Dujų dinaminio purškimo procesas – tai metalo dalelių fiksavimas ant metalo, stiklo, keramikos ar betono gaminiai dujų ir miltelių mišinio susidūrimo su išoriniu paviršiumi-padėklu momentu. Taip nutinka dėl preliminaraus šių dalelių pagreičio antgalyje viršgarsiniam dalelių pagreičiui, o pagreitintų metalo dalelių temperatūra neviršija jų lydymosi temperatūros. Šaltų dujų dinaminio purškimo būdu ant gaminio nusodintas metalinis sluoksnis išsiskiria kokybišku sukibimu su pagrindo paviršiumi ir yra atsparus mechaniniams pažeidimams.

Reiškinio atradimo istorija ir empiriškai atrasti faktai

Faktas, kad norint suformuoti metalinę dangą ant pagrindo paviršiaus, nereikia metalo dalelių lydytis arba priartinti prie jos, kaip paprastai būna naudojant standartinius nusodinimo būdus, buvo pastebėtas tyrimo pabaigoje. Rusijos mokslininkai XX a. Daugelio Rusijos mokslų akademijos mokslininkų atliktų eksperimentų rezultatai parodė, kad paviršinį nusodinimą galima gauti ir kaitinant kietąsias metalo daleles iki daug žemesnės nei jų lydymosi temperatūra.

Be to, atliekant eksperimentus buvo užfiksuoti šie svarbūs faktai:

• Pagrindinis šaltųjų dujų dinaminio purškimo technologijos parametras, nuo kurio priklauso sukibimo kokybė, yra dujų ir miltelių mišinio pagreičio greitis. Būtent šis parametras turi įtakos dangos sukibimo su paviršiumi, ant kurio ji dedama, laipsniui, taip pat tokioms nusodinto sluoksnio savybėms kaip poringumas ir mechaninis stiprumas. Esant didesniam nei 500-600 m/s kietųjų dalelių greičiui, eroziniai procesai virsta patvariu purškiančiu sluoksniu;
• Empiriškai buvo nustatyta kritinė dalelių suvartojimo riba, kuriai esant metalo sluoksnis nesusidaro per bet kokią dujų-miltelių srauto poveikio substratui trukmę;
• jei miltelių sunaudojimas viršija kritinę vertę, tada yra stiprus ir patikimas dalelių sukibimas ant purškiamo paviršiaus, susidaro tankus purškiamas sluoksnis;
• viso viršgarsinio srauto išsklaidytų kietųjų dalelių tūrio tik nedidelis kiekis sudaro paviršinį purškimo sluoksnį. Pagrindinė dalelių masė yra purškiama ir neturi galimybės įsitvirtinti ant apdoroto paviršiaus. Atitinkamai, ant gaminio nusėdusių ir pritvirtintų metalo dalelių kiekis tiesiogiai priklauso nuo sunaudotos miltelių medžiagos kiekio;
• substrato paviršius formuojantis nusėdimo sluoksniui įkaista nežymiai.

Šaltų dujų dinaminio purškimo rūšys ir jų privalumai

Šaltų dujų dinaminis purškimas yra dviejų tipų:

1. Purškimas aukštas spaudimas, kuriame naudojamas helis, azotas arba dujų mišinys. Miltelių medžiagos sąnaudos 4,5-13,5 kg/val.
2. Šaltų dujų dinaminis žemo slėgio purškimas, atliekamas suspausto oro pagalba. Suvartojamų miltelių tūris svyruoja nuo 0,3-3 kg/val.

Abu purškimo tipai turi savo privalumų ir trūkumų:

• kai naudojama aukšto slėgio procese, danga yra kokybiškesnė, nepaisant to, kad metalo miltelių kietųjų dalelių dydis gali svyruoti nuo 5 iki 50 mikronų, o ne 5-30 mikronų ribose, kaip suspausto oro technologijoje ;
• Purškimo žemu slėgiu procese naudojama mažesnė įranga, kurios kaina yra daug mažesnė nei naudojamos aukšto slėgio purškimui.

Aukšto ir žemo slėgio purškimo technologinis procesas

Aukšto slėgio šalto purškimo procese dujos kaitinamos ir sujungiamos su kietomis miltelių medžiagos dalelėmis. Šis dujų ir miltelių mišinys patenka į viršgarsinį antgalį, ten įsibėgėja iki viršgarsinio greičio ir, esant 7-40 barų slėgiui, nukreipiamas į gaminio paviršių, ant kurio reikia suformuoti metalinę dangą.

Šaltasis purškimas, kuriame naudojamas suslėgtas oras, technologiškai skiriasi nuo aukšto slėgio purškimo būdo tuo, kad pagrindiniai procesai vyksta iš karto purkštuke, kad dalelės būtų pagreitintos iki viršgarsinio greičio: dujos kaitinamos tiesiai jame, o milteliai patenka į purkštuką. statmenai dujų srautui. Be to, naudojant žemo slėgio purškimo metodą, naudojami milteliai, kuriuose be metalo dalelių yra ir keramikos dalelių. Tokie priedai pagerina purškiamo produkto paviršiaus būklę ir pagerina medžiagų sukibimo kokybę. Be to, mišinio tekėjimo metu per įrangą keraminės dalelės papildomai išvalo sieneles ir purkštuko išleidimo angą.

Šaltų dujų dinaminio purškimo taikymo sritis

Šaltų dujų dinaminė danga naudojama sprendžiant šias problemas:

• metalinių dalių, kurios buvo linkusios į drožles, įtrūkimus, dilimą ir kitus mechaninius pažeidimus, restauravimas;
• metalo gaminių padengimas purškimu, siekiant padidinti jų antikorozines ir šilumos laidumo savybes;
• metalinių kabelių įvorių kontaktinių paviršių apsauga.

