Pulverizare gaz-dinamică de metal. Esența și sarcinile pulverizării gaz-dinamice Pulverizarea la rece a metalelor

Pulverizare supersonică gaz-dinamică la rece (HDG).

Esența metodei constă în formarea de acoperiri datorită energiei cinetice mari a particulelor de metal netopite. Această metodă este cunoscută în prezent ca Spray rece - pulverizare la rece.

Trebuie remarcat faptul că în cele mai comune metode de acoperire prin pulverizare termică, pentru formarea lor dintr-un flux de particule, este necesar ca particulele care cad pe substrat să aibă o temperatură ridicată, de obicei peste punctul de topire al materialului. În pulverizarea gaz-dinamică, această condiție nu este necesară, ceea ce determină unicitatea acesteia. În acest caz, particulele care se află într-o stare netopită, dar au o viteză foarte mare, interacționează cu o bază solidă.

Spre deosebire de pulverizarea la cald cu plasmă, a fost dezvoltată o metodă de acoperire la rece gaz-dinamică, a cărei esență a fost că a fost stabilită o anumită viteză de prag la care particulele de plastic reci au format o acoperire densă. Cu granulare diferită (particule mari și mici într-un singur flux), particulele mai mici cu o viteză mai mare s-au așezat pe substrat, în timp ce particulele mai mari cu o viteză mai mică au sărit de pe suprafață și nu au participat la formarea acoperirii.

Acest comportament al particulelor a făcut posibilă introducerea unor particule abrazive mai mari în fluxul de material de acoperire. A existat simultan sablare și acoperire. Din punct de vedere al pregătirii suprafeței, atunci când suprafața juvenilă a substratului își pierde activitatea din cauza adsorbției gazelor la suprafață cu întârziere în depunere, o astfel de schemă de acoperire este optimă. În același timp, a fost dezvoltată o instalație în care gazul (aer, azot) la o presiune de 2,5-3,5 MPa este încălzit la 350-600 ° C într-o bobină metalică printr-un curent electric care trece prin acesta de la un transformator de sudură. Atomizorul este echipat cu o duză Laval, care asigură scurgerea supersonică a unui jet bifazic.

În fig. 2.48 este o diagramă a procesului. Pulverizarea la rece gaz-dinamică permite aplicarea de acoperiri metalice ductile cu adăugarea altor materiale.

În fig. 2.49 arată dependențele vitezei și temperaturii gazului și particulelor la duza Laval pentru un jet în două faze (azot + particule solide de cupru de 5 și 25 μm) la presiune. R= 2,5 MPa și temperatură T 0= 950 ° C. În acest caz, raportul dintre diametrul de ieșire /) în și /) k este /) în / G> k = 9.

Orez. 2.48.

Orez. 2.49. Temperatura aerului T d, viteza aerului și temperatura și viteza particulelor de cupru cu un diametru de 5 și 25 microni într-o duză supersonică profilată

Instalația casnică „DIMET” este produsă de centrul de pulverizare cu pulbere Obninsk în două versiuni - putere manuală de 2 kW și putere staționară de 7 kW. Recomandările pentru utilizarea materialelor sub formă de pulbere sunt prezentate în tabel. 2.10.

Principala aplicație a GDN este aplicarea de acoperiri anticorozive de tip benzi de rulare pe bază de aluminiu și zinc. Straturile rezistente la uzură se aplică pe baza materiale plastice- babbitt, cupru, nichel etc. Fata de metodele HN si EDM, atunci cand metalul se topeste si este saturat cu gaze, inclusiv cu hidrogen, care inrautatesc proprietatile protectoare ale acoperirii, HDN-urile nu prezinta aceste dezavantaje. Hidrogenul nu se dizolvă în particule în fază solidă. Acoperirea protejează eficient oțelul împotriva coroziunii. Metoda și-a găsit o largă aplicație pentru protecția caroseriilor împotriva coroziunii în domeniul cusăturilor de sudură.

Principalul Componente acoperiri	muncitor
Aluminiu, zinc		Etanșarea scurgerilor în țevi metalice, radiatoare, condensatoare, schimbătoare de căldură etc., inclusiv etanșarea scurgerilor în cusăturile sudate, repararea coroziunii și a deteriorărilor mecanice. Etanșarea fisurilor, rigolelor și a altor defecte ale pieselor din aluminiu, oțel și fontă
Aluminiu, zinc		Refacerea formei pieselor metalice. Umplerea cavităților, porilor, fisurilor și a altor defecte ale produselor din aluminiu și aliajele acestuia (inclusiv piese de motor, matrițe etc.). Refacerea scaunelor lagărelor din aluminiu, oțel și fontă
Aluminiu, carbură de siliciu		Umplerea cavităților, fisurilor și a altor defecte ale pieselor de caroserie ale motorului din aluminiu, oțel și fontă
Oxid de aluminiu		Curățarea și pregătirea prin sablare a suprafețelor de oțel și fontă pentru acoperirea metalului
		Acoperire conductoare electric (pe oțel, aluminiu, ceramică). Strat de bază pentru lipirea cu staniu la piese din aluminiu, oțel și fontă
Cupru, zinc		Umplerea cavităților, fisurilor și a altor defecte ale pieselor din oțel și fontă ale corpului motorului

Principalul Componente acoperiri	muncitor	Numire de acoperiri, obiecte de reparare și restaurare
		Protectie anticoroziva. Etanșarea defectelor, microfisurilor, îmbinărilor filetate
		Acoperire rezistentă la căldură pentru protecție împotriva coroziunii la temperaturi înalte. Înveliș conductiv electric pentru plăcuțele de contact ale echipamentelor electrice
Nichel, zinc		Umplerea cavităților, arsuri și alte defecte ale produselor din oțel. Pentru produse care funcționează la temperaturi ridicate
		Înveliș conductiv electric pentru plăcuțele de contact ale echipamentelor electrice
		Protecția anticorozivă a pieselor din oțel și a sudurilor pe structurile din oțel

În fig. 2.50 este o schema a instalarii firmei Linde(STATELE UNITE ALE AMERICII). Progrese recente în implementarea metodei - fabricarea pulverizatoarelor de mână, ale căror caracteristici sunt date în tabel. 2.11.

