Procesul de pulverizare gaz-dinamică este fixarea particulelor de metal pe metal, sticlă, ceramică sau produse din betonîn momentul ciocnirii amestecului gaz-pulbere cu suprafaţa exterioară-substrat. Acest lucru se întâmplă din cauza accelerării preliminare a acestor particule în duza pentru accelerarea particulelor supersonice, în timp ce temperatura particulelor de metal accelerate nu depășește temperatura lor de topire. Stratul metalic depus pe produs prin metoda pulverizării gaz-dinamice la rece se remarcă prin aderența de înaltă calitate la suprafața de bază și este rezistent la deteriorări mecanice.

Istoria descoperirii fenomenului și a faptelor descoperite empiric

La sfârșitul al XX-lea de către oamenii de știință ruși. Rezultatele unui număr de experimente efectuate de cercetătorii Academiei Ruse de Științe au arătat că depunerea la suprafață poate fi obținută și prin încălzirea particulelor solide de metal la o temperatură care este mult mai mică decât punctul lor de topire.

În plus, în timpul experimentelor au fost înregistrate următoarele fapte importante:

• Principalul parametru în tehnologia de pulverizare gaz-dinamică la rece, de care depinde calitatea aderenței, este viteza de accelerare a amestecului gaz-pulbere. Acest parametru afectează gradul de aderență al acoperirii la suprafața pe care este aplicat, precum și caracteristicile stratului depus, cum ar fi porozitatea și rezistența mecanică. La o viteză a particulelor solide peste 500-600 m/s, procesele erozive sunt transformate într-un strat de pulverizare durabil;
• Din punct de vedere empiric, s-a constatat limita critică a consumului de particule, la care stratul metalic nu se formează pe nicio durată de expunere a fluxului de gaz-pulbere la substrat;
• dacă consumul de pulbere depășește valoarea critică, atunci există o aderență puternică și fiabilă a particulelor pe suprafața pulverizată și se formează un strat dens pulverizat;
• din volumul total de particule solide dispersate de fluxul supersonic, doar o cantitate mică formează un strat de pulverizare de suprafață. Masa principală de particule este pulverizată și nu are capacitatea de a obține un punct de sprijin pe suprafața tratată. În consecință, cantitatea de particule metalice depuse și fixate pe produs depinde direct de cantitatea de material pulbere consumată;
• suprafața substratului în timpul formării stratului de depunere se încălzește nesemnificativ.

Tipuri de pulverizare gaz-dinamică la rece și avantajele acestora

Pulverizarea gaz-dinamică la rece are 2 tipuri:

1. Pulverizare presiune ridicata, care utilizează heliu, azot sau un amestec de gaze. Consumul de material pulbere este de 4,5-13,5 kg/h.
2. Pulverizare gaz-dinamică la rece de joasă presiune, efectuată cu ajutorul aerului comprimat. Volumul pulberii consumate variază între 0,3-3 kg/h.

Ambele tipuri de pulverizare au avantajele și dezavantajele lor:

• atunci când este utilizat într-un proces de înaltă presiune, acoperirea este de o calitate mai bună, în ciuda faptului că dimensiunea particulelor solide ale pulberii metalice poate varia de la 5 la 50 de microni și nu între 5-30 de microni, ca în tehnologia aerului comprimat. ;
• Procesul de pulverizare la presiune joasă utilizează echipamente mai mici, al căror cost este semnificativ mai mic decât cel utilizat pentru pulverizarea la presiune înaltă.

Proces tehnologic de pulverizare de înaltă și joasă presiune

În procesul de pulverizare la rece de înaltă presiune, gazul este încălzit și combinat cu particulele solide ale materialului pulbere. Acest amestec de gaz-pulbere intră într-o duză supersonică, accelerează acolo până la viteza supersonică și, sub o presiune de 7-40 bar, este direcționat către suprafața produsului pe care este necesar să se formeze o acoperire metalică.

