Газотермическое напыление

Суть газотермического напыления

Газотермическое напыление - это процесс нагрева, диспергирования и переноса конденсированных частиц распыляемого материала газовым или плазменным потоком на поверхность напыляемого изделия для формирования слоя нужного материала.

В основном газотермическое напыление используется для напыления металла на металл, покрытия наносят на поверхности после дробеструйной обработки. Покрытие формируется путем наложения отдельных слоев с присутствием не значительного количества пор и включений.

Основные особенности газотермического нанесения покрытий

• Универсальность
• Легкость управления процессом получения и составом покрытий
• Отсутствие термических деформаций
• Отсутствие ограничений по весу и габаритам детали
• Экономное использование материалов и энергоресурсов
• Возможность замены дорогостоящих конструкционных материалов более дешевыми за счет нанесения специальных покрытий
• Относительная простота конструкции оборудования для напыления

Существуют различные аппараты для напыления металлов, позволяющие получать те или иные покрытия. Конструктивные особенности данных аппаратов зависят от конкретного вида газотермического напыления, который в свою очередь подбирается в зависимости от напыляемого материала и требуемых свойств конечного покрытия.

Основные виды газотермического напыления

Плазменное напыление

При плазменном порошковом напылении порошок внутри плазменного пистолета плавится плазменной струёй и ускоряется в направлении покрываемой детали. Плазма генерируется электрической дугой, горящей в среде газов. При этом происходит диссоциация и ионизация газов, они приобретают высокую скорость на выходе. Электрическая дуга горит между центральным катодом и водоохлаждаемым анодом. Этот способ может использоваться при нормальной атмосфере, в защитном газе (например, аргоне), в вакууме и под водой. Основное преимущество - высокая концентрация энергии в плазменной струе (температура плазменной струи до 30000 °С), что позволяет наносить покрытия любого химического состава, включая тугоплавкие сплавы и керамику.

Применение: авиа- и космическая промышленность (например, лопатки турбин, плоскости входа) медицина (имплантанты), термобарьерное покрытие.

Характеристики процесса

• Термическая энергия: до 30000 °С
• Кинетическая энергия: до 450 м/сек
• Производительность: 4-8 кг/час
• Возможность нанесения покрытий любого химического состава, включая тугоплавкие сплавы и керамику

Газопламенное напыление проволокой или стрежнями

При газопламенном напылении проволокой или стержнями распыляемый материал непрерывно подаётся в центр газо-кислородного пламени и там оплавляется. С помощью распыляющего (диспергирующего) газа, например, сжатого воздуха или азота, расплавленные капли выдуваются из зоны плавления и ускоряются в направлении подготовленной детали. Газопламенное напыление является одним из самых распространенных способов с очень высоким качеством покрытия. Недорогой во внедрении и эксплуатации метод, широко используемый для восстановления геометрии деталей и инструментов, защиты от коррозии крупных инструментов и объектов металлообрабатывающих производств.

Характеристики процесса

• Термическая энергия: до 3160 °C
• Кинетическая энергия: до 200 м/сек
• Производительность: 6-8 кг/час
• Самый распространённый и доступный метод

Газопламенное напыление порошком

Суть процесса аналогична предыдущему способу, только материал подается в виде разнодисперсного порошка. Соответственно отличается и конструктив напыляющей горелки. Существует более 100 различных порошковых материалов. Таким образом способ не ограничивается выпускаемыми в промышленности проволочными материалами. Многие материалы просто невозможно получить в виде проволоки. Области применения: втулки переключения, ролики рольгангов, посадочные места подшипников, насосов, компрессоров, турбин, электродвигателей, и т.д.

Характеристики процесса

• Термическая энергия: до 3160 °C
• Кинетическая энергия: до 50 м/сек
• Производительность: 1-6 кг/час
• Возможность напыления материалов, которые не могут быть получены в виде проволоки

Высокоскоростное напыление (hvof)

При высокоскоростном газопламенном напылении происходит постоянное горение газа при высоком давлении внутри камеры сгорания, в которую подаётся порошкообразный напыляемый материал. Смесь горючего газа или керосина с кислородом создает высокое давление в камере сгорания и обеспечивает дальше в профилированном сопле необходимую высокую скорость газового потока. Благодаря этому напыляемые частицы ускоряются до больших скоростей, что ведёт к образованию чрезвычайно плотных с отличной адгезией покрытий, с высокой точностью размеров. Также в структуре покрытия присутствует значительно меньшее количество окисленных частиц. Применение: наиболее часто данный способ используется для напыления карбида вольфрама, различных поверхностей скольжения в парогенераторах, различные вальцы, детали нефтехимического и химического оборудования, например, насосы, шиберы, шаровые краны, механические уплотнения и т.д.

Характеристики процесса

• Термическая энергия: до 3160 °C
• Кинетическая энергия: до 550 м/сек
• Производительность: 2-8 кг/час
• Высокая плотность и адгезия покрытий

Электродуговая металлизация

При дуговой металлизации покрытие формируется из капель жидкого металла, движущихся в струе транспортирующего газа. Нагрев и плавление распыляемого материала происходит за счет тепла электрической дуги, горящей между расходуемыми проволками – электродами, из которых образуется распыляемый материал. Жидкий металл сдувается с торцов электродов, дробится под воздействием газодинамических и электромагнитных сил и в виде капель движется в направлении напыляемой поверхности. Электродуговая металлизация - процесс напыления с высокой производительностью, но пригоден только для распыления электропроводящих материалов. Применение чрезвычайно широкое, например, покрытие ёмкостей, коррозионная защита металлоконструкций, восстановление изношенных деталей машин и механизмов и т.д

Характеристики процесса

• Термическая энергия: до 4000 °C
• Кинетическая энергия: до 150 м/се
• Производительность: 2-20 кг/час
• Очень высокая производительность
• Необходимость использования только электропроводящих материалов