Tabelul 2.11

Caracteristicile nebulizatoarelor GDN

Specificații	Modelul 412	Model 403
Productivitate A1, g/min
Numărul de moduri de temperatură
Dimensiuni (mm) și greutate (kg):
unitate de pulverizare	450 x 64 x 85 mm; 1,3 kg	450 x 64 x 85 mm; 1,3 kg
	340 x 260 x 320 mm; 8 Kg	560 x 260 x 490 mm; 16 Kg
Specificații acoperire:
puterea de aderență, MPa
porozitate,%
rugozitatea suprafeței, μm	R, = 20-40

Orez. 2.50. Schema instalației de pulverizare la rece a companiei Linde:

1 - cisternă cu gaz lichefiat (Ag); 2 - evaporator; 3 - compresor; 4 - aeroterma; 5 - alimentator cu pulbere; 6 - pulverizare

Cerințele reduse pentru accelerarea gazului și consumul redus de energie fac posibilă realizarea de instalații portabile folosind tehnologia DIMET.

Roboții Kawasaki sunt utilizați în sistemele de pulverizare DIMET. Această tehnologie vă permite să aplicați un strat de metal pe diferite suprafete: metal, sticla, ceramica, piatra. O caracteristică a tehnologiei este capacitatea de a aplica pulbere metalică pe metale incompatibile pentru sudare și lipire. De exemplu, este posibil să se aplice eficient cuprul pe aluminiu, care este de mare valoare pentru inginerie electrică.

Despre tehnologie

Tehnologia de pulverizare gaz-dinamică a pulberii de metal și transformarea acesteia într-un strat monolitic este implementată pe echipamentele DIMET fabricate de Centrul de Pulverizare a Pulberii Obninsk. Acoperirile se formează pe orice suprafață dură, cum ar fi metal, sticlă, ceramică, piatră. Materialul de acoperire este selectat atunci când se rezolvă o anumită problemă de producție sau creație, deoarece soluția poate fi obținută folosind diferite tipuri de materiale pulbere.

Aerul comprimat (5-8 atm) este încălzit (300-600 ° C) și furnizat la duză, unde se formează un flux supersonic:

în acest flux sunt introduse pulberi care conțin particule de metal și ceramică
particulele sunt accelerate de un flux de gaz la o viteză de câteva sute de metri pe secundă și, în stare netopită, sunt direcționate către substrat
la impactul asupra substratului, energia cinetică a particulelor este convertită în căldură și apoi în energia de legare a particulelor cu substratul
ca urmare a acestor impacturi de mare viteză, particulele sunt fixate pe substrat și formează o acoperire densă.

Principalele procese care determină aderența particulelor la substrat și între ele:

Contactul strâns al rețelelor cristaline ale particulelor și substratul (sau diferitele particule) înainte de formarea legăturilor metalice, cel puțin în unele zone ale plasturii de contact. În acest caz, particula sau substratul nu se topește nicăieri. Acest mecanism de ambreiaj este similar cu mecanismul de ambreiaj în sudarea prin explozie.
Pe proeminențe și neregularități individuale ale particulelor care cad, poate avea loc topirea acestora și poate avea loc microsudarea punctuală.
Când suprafețele juvenile ale materialelor diferite sunt în contact strâns, poate apărea interacțiunea intermoleculară a acestor materiale. Un exemplu tipic al unui astfel de mecanism este depunerea unui strat de aluminiu specular pe sticlă.
Aderența mecanică poate juca un anumit rol în condiția pătrunderii adânci a particulelor în substrat. Relația specifică dintre rolurile relative ale diferitelor mecanisme de legătură în cazuri diferite poate diferi semnificativ unele de altele și face obiectul unui studiu separat.

Domenii de utilizare

Industrie	Aplicație	Strat
Turnătorie	Repararea defectelor pieselor turnate Sub presiune În forma de răcire Ceară pierdută	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunii pieselor. Acoperiri de etanșare (permeabilitate scăzută la gaz)
Producția metalurgică	Reducerea rezistenței electrice a contactelor electrolizatoarelor Protecție împotriva coroziunii la temperaturi ridicate	Acoperiri conductoare electric Acoperiri rezistente la căldură
Automobile	Repararea pieselor turnate	Acoperiri de etanșare Acoperiri anticorozive
	Acoperiri pentru repararea deteriorărilor mecanice ale chiulasei, BC, unități Etanșarea fisurilor în chiulasă, BC, radiatoare, conducte, aparate de aer condiționat Protecție împotriva coroziunii focarelor locale Refacerea formei părților corpului din aluminiu fără chit	Acoperiri de etanșare Acoperiri anticorozive
Productie de avioane, reparatii de avioane	Repararea defectelor de turnare si fabricatie ale pieselor din aluminiu	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunii pieselor. Acoperiri de etanșare
Rachete și tehnologie spațială	Special	Acoperiri de etanșare pentru produse din aluminiu întărite la căldură Acoperiri radiante de căldură
Constructii navale, reparatii navale	Protecție de protecție a cusăturilor sudate Refacerea scaunelor lagărelor	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunii pieselor Acoperiri anticorozive Acoperiri de etanșare
Industria petrolului și gazelor	Reconstituirea geometriei pieselor unităților de pompare a gazului Prevenirea gripării conexiunilor filetate foarte solicitate Refacerea lagărelor de alunecare	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunii pieselor Acoperiri anti-gripare Anti frictiune
Productie electrotehnica	Metalizarea plăcuțelor de contact electric Acoperiri conductoare electric, compatibile galvanic Placare pentru transfer de căldură Straturi de bază pentru aluminiu și sticlă pentru lipire	Acoperiri conductoare electric
Producția de scule	Restaurare forme pentru ambalaje din plastic si sticla Refacerea matrițelor pentru presarea produselor din cauciuc Restaurarea sculelor pentru presarea pieselor din materiale de presare (AG4, DSV, carbolit) Fabricarea de instrumente intrinsec sigure	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunii pieselor Acoperiri intrinsec sigure
Restaurare monumente și sculpturi	Restaurarea elementelor pierdute ale monumentelor. Protecția împotriva coroziunii	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunii pieselor Acoperiri anticorozive

Proiect finalizat

Un complex robotic pentru acoperirea suprafețelor de contact ale barelor colectoare, care sunt utilizate în reactorul tokamak al proiectului ITER. Dezvoltatorul complexului este SRL „Acton” (partener și integrator de sistem Robowizard).