Pulverizarea la rece, care utilizează aer comprimat, este tehnologic diferită de metoda de pulverizare la presiune înaltă, prin aceea că procesele principale au loc imediat în duză pentru a accelera particulele la viteză supersonică: gazul este încălzit direct în el, iar pulberea intră în duză. perpendicular pe fluxul de gaz. În plus, atunci când se utilizează metoda de pulverizare la presiune joasă, se folosesc pulberi în care sunt prezente particule ceramice în plus față de particulele de metal. Astfel de aditivi îmbunătățesc starea suprafeței produsului, care este pulverizat și îmbunătățesc calitatea aderenței materialelor. În plus, în timpul trecerii fluxului de amestec prin echipament, particulele ceramice curăță suplimentar pereții și ieșirea duzei.

Domeniul de aplicare a pulverizării gaz-dinamice la rece

Acoperirea gaz-dinamică la rece este utilizată pentru a rezolva următoarele probleme:

• restaurarea pieselor metalice care erau predispuse la așchii, fisuri, abraziune și alte deteriorări mecanice;
• acoperirea produselor metalice prin pulverizare pentru a le spori proprietățile anticorozive și termoconductoare;
• protecția suprafețelor de contact ale mânerelor cablurilor metalice.

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

Când au apărut primele unelte metalice de muncă, s-a dovedit că, fiind solide și durabile, ele s-au deteriorat adesea sub influența umidității. Timpul a trecut, oamenii au creat mecanisme și mașini și, cu cât deveneau mai perfecți, cu atât erau mai dificile condițiile pentru a funcționa piesele lor metalice. Vibrații și sarcini alternative, temperaturi uriașe, expunere la radiații, medii chimice agresive - aceasta nu este o listă completă a „testelor” la care sunt supuși. De-a lungul timpului, oamenii au învățat să protejeze metalul de coroziune, uzură și alte fenomene care reduc 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 aibă acoperirile. Tehnologiile pentru aplicarea lor sunt diverse: sunt comune 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 deveni fericită dacă acoperirea este mult superioară predecesorilor săi în ceea ce privește proprietăți utile sau dacă tehnologia are un impact economic semnificativ. În dezvoltarea fizicienilor de la Obninsk, ambele condiții au fost combinate.

Particulele de metal care zboară cu viteză mare la impactul cu substratul sunt sudate pe acesta, iar particulele ceramice compactează acoperirea (a); particulele ceramice blocate sunt vizibile pe microsecțiunea stratului de metal (b).

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

Cu ajutorul dispozitivului este posibilă aplicarea de acoperiri în orice încăpere și chiar și în condiții de câmp.

O zonă de presiune negativă apare în spatele secțiunii critice a 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 - o fisură la o transmisie automată; b - o cavitate în chiulasa.

Acoperite cu un strat de cupru sau aluminiu, uneltele pot fi folosite în zone cu pericol de incendiu: atunci când lovesc obiecte metalice, nu fac scântei.

TEMPERATURA PLUS VITEZA

Dintre metodele de metalizare a suprafetelor in tehnologie moderna cel mai des folosită depunerea galvanică și imersiunea în topitură. Mai rar se folosesc depunerea sub vid, depunerea de vapori etc.. Cel mai apropiat lucru de dezvoltarea fizicienilor de la Obninsk este metalizarea gaz-termica, atunci când metalul depus este topit, pulverizat în picături mici și transferat pe substrat printr-un jet de gaz.

Metalul este topit cu arzătoare cu 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 tijă de metal, sârmă sau pulbere este topită și pulverizată în flacăra unui arzător care funcționează pe un amestec de oxigen și gaz combustibil. În metalizarea cu arc electric, materialul este topit printr-un arc electric. În ambele cazuri, picăturile de metal sunt mutate pe substratul pulverizat prin fluxul de aer. În pulverizarea cu plasmă, un jet de plasmă este utilizat pentru a încălzi și pulveriza materialul, 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 materialului pulverizat primesc două tipuri de energie: termică - de la sursa de încălzire și cinetică - din fluxul 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 scăzută în comparație cu cea termică, iar natura legăturii lor cu substratul și între ele este determinată de procese termice: topire, cristalizare, difuzie, transformări de fază. , etc. Acoperirile sunt de obicei caracterizate printr-o bună aderență la substrat (aderență) și, din păcate, o uniformitate scăzută, deoarece răspândirea parametrilor pe secțiunea transversală a fluxului de gaz este mare.