Fizinių ir matematikos mokslų kandidatai O. KLYUEVAS ir A. KAŠIRINAS.

Kai pasirodė pirmieji metaliniai darbo įrankiai, paaiškėjo, kad jie, būdami tvirti ir patvarūs, dažnai genda veikiami drėgmės. Bėgo laikas, žmonės kūrė mechanizmus ir mašinas, ir kuo jie tobulėjo, tuo sunkesnėmis sąlygomis turėjo dirbti jų metalinės detalės. Vibracijos ir kintančios apkrovos, didžiulė temperatūra, radiacijos poveikis, agresyvi cheminė aplinka – tai ne visas sąrašas „bandymų“, kuriems jie atliekami. Laikui bėgant žmonės išmoko apsaugoti metalą nuo korozijos, susidėvėjimo ir kitų reiškinių, kurie sumažina dalių tarnavimo laiką. Tiesą sakant, yra du būdai užtikrinti tokią apsaugą: arba prie netauriojo metalo pridedami legiravimo elementai, kurie suteikia lydiniui norimas savybes, arba paviršius padengiamas apsaugine danga. Mašinų dalių eksploatavimo sąlygos lemia savybes, kurias turi turėti dangos. Jų pritaikymo technologijos yra įvairios: yra įprastų ir gana paprastų, yra labai plonų, kurios leidžia sukurti unikalių savybių dangas. O neramūs inžinieriai toliau sugalvoja naujas dangas ir sugalvoja būdus jas gauti. Šių išradimų likimas gali būti laimingas, jei danga bus daug pranašesnė už savo pirmtakus naudingų savybių arba jei technologija turi didelį ekonominį poveikį. Kuriant Obninsko fizikus, abi šios sąlygos buvo sujungtos.

Prie jo privirinamos metalo dalelės, skraidančios dideliu greičiu susidūrus su pagrindu, o keramikos dalelės sutankina dangą (a); metalinio sluoksnio mikropjūvyje matomos įstrigusios keramikos dalelės (b).

Diagrama (viršuje) ir bendra forma(apatinis) aparatas metalinėms dangoms purkšti.

Prietaiso pagalba galima uždengti dangas bet kuriose patalpose ir net lauko sąlygomis.

Už kritinės antgalio dalies atsiranda neigiamo slėgio zona, čia įsiurbiami milteliai. Dėl šio reiškinio buvo galima supaprastinti tiektuvo dizainą.

Kėbulo dalių defektai (kairėje) ir purškimo rezultatas (dešinėje): a - automatinės pavarų dėžės įtrūkimas; b - ertmė cilindro galvutėje.

Vario ar aliuminio sluoksniu padengtus įrankius galima naudoti gaisro pavojingose ​​zonose: atsitrenkę į metalinius daiktus, jie nekibirkščiuoja.

TEMPERATŪRA PLIUS GREITIS

Iš paviršių metalizavimo būdų moderni technologija dažniausiai naudojamas galvaninis nusodinimas ir panardinimas į lydalą. Rečiau naudojamas vakuuminis nusodinimas, garų fazinis nusodinimas ir kt.. Arčiausiai Obninsko fizikų raidos yra dujinė terminė metalizacija, kai nusodintas metalas išlydomas, purškiamas smulkiais lašeliais ir dujų srove perkeliamas į substratą.

Metalas lydomas dujiniais degikliais, elektros lanku, žemos temperatūros plazma, induktoriais ir net sprogmenų. Atitinkamai metalizacijos metodai vadinami purškimu liepsna, elektros lanku ir aukšto dažnio metalizavimu, plazminiu ir detonaciniu-dujų purškimu.

Liepsnos purškimo metu metalinis strypas, viela ar milteliai išlydomi ir purškiami degiklio, veikiančio deguonies ir degiųjų dujų mišiniu, liepsnoje. Elektros lanko metalizacijoje medžiaga išlydoma elektros lanku. Abiem atvejais metalo lašeliai oro srautu perkeliami į purškiamą pagrindą. Plazminio purškimo metu plazmos srove kaitinama ir išpurškiama medžiaga, kurią formuoja įvairios konstrukcijos plazmatronai. Detonacinių dujų purškimas įvyksta dėl sprogimo, kuris pagreitina metalo daleles iki didžiulio greičio.

Visais atvejais purškiamos medžiagos dalelės gauna dviejų rūšių energiją: šiluminę – iš šildymo šaltinio ir kinetinę – iš dujų srauto. Abi šios energijos rūšys dalyvauja formuojant dangą ir lemia jos savybes bei struktūrą. Dalelių kinetinė energija (išskyrus detonacinį-dujų metodą) yra maža, palyginti su termine, o jų ryšio su substratu ir tarpusavyje pobūdį lemia šiluminiai procesai: lydymasis, kristalizacija, difuzija, fazių virsmai. ir kt. Dangos dažniausiai pasižymi geru sukibimu su pagrindu (sukibimu) ir, deja, mažu vienodumu, nes parametrų sklaida per dujų srauto skerspjūvį yra didelė.

Dangos, sukurtos dujiniais-terminiais metodais, turi nemažai trūkumų. Tai visų pirma apima didelį poringumą, nebent, žinoma, tikslas yra specialiai padaryti dangą porėtą, kaip kai kuriose radijo vamzdžių dalyse. Be to, dėl greito metalo aušinimo pagrindo paviršiuje, dangoje atsiranda dideli vidiniai įtempimai. Ruošinys neišvengiamai įkaista, o jei jis turi sudėtingą formą, jis gali būti „vadinamas“. Galiausiai, dėl degiųjų dujų naudojimo ir aukštos temperatūros darbo zonoje sunku užtikrinti personalo saugumą.

