Sproeimethoden

Sproeien - het technologische proces van het vormen van coatings door vloeibare gedispergeerde deeltjes te sproeien die worden afgezet bij impact op impact met het oppervlak. De afkoelsnelheid van de deeltjes is 10.000-100.000.000 graden per seconde, wat resulteert in een zeer snelle kristallisatie van de gespoten coating en een lage oppervlakteverwarmingstemperatuur.

Coatings worden gespoten om de corrosieweerstand, slijtvastheid, hittebestendigheid en reparatie van versleten samenstellingen en onderdelen te vergroten.

Er zijn verschillende manieren om coatings te spuiten:

1) Vlamspuiten met draad, poeder of stok (Fig. 1, 2). Het verspreide materiaal wordt gesmolten in de vlam van een gasbrander door een brandbaar gas te verbranden (meestal een mengsel van acetyleen-zuurstof in een verhouding van 1:1) en wordt door een stroom perslucht naar de oppervlakte gebracht. De smelttemperatuur van het gespoten materiaal moet lager zijn dan de vlamtemperatuur van het brandbare mengsel (tabel 1).

De voordelen van deze methode zijn de lage kosten van apparatuur en de werking ervan.

Rijst. 1. Vlamdraadspuiten

Rijst. 2.Schema van postdraadspuitapparatuur: 1 - luchtdroger, 2 - persluchtontvanger, 3 - brandstofgascilinder, 4 - verloopstukken, 5 - filter, 6 - zuurstofcilinder, 7 - rotameters, 8 - sproeitoorts, 9 - draadaanvoer kanaal

Tabel 1. Vlamtemperatuur van brandbare mengsels

2) Detonatiespuiten (Figuur 3) wordt meerdere cycli per seconde uitgevoerd, voor elke cyclus is de dikte van de gespoten laag ongeveer 6 micron. Verspreide deeltjes hebben een hoge temperatuur (meer dan 4000 graden) en snelheid (meer dan 800 m/s). In dit geval is de temperatuur van het basismetaal laag, wat thermische vervorming uitsluit. Er kan echter vervorming optreden door de werking van een detonatiegolf en dit is een beperking van de toepassing van deze methode. De kosten van ontploffingsapparatuur zijn ook hoog; een speciale camera is vereist.

Rijst. 3. Sproeien met detonatie: 1 - acetyleentoevoer, 2 - zuurstof, 3 - stikstof, 4 - gespoten poeder, 5 - ontsteker, 6 - waterkoelpijp, 7 - detail.

3) Arc metallisatie (Figuur 4). Twee draden worden in de draad van de elektrometalliseerder gevoerd, waarvan er één dient als anode en de andere als kathode. Er ontstaat een elektrische boog tussen hen en de draad smelt. Het spuiten gebeurt met perslucht. Het proces vindt plaats met gelijkstroom. Deze methode heeft de volgende voordelen:

a) hoge productiviteit (tot 40 kg/u gespoten metaal),

b) duurzamere coatings met een hoge hechting in vergelijking met de vlammethode,

c) de mogelijkheid om draden van verschillende metalen te gebruiken maakt het mogelijk om een ​​"pseudo-legering" coating te verkrijgen,

d) lage bedrijfskosten.

De nadelen van metaalboogmetallisatie zijn:

a) de mogelijkheid van oververhitting en oxidatie van de gespoten materialen bij een lage voedingssnelheid,

b) verbranding van legeringselementen van de gespoten materialen.

Rijst. 4. Elektrische boogmetallisatie: 1 - persluchttoevoer, 2 - draadaanvoer, 3 - mondstuk, 4 - geleidende draden, 5 - detail.

4) Plasmaspuiten (Figuur 5). In plasmatrons is de anode een watergekoeld mondstuk en de kathode een wolfraamstaaf. Argon en stikstof worden vaak gebruikt als plasmavormende gassen, soms met toevoeging van waterstof. De temperatuur aan de uitlaat van het mondstuk kan enkele tienduizenden graden bedragen; als gevolg van de sterke uitzetting van het gas verkrijgt de plasmastraal een hoge kinetische energie.