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 sfârșit, utilizarea gazelor combustibile și a temperaturilor ridicate în zona de lucru îngreunează asigurarea siguranței 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 și este practic imposibil să se garanteze stabilitatea rezultatului.

VITEZA PLUS TEMPERATURA

Dorința de a crea o tehnologie mai avansată a apărut cu mult timp în urmă. Inginerii aveau un scop - să păstreze avantajele tehnologiilor tradiționale și să scape de deficiențele lor. Direcția căutării a fost mai mult sau mai puțin evidentă: în primul rând, acoperirile ar trebui să se formeze 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 particule de acoperire) 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 se numește dinamică gazoasă.

Primele calcule și experimente au arătat că este posibil să se creeze acoperiri cu caracteristici destul de satisfăcătoare în acest fel dacă heliul este utilizat ca gaz de lucru. Această alegere a fost explicată prin faptul că viteza fluxului de gaz în duza supersonică 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 suficientă energie cinetică pentru a se atașa de țintă. Se credea că utilizarea gazelor mai grele, inclusiv a aerului, era sortită eșecului.

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

Dar inginerii nu au fost pe deplin mulțumiți. Era clar că echipamentele care funcționează cu gaze ușoare ar fi inevitabil scumpe și ar putea fi folosite doar la întreprinderile producătoare de produse de înaltă tehnologie (numai că există linii 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 păreau să confirme cele mai rele așteptări ale dezvoltatorilor. Cu toate acestea, o căutare intensă a condus totuși la o soluție. Acoperiri de calitate satisfăcătoare au fost obținute atunci când aerul comprimat din camera din fața duzei a fost încălzit, 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 viteza de scurgere din duză. Particulele de metal, care au câștigat o viteză extraordinară în jetul de gaz, se înmoaie atunci când lovesc substratul și se sudează pe acesta. 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, altele sar de pe el. Adevărat, acoperirile se obțin în acest fel numai din metale relativ ductile - cupru, aluminiu, zinc, nichel etc. Ulterior, piesa poate fi supusă tuturor metodelor cunoscute de prelucrare: găurire, frezare, ascuțire, șlefuire, lustruire.

CONDIȚIA PRINCIPALĂ - SIMPLICITATE ȘI FIABILITATE

Eforturile tehnologilor vor fi zadarnice dacă proiectanții nu pot crea echipamente simple, fiabile și economice în care să fie implementat procesul inventat de tehnologi. Baza aparatului de pulverizare a pulberilor metalice a fost 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. Vorbim despre introducerea pulberii pulverizate în jetul de gaz. Pentru a menține etanșeitatea, alimentatoarele trebuiau instalate până la secțiunea critică a duzei, adică pulberea trebuia alimentată în zona de înaltă presiune. Dificultățile pur tehnice au fost exacerbate 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 acoperirii. În proiectarea aparatului cu jet de aer, inginerii au aplicat principiul unui pistol de pulverizare, cunoscut de toată lumea din experimentele școlare în fizică. Când un gaz trece printr-un canal cu secțiune transversală variabilă, atunci într-un loc îngust viteza lui crește, iar presiunea statică scade și poate fi chiar mai mică decât presiunea atmosferică. Canalul prin care venea pulberea din alimentator a fost situat chiar într-un astfel de loc, iar pulberea s-a mutat în duză datorită aspirației aerului.

Ca urmare, a luat naștere un aparat portabil pentru aplicarea acoperirilor metalice. Are o serie de avantaje care îl fac foarte util în diverse industrii:

pentru funcționarea aparatului sunt necesare doar o rețea electrică și o linie de aer sau un 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 substratului nu depășește 150 ° C;

acoperirile au aderenta mare (40-100 N/mm2) si porozitate redusa (1-3%);

echipamentul nu emite substanțe nocive și radiații;

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

pot fi pulverizate acoperiri de aproape orice grosime.

Instalația include pulverizatorul propriu-zis cu o greutate 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 pentru monitorizarea și controlul funcționării pulverizatorului și alimentatorului. Toate acestea sunt montate pe un suport.

A trebuit să muncesc din greu la crearea consumabilelor. Pulberile disponibile comercial au particule prea mari (de ordinul a 100 de microni). S-a dezvoltat o tehnologie care face posibila obtinerea de pulberi cu boabe de 20-50 microni.