Detonacijos-dujų metodas šiek tiek skiriasi. Sprogimo metu dalelių greitis siekia 1000-2000 m/s. Todėl pagrindinis veiksnys, lemiantis dangos kokybę, yra jų kinetinė energija. Dangos pasižymi dideliu sukibimu ir mažu poringumu, tačiau sprogstamuosius procesus itin sunku suvaldyti, o garantuoti rezultato stabilumą praktiškai neįmanoma.

GREITIS PLIUS TEMPERATŪRA

Noras sukurti pažangesnę technologiją kilo seniai. Inžinieriai turėjo tikslą – išsaugoti tradicinių technologijų privalumus ir atsikratyti jų trūkumų. Paieškos kryptis buvo daugmaž akivaizdi: pirma, dangos turėtų susidaryti daugiausia dėl metalo dalelių kinetinės energijos (dalelės neturėtų ištirpti: tai neleis detalei įkaisti ir oksiduotis pagrindo). ir dangos dalelės), ir, antra, dalelės turėtų įgyti didelį greitį ne dėl sprogimo energijos, kaip taikant detonacijos-dujų metodą, o suslėgtų dujų srove. Šis metodas vadinamas dujų dinamine.

Pirmieji skaičiavimai ir eksperimentai parodė, kad tokiu būdu galima sukurti gana patenkinamų charakteristikų dangas, jei kaip darbo dujos naudojamas helis. Toks pasirinkimas buvo paaiškintas tuo, kad dujų srauto greitis viršgarsiniame antgalyje yra proporcingas garso greičiui atitinkamose dujose. Lengvosiose dujose (vandenilis nebuvo svarstomas dėl jo sprogstamumo) garso greitis yra daug didesnis nei azoto ar oro. Būtent helis pagreitintų metalo daleles dideliu greičiu, suteikiant jiems pakankamai kinetinės energijos prisitvirtinti prie taikinio. Buvo manoma, kad sunkesnių dujų, įskaitant orą, naudojimas buvo pasmerktas nesėkmei.

Eksperimentinių dulkinimo įrenginių eksploatavimas davė gerą rezultatą: daugumos pramoniniu būdu naudojamų metalų dalelės, pagreitintos helio srove, gerai prilipo prie pagrindo, sudarydamos tankias dangas.

Tačiau inžinieriai nebuvo visiškai patenkinti. Buvo aišku, kad lengvosiomis dujomis varoma įranga neišvengiamai bus brangi ir gali būti naudojama tik aukštųjų technologijų produktus gaminančiose įmonėse (yra tik suslėgto helio linijos). O linijos su suslėgtu oru yra beveik kiekvienoje dirbtuvėje, kiekvienoje autoservise, remonto dirbtuvėse.

Atrodė, kad daugybė eksperimentų su suslėgtu oru patvirtino pačius blogiausius kūrėjų lūkesčius. Tačiau intensyvios paieškos vis dėlto leido rasti sprendimą. Patenkinamos kokybės dangos gautos kaitinant suslėgtą orą kameroje prieš purkštuką, o į metalo miltelius įmaišius smulkios keramikos arba kietmetalo miltelių.

Faktas yra tas, kad kaitinant oro slėgis kameroje didėja pagal Charleso dėsnį, todėl ištekėjimo iš purkštuko greitis taip pat didėja. Metalo dalelės, kurios dujų srovėje įgavo didžiulį greitį, atsitrenkdamos į pagrindą suminkštėja ir prie jo prisivirina. Keramikos dalelės atlieka mikroskopinių plaktukų vaidmenį – jos perduoda savo kinetinę energiją į apatinius sluoksnius, juos sutankina, sumažindamos dangos poringumą.

Vienos keramikos dalelės įstringa dangoje, kitos atšoka nuo jos. Tiesa, dangos tokiu būdu gaunamos tik iš gana plastiškų metalų – vario, aliuminio, cinko, nikelio ir kt.. Vėliau detalei gali būti taikomi visi žinomi apdirbimo būdai: gręžimas, frezavimas, galandimas, šlifavimas, poliravimas.

PAGRINDINĖ SĄLYGA – PAPRASTUMAS IR PATIKIMUMAS

Technologų pastangos bus bergždžios, jei projektuotojai nesugebės sukurti paprastos, patikimos ir ekonomiškos įrangos, kurioje būtų įgyvendintas technologų sugalvotas procesas. Metalo miltelių purškimo aparato pagrindas buvo viršgarsinis antgalis ir nedidelio dydžio elektrinis suspausto oro šildytuvas, galintis pakelti srauto temperatūrą iki 500–600 o C.

Paprasto oro kaip darbinių dujų naudojimas leido tuo pačiu metu išspręsti kitą problemą, su kuria susidūrė lengvąsias dujas naudojančių sistemų kūrėjai. Kalbame apie purškiamų miltelių įvedimą į dujų čiurkšlę. Norint išlaikyti sandarumą, tiektuvai turėjo būti įrengti iki kritinės antgalio dalies, tai yra, milteliai turėjo būti paduodami į aukšto slėgio zoną. Grynai techninius sunkumus paaštrino tai, kad, eidamos per kritinę atkarpą, metalo dalelės susidėvėjo purkštukas, pablogino jo aerodinamines charakteristikas ir neleido stabilizuotis dangos nusodinimo režimų. Kurdami aparatą su oro srove, inžinieriai pritaikė purškimo pistoleto principą, visiems žinomą iš mokyklinių fizikos eksperimentų. Kai dujos praeina kintamo skerspjūvio kanalu, tada siauroje vietoje jų greitis didėja, o statinis slėgis krenta ir gali būti net mažesnis už atmosferos slėgį. Kaip tik tokioje vietoje buvo kanalas, kuriuo pateko milteliai iš tiektuvo, o į purkštuką milteliai judėjo dėl oro įsiurbimo.

