Процесс термического напыления

 

Взрывное распыление — это метод, при котором кислород и газообразный ацетилен смешиваются в определенном соотношении в специально разработанной камере сгорания, а затем взрываются, чтобы нагреть и расплавить порошок, в результате чего частицы ударяются о поверхность детали на высокой скорости, образуя покрытие. .

 

 

Взрывное распыление — это метод, при котором кислород и газообразный ацетилен смешиваются в определенном соотношении в специально разработанной камере сгорания, а затем взрываются, чтобы нагреть и расплавить порошок, в результате чего частицы ударяются о поверхность детали на высокой скорости, образуя покрытие. .Самой большой особенностью взрывного напыления является высокая скорость полета и высокая кинетическая энергия частиц, поэтому покрытие взрывным напылением имеет: Во-первых, высокую прочность связи между покрытием и матрицей.Во-вторых, покрытие плотное и имеет очень низкую пористость.В-третьих, шероховатость поверхности покрытия после обработки низкая.В-четвертых, температура поверхности заготовки низкая.При взрывном распылении, когда содержание ацетилена составляет 45%, кислородно-ацетиленовая смесь может создавать температуру свободного горения 3140°С, но во взрывоопасных условиях она может превышать 4200°С, поэтому большинство порошков может плавиться.Расстояние, на которое транспортируется порошок в высокоскоростной пушке, значительно больше, чем в плазменной пушке, что также является причиной высокой скорости частиц.Взрывным распылением можно распылять металл, металлокерамику и керамические материалы.Однако из-за высокой цены оборудования, сильного шума, окислительной атмосферы и других причин оно не получило широкого распространения в стране и за рубежом.Наиболее успешно применяемым взрывным напылением в мире является патент, полученный филиалом Linde американской Union Carbide Company в 1955 году. В нашей стране примерно в 1985 году Научно-исследовательский институт аэрокосмических материалов Министерства аэрокосмической промышленности Китая успешно разработал метод взрывного напыления. оборудование.Что касается характеристик покрытия Co/WC, эффективность распыления близка к уровню Union Carbide в США.

 

 

Самая большая характеристика взрывного распыления заключается в том, что тепловая энергия внезапного взрыва используется для нагрева и плавления распыляемого материала, а высокое давление, создаваемое ударной волной взрыва, используется для распыления порошкового материала на высокой скорости на поверхность распыления. подложку заготовки для формирования покрытия.Его основные преимущества заключаются в следующем.

(2) Термическое повреждение заготовки небольшое.Поскольку взрывное распыление является импульсным, время воздействия потока горячего воздуха и частиц каждый раз короткое, а азот оказывает охлаждающее действие на заготовку.Температура заготовки ниже 200°C, поэтому термическое повреждение матрицы невелико, деформации и фазового перехода не произойдет.
(3) Толщину покрытия легко контролировать, припуск на обработку небольшой, операции по техническому обслуживанию удобны.
(4) Шероховатость покрытия, нанесенного методом взрывного напыления, низкая, возможно, менее 1,60 мкм, а после шлифования шероховатость может достигать 0,025 мкм.
(5) В процессе напыления карбиды и порошковые материалы на основе карбидов не вызывают разложения и обезуглероживания углерода, что обеспечивает согласованность состава ткани покрытия и состава порошка.
(6) Низкое потребление кислорода и низкие эксплуатационные расходы.

 

Плазменное напыление — это передовая технология термического напыления, в которой используется высокая температура и высокоскоростной поток плазмы для распыления материалов покрытия на поверхность подложки с образованием однородного, плотного и высококачественного покрытия.Эта технология обладает сверхвысокими температурными характеристиками, подходит для напыления материалов с высокой температурой плавления и позволяет добиться высокой плотности и высокой прочности сцепления покрытия.

