter
Att spraya en så kallad antifriktionsbeläggning är ett mycket effektivt sätt att bli av med lokala skador (djupa spån, grader, repor). Detta gör att du kan undvika proceduren med fullständig påfyllning eller till och med byte av produkten, vilket naturligtvis inte är ekonomiskt lönsamt.
Och i anti-korrosionsbehandling och skydd mot högtemperaturkorrosion av olika kommunikationer har denna metod ingen motsvarighet alls. Förresten, olika utrustningsändringar DYMET ® ger högkvalitativ bearbetning av den inre ytan av rör med en diameter på 100 mm och en längd på upp till 12 m.
Ytterligare information:
Värmebeständiga beläggningar appliceras med den gasdynamiska metoden, som ger skydd upp till 1000-1100 grader Celsius. Elektrisk ledningsförmåga är i genomsnitt 80-90 % av bulkmaterialets elektriska ledningsförmåga. Korrosionsbeständigheten beror på egenskaperna hos den aggressiva miljön.
Driften av DYMET-utrustning, utvecklad och massproducerad av Obninsk Powder Spraying Center (OTsPN LLC), är baserad på effekten av att fixera metallpartiklar, om de rör sig med överljudshastighet, på ytan vid kollisionen med den, gasdynamisk sprutning av metaller DYMET. Tekniken gör det möjligt att applicera metallbeläggningar inte bara på metaller utan även på glas, keramik, sten och betong. Hittills har DYMET-teknologin gjort det möjligt att applicera beläggningar av aluminium, zink, koppar, tenn, bly, babbitt, nickel och applicera dem inte bara på metaller utan även på glas, keramik, sten och betong.
Plakart-specialister producerar beläggningar med den gasdynamiska metoden för industriell utrustning (till exempel på bilden - korrosionsskyddsbeläggning av en värmeväxlare utan demontering). Dessutom levererar vi nyckelfärdiga kallgasdynamiska sprutanläggningar (setup, service, utbildning).
Beroende på sammansättningen av det förbrukningsbara materialet (pulvret) och förändringar i dess appliceringslägen kan du få en homogen eller kompositbeläggning med en solid eller porös struktur och ett eget funktionellt syfte. Detta kan vara: återställande av produktens geometri, förstärkning och skydd av metallen från korrosion, ökning av materialets termiska och elektriska ledningsförmåga, samt bildandet av en slitstark beläggning som kan motstå exponering för kemiskt aktiva miljöer, höga termiska belastningar etc.
I beskrivningen av Brownings uppfinning diskuteras dessa problem, men de löses inte. En väg ut ur denna situation är sprutmetoden, där pulvret inte upphettas till ett smält tillstånd. Idén om möjligheten till "kallsvetsning" av små metallpartiklar under höghastighetskollision med en hård yta uttrycktes i Shestakovs uppfinning redan 1967. Förslaget om kallsvetsning av partiklar i ett dynamiskt läge utvecklades inte då. tid.
Utrustning för kallgasdynamisk sprutning av metaller? Därför att För att implementera kallsprutningsläget behövdes nya förslag för utformningen av munstycksenheten.