Dėl to gimė nešiojamas metalo dangų dengimo aparatas. Jis turi daug privalumų, dėl kurių jis labai naudingas įvairiose pramonės šakose:

aparatui veikti reikia tik elektros tinklo ir oro linijos arba kompresoriaus, užtikrinančio 5-6 atm suslėgto oro slėgį ir 0,5 m 3 / min tiekimą;

dengiant dangas pagrindo temperatūra ne aukštesnė kaip 150 °C;

dangos pasižymi dideliu sukibimu (40-100 N/mm2) ir mažu poringumu (1-3%);

įranga neišskiria kenksmingų medžiagų ir spinduliuotės;

įrenginio matmenys leidžia jį naudoti ne tik dirbtuvėse, bet ir lauke;

galima purkšti beveik bet kokio storio dangas.

Įrenginį sudaro tikrasis 1,3 kg sveriantis purkštuvas, kurį operatorius laiko rankoje arba tvirtina manipuliatoriuje, oro šildytuvas, miltelių tiektuvai, purkštuvo ir tiektuvo veikimo stebėjimo ir valdymo įrenginys. Visa tai sumontuota ant stovo.

Turėjau daug dirbti kurdamas eksploatacines medžiagas. Parduodamų miltelių dalelės yra per didelės (maždaug 100 mikronų). Sukurta technologija, leidžianti gauti miltelius su 20-50 mikronų grūdeliais.

NUO KOSMINIŲ TRANSPORTO PRIEMONIŲ IKI SĖJŲ

Naujasis metalinių dangų purškimo būdas gali būti naudojamas įvairiose pramonės šakose. Tai ypač efektyvu atliekant remonto darbus, kai reikia restauruoti gaminių dalis, pavyzdžiui, suremontuoti įtrūkimą ar kriauklę. Dėl žemų proceso temperatūrų nesunku atkurti plonasienius gaminius, kurių negalima pataisyti kitu būdu, pavyzdžiui, padengiant paviršiumi.

Kadangi purškimo zona turi aiškias ribas, purškiamas metalas nepatenka ant defektų neturinčių vietų, o tai labai svarbu taisant sudėtingos formos detales, tokias kaip pavarų dėžės korpusai, variklio cilindrų blokai ir kt.

Purškimo įrenginiai jau naudojami aviacijos ir elektros pramonėje, branduolinės energetikos objektuose ir kitose šalyse Žemdirbystė, automobilių remonto įmonėse ir liejyklų gamyboje.

Metodas gali būti labai naudingas daugeliu atvejų. Štai tik keletas iš jų.

Susidėvėjusių ar pažeistų paviršių vietų restauravimas. Purškimo pagalba eksploatacijos metu atkuriamos pavarų dėžių dalys, siurbliai, kompresoriai, liejimo formos investiciniam liejimui, formos plastikinės pakuotės gamybai. Naujas metodas tapo puikia pagalba automobilių remonto įmonių darbuotojams. Dabar pažodžiui "ant kelių" užtaiso plyšius cilindrų blokuose, duslintuvuose ir t.t. Be problemų pašalina aliuminio liejinių defektus (ertmes, fistules).

Nuotėkių pašalinimas. Mažas dangų pralaidumas dujoms leidžia pašalinti vamzdynų ir indų nuotėkius, kai negalima naudoti sandarinimo mišinių. Technologija tinka remontuoti esant slėgiui arba aukštai ir žemai temperatūrai veikiančius bakus: šilumokaičius, automobilių radiatorius, kondicionierius.

Elektrai laidžių dangų dengimas. Purškiant galima padengti vario ir aliuminio plėveles ant metalinio ar keraminio paviršiaus. Visų pirma, šis metodas yra ekonomiškesnis nei tradiciniai metodai, kai dengiamos variu srovės nešančios šynos, galvanizuojamos kontaktinės trinkelės ant įžeminimo elementų ir kt.

Antikorozinė apsauga. Plėvelės iš aliuminio ir cinko apsaugo paviršius nuo korozijos geriau nei dažai ir daugelis kitų metalinių dangų. Mažas įrenginio našumas neleidžia apdoroti didelių paviršių, tačiau labai patogu apsaugoti tokius pažeidžiamus elementus kaip suvirinimo siūlės. Cinko ar aliuminio purškimo pagalba galima sustabdyti koroziją tose vietose, kur ant dažytų automobilių kėbulų paviršių atsiranda „blakų“.

Slydimo guolių restauravimas. Paprastiems guoliams dažniausiai naudojami babbito įdėklai. Laikui bėgant jie susidėvi, didėja tarpas tarp veleno ir įvorės ir nutrūksta tepimo sluoksnis. Tradicinė remonto technologija reikalauja arba pakeisti įdėklą, arba suvirinti defektus. Ir purškimas leidžia atkurti įdėklus. Tokiu atveju purškiamo metalo sluoksniui sandarinti negalima naudoti keramikos. Kieti intarpai per kelias minutes po darbo pradžios išjungs guolį, bus pažeisti tiek įvorių, tiek veleno paviršiai. Teko naudoti specialaus dizaino antgalį. Tai leidžia dengti gryną babbitą vadinamuoju termokinetiniu režimu. Miltelių dalelės iš karto už kritinės purkštuko dalies pagreitinamos viršgarsiniu oro srautu, tada srauto greitis smarkiai sumažėja iki transoninio. Dėl to temperatūra smarkiai pakyla, o dalelės įkaista beveik iki lydymosi temperatūros. Atsitrenkę į paviršių jie deformuojasi, iš dalies išsilydo ir gerai prilimpa prie apatinio sluoksnio.