DE LA VEHICULE SPATIALE LA SEMANATOARE

Noua metodă de pulverizare a acoperirilor metalice poate fi utilizată într-o mare varietate de industrii. Este deosebit de eficient în lucrările de reparații, atunci când este necesară restaurarea unor părți ale produselor, de exemplu, pentru a repara o fisură sau o chiuvetă. Datorită temperaturilor scăzute ale procesului, 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, iar acest lucru este foarte important la repararea pieselor de formă complexă, cum ar fi carcasele cutiei de viteze, blocurile de cilindri ale motorului etc.

Dispozitivele de pulverizare sunt deja utilizate în industria aerospațială și electrică, la instalațiile de energie nucleară și în agricultură, la intreprinderile de reparatii auto si in productia de turnatorie.

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

Refacerea suprafețelor uzate sau deteriorate. Cu ajutorul pulverizării, în timpul funcționării sunt restaurate părți ale cutiilor de viteze, pompe, compresoare, matrițe pentru turnare de investiții, matrițe pentru fabricarea ambalajelor din plastic. Metodă nouă a devenit de mare ajutor pentru angajații întreprinderilor de reparații auto. Acum, literalmente „în genunchi”, închid crăpăturile blocurilor cilindrice, tobe de eșapament etc. Îndepărtează fără probleme defectele (cavități, fistule) la turnările din aluminiu.

Eliminarea scurgerilor. Permeabilitatea scăzută la gaz a acoperirilor face posibilă 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 atunci când placarea cu cupru a barelor colectoare purtătoare de curent, plăcuțele de galvanizare pe elementele de împământare etc.

Protectie anticoroziva. Filmele de aluminiu și zinc protejează suprafețele de coroziune mai bine decât vopseaua și multe alte acoperiri metalice. Productivitatea scăzută a instalației nu permite prelucrarea suprafețelor mari, dar este foarte convenabil să protejați elementele vulnerabile precum sudurile. Cu ajutorul pulverizării cu zinc sau aluminiu, este posibilă oprirea coroziunii în locurile în care apar „bucăți” pe suprafețele vopsite ale caroseriei auto.

Refacerea lagărelor de alunecare. Lagărele simple folosesc de obicei garnituri babbitt. În timp, se uzează, spațiul dintre arbore și manșon crește și stratul de lubrifiere este rupt. Tehnologia tradițională de reparație necesită fie înlocuirea căptușelii, fie sudarea defectelor. Iar pulverizarea vă permite să restabiliți căptușelile. În acest caz, ceramica nu poate fi folosită pentru a sigila stratul de metal pulverizat. Incluziunile dure în câteva minute după începerea lucrărilor vor dezactiva rulmentul, iar suprafețele atât ale bucșelor, cât și ale arborelui vor fi deteriorate. A trebuit să folosesc o duză cu un design special. Permite acoperirea babbitt pur în așa-numitul mod termocinetic. Particulele de pulbere imediat în spatele secțiunii critice a duzei sunt accelerate de un flux de aer supersonic, apoi viteza de curgere 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 se lipesc bine de stratul de dedesubt.

UNUI SPECIALIST - O 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. Bull. nr. 36.

Kashirin A. I., Klyuev O. F., Shkodkin A. V. Metoda de obținere a acoperirilor. Brevet de invenție RF nr. 2183695. 2000, MKI7 C 23 C 24/04, publ. 20/06/02. Taur. nr. 17.

Contactele 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 de restaurare a diferitelor părți și suprafețe metalice care a fost dovedită de mult timp. Cold Spray sau pur și simplu CGN extinde semnificativ posibilitățile metodei „la cald” de prelucrare a produselor.

Astăzi, este, fără îndoială, cea mai avansată tehnologie pentru recuperarea și protecția materialelor, care s-a răspândit atât în ​​sectorul industrial, cât și în cel civil.

Principiul acțiunii, avantajele și dezavantajele CGN

Are două diferențe principale față de metoda gazo-termică de restaurare. 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. Despre alte argumente pro și contra vom vorbi puțin mai târziu, dar deocamdată, despre autorii metodei și cum funcționează.