Schema complexa:

Problema rezolvata:

Pulverizarea unui strat de cupru cu două straturi pe suprafețele plane de contact electric ale barelor colectoare din aluminiu. Zona de pulverizare este de până la 0,5m 2, anvelopele în sine ating o lungime de 12 metri și o greutate de 4 tone.

Compoziția complexă:

PLC Berbec;
robot Kawasaki RS006L;
Camera de pulverizare;
controler E01;

Complexul implementat face posibilă îndeplinirea următoarelor sarcini:

execuţie proces tehnologic cu funcția de control al programului și management al parametrilor;
mișcare de pulverizare de-a lungul unei traiectorii predeterminate, sincronizată cu funcționarea echipamente tehnologice, prin transmiterea de mesaje informative;
vizualizarea parametrilor tehnologici de proces pe ecranul tactil al operatorului, precum și a mijloacelor de schimbare a modurilor de funcționare, organizate pe baza elementelor de casete de dialog.

Dacă aveți nevoie de o astfel de soluție - lăsați-vă informațiile de contact în formularul de cerere. Experții noștri vă vor sfătui și discuta detaliile cooperării.

Galeria de proiecte

Schema de cooperare

Pulverizarea gaz-dinamică este o tehnologie de aplicare a unui strat metalic diverse materialeși articole cu scop de protecție sau decorativ, în care formarea unui strat de suprafață are loc datorită impactului particulelor de substanță aplicată asupra suprafeței semifabricatelor de acoperit. Pulverizarea gaz-dinamică poate fi la rece (CGN) și la impuls (IGN). În primul caz, particulele nu sunt încălzite, iar accelerarea lor este asigurată cu ajutorul unui flux de gaz supersonic. În al doilea, există o încălzire medie și o accelerare a particulelor de către o serie unde de soc frecventa fixa.

Întreprinderi din regiunea Moscova

Regiunea Moscova, Sergiev Posad, Str. Armata Roșie, 212V, Bldg. opt

Experienta (ani): 11 Angajati: 20 Suprafata (m²): 1400 Masini-unelte: 30

Prelucrare sloting Ascuțirea sculelor Încasarea găurii Modelarea angrenajului Hobbing unelte Lucrări de șlefuire a angrenajului Jig plictisitoare lucrări Rularea firului Filetat Lucrări de șlefuire de suprafață Alezarea găurilor Lucru de lăcătuș Lucrari de strung automat Prelucrare cu descărcare electricăÎntărire cu HFC Întărire în vrac Aluminizare Anodizare Pulverizare gaz-dinamică Cimentarea prin oxidare Taietura cu laser Tăiere cu plasmă Sudarea cu gaz Sudare prin presa de gaz Sudarea prin difuzie Sudarea cu arc sudura prin contact Forja de sudura Sudare robotică Sudarea manuală cu arc Sudarea cu arc scufundat Sudarea cu termita Acoperire cu pulbere Lucreaza cu oțel inoxidabil Testare cu ultrasunete

Regiunea Moscova, Istra, st. Panfilova, 11

Experienta (ani): 61 Angajati: 500 Suprafata (m²): 10000 Masini-unelte: 86

Lucrări de foraj orizontal Încasarea găurii Jig plictisitoare lucrări Lucrari de slefuire cilindrica Prelucrare mecanică la un centru de prelucrare Rularea firului Filetat Lucrări de șlefuire de suprafață Brosare Alezarea găurilor Lucrări de șlefuire a filetului Găuri de găuri pe mașini CNC Găuri de găuri pe mașini universale Lucru de lăcătuș Pornirea mașinilor CNC Pornirea mașinilor universale Lucrari de strung automat frezare CNC Frezare pe mașini universale Slefuire Frezarea fantelor Prelucrare cu descărcare electrică Întărire prin dispersie Normalizare întărire cu HFC Întărire în vrac Recoacere metal Călire metal Întărirea suprafeței Sorbitizare Îmbunătățirea metalului Alterarea borului Pulverizare gaz-dinamică Pulverizare termică Placare cu cupru galvanizat (placare cu cupru, placare cu cupru) Nichel galvanizat (nichelare) Cromare galvanizată (cromare) Acoperire cu zinc galvanizat (zincare, zincare) Carbonitrare Nitrocarburarea Zincare cu difuzie termică Decaparea metalelor Fosfatarea chimică Aliere de crom Cromosilicare Taietura cu laser Tăierea în formă a țevilor Rulare tablă Profil de rulare Laminarea barelor de metalÎndoirea profilului Îndoirea barelor de metalÎndoirea țevilor Sudarea cu argon (argon arc). Sudarea cu gaz Sudare prin presa de gaz sudura prin contact Tăierea metalelor Ștampilarea foii Perforare metalica Poansonarea metalelor Rulare Fabricarea pieselor conform desenelor clientului Fabricarea structurilor metalice nestandardizate Gravare cu laser Prelucrarea aluminiului Prelucrarea titanului Pictura cu pensula Pictura cu un pistol de pulverizare Acoperire cu pulbere Lucrează cu oțel inoxidabil Se lucreaza cu otel galvanizat

Regiunea Moscova, districtul Mytishchi, satul Krasnaya Gorka, st. Şkolnaia, 38 de ani

Experienta (ani): 6 Angajati: ? Suprafata (m²): ? Masini-unelte: ?