Het plasmaspuitproces bij hoge temperatuur maakt het aanbrengen van vuurvaste coatings mogelijk. Door het spuitpatroon te wijzigen, is het mogelijk om een ​​grote verscheidenheid aan materialen te gebruiken, van metaal tot organisch materiaal. De dichtheid en hechting van dergelijke coatings zijn ook hoog.De nadelen van deze methode zijn: relatief lage productiviteit en intense ultraviolette straling.

Lees hier meer over deze coatingmethode: Plasma Spray Coatings

Rijst. 5. Plasmaspuiten: 1 — inert gas, 2 — koelwater, 3 — gelijkstroom, 4 — gespoten materiaal, 5 — kathode, 6 — anode, 7 — deel.

5) Electropulse spuiten (Figuur 6). De methode is gebaseerd op het explosief smelten van een draad wanneer er een elektrische ontlading van een condensator doorheen gaat. In dit geval smelt ongeveer 60% van de draad en gaat de resterende 40% over in een gasvormige toestand. De smelt bestaat uit hele kleine deeltjes van enkele honderdsten tot enkele millimeters.Als het ontladingsniveau te hoog is, verandert het metaal in de draad volledig in een gas. De beweging van deeltjes naar het besproeide oppervlak is het gevolg van de uitzetting van het gas tijdens de explosie.

De voordelen van de methode zijn de afwezigheid van oxidatie als gevolg van luchtverplaatsing, hoge dichtheid en hechting van de coating. Nadelen zijn onder meer de beperking in de materiaalkeuze (ze moeten elektrisch geleidend zijn), evenals de onmogelijkheid om dikke coatings te verkrijgen.

Rijst. 6. Schema van elektrische pulsverstuiving: CH — voeding voor de condensator, C — condensator, R — weerstand, SW — schakelaar, EW — draad, B — detail.

6) Laserspuiten (Figuur 7). Bij laserspuiten wordt het poeder via een toevoermondstuk op de laserstraal gevoerd. In een laserstraal wordt het poeder gesmolten en op het werkstuk aangebracht. Het beschermgas dient als bescherming tegen oxidatie. Het toepassingsgebied van laserspuiten is het coaten van gereedschappen voor stansen, buigen en snijden.

Poedermaterialen worden gebruikt voor vlam-, plasma-, laser- en detonatiespuiten. Draad of stok - voor gasvlam, elektrische boog en elektrisch pulsspuiten. Hoe fijner de poederfractie, hoe kleiner de porositeit, hoe beter de hechting en hoe hoger de kwaliteit van de coating. Het gespoten oppervlak bevindt zich bij elke spuitmethode op een afstand van minimaal 100 mm van de spuitdop.

Rijst. 7. Laserspuiten: 1 — laserstraal, 2 — beschermend gas, 3 — poeder, 4 — detail.

Gespoten onderdelen

Het spuiten van coatings wordt toegepast:

• algemene machinebouw voor het versterken van onderdelen (lagers, rollen, tandwielen, meters, inclusief schroefdraad, machinecentra, matrijzen en ponsen, enz.);

• in de auto-industrie voor het coaten van krukassen en nokkenassen, fusees, cilinders, zuigerkoppen en -ringen, koppelingsplaten, uitlaatkleppen;

• in de luchtvaartindustrie voor het afdekken van straalpijpen en andere elementen van motoren, turbineschoepen, voor het bekleden van de romp;

• in de elektrotechnische industrie — voor coatings van condensatoren, antennereflectoren;

• in de chemische en petrochemische industrie — voor het afdekken van kleppen en klepzittingen, mondstukken, zuigers, assen, waaiers, pompcilinders, verbrandingskamers, voor corrosiebescherming van metalen constructies die in het mariene milieu worden gebruikt;

• in de geneeskunde - voor het spuiten van elektroden van ozonatoren, prothesen;

• in het dagelijks leven — om keukenapparatuur (borden, fornuizen) te versterken.