Dezvoltatorul său este „Centrul de vopsire cu pulbere Obninsk”(Rusia). Echipamentul pe care îl produc se numește DIMET®. Este certificat conform sistemului GOST R și este protejat de brevete în Rusia, SUA, Canada și alte țări. Tehnologia se bazează pe principiul impactului supersonic al celor mai mici particule de topire scăzută și a altor materiale pe suprafața tratată. 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 acestuia, puteți obține o acoperire omogenă sau compozită cu o structură solidă sau poroasă și o sarcină funcțională proprie. Aceasta poate fi: refacerea geometriei produsului, întărirea și protecția metalului împotriva coroziunii, creșterea conductibilității termice și electrice a materialului, precum și formarea unui strat rezistent la uzură care poate rezista efectelor chimice. medii active, sarcini termice mari etc.

Apropo, inginerii Obninsk au dezvoltat deja câteva modificări ale unităților DIMET®. Având în vedere cererea largă pentru acest echipament, atât mașinile manuale, cât și automate de pulverizare cu gaz-dinamic la rece sunt acum produse în serie, 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 sursă de alimentare 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 normală, în orice interval de temperatură și nivel de umiditate. În al doilea rând, este absolut sigur pentru mediu. În al treilea rând, datorită vitezei mari, poate fi folosit și pentru curățarea suprafețelor abrazive. Ei bine, singurul dezavantaj al tehnologiei este posibilitatea de a aplica acoperiri numai din metale relativ ductile, precum cuprul, aluminiul, zincul, nichelul etc.

Domeniul de aplicare al CGN

Aș dori să mă opresc mai în detaliu asupra domeniilor de aplicare a tehnologiei de pulverizare gaz-dinamică la rece cu materiale pulbere pentru a arăta clar cât de mult este solicitată astăzi.

Eliminarea defectelor, refacerea suprafetelor si etansarea

Toate acestea sunt o treabă pe care o pot face chiar și întreprinderile mici. De exemplu, în atelierele mici este posibilă repararea pieselor 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 timpul funcționării sunt ușor eliminate. Iar absența încălzirii puternice și energia scăzută a metodei fac posibilă repararea chiar și a produselor cu pereți subțiri.

CGN este excelent și pentru restaurarea suprafețelor uzate. De exemplu, un astfel de proces care necesită forță de muncă precum „construcția” metalului în scaunele rulmentului poate fi acum realizat chiar și de întreprinderile mici, ca să nu mai vorbim de restabilirea etanșării (atunci când utilizarea etanșanților lichizi este imposibilă) în conducte, schimbătoare de căldură. sau vase pentru gaze de lucru, lichide.

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 prezentare. De aceea aceasta metoda utilizat activ în complexul militar-industrial, industriile feroviare și aviatice, agricultură, transportul gazelor etc.

Nu te poți lipsi de această tehnologie în crearea tampoanelor de contact. Datorita posibilitatii de acoperire usoara pe orice suprafata de metal, ceramica si sticla, CGN este folosit si in productia de produse electrice. De exemplu, în procesele de placare cu cupru, crearea de rețele 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). Astfel se evită 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, această metodă nu are deloc egal. 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.

Roboții Kawasaki sunt utilizați în complexele de pulverizare folosind tehnologia DIMET. Această tehnologie vă permite să aplicați un strat de metal pe diferite suprafețe: metal, sticlă, ceramică, piatră. O caracteristică a tehnologiei este posibilitatea de a aplica pulbere metalică pe metale care sunt incompatibile pentru sudare și lipire. De exemplu, este posibil să se depoziteze eficient cuprul pe aluminiu, care este de mare valoare pentru inginerie electrică.

Despre tehnologie

Tehnologia de pulverizare gaz-dinamică a pulberii metalice 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 solidă, cum ar fi metal, sticlă, ceramică, piatră. Materialul de acoperire este ales 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 introdus în duză, unde se formează un flux supersonic:

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

Principalele procese care determină aderența particulelor la substrat și unele la altele sunt:

1. Contactul apropiat al rețelelor cristaline de particule și substratul (sau diferite particule) până la formarea de legături metalice, cel puțin în anumite zone ale punctului 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.
2. Pe proeminențe și neregularități separate ale particulelor care cad, se poate produce topirea acestora și poate fi efectuată microsudarea în puncte.
3. În contactul strâns cu suprafețele juvenile ale materialelor diferite, interacțiunile intermoleculare dintre aceste materiale se pot manifesta. Un exemplu tipic al unui astfel de mecanism este depunerea unui strat de aluminiu oglindă pe sticlă.
4. Coeziunea mecanică poate juca un anumit rol în condiția pătrunderii adânci a particulelor în substrat. Raportul specific al rolului relativ al diferitelor mecanisme de legătură în diferite cazuri poate diferi semnificativ unul de celălalt și face obiectul unui studiu separat.