Pornirea mașinilor CNC Întărire prin dispersieÎntărire cu HFC Tratament criogenic Normalizare Întărire în vrac Recoacere metal Călire metal Întărirea suprafeței Sorbitizare Îmbunătățirea metalului Nitrurare Aluminizare Anodizare Alezarea Alterarea borului Pulverizare gaz-dinamică Pulverizare termică Placare cu cupru galvanizat (placare cu cupru, placare cu cupru) Nichel galvanizat (nichelare) Cromare galvanizată (cromare) Acoperire cu zinc galvanizat (zincare, zincare) Carbonitrare Placare multistrat cu cupru și nichel Placare multistrat cu cupru, nichel și crom Nitrocarburarea Oxidare Placare Siliconare Zincare cu difuzie termică Decaparea metalelor Fosfatarea chimică Aliere de crom Cromosilicare Cianura de cimentare Lustruirea electrochimică a metalelor Tăiere cu gaz / flacără / oxigen Tăiere cu jet de apă Taietura cu laser Tăiere cu plasmă Bobine de oțel tăiate în cruce Bobina de oțel de tăiere Tăierea și tăierea oțelului bobinat Tăierea barelor de armare Tăiere cu ferăstrău cu bandă Tăierea cu foarfecele Foarfece de ghilotină Tăierea în formă a țevilor Laminare tablă Profil de rulare Laminarea barelor de metal Rularea conductei Îndoirea sârmei 3D Îndoirea tableiÎndoire prin presa Îndoire profil Îndoirea barelor de metalÎndoirea țevilor Sudarea cu argon (argon arc). Sudarea cu gaz Sudare prin presa de gaz Sudarea prin difuzie Sudarea cu arc sudura prin contact Forja de sudura Sudare cu laser Lipire de suprafață Sudare cu arc semi-automat Sudare robotică Sudarea manuală cu arc Sudarea barelor de armare Sudarea la explozie Sudarea cu arc scufundat Sudarea prin frecare Sudarea țevilor Sudarea cu termita Sudarea cu ultrasunete Sudarea chimică Sudarea la rece Sudarea cu fascicul de electroni Desen Taierea metalelor Forjare Ștampilarea foii Poansonare volumetrică Perforare metalica Îndreptare plată din oțel Presarea metalelor Poansonarea metalelor Metal rulant Rolling-desen Laminare-presare Farting Rolling Tăierea metalului pe o presă de perforare coordonată Forjare artistică Control vizual al măsurătorilor Fabricarea pieselor conform mostrelor clientului Fabricarea pieselor conform desenelor clientului Fabricarea structurilor metalice nestandardizate Fabricarea structurilor metalice standard Controlul penetrant Gravare cu laser Inspecția particulelor magnetice Marcarea cu plasma Prelucrarea aluminiului Prelucrare tumbling Sablare Prelucrarea titanului Rebobinarea rolelor de metal Sablare cu nisip Pictura cu pensula Pictura cu un pistol de pulverizare Acoperire cu pulbere Lucrul cu fitinguri Lucrează cu oțel inoxidabil Se lucreaza cu otel galvanizat Dezvoltarea modelelor 3D dupa desene Măsurarea grosimii cu ultrasunete Testare cu ultrasunete Analiza chimica

Pulverizare gaz-dinamică

Scopul principal al pulverizării metalului gaz-dinamic este de a conferi anumite proprietăți suprafețelor pieselor de prelucrat. Această procedură se efectuează nu numai pentru semifabricate metalice, ci și pentru alte materiale. Are ca scop creșterea caracteristicilor de rezistență, conductivitate electrică și termică. Această tehnologie asigură protecție împotriva coroziunii, restabilește dimensiunile geometrice. Companii care furnizează servicii de pulverizare gaz-dinamică a metalelor la Moscova, fac o treabă excelentă cu această sarcină, deoarece au la dispoziție echipamente de înaltă tehnologie.

În cele mai multe cazuri, suprafețele sunt metalizate, iar acoperirile aplicate au proprietăți adezive excelente. Aderența la bază se obține cât mai fiabilă, produsele dobândesc Putere în plus... Pot fi pulverizate numai pulberi metalice sau substanțe care, pe lângă metal, conțin și o componentă ceramică în anumite doze. Acest lucru reduce semnificativ costul metodei de formare acoperire cu pulbereși nu îi afectează caracteristicile. Esența tehnicii la rece de pulverizare gaz-dinamică este aplicarea și fixarea particulelor de metal solide sau amestecurilor de materiale pe suprafața elementelor. Dimensiunea lor este de 0,01-50 microni. Ele accelerează la viteza necesară în aer, ozon sau heliu. Un material similar se numește pulbere.

Acestea sunt particule de aluminiu, nichel, combinații de aluminiu cu zinc. Mediul cu care este amestecat materialul poate fi cald și rece. În primul caz, încălzirea maximă este de 700 de grade. La interacțiunea cu suprafața produsului are loc o transformare lamelară, energia cinematică se transformă în energie adezivă și termică. Ca rezultat, se formează un strat de suprafață durabil. Pulberea se aplică nu numai pe suprafețe metalice, ci și pe beton, sticlă, ceramică, piatră. Acest lucru extinde în mod semnificativ domeniul de aplicare al tehnicii de formare a suprafețelor cu proprietăți specifice.

Pulverizarea gaz-dinamică poate fi ridicată și scăzută - aceasta depinde de nivelul de presiune. În primul caz, mediul de lucru care mișcă pulberea este azotul și heliul. Particulele de metal în mișcare au o presiune de peste 15 atm. În al doilea caz, se folosește aer comprimat, furnizat la o presiune de cel mult 10 atm. Diferențele dintre aceste tipuri sunt și în puterea de încălzire, consumul mediului de lucru. Pulverizarea se realizează în mai multe etape, inclusiv:

Pregătirea suprafeței pentru aplicarea pulberii (folosind o metodă mecanică sau abrazivă).
Încălzirea mediului de lucru la temperatura necesară.
Alimentarea cu gaz încălzit la o duză specială la presiunea necesară (gazul este furnizat împreună cu pulberea).
Pulberea capătă o viteză extraordinară și intră în contact cu suprafața produselor.