 

 

(1) Основное тело меньше нагревается, а детали не деформируются: поскольку детали не заряжаются во время напыления, основной металл не плавится, поэтому свойства термической обработки основного металла не изменятся, а некоторые высокопрочные Стальные материалы можно распылять.
(2) Различные типы материалов и богатые свойства покрытия: при плазменном напылении можно использовать различные материалы, включая металлы, керамику, пластмассы и т. д., поэтому можно получить покрытия с различными свойствами, например, износостойкие покрытия, теплоизоляционные покрытия. покрытия и покрытия, устойчивые к высоким температурам.Оксидное покрытие, изоляционное покрытие и т. д.
(3) Стабильный процесс и высокое качество покрытия: параметры процесса плазменного напыления можно контролировать количественно, процесс стабилен, воспроизводимость покрытия хорошая, а прочность связи между покрытием и подложкой высока.
Параметры процесса плазменного напыления включают выбор плазменного газа, мощности дуги, количества подачи порошка, расстояния и угла распыления и т. д. Правильная настройка этих параметров имеет решающее значение для качества покрытия.Например, выбор плазменного газа повлияет на энтальпию и скорость потока покрытия, мощность дуги повлияет на температуру покрытия и степень плавления частиц, а количество подачи порошка и расстояние распыления повлияют на эффективность нанесения и однородность покрытия.секс.
Технология плазменного напыления широко используется в аэрокосмической, автомобильной, электронной, медицинской и других областях.В аэрокосмической области для улучшения жаростойкости двигателей, турбин и других компонентов можно напылять жаропрочные сплавы, керамические покрытия и т. д.;в автомобильной сфере можно напылять антикоррозионные покрытия, керамические покрытия и т. д. для повышения коррозионной стойкости автомобильных деталей;В области электроники можно напылять проводящие покрытия, изолирующие покрытия и т. д. для улучшения производительности и надежности электронных компонентов.

Какие типы плазменных газов обычно используются в процессах плазменного напыления?
В процессе плазменного напыления обычно используемые плазменные газы в основном включают следующие типы:
Водород (H2): Водород представляет собой двухатомный газ с высокой теплопроводностью и может значительно повысить температуру и тепловую мощность плазменной дуги.Водород – незаменимый газ при напылении огнеупорных и керамических материалов.Однако водород сложно получить и сохранить, он дорог и представляет определенные риски для безопасности, поэтому в некоторых случаях его использование ограничено.
Азот (N2): Азот также представляет собой двухатомный газ с высоким значением термической энтальпии.Он поглощает много тепла в процессе ионизации и имеет высокий коэффициент использования энергии.Азот широко используется при плазменном напылении из-за его удобного источника и низкой цены.Однако азот обладает определенными окислительными свойствами и не пригоден для распыления порошков, которые легко окисляются.
Аргон (Ar): Аргон представляет собой одноатомный газ с низким напряжением дуги и низкой тепловой энтальпией.Однако он быстро поглощает тепло при ионизации и имеет относительно небольшую теплопроводность.Аргон обладает хорошими свойствами зажигания и стабилизации дуги.Это инертный газ с хорошими защитными свойствами, подходящий для распыления металлов с сильной химической активностью.Аргон — один из широко используемых плазменных газов, но его стоимость относительно высока.
Гелий (He): Гелий представляет собой одноатомный газ, также инертный газ, с чрезвычайно высоким значением энтальпии.Гелий поглощает много тепла в процессе ионизации, поэтому он имеет высокое значение энтальпии при высоких температурах.Физические и химические свойства гелия очень стабильны, но из-за чрезвычайно низкого содержания в воздухе и очень высокой стоимости добычи он реже используется в промышленности.
Водяной пар и воздух: способность теплопередачи водяного пара и воздуха также довольно высока, с широкими источниками, удобством и низкой стоимостью.Поэтому люди начали рассматривать возможность использования водяного пара и воздуха в качестве источников газа для плазменного напыления и добились определенных результатов.Например, разработано серийное высокомощное водостабилизированное плазменное напыление, но его конструкция сложна и необходимо повысить стабильность плазменной струи во время напыления.

 

Дуговое напыление — это технология термического напыления, в которой в качестве плавящихся электродов используются две непрерывно подаваемые металлические проволоки для создания дуг на их концах в качестве источника тепла.Расплавленная проволока распыляется сжатым воздухом и на высокой скорости распыляется на поверхность заготовки, образуя покрытие.Во время этого процесса металлическая проволока закорачивается и разряжается в момент контакта.Под действием высокоскоростного воздушного потока и механизма подачи проволоки металл на конце подвергается ряду процессов, таких как плавление, распыление, ускорение и осаждение, и, наконец, образует покрытие.