Domenii de utilizare

Industrie	Aplicație	Acoperiri
Turnătorie	Repararea defectelor pieselor turnate Sub presiune Într-o formă rece Modele cu ceară pierdută	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunilor 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	Reparatie piese 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 locală împotriva coroziunii Refacerea formei părților corpului din aluminiu fără chit	Acoperiri de etanșare Acoperiri anticorozive
Constructii de avioane, reparatii de avioane	Repararea defectelor de turnare si fabricatie ale pieselor din aluminiu	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunilor pieselor. Acoperiri de etanșare
Rachete și tehnologie spațială	Special	Acoperiri pentru etanșarea produselor din aluminiu întărit termic Acoperiri care iradiază căldură
Constructii navale, reparatii navale	Protecție de protecție a cusăturilor sudate Refacerea scaunelor lagărelor	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunilor pieselor Acoperiri anticorozive Acoperiri de etanșare
Industria petrolului și gazelor	Refacerea geometriei pieselor unităților compresoare de gaz Prevenirea gripării conexiunilor filetate foarte solicitate Refacerea lagărelor de alunecare	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunilor pieselor Acoperiri anti-gripare Anti frictiune
Productie electrica	Metalizarea plăcuțelor de contact electric Aplicarea de acoperiri compatibile galvanic conductoare electric Metalizare pentru transfer de căldură Substraturi pentru aluminiu si sticla pentru lipit	Acoperiri conductoare electric
Producția de scule	Restaurare matrite pentru ambalaje din plastic si sticla Refacerea matrițelor pentru presarea produselor din cauciuc Restaurarea echipamentelor pentru presarea pieselor din materiale de presare (AG4, DSV, carbolit) Realizarea unui instrument rezistent la scântei	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunilor pieselor Acoperiri intrinsec sigure
Restaurare monumente și sculpturi	Restaurarea elementelor pierdute ale monumentelor. Protecția împotriva coroziunii	Acoperiri pentru refacerea formei și dimensiunilor pieselor Acoperiri anticorozive

Proiect finalizat

Complex robotizat pentru acoperirea suprafețelor de contact ale barelor colectoare purtătoare de curent, care sunt utilizate în reactorul tokamak al proiectului ITER. Dezvoltatorul complexului este Acton LLC (partener și integrator de sistem al 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 0,5 m 2, anvelopele în sine ating o lungime de 12 metri și o masă de 4 tone.

Compoziția complexului:

1. PLC Berbec;
2. Robot Kawasaki RS006L;
3. Camera de pulverizare;
4. Controler E01;

Complexul implementat face posibilă îndeplinirea următoarelor sarcini:

• executarea procesului tehnologic cu funcția de control al programului și management al parametrilor;
• mișcarea pulverizatorului pe o traiectorie dată, sincronizată cu lucrul echipamente tehnologice, prin transmiterea de mesaje informative;
• vizualizarea parametrilor procesului pe ecranul tactil al operatorului, precum și a mijloacelor de schimbare a modurilor de funcționare, organizate pe baza elementelor casetei de dialog.

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

Galeria de proiecte

Schema de cooperare

Pulverizare supersonică gaz-dinamică la rece (SCD).

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 - spray rece.

Trebuie remarcat faptul că în cele mai comune metode de acoperire cu gaz-termic 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. La pulverizarea gaz-dinamică, această condiție nu este obligatorie, ceea ce determină unicitatea acesteia. În acest caz, particulele care se află într-o stare netopită, dar cu o viteză foarte mare, interacționează cu o bază solidă.