Costul serviciilor de pulverizare gaz-dinamică a metalelor din regiunea Moscova este destul de accesibil.

Candidați la științe fizice și matematice O. KLYUEV și A. KASHIRIN.

Când au apărut primele unelte metalice, s-a dovedit că, solide și durabile, acestea s-au deteriorat adesea sub influența umidității. Pe măsură ce trecea timpul, oamenii au creat mecanisme și mașini și, cu cât deveneau mai perfecți, cu atât aveau condiții mai dificile pentru a lucra cu piesele lor metalice. Vibrații și sarcini alternative, temperaturi extraordinare, expunere la radiații, medii chimice agresive - aceasta nu este o listă completă a „testelor” cărora le sunt supuse. De-a lungul timpului, oamenii au învățat să protejeze metalul de coroziune, uzură și alte fenomene care scurtează durata de viață a pieselor. De fapt, există două abordări pentru a oferi o astfel de protecție: fie se adaugă elemente de aliere la metalul de bază, care conferă aliajului proprietățile dorite, fie se aplică un strat de protecție pe suprafață. Condițiile de funcționare ale pieselor mașinii dictează proprietățile pe care trebuie să le posede acoperirile. Tehnologiile pentru aplicarea lor sunt diverse: există unele răspândite și relativ simple, există unele foarte subțiri care vă permit să creați acoperiri cu proprietăți unice. Și inginerii neliniștiți continuă să inventeze noi acoperiri și să vină cu modalități de a le obține. Soarta acestor invenții poate fi fericită dacă acoperirea este mult superioară predecesorilor săi în proprietăți utile sau dacă tehnologia oferă efect economic... În dezvoltarea fizicienilor de la Obninsk, ambele condiții au fost combinate.

Particulele de metal care zboară cu o viteză extraordinară atunci când se ciocnesc cu substratul sunt sudate pe acesta, iar particulele de ceramică etanșează acoperirea (a); particulele ceramice prinse (b) sunt vizibile pe secțiunea subțire a stratului de metal.

Schema (mai sus) și forma generala(de jos) aparat pentru pulverizarea acoperirilor metalice.

Cu ajutorul aparatului se pot aplica acoperiri in orice incapere si chiar si pe teren.

O zonă de presiune negativă apare în spatele gâtului duzei, iar pulberea este aspirată aici. Datorită acestui fenomen, a fost posibilă simplificarea designului alimentatorului.

Defecte ale părților corpului (stânga) și rezultatul pulverizării (dreapta): a - fisura într-o transmisie automată; b - cavitate în chiulasa.

Uneltele acoperite cu un strat de cupru sau aluminiu pot fi folosite în spații cu pericol de incendiu: atunci când lovesc obiecte metalice, nu generează o scânteie.

TEMPERATURA PLUS VITEZA

Dintre metodele de metalizare a suprafeței în tehnologia modernă, cel mai des sunt folosite galvanizarea și imersarea într-o topitură. Mai puțin folosit este depunerea în vid, depunerea de vapori etc. Cel mai apropiat lucru de dezvoltarea fizicienilor de la Obninsk este metalizarea gaz-termică, când metalul depus este topit, pulverizat pe cele mai mici picături și transferat pe un substrat printr-un curent de gaz.

Metalul este topit arzatoare pe gaz, arc electric, plasmă la temperatură joasă, inductori și chiar explozivi. În consecință, metodele de metalizare sunt numite pulverizare cu flacără, arc electric și metalizare de înaltă frecvență, pulverizare cu plasmă și gaz de detonare.

În procesul de pulverizare cu flacără, o bară de metal, sârmă sau pulbere este topită și pulverizată într-o flacără a unui arzător care funcționează pe un amestec de oxigen și gaz combustibil. Cu metalizarea cu arc electric, materialul este topit printr-un arc electric. În ambele cazuri, picăturile de metal se deplasează pe substratul care este pulverizat cu un curent de aer. În pulverizarea cu plasmă, un jet de plasmă este utilizat pentru încălzirea și pulverizarea materialului, care este format din plasmatroni de diferite modele. Pulverizarea gazului de detonare are loc ca urmare a unei explozii care accelerează particulele de metal la viteze extraordinare.

În toate cazurile, particulele din materialul pulverizat primesc două tipuri de energie: energie termică de la o sursă de încălzire și energie cinetică dintr-un flux de gaz. Ambele tipuri de energie sunt implicate în formarea acoperirii și determină proprietățile și structura acestuia. Energia cinetică a particulelor (cu excepția metodei gazului de detonare) este mică în comparație cu energia termică, iar natura conexiunii lor cu substratul și între ele este determinată de procese termice: topire, cristalizare, difuzie, fază. transformări etc. Acoperirile sunt de obicei caracterizate printr-o bună aderență la substrat (aderență) și, din păcate, o omogenitate scăzută, deoarece există o mare răspândire a parametrilor pe secțiunea transversală a fluxului de gaz.

Acoperirile, care sunt create prin metode gaz-termice, au o serie de dezavantaje. Acestea includ, în primul rând, porozitatea ridicată, cu excepția cazului în care, desigur, scopul este de a face în mod specific acoperirea poroasă, ca în unele părți ale tuburilor radio. În plus, datorită răcirii rapide a metalului pe suprafața substratului, în acoperire apar tensiuni interne mari. Piesa de prelucrat se încălzește inevitabil și, dacă are o formă complexă, atunci poate fi „condusă”. În cele din urmă, utilizarea gazelor inflamabile și a temperaturilor ridicate în zona de lucru complică măsurile de siguranță a personalului.

