Sprøjtemetoder

Sprøjtning — den teknologiske proces til dannelse af belægninger ved at sprøjte flydende dispergerede partikler, der aflejres ved stød ved stød med overfladen. Partiklernes afkølingshastighed er 10.000-100.000.000 grader i sekundet, hvilket resulterer i meget hurtig krystallisation af den sprøjtede belægning og lav overfladeopvarmningstemperatur.

Belægninger sprøjtes for at øge korrosionsbestandigheden, slidstyrken, varmebestandigheden og reparation af slidte enheder og dele.

Der er flere måder at sprøjte belægninger på:

1) Flammesprøjtning med tråd, pulver eller pind (fig. 1, 2). Det dispergerede materiale smeltes i flammen af ​​en gasbrænder ved afbrænding af en brændbar gas (normalt en blanding af acetylen-ilt i forholdet 1:1) og føres til overfladen af ​​en strøm af trykluft. Smeltetemperaturen for det sprøjtede materiale skal være lavere end den brændbare blandings flammetemperatur (tabel 1).

Fordelene ved denne metode er de lave omkostninger ved udstyr og dets drift.

Ris. 1. Flammetrådsprøjtning

Ris. 2.Skematisk af posttrådsprøjteudstyr: 1 — lufttørrer, 2 — trykluftbeholder, 3 — brændstofgascylinder, 4 — reduktionsgear, 5 — filter, 6 — iltcylinder, 7 — rotametre, 8 — sprøjtebrænder, 9 — trådfremføring kanal

Tabel 1. Flammetemperatur for brændbare blandinger

2) Detonationssprøjtning (figur 3) udføres flere cyklusser pr. sekund, for hver cyklus er tykkelsen af ​​det sprøjtede lag omkring 6 mikron. Dispergerede partikler har en høj temperatur (over 4000 grader) og hastighed (over 800 m/s). I dette tilfælde er temperaturen af ​​basismetallet lav, hvilket udelukker dets termiske deformation. Deformation kan dog forekomme fra virkningen af ​​en detonationsbølge, og dette er en begrænsning af anvendelsen af ​​denne metode. Omkostningerne til detonationsudstyr er også høje; et specielt kamera er påkrævet.

Ris. 3. Sprøjtning med detonation: 1 — acetylenforsyning, 2 — ilt, 3 — nitrogen, 4 — sprøjtet pulver, 5 — detonator, 6 — vandkølerør, 7 — detalje.

3) Buemetallisering (figur 4). To ledninger føres ind i elektrometalisatorens ledning, hvoraf den ene tjener som anoden og den anden som katoden. En elektrisk lysbue opstår mellem dem, og ledningen smelter. Sprøjtning sker ved hjælp af trykluft. Processen foregår med jævnstrøm. Denne metode har følgende fordele:

a) høj produktivitet (op til 40 kg/t sprøjtet metal),

b) mere holdbare belægninger med høj vedhæftning sammenlignet med flammemetoden,

c) muligheden for at bruge ledninger af forskellige metaller gør det muligt at opnå en "pseudo-legering" belægning,

d) lave driftsomkostninger.

Ulemperne ved metalbuemetallisering er:

a) muligheden for overophedning og oxidation af de sprøjtede materialer ved en lav tilførselshastighed,

b) forbrænding af legeringselementer af de sprøjtede materialer.

Ris. 4. Elektrisk lysbuemetallisering: 1 — trykluftforsyning, 2 — trådfremføring, 3 — dyse, 4 — ledende ledninger, 5 — detalje.

4) Plasmasprøjtning (figur 5). I plasmatroner er anoden en vandkølet dyse, og katoden er en wolframstang. Argon og nitrogen bruges almindeligvis som plasmadannende gasser, nogle gange med tilsætning af brint. Temperaturen ved udløbet af dysen kan være flere titusinder af grader; som følge af gassens kraftige udvidelse får plasmastrålen en høj kinetisk energi.

Plasmasprøjteprocessen med høj temperatur tillader påføring af ildfaste belægninger. Ændring af sprøjtemønsteret gør det muligt at bruge en bred vifte af materialer, fra metal til organiske materialer. Tætheden og vedhæftningen af ​​sådanne belægninger er også høj. Ulemperne ved denne metode er: relativt lav produktivitet og intens ultraviolet stråling.

Læs mere om denne belægningsmetode her: Plasma Spray Coatings

Ris. 5. Plasmasprøjtning: 1 — inert gas, 2 — kølevand, 3 — jævnstrøm, 4 — sprøjtet materiale, 5 — katode, 6 — anode, 7 — del.

5) Elektropulssprøjtning (figur 6). Metoden er baseret på eksplosiv smeltning af en ledning, når en elektrisk udladning af en kondensator passerer gennem den. I dette tilfælde smelter omkring 60% af tråden, og de resterende 40% går i gasform. Smelten består af meget små partikler fra få hundrededele til få millimeter.Hvis udledningsniveauet er for højt, bliver metallet i ledningen fuldstændig til en gas. Partiklernes bevægelse mod den sprøjtede overflade skyldes udvidelsen af ​​gassen under eksplosionen.

Fordelene ved metoden er fraværet af oxidation som følge af luftforskydning, høj densitet og vedhæftning af belægningen. Ulemper omfatter begrænsningen i valget af materialer (de skal være elektrisk ledende), såvel som umuligheden af ​​at opnå tykke belægninger.

Ris. 6. Skematisk af elektrisk pulssprøjtning: CH — strømforsyning til kondensatoren, C — kondensator, R — modstand, SW — kontakt, EW — ledning, B — detalje.

6) Lasersprøjtning (Figur 7). Ved lasersprøjtning føres pulveret ind på laserstrålen gennem en fødedyse. I en laserstråle smeltes pulveret og påføres emnet. Beskyttelsesgassen tjener som beskyttelse mod oxidation. Anvendelsesområdet for lasersprøjtning er belægning af værktøjer til stempling, bukning og skæring.

Pulvermaterialer bruges til flamme-, plasma-, laser- og detonationssprøjtning. Tråd eller pind - til gasflamme, lysbue og elektrisk pulssprøjtning. Jo finere pulverfraktion, jo mindre porøsitet, jo bedre vedhæftning og jo højere kvalitet af belægningen. Den sprøjtede overflade for hver sprøjtemetode er placeret i en afstand på mindst 100 mm fra dysen.

Ris. 7. Lasersprøjtning: 1 — laserstråle, 2 — beskyttelsesgas, 3 — pulver, 4 — detalje.

Sprøjtede dele

Sprøjtning af belægninger påføres:

• generel mekanik til forstærkning af dele (lejer, ruller, tandhjul, målere, inklusive gevind, maskincentre, matricer og stanser osv.);

• i bilindustrien til belægning af krumtapaksler og knastaksler, bremseknogler, cylindre, stempelhoveder og ringe, koblingsskiver, udstødningsventiler;

• i luftfartsindustrien til afdækning af dyser og andre dele af motorer, turbineblade, til foring af skroget;

• i den elektrotekniske industri — til belægninger af kondensatorer, antennereflektorer;

• i den kemiske og petrokemiske industri — til afdækning af ventiler og ventilsæder, dyser, stempler, aksler, pumpehjul, pumpecylindre, forbrændingskamre, til korrosionsbeskyttelse af metalkonstruktioner, der opererer i havmiljøet;

• i medicin - til sprøjtning af elektroder af ozonatorer, proteser;

• i hverdagen — for at styrke køkkenudstyr (tallerkener, komfurer).