Spre deosebire de metoda de pulverizare cu plasmă fierbinte, a fost dezvoltată o metodă gaz-dinamică de depunere a acoperirii la rece, a cărei esență a fost că s-a stabilit o anumită viteză de prag la care particulele de plastic reci au format o acoperire densă. Cu granulații diferite (particule mari și mici într-un singur flux), particulele mai mici cu o viteză mai mare s-au depus 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 permis introducerea unor particule abrazive mai mari în fluxul de material de acoperire. A avut loc simultan sablare și acoperire. Din punct de vedere al pregătirii suprafeței, atunci când suprafața juvenilă a substratului își pierde activitatea din cauza adsorbției gazelor pe suprafață în timpul întârzierii depunerii, 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 care trece prin acesta. soc electric de la un transformator de sudare. Atomizorul este echipat cu o duză Laval, care asigură o ieșire supersonică a unui jet cu două faze.

Pe fig. 2.48 este o diagramă a procesului. Pulverizarea la rece gaz-dinamică face posibilă aplicarea de acoperiri de metale ductile cu adaos de alte materiale.

Pe fig. 2.49 arată dependențele vitezei și temperaturii gazului și particulelor de-a lungul duzei Laval pentru un jet în două faze (azot + particule solide de cupru cu o dimensiune de 5 și 25 microni) la presiune. R= 2,5 MPa și temperatură T 0= 950°С. În acest caz, raportul dintre diametrul de ieșire /) în și criticul /) k este /) în / Г> k \u003d 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 - manuală cu o putere de 2 kW și staționară cu o putere de 7 kW. Recomandările pentru utilizarea materialelor sub formă de pulbere sunt prezentate în Tabel. 2.10.

Principala aplicație a HDN este aplicarea de acoperiri anticorozive de tip banda de rulare pe bază de aluminiu și zinc. Acoperirile rezistente la uzură sunt aplicate pe baza de materiale plastice - babbitt, cupru, nichel etc. În comparație cu metodele GN și EDM, atunci când metalul este topit și saturat cu gaze, inclusiv hidrogen, ceea ce înrăutățește proprietățile de protecție ale acoperirii, HDN nu are aceste dezavantaje. Hidrogenul nu se dizolvă în particule în fază solidă. Acoperirea protejează eficient oțelul împotriva coroziunii. Metoda a găsit o largă aplicație pentru protejarea caroserii auto de coroziune în zona sudurilor.

Principal Componente acoperiri	lucru
Aluminiu, zinc		Etanșarea scurgerilor în țevi metalice, radiatoare, condensatoare, schimbătoare de căldură etc., inclusiv etanșarea scurgerilor în suduri, repararea coroziunii și deteriorarea mecanică. 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, mucegaiuri 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 cu jet-abraziv a suprafeței de oțel și fontă pentru aplicarea acoperirilor metalice
		Acoperire conductoare electric (pe oțel, aluminiu, ceramică). Substrat pentru lipirea cu cositor pe piese din aluminiu, oțel și fontă
Cupru, zinc		Umplerea cavităților, fisurilor și a altor defecte ale părților corpului din oțel și fontă ale motorului

Principal Componente acoperiri	lucru	Numire de acoperiri, obiecte de reparare și restaurare
		Protectie anticoroziva. Etanșarea defectelor, microfisurilor, îmbinărilor filetate
		Acoperire rezistentă la căldură pentru a proteja împotriva coroziunii la temperaturi ridicate. Înveliș conductiv electric pentru plăcuțele de contact ale echipamentelor electrice
Nichel, zinc		Umplerea cavităților, arsuri și alte defecte ale produselor din oțel. Pentru produse 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

Pe fig. 2.50 arata schema de instalare a 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 pulverizatoarelor HDN

Caracteristici	Modelul 412	Model 403
Productivitate conform A1, g/min
Numărul de moduri de temperatură
Dimensiuni (mm) și greutate (kg):
bloc 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
Caracteristici acoperiri:
puterea de aderență, MPa
porozitate, %
rugozitatea suprafeței, µm	R, = 20-40

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

1 - cisternă cu gaz lichefiat (AG); 2 - evaporator; 3 - compresor; 4 - aeroterma; 5 - alimentator de pulbere; 6 - atomizor

Cerințele scăzute pentru accelerarea gazului și consumul redus de energie fac posibilă crearea de unități portabile folosind tehnologia DIMET.