Metoda gazului de detonare este oarecum diferită. În timpul exploziei, viteza particulelor atinge 1000-2000 m/s. Prin urmare, principalul factor care determină calitatea acoperirii este energia lor cinetică. Acoperirile se caracterizează prin aderență ridicată și porozitate scăzută, dar procesele explozive sunt extrem de greu de controlat, iar stabilitatea rezultatului este aproape imposibil de garantat.

VITEZA PLUS TEMPERATURA

Dorința de a crea o tehnologie mai perfectă a apărut cu mult timp în urmă. Scopul inginerilor a fost să păstreze avantajele tehnologiilor tradiționale și să scape de deficiențele acestora. Direcția căutării a fost mai mult sau mai puțin evidentă: în primul rând, acoperirile ar trebui să fie formate în principal datorită energiei cinetice a particulelor de metal (particulele nu trebuie lăsate să se topească: acest lucru va împiedica încălzirea piesei și oxidarea substratului și a acoperirii). particule) și, în al doilea rând, particulele ar trebui să dobândească viteză mare nu datorită energiei exploziei, ca în metoda gazului de detonare, ci într-un jet de gaz comprimat. Această metodă a fost numită gaz-dinamică.

Primele calcule și experimente au arătat că este posibil să se creeze acoperiri cu caracteristici destul de satisfăcătoare în acest fel dacă heliul este folosit ca gaz de lucru. Această alegere a fost explicată prin faptul că viteza fluxului de gaz în supersonic este proporțională cu viteza sunetului în gazul corespunzător. În gazele ușoare (hidrogenul nu a fost luat în considerare din cauza explozivității sale), viteza sunetului este mult mai mare decât în azot sau aer. Heliul este cel care ar accelera particulele de metal la viteze mari, oferindu-le energia cinetică suficientă pentru fixarea pe țintă. Se credea că utilizarea gazelor mai grele, inclusiv a aerului, este sortită eșecului.

Funcționarea instalațiilor experimentale de pulverizare a dat un rezultat bun: particulele accelerate într-un jet de heliu de la majoritatea metalelor utilizate industrial au aderat bine la substrat, formând acoperiri dense.

Dar inginerii nu au fost complet mulțumiți. Era clar că echipamentele care foloseau gaze ușoare ar fi inevitabil costisitoare și ar putea fi utilizate numai la întreprinderile care produc produse de înaltă tehnologie (acolo există doar conducte cu heliu comprimat). Și liniile cu aer comprimat sunt disponibile în aproape fiecare atelier, la fiecare întreprindere de service auto, în ateliere de reparații.

Numeroase experimente cu aer comprimat par să confirme cele mai rele așteptări ale dezvoltatorilor. Cu toate acestea, o căutare intensă a făcut totuși posibilă găsirea unei soluții. Acoperirile de calitate satisfăcătoare au fost obținute atunci când aerul comprimat din cameră a fost încălzit în fața duzei, iar la pulberea metalică s-a adăugat ceramică fină sau pulbere de metal dur.

Faptul este că atunci când este încălzită, presiunea aerului din cameră crește în conformitate cu legea lui Charles și, în consecință, crește și debitul de la duză. Particulele de metal, care au câștigat o viteză extraordinară în jetul de gaz, se înmoaie și se sudează pe acesta atunci când lovesc substratul. Particulele ceramice joacă rolul barosului microscopic - își transferă energia cinetică în straturile subiacente, le compactează, reducând porozitatea acoperirii.

Unele particule de ceramică se blochează în acoperire, în timp ce altele sar de pe acoperire. Adevărat, în acest fel, acoperirile se obțin numai din metale relativ plastice - cupru, aluminiu, zinc, nichel etc. Ulterior, piesa poate fi supusă tuturor metodelor cunoscute de prelucrare: găurire, frezare, ascuțire, șlefuire, lustruire.

CONDIȚIA PRINCIPALĂ ESTE SIMPLICITATEA ȘI FIABILITATEA

Eforturile tehnologilor vor rămâne zadarnice dacă proiectanții nu pot crea echipamente simple, fiabile și rentabile care să implementeze procesul inventat de tehnologi. Baza aparatului de pulverizare a pulberilor metalice este o duză supersonică și un încălzitor electric cu aer comprimat de dimensiuni mici, capabil să aducă temperatura de tur la 500-600 o C.

Utilizarea aerului obișnuit ca gaz de lucru a făcut posibilă rezolvarea simultană a unei alte probleme cu care s-au confruntat dezvoltatorii de sisteme care utilizează gaze ușoare. Este vorba despre introducerea unei pulberi pulverizate într-un jet de gaz. Pentru a menține etanșeitatea, alimentatoarele trebuiau instalate până la gâtul duzei, adică pulberea trebuia alimentată în zona de înaltă presiune. Dificultățile pur tehnice au fost agravate de faptul că, trecând prin secțiunea critică, particulele de metal au cauzat uzura duzei, au înrăutățit caracteristicile aerodinamice ale acesteia și nu au permis stabilizarea modurilor de depunere a stratului de acoperire. În proiectarea aparatului cu un curent de aer, inginerii au aplicat principiul atomizorului, care este cunoscut oricărui experiment școlar din fizică. Când gazul trece printr-un canal de secțiune transversală variabilă, atunci într-un loc îngust viteza lui crește, iar presiunea statică scade și poate fi chiar mai mică decât cea atmosferică. Canalul prin care venea pulberea din alimentator a fost poziționat exact într-un astfel de loc, iar pulberea s-a mutat în duză datorită aspirației aerului.

Rezultatul este o mașină portabilă de acoperire a metalelor. Are o serie de avantaje care îl fac foarte util într-o varietate de industrii:

pentru funcționarea aparatului aveți nevoie doar de o rețea electrică și de o linie de aer sau compresor, care asigură o presiune a aerului comprimat de 5-6 atm și o alimentare de 0,5 m 3 / min;

la aplicarea acoperirilor, temperatura suportului nu depășește 150 ° C;

acoperirile au aderență ridicată (40-100 N/mm 2) și porozitate scăzută (1-3%);

echipamentul nu emite substanțe nocive și radiații;

dimensiunile dispozitivului fac posibilă utilizarea acestuia nu numai în atelier, ci și în teren;

se poate pulveriza aproape orice grosime.