SPECIALISTUI - PASTABA

Literatūra

Kaširinas A. I., Klyujevas O. F., Buzdygaras T. V. Įrenginys miltelinių medžiagų dujiniam dinaminiam dažymui. RF patentas išradimui Nr. 2100474. 1996, MKI6 C 23 C 4/00, publ. 12/27/97. Bulė Nr.36.

Kashirin A. I., Klyuev O. F., Shkodkin A. V. Dangų gavimo būdas. RF patentas išradimui Nr. 2183695. 2000, MKI7 C 23 C 24/04, publ. 06/20/02. Bull. Nr. 17.

Kūrėjų kontaktus ir jų technologijų ar gaminių įsigijimo sąlygas rasite redakcijoje.

Tiesą sakant, tai yra pažangesnė seniai sukurto dujinio terminio įvairių metalinių dalių ir paviršių atkūrimo metodo versija. Cold Spray arba tiesiog CGN žymiai išplečia „karštojo“ produktų apdorojimo būdo galimybes.

Šiandien tai neabejotinai pažangiausia medžiagų atgavimo ir apsaugos technologija, plačiai paplitusi tiek pramonės, tiek civilinėje sferoje.

Veiksmų principas, CGN privalumai ir trūkumai

Jis turi du pagrindinius skirtumus nuo dujinio terminio atkūrimo metodo. Pirma, apsauginės arba atkuriamosios dangos nusodinimas vyksta žemoje, ne aukštesnėje kaip 150 °C temperatūroje, o tai savo ruožtu nesukelia įtempių ruošiniuose ir jų deformacijos. Antra, „šalta“ technologija leidžia sukurti reguliuojamo storio sluoksnį tiksliai apibrėžtose ribose. Apie kitus pliusus ir minusus pakalbėsime kiek vėliau, bet kol kas – apie metodo autorius ir kaip jis veikia.

Jo kūrėjas yra "Obninsko miltelinio dažymo centras"(Rusija). Jų gaminama įranga vadinama DIMET®. Jis yra sertifikuotas pagal GOST R sistemą ir yra apsaugotas patentais Rusijoje, JAV, Kanadoje ir kitose šalyse. Technologija pagrįsta viršgarsinio mažiausių mažai tirpstančių ir kitų medžiagų dalelių poveikio ant apdoroto paviršiaus principu. Iš esmės tai yra polimerai arba karbidų lydiniai su metalais, kurių dalelių dydis yra 0,01–0,5 mikrono. Maišant su dujomis, jos tiekiamos į gaminį 500-1000 m/s greičiu.

Priklausomai nuo sudėties vartojamas(milteliai) ir keičiant jo naudojimo būdus, galite gauti vienalytę arba kompozicinę dangą, turinčią kietą arba porėtą struktūrą ir savo funkcinę užduotį. Tai gali būti: gaminio geometrijos atkūrimas, metalo sutvirtinimas ir apsauga nuo korozijos, medžiagos šilumos ir elektros laidumo didinimas, taip pat dėvėjimuisi atsparios dangos, galinčios atlaikyti chemiškai aktyvios aplinkos poveikį, formavimas, didelės šiluminės apkrovos ir kt.

Beje, Obninsko inžinieriai jau sukūrė keletą DIMET ® agregatų modifikacijų. Atsižvelgiant į didelę šios įrangos paklausą, šiuo metu masiškai gaminamos tiek rankinės, tiek automatinės šaltų dujų dinaminio purškimo mašinos, todėl jas galima naudoti pramonėje, naftos ir dujų pramonėje, taip pat smulkių detalių apdirbimo įmonėse. Be to, pačioje technologijoje nėra nieko ypač sudėtingo. Komplekso darbui (be purškimui skirtos medžiagos) reikia tik suspausto oro (tiekiamas 0,6-1,0 MPa slėgiu ir 0,3-0,4 m3/min debitu.) Ir 220 V maitinimo šaltinio. .

Dabar daugiau apie metodo privalumus ir trūkumus. Pirma, priešingai nei dujinis terminis metodas, CGN gali būti veiksmingai naudojamas esant normaliam slėgiui, bet kokiame temperatūros diapazone ir drėgmės lygiu. Antra, jis yra visiškai saugus aplinkai. Trečia, dėl didelio greičio jis taip pat gali būti naudojamas abrazyviniam paviršių valymui. Na, o vienintelis technologijos trūkumas yra galimybė dengti dangas tik iš gana plastiškų metalų, tokių kaip varis, aliuminis, cinkas, nikelis ir kt.

CGN taikymo sritis

Norėčiau išsamiau panagrinėti šaltų dujų dinaminio purškimo miltelinėmis medžiagomis technologijos taikymo sritis, kad aiškiai parodyčiau, kiek ji šiandien yra paklausa.

Defektų šalinimas, paviršių restauravimas ir sandarinimas

Visa tai yra darbas, kurį gali atlikti net mažos įmonės. Pavyzdžiui, mažose dirbtuvėse galima taisyti detales iš lengvųjų lydinių (pvz., automobilių konstrukcijos dalys), pirmiausia aliuminio ir aliuminio-magnio. Be to, defektai, atsiradę tiek gamybos procese, tiek eksploatacijos metu, yra lengvai pašalinami. O stipraus šildymo nebuvimas ir maža metodo energija leidžia taisyti net plonasienius gaminius.