 

 

(1) Высокое использование энергии: Дуговое напыление преобразует электрическую энергию непосредственно в тепловую, а коэффициент использования тепловой энергии достигает 60-70%, что намного выше, чем 5-15% при газопламенном напылении.
(2) Высокая экономическая эффективность: поскольку две металлические проволоки подаются одновременно, эффективность распыления высока, а стоимость низкая.
(3) Высокая прочность сцепления покрытия: все частицы распыляются капельным распылением, поэтому прочность сцепления покрытия высока.
(4) Широкая применимость: покрытия из коррозионностойких материалов можно распылять в соответствии с различными агрессивными средами и они имеют универсальное применение.

 

 

- Аэрокосмическая промышленность
- Производитель автомобилей
- Нефтехимия
- Силовые конденсаторы и их электронное оборудование.
-Антикоррозионная защита металлической поверхности, износостойкость, проводимость, изоляция, отделка и т. д.

 

- Персонал должен носить средства индивидуальной защиты, включая защитные каски, защитные очки, защитные маски, защитную одежду и т. д.
- Убедитесь, что другое оборудование и предметы в рабочей зоне не будут затронуты распылением, и примите соответствующие меры защиты.
- При обнаружении любых потенциальных угроз безопасности в оборудовании для дугового напыления о них следует немедленно сообщать и принимать меры для своевременного решения проблем.

Сверхзвуковое распыление включает смешивание газообразного или жидкого топлива с кислородом под высоким давлением и последующее сжигание его в специальной камере сгорания или сопле.Получающееся в результате высокотемпературное и высокоскоростное пламя сгорания используется для распыления.Поскольку скорость пламени горения в несколько раз превышает скорость звука, в струе пламени можно визуально увидеть яркие «узлы Маха», поэтому сверхзвуковое напыление обычно называют сверхзвуковым пламенным напылением.Подавая порошок в пламя аксиально, частицы распыления можно нагреть до расплавленного или полурасплавленного состояния и разогнать до скорости до 300-500 м/с и даже выше, тем самым получив плотное качественное покрытие с высокая прочность сцепления..Сверхзвуковая скорость пламени очень высока, но температура относительно низкая, около 3000°С.Что касается цементированного карбида WC-Co, он может эффективно подавлять разложение WC во время процесса напыления.Покрытие, нанесенное сверхзвуковым распылением, не только обладает высокой прочностью сцепления, но также является плотным и обладает превосходной износостойкостью.Его износостойкость значительно превосходит покрытие плазменным напылением, эквивалентно покрытию взрывным напылением, а также превосходит гальванический слой твердого хрома и слой расплава распыления.Он чрезвычайно широко используется.

 

 

Кроме того, сверхзвуковой распылитель необходимо часто чистить в процессе распыления, чтобы предотвратить чрезмерное осаждение металлического порошка.В процессе работы краскопульта напряжение на двух полюсах достигает десятков тысяч вольт.Излишняя пыль может легко вызвать искры, которые повлияют на конструкцию и станут причиной несчастных случаев.Основные методы очистки краскопульта – пневматический пистолет высокого давления и сухая тряпка.
Применение технологии сверхзвукового напыления (HVOF) С развитием и усовершенствованием технологии термического напыления в моей стране требования к качеству напыляемых покрытий становятся все выше и выше.Высокоскоростной газовый метод, разработанный в США и других странах в последние годы, представляет собой новый процесс получения высококачественных покрытий.Потому что метод сверхзвукового газопламенного напыления имеет множество преимуществ.

Сварка газопламенным напылением является широко используемой технологией обработки поверхности металлов.Он использует кислородно-ацетиленовое пламя для нагрева порошка сплава до тех пор, пока он не расплавится или не достигнет состояния высокой пластичности, а затем распыляет его на поверхность заготовки для образования защитного или улучшенного покрытия.Этот процесс можно использовать для поверхностного упрочнения или ремонта различных деталей из углеродистой и низколегированной стали.Однако при его использовании необходимо обращать внимание на характеристики материала матрицы, чтобы избежать чрезмерных различий в коэффициентах линейного расширения или содержания в матрице веществ, легко вступающих в реакцию с кислородом.элементы, вызывающие затруднения при сварке распылением.

 

 

Широкая сфера применения: подходит для обработки поверхности различных металлических материалов.
Относительно низкая стоимость: сварка газопламенным напылением дешевле, чем другие технологии обработки поверхности.
Простота в эксплуатации: технологический процесс относительно прост и его легко освоить.
Повышение износостойкости и коррозионной стойкости: слой распылительной сварки может значительно улучшить износостойкость и коррозионную стойкость заготовки.