Instalația include pulverizatorul propriu-zis cu greutatea de 1,3 kg, pe care operatorul îl ține în mână sau îl fixează în manipulator, un încălzitor de aer, alimentatoare cu pulbere, o unitate de control și management pentru funcționarea pulverizatorului și a alimentatorului. Toate acestea sunt montate pe rack.

A trebuit să muncesc din greu pentru a crea consumabile. Pulberile disponibile comercial au particule prea mari (aproximativ 100 microni). S-a dezvoltat o tehnologie care face posibilă obținerea de pulberi cu granule de 20-50 microni dimensiune.

DE LA VEHICULE SPATIALE LA SEMINATOARE

Noua metodă de pulverizare a acoperirilor metalice poate fi aplicată într-o mare varietate de industrii. Este deosebit de eficient pentru lucrări de reparații atunci când este necesară restaurarea unor părți ale produselor, de exemplu, pentru a repara o fisură sau o chiuvetă. Datorită temperaturilor scăzute de proces, este ușor să restaurați produsele cu pereți subțiri, care nu pot fi reparate în alt mod, de exemplu, prin suprafață.

Deoarece zona de pulverizare are limite clare, metalul pulverizat nu cade pe zone fără defecte, ceea ce este foarte important la repararea pieselor de formă complexă, de exemplu, carcasele cutiei de viteze, blocurile motoare etc.

Dispozitivele de pulverizare sunt deja utilizate în industria aerospațială și electrică, la fața locului energie nucleara si in agricultură, in ateliere de reparatii auto si in turnatorie.

Metoda poate fi foarte utilă în multe cazuri. Iată doar câteva dintre ele.

Refacerea suprafețelor uzate sau deteriorate. Pulverizarea este utilizată pentru refacerea pieselor cutiilor de viteze, pompelor, compresoarelor, matrițelor pentru turnare, matrițe pentru realizarea ambalajelor din plastic deteriorate în timpul funcționării. Noua metodă a devenit de mare ajutor pentru lucrătorii din întreprinderile de reparații auto. Acum ei literalmente „în genunchi” închid crăpăturile blocurilor cilindrice, tobe de eșapament etc. Fără probleme deosebite, elimină defectele (cavități, fistule) la turnarea aluminiului.

Eliminarea scurgerilor. Permeabilitatea scăzută la gaz a acoperirilor permite eliminarea scurgerilor în conducte și vase atunci când compușii de etanșare nu pot fi utilizați. Tehnologia este potrivită pentru repararea rezervoarelor care funcționează sub presiune sau la temperaturi ridicate și scăzute: schimbătoare de căldură, calorifere auto, aparate de aer condiționat.

Aplicarea de acoperiri electric conductoare. Prin pulverizare, este posibilă aplicarea foliilor de cupru și aluminiu pe o suprafață metalică sau ceramică. În special, metoda este mai rentabilă decât metodele tradiționale pentru placarea cu cupru a barelor colectoare, galvanizarea plăcuțelor de contact pe elementele de împământare etc.

Protectie anticoroziva. Filmele de aluminiu și zinc protejează suprafețele de coroziune mai bine decât vopseaua și lacul și multe alte acoperiri metalice. Productivitatea scăzută a instalației nu permite prelucrarea suprafețelor mari, dar este foarte convenabil să protejați elementele vulnerabile precum cusăturile sudate. Prin pulverizarea zincului sau a aluminiului, este posibil să se oprească coroziunea în locurile în care apar „bucăți” pe suprafețele vopsite ale caroseriei mașinilor.

Refacerea lagărelor de alunecare. Lagărele lipite sunt de obicei echipate cu bucșe babbit. În timp, se uzează, spațiul dintre arbore și bucșă crește și stratul de lubrifiant este rupt. Tehnologia tradițională de reparație necesită fie înlocuirea căptușelii, fie sudarea defectelor. Iar pulverizarea vă permite să restaurați căștile. În acest caz, ceramica nu poate fi folosită pentru a sigila stratul de metal pulverizat. Incluziunile solide în câteva minute după începerea lucrului vor distruge rulmentul, iar suprafețele atât ale manșonului, cât și ale arborelui vor fi deteriorate. A trebuit să folosesc un design special de duză. Permite aplicarea stratului de babbitt pur în așa-numitul mod termocinetic. Particulele de pulbere aflate imediat în spatele gâtului duzei sunt accelerate de un flux de aer supersonic, apoi debitul scade brusc la transonic. Ca rezultat, temperatura crește brusc, iar particulele sunt încălzite aproape până la punctul de topire. Când lovesc suprafața, se deformează, se topesc parțial și aderă bine la stratul de dedesubt.

SPECIALIST - NOTĂ

Literatură

Kashirin A.I., Klyuev O.F., Buzdygar T.V. Dispozitiv pentru acoperirea gaz-dinamică a materialelor pulverulente. Brevet de invenție RF nr. 2100474. 1996, MKI6 C 23 C 4/00, publ. 27/12/97. Buletinul nr. 36.

Kashirin A.I., Klyuev O.F., Shkodkin A.V. Metoda de producere a acoperirilor. Brevet de invenție RF nr. 2183695. 2000, MKI7 C 23 C 24/04, publ. 20.06.02. Bul. nr. 17.

Coordonatele dezvoltatorilor și condițiile de achiziție a tehnologiilor sau produselor acestora se găsesc în redacție.

De fapt, este o versiune mai avansată a metodei gaz-termice bine dovedite pentru restaurarea diferitelor piese și suprafețe metalice. Cold Spray sau pur și simplu CGN extinde semnificativ capacitățile metodei „fierbinte” de procesare a produselor.

În prezent, fără îndoială, aceasta este cea mai avansată tehnologie pentru restaurarea și protecția materialelor, care s-a răspândit atât în sectorul industrial, cât și în sfera civilă.