CGN puikiai tinka ir susidėvėjusių paviršių atstatymui. Pavyzdžiui, tokį daug darbo reikalaujantį procesą, kaip metalo „sustatymas“ guolių lizduose, dabar gali atlikti net mažos įmonės, jau nekalbant apie vamzdynų, šilumokaičių sandarinimo (kai neįmanoma naudoti skystų sandariklių) atkūrimą. arba indai darbinėms dujoms, skysčiams.

Tai labai efektyvu taisant sudėtingus gaminius, kur reikalingas tikslus geometrinių parametrų atstatymas, paslėptų defektų pašalinimas, tačiau kartu išsaugant visas eksploatacines charakteristikas, taip pat pristatymas. Štai kodėl šis metodas aktyviai naudojamas kariniame-pramoniniame komplekse, geležinkelių ir aviacijos pramonėje, žemės ūkyje, dujų perdavimo ir kt.

Kurdami kontaktines trinkeles neapsieisite be šios technologijos. Dėl galimybės lengvai dengti bet kokius metalinius, keramikinius ir stiklo paviršius, CGN naudojamas ir elektros gaminių gamyboje. Pavyzdžiui, vario dengimo, galios srovės tinklų kūrimo, srovės laidų pritaikymo, litavimo posluoksnių gamybos ir kt.

Antikorozinis apdorojimas ir gilių defektų šalinimas

Taip vadinamos antifrikcinės dangos purškimas yra labai efektyvus būdas atsikratyti vietinių pažeidimų (gilių drožlių, įbrėžimų, įbrėžimų). Taip išvengiama visiško gaminio papildymo ar net pakeitimo procedūros, kuri, žinoma, ekonomiškai neapsimoka.

O įvairių komunikacijų antikoroziniame apdirbime ir apsaugoje nuo aukštatemperatūrinės korozijos šiam metodui visiškai nėra lygių. Beje, įvairios įrangos modifikacijos DIMET® užtikrinti kokybišką 100 mm skersmens ir iki 12 m ilgio vamzdžių vidinio paviršiaus apdorojimą.

Kawasaki robotai naudojami purškimo kompleksuose naudojant DIMET technologiją. Ši technologija leidžia padengti metalinį sluoksnį ant įvairių paviršių: metalo, stiklo, keramikos, akmens. Technologijos ypatybė yra galimybė naudoti metalo miltelius ant metalų, kurie nesuderinami suvirinimui ir litavimui. Pavyzdžiui, galima efektyviai nusodinti varį ant aliuminio, kuris yra labai vertingas elektros gamybai.

Apie technologijas

Miltelinio metalo dujinio purškimo ir jo pavertimo monolitine danga technologija įdiegta Obninsko miltelių purškimo centro gaminamoje DIMET įrangoje. Dangos formuojamos ant bet kokių kietų paviršių, tokių kaip metalas, stiklas, keramika, akmuo. Dangos medžiaga parenkama sprendžiant konkrečią gamybinę ar kūrybinę problemą, nes sprendimas gali būti gaunamas naudojant įvairių rūšių miltelines medžiagas.

Suslėgtas oras (5-8 atm) pašildomas (300-600°C) ir tiekiamas į purkštuką, kur susidaro viršgarsinis srautas:

• į šį srautą įvedami milteliai, kuriuose yra metalo ir keramikos dalelių
• dalelės dujų srauto pagreitinamos iki kelių šimtų metrų per sekundę greičiu ir neištirpusios yra nukreipiamos į substratą
• susidūrus su substratu, dalelių kinetinė energija paverčiama šiluma, o vėliau į dalelių surišimo su substratu energiją.
• dėl tokio didelio greičio smūgių dalelės užsifiksuoja ant pagrindo ir sudaro tankią dangą.

Pagrindiniai procesai, lemiantys dalelių sukibimą su pagrindu ir tarpusavyje, yra šie:

1. Glaudus kontaktas tarp dalelių kristalinių gardelių ir substrato (arba skirtingų dalelių), kol susiformuoja metaliniai ryšiai, bent jau tam tikrose kontaktinės vietos srityse. Tokiu atveju dalelė ar substratas niekur netirpsta. Šis sankabos mechanizmas yra panašus į sprogstamojo suvirinimo sankabos mechanizmą.
2. Ant atskirų krintančių dalelių išsikišimų ir nelygumų jos gali ištirpti ir gali būti atliekamas taškinis mikrosuvirinimas.
3. Glaudžiai kontaktuojant su skirtingų medžiagų nepilnamečiais paviršiais, gali pasireikšti tarpmolekulinė šių medžiagų sąveika. Tipiškas tokio mechanizmo pavyzdys yra veidrodinės aliuminio dangos nusodinimas ant stiklo.
4. Mechaninė sanglauda gali atlikti tam tikrą vaidmenį, kai dalelės giliai įsiskverbia į pagrindą. Konkretus įvairių susiejimo mechanizmų santykinio vaidmens santykis skirtingais atvejais gali labai skirtis vienas nuo kito ir yra atskiro tyrimo objektas.

Naudojimo sritys

Industrija	Taikymas	Dangos
Liejykla	Suformuotų detalių defektų taisymas Esant spaudimui Atvėsusioje formoje Pamesti vaško modeliai	Dangos, skirtos detalių formai ir matmenims atkurti. Sandarinimo dangos (mažas dujų pralaidumas)
Metalurgijos gamyba	Elektrolizatorių kontaktų elektrinės varžos mažinimas Aukštos temperatūros apsauga nuo korozijos	Elektrai laidžios dangos Karščiui atsparios dangos
Automobiliai	Lietų detalių remontas	Sandarinimo dangos Antikorozinės dangos
	Dangos, skirtos mechaniniams cilindro galvutės, BC, agregatų pažeidimams taisyti Plyšių sandarinimas cilindro galvutėje, BC, radiatoriai, vamzdynai, kondicionieriai Vietinė apsauga nuo korozijos Kėbulo dalių, pagamintų iš aliuminio be glaisto, formos atstatymas	Sandarinimo dangos Antikorozinės dangos
Lėktuvų statyba, orlaivių remontas	Aliuminio detalių liejimo ir gamybos defektų taisymas	Dangos, skirtos detalių formai ir matmenims atkurti. Sandarinimo dangos
Raketų ir kosmoso technologijos	Specialusis	Dangos gaminių sandarinimui iš termiškai sustiprinto aliuminio Šilumą skleidžiančios dangos
Laivų statyba, remontas	Apsauginė suvirintų siūlių apsauga Guolių lizdų restauravimas	Dangos, skirtos detalių formai ir matmenims atkurti Antikorozinės dangos Sandarinimo dangos
Naftos ir dujų pramonė	Dujų kompresorių agregatų dalių geometrijos atstatymas Labai apkrautų srieginių jungčių užfiksavimo prevencija Slydimo guolių restauravimas	Dangos, skirtos detalių formai ir matmenims atkurti Apsauginės dangos Antifrikcija
Elektros gamyba	Elektrinių kontaktinių trinkelių metalizavimas Elektrai laidžių galvaniškai suderinamų dangų dengimas Metalizavimas šilumos perdavimui Posluoksniai aliuminio ir stiklo litavimui	Elektrai laidžios dangos
Įrankių gamyba	Plastikinių ir stiklinių pakuočių formų restauravimas Gumos gaminių presavimo formų restauravimas Detalių presavimo iš presuotų medžiagų (AG4, DSV, karbolitas) įrangos restauravimas Kibirkštis atsparaus įrankio gamyba	Dangos, skirtos detalių formai ir matmenims atkurti Iš esmės saugios dangos
Paminklų ir skulptūrų restauravimas	Prarastų paminklų elementų restauravimas. Apsauga nuo korozijos	Dangos, skirtos detalių formai ir matmenims atkurti Antikorozinės dangos

Baigtas projektas

ITER projekto tokamako reaktoriuje naudojamų srovę vedančių šynų kontaktinių paviršių dengimo robotų kompleksas. Komplekso kūrėjas yra Acton LLC (Robowizard partneris ir sistemų integratorius).

Sudėtinga schema:

Išspręsta problema:

Dvisluoksnės varinės dangos purškimas ant plokščių aliuminio šynų elektrinių kontaktinių paviršių. Purškimo plotas yra iki 0,5 m 2, pačios padangos siekia 12 metrų ilgį ir 4 tonas masę.

Komplekso sudėtis:

1. PLC Avinas;
2. Robotas Kawasaki RS006L;
3. Purškimo kamera;
4. Valdiklis E01;

Įdiegtas kompleksas leidžia atlikti šias užduotis:

• technologinio proceso su programos valdymo ir parametrų valdymo funkcija vykdymas;
• purkštuvo judėjimas tam tikra trajektorija, sinchronizuotas su darbu technologinė įranga, perduodant informacinius pranešimus;
• procesų parametrų vizualizavimas operatoriaus jutikliniame ekrane, taip pat darbo režimų keitimo priemonės, organizuotos dialogo langelio elementų pagrindu.

Jei jums reikia tokio sprendimo, paraiškos formoje palikite savo kontaktinius duomenis. Mūsų ekspertai patars ir aptars bendradarbiavimo detales.

Projekto galerija

Bendradarbiavimo schema

Viršgarsinis šaltų dujų dinaminis purškimas (SCD).

Metodo esmė slypi dangų susidaryme dėl didelės neištirpusių metalo dalelių kinetinės energijos. Šis metodas šiuo metu žinomas kaip šaltas purškimas -šaltas purškalas.

Pažymėtina, kad taikant dažniausiai naudojamus dujinio terminio dengimo būdus, kai jie susidaro iš dalelių srauto, būtina, kad ant pagrindo krentančios dalelės turėtų aukštą temperatūrą, dažniausiai aukštesnę nei medžiagos lydymosi temperatūra. Naudojant dujų dinaminį purškimą, ši sąlyga nėra privaloma, o tai lemia jos unikalumą. Šiuo atveju dalelės, kurios yra neištirpusios, bet labai dideliu greičiu, sąveikauja su kietu pagrindu.

Skirtingai nuo karšto plazminio purškimo metodo, buvo sukurtas dujinis dinaminis šalto dangos nusodinimo metodas, kurio esmė ta, kad buvo nustatytas tam tikras slenkstinis greitis, kuriam esant šaltos plastiko dalelės suformuoja tankią dangą. Esant skirtingam granuliavimui (didelės ir mažos dalelės vienu srautu), mažesnės dalelės didesniu greičiu nusėdo ant pagrindo, o didesnės dalelės mažesniu greičiu atšoko nuo paviršiaus ir nedalyvavo formuojant dangą.

Toks dalelių elgesys leido į dangos medžiagos srautą patekti didesnėms abrazyvinėms dalelėms. Vienu metu vyko smėliavimas ir dengimas. Paviršiaus paruošimo požiūriu, kai jaunatviškas pagrindo paviršius praranda savo aktyvumą dėl dujų adsorbcijos ant paviršiaus nusodinimo uždelsimo metu, tokia dengimo schema yra optimali. Tuo pačiu metu buvo sukurtas įrenginys, kuriame 2,5–3,5 MPa slėgio dujos (oras, azotas) kaitinamos iki 350–600 ° C per ją einančioje metalinėje ritėje. elektros šokas iš suvirinimo transformatoriaus. Purkštuvas turi Laval antgalį, kuris užtikrina viršgarsinį dviejų fazių srovės nutekėjimą.

Ant pav. 2.48 yra proceso diagrama. Dujų dinaminis šaltas purškimas leidžia dengti dangas iš kaliųjų metalų, pridedant kitų medžiagų.

Ant pav. 2.49 rodo dujų ir dalelių greičio ir temperatūros priklausomybę išilgai Laval antgalio dvifazei srovei (azotas + kietos vario dalelės, kurių dydis 5 ir 25 mikronai) esant slėgiui R= 2,5 MPa ir temperatūra T 0= 950°С. Šiuo atveju išėjimo skersmens /) in ir kritinio /) k santykis yra /) in / Г> k \u003d 9.

Ryžiai. 2.48.

Ryžiai. 2.49. Oro temperatūra T d, oro greitis ir temperatūra bei vario dalelių, kurių skersmuo 5 ir 25 mikronai, greitis profiliuotame viršgarsiniame antgalyje

Buitinį įrenginį "DIMET" Obninsko miltelių purškimo centras gamina dviem versijomis - rankiniu, kurio galia yra 2 kW, ir stacionariu, kurio galia yra 7 kW. Miltelių medžiagų naudojimo rekomendacijos pateiktos lentelėje. 2.10.

Pagrindinis HDN pritaikymas yra protektoriaus tipo antikorozinių dangų, kurių pagrindą sudaro aliuminis ir cinkas, padengimas. Dėvėjimui atsparios dangos dengiamos remiantis plastikinėmis medžiagomis – babbitas, varis, nikelis ir kt. Lyginant su GN ir EDM metodais, kai metalas lydomas ir prisotinamas dujomis, įskaitant vandenilį, o tai pablogina apsaugines dangos savybes, HDN. neturi šių trūkumų. Vandenilis netirpsta kietosios fazės dalelėse. Danga efektyviai apsaugo plieną nuo korozijos. Metodas buvo plačiai pritaikytas automobilių kėbulų apsaugai nuo korozijos suvirinimo siūlių srityje.

Pagrindinis Komponentai dangos	dirbantys
Aliuminis, cinkas		Metalinių vamzdžių, radiatorių, kondensatorių, šilumokaičių ir kt. sandarinimo, įskaitant sandarinimo nuotėkį suvirinimo siūlės, korozijos ir mechaninių pažeidimų taisymas. Aliuminio, plieno ir ketaus detalių įtrūkimų, griovių ir kitų defektų sandarinimas
Aliuminis, cinkas		Metalinių detalių formos atkūrimas. Ertmių, porų, įtrūkimų ir kitų gaminių iš aliuminio ir jo lydinių (įskaitant variklio dalis, liejimo formos ir tt). Aliuminio, plieno ir ketaus dalių guolių lizdų restauravimas
Aliuminis, silicio karbidas		Aliuminio, plieno ir ketaus variklio kėbulo dalių ertmių, įtrūkimų ir kitų defektų užpildymas
Aliuminio oksidas		Plieno ir ketaus paviršiaus valymas ir abrazyvinis abrazyvinis paruošimas metalinėms dangoms padengti
		Elektrai laidi danga (ant plieno, aliuminio, keramikos). Aliuminio, plieno ir ketaus detalių apatinis sluoksnis alavo litavimui
Varis, cinkas		Plieninių ir ketinių variklio korpuso dalių ertmių, įtrūkimų ir kitų defektų užpildymas

Pagrindinis Komponentai dangos	dirbantys	Dangų, remonto ir restauravimo objektų paskyrimas
		Antikorozinė apsauga. Defektų, mikroįtrūkimų, srieginių jungčių sandarinimas
		Karščiui atspari danga, apsauganti nuo korozijos aukštoje temperatūroje. Elektrai laidi elektros įrenginių kontaktinių kilimėlių danga
Nikelis, cinkas		Plieno gaminių ertmių, perdegimų ir kitų defektų užpildymas. Aukštos temperatūros gaminiams
		Elektrai laidi elektros įrenginių kontaktinių kilimėlių danga
		Plieninių detalių ir plieninių konstrukcijų suvirinimo siūlių antikorozinė apsauga

Ant pav. 2.50 parodyta įmonės montavimo schema Linde(JAV). Naujausi metodo įgyvendinimo pasiekimai - rankinių purkštuvų gamyba, kurių charakteristikos pateiktos lentelėje. 2.11.

2.11 lentelė

HDN purkštuvų charakteristikos

Charakteristikos	412 modelis	403 modelis
Produktyvumas pagal A1, g/min
Temperatūros režimų skaičius
Matmenys (mm) ir svoris (kg):
purškimo blokas	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
Charakteristikos dangos:
sukibimo stipris, MPa
poringumas, %
paviršiaus šiurkštumas, µm	R, = 20-40

Ryžiai. 2.50.Įmonės šalto purškimo įrenginio schema Linde:

1 - tanklaivis su suskystintomis dujomis (AG); 2 - garintuvas; 3 - kompresorius; 4 - oro šildytuvas; 5 - miltelių tiektuvas; 6 - purkštuvas

Maži reikalavimai greitėjančioms dujoms ir mažos energijos sąnaudos leidžia sukurti nešiojamus įrenginius naudojant DIMET technologiją.