 

 

Сварка газопламенным напылением широко применяется в следующих областях:
Ремонт механических деталей: используется для ремонта изношенных или поврежденных поверхностей механических деталей.
Укрепление поверхности: повышение износостойкости и усталостной прочности деталей.
Антикоррозионная обработка: используется для повышения коррозионной стойкости деталей и продления срока их службы.

 

При выполнении газопламенной сварки необходимо обратить внимание на следующие моменты:
Обработка поверхности детали: Перед распылением поверхность должна быть тщательно очищена и придана шероховатость, чтобы обеспечить адгезию покрытия.
Характеристики распыления: Строго контролируйте характеристики распыления, чтобы избежать перегрева заготовки.Особенно если покрытие толстое, для его остывания требуется прерывистое распыление.
Угол распыления: При распылении обращайте внимание на угол распыления, чтобы обеспечить равномерное распределение и хорошую адгезию покрытия.
Контроль температуры переплавки: Контроль температуры переплавки очень важен.Слишком высокая или слишком низкая температура может повлиять на качество покрытия и работоспособность заготовки.

 

 

Лазерная наплавка – это новый вид технологии модификации поверхности.Он добавляет плакирующие материалы на поверхность подложки и использует лазерные лучи с высокой плотностью энергии для их плавления вместе с тонким слоем на поверхности подложки с образованием металлургически связанного аддитивного расплава.Облицовка.Этот процесс может значительно улучшить износостойкость, коррозионную стойкость, термостойкость, стойкость к окислению или электрические свойства поверхности основного материала, тем самым достигая цели модификации или ремонта поверхности, отвечая конкретным требованиям к характеристикам поверхности материала, экономя при этом большую сумму. материальных затрат.

 

 

Низкая степень разбавления: слой лазерной оболочки металлургически связан с подложкой, а степень разбавления низкая, обычно всего от 5% до 8%, что означает, что для достижения требуемых требований к производительности можно использовать более тонкое покрытие.
Высокая твердость и износостойкость: плакирующий слой имеет тонкую и плотную структуру, более высокую твердость и лучшую износостойкость.
Малая зона термического влияния: из-за высокой температуры нагрева лазерного луча зона термического влияния мала и заготовка меньше деформируется.
Стабильное качество плакирующего слоя: качество лазерного плакирующего слоя стабильно, и его легко реализовать в автоматическом режиме.
Широкий диапазон выбора материалов: плотность мощности лазерного луча высокая, температура нагрева высокая, а диапазон выбора облицовочных материалов шире.

 

Процессы лазерной наплавки можно условно разделить на две категории в зависимости от способа подачи плакирующих материалов:
Предварительная лазерная наплавка: сначала плакирующий материал предварительно помещается на плакирующую часть поверхности подложки, а затем лазерный луч используется для сканирования и плавления плакирующего материала и поверхности подложки.
Синхронная лазерная наплавка с подачей порошка: порошковые или проволочные наплавочные материалы синхронно подаются в ванну расплава через сопло во время процесса наплавки.

 

Модификация поверхности: например, модификация поверхности лопаток газовых турбин, валков, шестерен и т. д.
Ремонт поверхности: например, ремонт поверхности роторов, пресс-форм и т. д.
Лазерное аддитивное производство. Путем послойной лазерной наплавки получаются детали с трехмерной структурой.

 

Тенденции развития технологии лазерной наплавки в основном сосредоточены в следующих аспектах:
Фундаментальные теоретические исследования: Углубленное понимание физических и химических механизмов процесса лазерной наплавки.
Проектирование и разработка облицовочных материалов: Разработка новых облицовочных материалов, отвечающих более высоким требованиям к производительности.
Совершенствование и развитие оборудования для лазерной наплавки: повышение производительности и стабильности оборудования для лазерной наплавки.
Создание теоретической модели: создание точной теоретической модели лазерной наплавки для управления фактическим производством.
Технология быстрого прототипирования лазерной наплавки: разработка быстрой и эффективной технологии прототипирования лазерной наплавки.
Автоматизация управления процессом наплавки: реализовать автоматизированное управление процессом лазерной наплавки для повышения эффективности производства и качества продукции.