Principiul de funcționare, avantajele și dezavantajele CGN

Are două diferențe principale față de metoda de restaurare gaz-termică. În primul rând, depunerea unui strat protector sau restaurator are loc la o temperatură scăzută care nu depășește 150 ° C, care, la rândul său, nu provoacă stres în piesele de prelucrat și deformarea acestora. În al doilea rând, tehnologia „rece” vă permite să creați un strat de grosime reglabilă și în limite definite cu precizie. Vom vorbi despre alte argumente pro și contra puțin mai târziu, dar deocamdată, despre autorii metodei și cum funcționează.

Dezvoltatorul său este „Centrul de pulverizare cu pulbere Obninsk”(Rusia). Echipamentul pe care l-au produs a fost numit DIMET®... Este certificat conform sistemului GOST R și este protejat de brevete în Rusia, SUA, Canada și alte țări. Tehnologia se bazează pe principiul acțiunii supersonice a celor mai mici particule de materiale fuzibile și alte materiale de pe suprafața de tratat. Practic, aceștia sunt polimeri sau aliaje de carburi cu metale cu o dimensiune a particulelor de 0,01-0,5 microni. Amestecând cu gaz, acestea sunt alimentate în produs cu o viteză de 500-1000 m / s.

În funcție de compoziție consumabil(pulbere) și schimbând modurile de aplicare a acesteia, se poate obține o acoperire omogenă sau compozită cu o structură solidă sau poroasă și sarcina sa funcțională. Aceasta poate fi: refacerea geometriei produsului, întărirea și protecția metalului împotriva coroziunii, creșterea conductivității termice și electrice a materialului, precum și formarea unui strat rezistent la uzură care poate rezista efectelor mediilor active chimic. , sarcini termice mari etc.

Apropo, inginerii Obninsk au dezvoltat deja câteva modificări ale unităților DIMET ®. Având în vedere cererea mare pentru acest echipament, acum sunt produse în serie dispozitive de pulverizare gaz-dinamică atât manuale, cât și automate, ceea ce le permite să fie utilizate în industrie, industria petrolului și gazelor, precum și în întreprinderile mici pentru prelucrarea pieselor mici. Mai mult, nu este nimic deosebit de complicat în tehnologia în sine. Pentru funcționarea complexului (pe lângă materialul pentru pulverizare), este nevoie doar de aer comprimat (furnizat la o presiune de 0,6-1,0 MPa și un debit de 0,3-0,4 m3 / min.) Și o rețea electrică cu un tensiune de 220 V.

Acum mai multe despre avantajele și dezavantajele metodei. În primul rând, spre deosebire de metoda gaz-termică, CGN poate fi utilizat eficient la presiune obișnuită, în orice interval de temperatură și nivel de umiditate. În al doilea rând, este absolut prietenos cu mediul. În al treilea rând, datorită vitezei sale mari, poate fi folosit și pentru curățarea abrazivă a suprafeței. Ei bine, singurul dezavantaj al tehnologiei este capacitatea de a aplica acoperiri numai din metale relativ plastice, cum ar fi cuprul, aluminiul, zincul, nichelul etc.

Domeniul de aplicare al CGN

Aș dori să mă opresc mai în detaliu asupra sferelor de utilizare a tehnologiei pulverizării gaz-dinamice la rece cu materiale pulbere pentru a arăta în mod clar cât de mult este solicitată astăzi.

Eliminarea defectelor, restaurarea suprafeței și etanșarea

Toate acestea sunt o muncă pe care o pot face chiar și întreprinderile mici. De exemplu, în atelierele mici, puteți repara piese din aliaje ușoare (piese ale unei structuri auto, de exemplu), în primul rând aluminiu și aluminiu-magneziu. Mai mult, defectele care au apărut atât în procesul de producție, cât și în procesul de funcționare sunt ușor eliminate. Iar absența încălzirii puternice și a energiei scăzute a metodei vă permit să reparați chiar și produsele cu pereți subțiri.

Este excelent pentru CGN și pentru restaurarea suprafețelor uzate. De exemplu, așa proces laborios ca „construcție” de metal în scaune rulmenți, acum chiar și întreprinderile mici pot efectua, ca să nu mai vorbim de refacerea etanșării (atunci când utilizarea etanșanților lichizi este imposibilă) în conducte, schimbătoare de căldură sau vase pentru gaze și lichide de lucru.

Este foarte eficient în repararea produselor complexe, unde este necesară restaurarea precisă a parametrilor geometrici, eliminarea defectelor ascunse, dar în același timp cu păstrarea tuturor caracteristicilor operaționale, precum și a prezentării. De aceea, această metodă este utilizată activ în complexul militar-industrial, industria feroviară și aviatică, agricultură, pomparea gazelor etc.

Nu te poți lipsi de această tehnologie în crearea zonelor de contact. Datorită posibilității de aplicare ușoară a acoperirilor pe orice suprafață din metal, ceramică și sticlă, CGN este utilizat și la fabricarea produselor electrice. De exemplu, în procesele de placare cu cupru, crearea rețelelor purtătoare de curent de putere, aplicarea cablurilor de curent, fabricarea de substraturi pentru lipire etc.

Tratament anti-coroziune și eliminarea defectelor profunde

Pulverizarea așa-numitei acoperiri anti-fricțiune este o modalitate foarte eficientă de a scăpa de daunele locale (așchii adânci, zgârieturi, zgârieturi). Acest lucru vă permite să evitați procedura de reumplere completă sau chiar de înlocuire a produsului, care, desigur, nu este viabilă din punct de vedere economic.

Și în tratamentul anticoroziv și protecția împotriva coroziunii la temperatură înaltă a diverselor comunicații aceasta metoda nu sunt deloc egali. Apropo, diverse modificări ale echipamentelor DIMET® asigură prelucrarea de înaltă calitate a suprafeței interioare a țevilor cu un diametru de 100 mm și o lungime de până la 12 m.

Ar putea fi util să citiți: