Меню Рубрики

Установки для газопламенного напыления металла

Газопламенное напыление и металлизация

Нагрев присадочного материала при газопламенном напылении и металлизации осуществляется за счет теплоты, выделяемой в результате сгорания различных горючих газов (ацетилена, пропан-бутана, природного газа и др.) в среде кислорода. Из горючих газов наибольшее применение получил ацетилен, сгорание которого в смеси с кислородом позволяет получать температуру пламени порядка 3100-3200 °С, что на 500-800 °С выше температуры его заменителей (табл. 3.5).

Типы пламени

В зависимости от соотношения горючего вещества и кислорода газовое пламя подразделяют на:

  • окислительное — с избытком кислорода;
  • нормальное — при паритетном соотношении горючего вещества и кислорода;
  • восстановительное — с избытком горючего газа.

Тип газового пламени, используемый при напылении, выбирается в зависимости от химического состава напыляемого металла (табл. 3.6).

Таблица 3.5. Термодинамические характеристики газовых смесей.

Теплотворная способность, кДж/м 3

Температура пламени в смеси с кислородом, °С

Удельный расход кислорода, м^м 3

Мощность пламени выбирают в зависимости от размеров детали. При напылении стальных деталей применяют восстановительное (нормальное) или науглероживающее (с небольшим избытком ацетилена) пламя. Перед началом напыления деталь подогревают до температуры 50-100 °С. В процессе напыления необходимо следить, чтобы поверхность напыляемой детали не нагревалась выше 250 °С. Температуру можно контролировать с помощью термочувствительных карандашей.

По виду присадочного материала газопламенное напыление и металлизацию подразделяют на:

  • металлизацию стержневыми присадочными материалами;
  • порошковое напыление.

Проволочные распылители

Первый газопламенный проволочный распылитель разработал в 1913 г. М.У. Шооп. Стержневой присадочный материал с помощью механизма подачи направляется через центральное отверстие горелки в высокотемпературную зону пламени, где нагревается до температуры плавления. Полученная капля жидкого металла с его торца распыляется сжатым воздухом и в виде мелких частиц переносится на поверхность детали (рис. 3.6).

Таблица 3.6. Характеристики газопламенного напыления.

Рис. 3.6. Схема проволочного распылителя:
1 — воздушное сопло; 2 — газовое сопло; 3 — пруток; 4 — направляющая трубка.

В качестве стержневого присадочного материала используют прутки, проволоки и шнуровые материалы.

Прутковые материалы используются при напылении керамики. Прутки изготавливают из оксидов или карбидов металлов со связующим на жидком стекле диаметром до 8,0 мм. Содержание частиц твердых фаз в прутке может достигать 95 %. При нагреве прутка связующее выгорает, а зерна твердой фазы подаются на поверхность изделия. Основным недостатком использования керамики является прерывистость процесса, влияющая на качество поверхности покрытия. Наряду с прутковыми материалами используются и трубчатые полые стержни, заполненные зерновым релитом.

Распылитель для прутковых материалов имеет дополнительное воздушное сопло, направляющее воздух в радиальном направлении в зону плавления керамического стержня, где осевая скорость частиц невелика. «Загибающий» воздух дробит относительно крупные (100-160 мкм) расплавленные частицы на более мелкие (20-40 мкм) и направляет их под углом 45-50° к поверхности изделия. Дистанция напыления составляет 50 мм. Осевое расположение распылителя и малая дистанция напыления позволяли наносить покрытия на внутреннюю поверхность трубы диаметром 100 мм. Проволока для напыления применяется диаметром от 0,8 до 2,0 мм и изготавливается из различных материалов (коррозионно-стойкие и углеродистые стали, латуни, бронзы, баббиты, Al, Cu, Mo, Zn, Sn, Pb, сплавы на никелевой и кобальтовой основах). Производительность напыления и металлизации проволокой из цветных металлов — до 15 кг/ч, из стали и сплавов — до 9 кг/ч. Расход кислорода — 50 л/мин, расход ацетилена или пропана — до 20 л/мин. Давление воздуха — 0,5 МПа.

При газопламенном проволочном напылении в получаемом покрытии содержится меньше оксидов, чем при порошковом напылении. Это имеет особо важное значение для получения коррозионно-стойких покрытий с низкой пористостью. Для снижения степени окисления присадочного материала камеру сгорания приближают к выходному отверстию сопла. Однако относительно малая скорость движения частиц при газопламенном напылении проволокой не обеспечивает формирования высокоплотного покрытия.

В последние десятилетия наряду с проволоками все большее применение находят шнуровые присадочные материалы. Прочность и эластичность гибких шнуров позволяет пользоваться ими так же, как и проволокой и наносить покрытия с помощью газопламенных аппаратов проволочного типа.

Шнуровые материалы состоят из органического связующего, составляющего оболочку, и порошкового наполнителя, включающего высокотвердые компоненты и соединения, обеспечивающие протекание экзотермических реакций и синтезирование новых фаз в процессе напыления. Это позволяет повысить показатели адгезионной и когезионной прочности.

В шнуровых материалах используют порошковые наполнители на основе самофлюсующихся сплавов систем Ni(Co)-Cr-B-Si и в смесях с карбидом вольфрама или оксидами алюминия, титана, хрома, циркония. Шнуры производятся диаметром от 4,0 и 7,0 мм и размером зерен литого карбида вольфрама в диапазоне от 0,1 до 2,5 мм, причем для конкретных видов изнашивания применяются специальные комбинации мелкозернистого и крупнозернистого карбида вольфрама. Равномерное распределение зерен карбидов в порошковом шнуре обеспечивает наиболее благоприятное их расположение на напыляемой поверхности, что приводит к повышению износостойкости наплавленного слоя (рис. 3.7).

Читайте также:  Установка автосигнализации aps 1300

Матрица наплавленного слоя, представляющая собой никелевый самофлюсущийся сплав системы Ni-Cr-B-Si, обеспечивает хорошее смачивание зерен карбидов, обладает низкой температурой плавления (950-1050 °С), имеет высокую текучесть и отличается высокой стойкостью к воздействию кислот, щелочей и других коррозионно-активных сред.

Рис. 3.7. Технология ручной газопламенной наплавки шнурового материала «Сфекорд-HR».

Порошковый распылитель

Напыление порошками позволяет в широких пределах регулировать состав наносимых покрытий. В зависимости от места подвода порошка в горелку и его транспортирования в зону пламени газопорошковое напыление подразделяют на два способа.

  1. Порошок из питателя (рис. 3.8) поступает в центральный канал горелки, захватывается транспортирующим газом и подается в факел ацетиленокислородного пламени, струей которого оплавляется и направляется на поверхность детали, образуя заданный слой покрытия.

Рис. 3.8. Схема газопламенного напыления с вводом порошка в зону пламени транспортирующим газом:
1 — сопло; 2 — пламя; 3 — покрытие; 4 — деталь; 5 — кислород и горючий газ; 6 -транспортирующий газ; 7 — напыляемый порошок

Порошковая струя окружена кольцом пламени. При перемешивании струй пламени и газопорошковой взвеси происходит теплообмен. Частицы нагреваются до температуры плавления и переносятся на поверхность детали.

  1. Порошок из бункера (рис. 3.9) подается с внешней стороны мундштука в зону пламени, где его частицы оплавяются и направляются газовым потоком на поверхность напыляемой детали.

Применение при первом способе напыления транспортирующего газа, обычно инертного, для подачи порошка позволяет уменьшить его окисление, однако усложняется схема подачи и конструкция газовой горелки. Второй способ характеризуется большей простотой оборудование и облегчается выбор оптимального режима.

Наиболее качественные покрытия получаются при первоначальном напылении подслоя термореагирующим порошком толщиной 0,05-0,15 мм, а затем основного слоя износостойким порошковым сплавом толщиной 2 мм. Подслой и основной слой наносят при одних и тех же режимах напыления:

  • давление кислорода 0,35-0,45 МПа;
  • давление ацетилена 0,03-0,05 МПа;
  • расход кислорода 960-1100 л/ч;
  • расход ацетилена 900-1000 л/ч;
  • расстояние от среза сопла мундштука до наплавляемой поверхности 160-200 мм;
  • продольная подача 3-5 мм/об;
  • расход порошка 2,5-3 кг/ч.

Рис. 3.9. Схема газопламенного напыления с внешним вводом порошка.

Процесс газопламенного напыления можно проводить с одновременным оплавлением, что возможно лишь газовым пламенем. Плазменная струя из-за интенсивного неравномерного нагрева напыленного слоя не обеспечивает получения качественного покрытия. Напыление с одновременным оплавлением рекомендуется выполнять в такой последовательности:

  • подогреть всю деталь до температуры 250-300 °С;
  • на восстанавливаемые поверхности для их защиты от последующего окисления напылить слои толщиной 0,2-0,3 мм;
  • напыленный участок поверхности нагреть до состояния «запотевания», что характерно для процесса оплавления;
  • на предварительно оплавленный слой нанести новый, доводя его до состояния оплавления.

В процессе оплавления важно не допустить перегрева напыленного слоя до состояния жидкой ванны, а после оплавления обеспечить медленное охлаждение детали (в песке, асбесте, печи). Перегрев приводит к стеканию металла, образованию пор, а быстрое охлаждение — к возникновению трещин, к отслаиванию. Для восстановления деталей этим способом наиболее рационально применять порошковые сплавы ПГ-ЮН-01, ПГ-ЮН-03, ПГ-СРЗ, ПГ-СР4. Толщина напыленного слоя может доходить до 3 мм.

Высокоскоростное напыление

Высокоскоростное газопламенное напыление появилось в начале 80-х годов прошлого века и характеризуется скоростью газового потока до 1000 м/с. Плотность покрытий достигает 99 %. Увеличение скорости частиц при меньшей их температуре позволило снизить уровень окисленности напыляемого металла и повысить плотность порошкового покрытия. В качестве наносимого материала используют порошки карбидов, металлокарбидов, сплавов на основе Ni, Cu и др. Для увеличения скорости частиц увеличивают скорость истечения продуктов сгорания путем повышения давления в камере сгорания до 1,0—1,5 МПа. На рис. 3.10 представлена схема высокоскоростного распылителя системы ВСН.

Рис. 3.10. Схема высокоскоростного порошкового распылителя:
1 — подача порошка (осевая); 2 — подача кислорода; 3 — подача топлива; 4 — подача порошка (радиальная); 5 — ствол.

Рис. 3.11. Сопла распылителя:
а — цилиндрическое; б — расширяющееся (сопло Лаваля)

В порошковых распылителях ВСН первого и второго поколений использовалось цилиндрическое сопло (рис. 3.11, а), а затем в конструкции соплового аппарата стало использоваться сопло Лаваля (рис. 3.11, б).

Для систем первого поколения давление в камере сгорания составляло 0,3-0,5 МПа, скорость частиц — 450 м/с для порошковых смесей системы WC-Co с грануляцией 10-45 мкм. Для систем второго поколения давление в камере сгорания повысилось до 0,6-1,0 МПа, что привело к увеличению скорости движения частиц до 600-650 м/с. Расход порошка составил 10 кг/ч. В системах третьего поколения с применением расширяющихся профильных сопел Лаваля расход порошка достигает 18 кг/ч.

Читайте также:  Установка бескаркасных щеток bosch

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

источник

Оборудование для нанесения покрытий

Компания “ПТК” уже не первый год поставляет широкий спектр оборудования для нанесения защитных покрытий.

В нашем каталоге представлены:

Горелки для газопорошковой наплавки NobiTorch basic и горелки для газотермического напыления NobiJet FS, установки для электродуговой металлизации, источники и комплексы с ЧПУ для плазменной наплавки (PTA), переносные установки для сверхзвукового нанесения покрытий (HVOF)- Termika-3.

Наша компания готова с радостью помочь с выбором технологии и поделиться советами, которые необходимо знать при покупке оборудования для нанесения покрытий. Также у нас Вы сможете приобрести все необходимые расходные материалы, сопутствующее оборудование и аксессуары: пескоструйные камеры для подготовки поверхности, вращатели, системы промышленной вентиляции, средства индивидуальной защиты оператора, проволоки для электродуговой металлизации, самофлюсующиеся порошки NiBCrSi, термореагирующие порошки для подслоя NiAl, керамические порошки (Al2O3, CrO2, TiO2), металлокерамические порошки (WC-Co, WC-Co-Cr, Cr3C2) и др.

Наше оборудование с успехом используется в различных отраслях промышленности:

  • Стекольная (наплавка формокомплектов, плунжеров, горловых колец, поддонов)
  • Полиграфия и Целлюлозно-бумажная (бумаговедущие ролики, анилоксовые валы, бумагорезательные ножи, каландровые валы)
  • Металлургическая (ролики, валки, подшипники скольжения, стенки кристаллизаторов)
  • Горнодобывающая (защитные втулки, вкладыши подшипников)
  • Нефтегазовая (плунжера, штоки, подшипники скольжения, запорная арматура, теплообменное оборудование)
  • Авиационная (элементы шасси, лопатки газовых турбин, тормозные колодки, камера сгорания)
  • Судостроение и судоремонт (валы судовых валопроводов, подшипники скольжения, торцевые и дейдвудные уплотнения, клапаны дизельных двигателей)
  • Турбостроение (роторы турбин, вкладыши подшипников
  • Моторостроение (поршни, выпускные коллекторы, клапаны)
  • Строительство (цинкование и алюминирование)
  • Энергетика (детали паровых, газовых и гидротурбин, электропроводные и изоляционные покрытия)

Назначение покрытий

Восстановление размеров деталей, упрочнение поверхностей деталей для обеспечения износостойкости, придание химически-коррозионной стойкости, электропроводности, термобарьерные, архитектурные, гальваническая защита, замена покрытий из твердого хрома.

Требуется консультация специалиста? Мы будем рады Вам помочь! 596–30–32

источник

Газопламенная металлизация

Газопламенный метод нанесения покрытий заключается в расплавлении наносимого материала высокотемпературным пламенем, распылении и переносе частиц металла на предварительно подготовленную поверхность детали струей сжатого воздуха или инертного газа. Температура пламени горючих газов в смеси с кислородом находится в пределах 2000—3200 °С. Для газопламенной металлизации применяют материалы в виде проволоки, порошков и шнуров. Шнуры состоят из порошкообразного наполнителя в оболочке из материала, который полностью выгорает в газовом пламени.

Расплавление металла производится восстановительным пламенем, что позволяет по сравнению с электродуговой металлизацией уменьшить выгорание легирующих элементов и обезуглероживание материала и тем самым повысить качество покрытия. Преимуществом газопламенной металлизации является также относительно небольшое окисление металла при его распылении на мелкие частицы, что обеспечивает более высокую плотность и прочность покрытия. Недостаток этого метода — невысокая производительность напыления (2—4 кг металла за час) и более высокая стоимость наплавочных материалов.

В зависимости от назначения детали, ее материала и условий эксплуатации при восстановлении используют различные методы газопламенной металлизации.

Газопламенное напыление из прутковых материалов. Присадочная проволока 3 расплавляется пламенем 7 смеси горючего газа (ацетилена или пропан-бутана) с кислородом, которые подаются в смесительную камеру 1 соответственно по каналам 5 и 2. По каналу 6 поступает сжатый воздух или инертный газ, который распыляет расплавленный металл в виде насыщенной частицами металла струи 8 и переносит их на напыляемую поверхность 9.

Горелки могут быть ручными и машинными. В проволочных горелках используется проволока диаметром от 1,5 до 5,0 мм.

Рис. 4.52. Схема металлизации проволочным материалом; 1 — смесительная камера; 2 — канал подвода кислорода; 3 — проволока; 4 — направляющая; 5 — канал подвода ацетилена; 6 — воздушный канал; 7 — пламя; 8 — струя газометаллическая; 9 — напыляемая поверхность

Газопламенное напыление порошковых материалов. Этот метод металлизации получил широкое применение благодаря тому, что использование порошковых материалов обеспечивает его дополнительные преимущества. К ним относятся:

— высокая гибкость процесса, что выражается в возможности нанесения покрытий на различные по габаритам изделия;

— отсутствие ограничений на сочетания материалов покрытия и детали, что позволяет восстанавливать детали более широкой номенклатуры и назначения;

— меньшее влияние процесса нанесения покрытия на свойства материала детали и др.

Газопламенному напылению подвергаются изношенные посадочные поверхности валов и корпусных деталей.

В зависимости от назначения и материала восстанавливаемой детали, условий ее эксплуатации, требований к покрытию и его дополнительной обработке применяют методы газопламенного нанесения покрытий: без оплавления и с оплавлением, которое может выполняться как в процессе напыления, так и после него.(см. табл.)

Читайте также:  Установка ксенона лада ларгус

В зависимости от используемого метода напыления применяются соответствующие порошковые материалы (см. табл.).

Газопламенное напыление без последующего оплавления применяется для восстановления недеформированных деталей с износом до 2,0 мм и сохраненной структурой основного металла, которые в процессе эксплуатации не подвергаются ударам, знакопеременным нагрузкам и высокотемпературному нагреву. Предварительно деталь подогревают горелкой при избытке ацетилена, чтобы предотвратить окисление поверхности. Стальные детали подогревают до 50—100 °С, бронзовые и латунные — до 300 °С.

Напыление без оплавления осуществляется в два этапа: вначале наносится подслой (порошок ПТ-НА-01), а затем основной слой (порошок ПТ-19Н-01 или др.). Основной слой наносят за несколько проходов, при этом толщина покрытия должна быть не больше 2,0 мм на сторону. Фасонные и плоские детали напыляют вручную, а детали типа «вал» — вручную или на механизированных установках с автоматической подачей металлизатора.

Оплавление необходимо для металлизационных покрытий, работающих при ударных нагрузках, так как из-за невысокой прочности сцепления с основным металлом неоплавленные покрытия могут растрескиваться и отслаиваться. Покрытия, подлежащие оплавлению, должны содержать материалы, хорошо смачивающие поверхность детали и обладающие свойством самофлюсования, например порошковые сплавы на основе никеля.

Жидкая фаза, образующаяся при оплавлении покрытия, способствует интенсификации диффузионных процессов между ним и металлом детали. В результате повышаются прочность сцепления, ударная вязкость, износостойкость и плотность материала покрытия. Для оплавления применяют различные источники тепла (ацетиленокислородное пламя, плазменную дугу, токи высокой частоты, лазерный луч, печи с защитно-восстановительной атмосферой и др.). Температура оплавления не должна превышать 1100 °С. Технология оплавления должна исключать перегрев и отслаивание покрытия. После оплавления деталь охлаждают вместе с соответственно нагретой печью.

Напыление с последующим оплавлением применяется для восстановления деталей типа «вал» при толщине покрытия до 2,5 мм. Оплавление выполняется сразу же после напыления. Напыленный участок нагревают до расплавления покрытия, в результате чего оно приобретает блестящую поверхность. Твердость оплавленных покрытий зависит от марки порошка. Они устойчивы против коррозии, абразивного изнашивания, действия высокой температуры и могут применяться для деталей, работающих при знакопеременных и контактных нагрузках.

Схема газопорошкового напыления без оплавления приведена на рис. 4.53.

Рис. 4.53. Схема газопламенного напыления порошкового материала с помощью транспортирующего газа: 1 — смесь кислорода с горючим газом; 2 — транспортирующий газ; 3 — напыляемый порошок; 4 — сопло; 5 — факел; 6 — покрытие; 7 — подложка

Напыление с одновременным оплавлением (газопорошковая наплавка) используется для восстановления деталей с местным износом до 3—5 мм, работающих при знакопеременных и ударных нагрузках, изготовленных из чугуна, конструкционных, коррозионностойких сталей и др. материалов.

Основой установки для напыления порошковых покрытий с одновременным оплавлением является типовая сварочная горелка, дополненная устройством для подачи порошка в газовое пламя. Установки для напыления различаются степенью механизации (ручные и машинные), мощностью (очень малой, малой, средней и большой мощности), способом подачи порошка (инжекторный и безинжекторный).

Технологический процесс восстановления деталей с газопламенным нанесением покрытий в общем случае включает следующие операции:

— предварительный нагрев восстанавливаемой детали до 200—250 °С;

— нанесение подслоя, как основы для наложения основных слоев;

— нанесение основного слоя покрытия с необходимыми физико-механическими свойствами;

— механическая обработка нанесенного слоя и контроль покрытия.

При прочих равных условиях предварительный подогрев детали и нанесение подслоя влияют на прочность сцепления покрытия с основным металлом. Она зависит также от способа подготовки поверхности к напылению, использования терморегулирующих порошков, эффективной мощности пламени, способа и параметров процесса распыления, наличия в материале покрытия поверхностно активных добавок, применяемого оборудования и др. факторов.

Обработка напыленных покрытий твердостью до 40HRCэ осуществляется резанием твердосплавными инструментами и инструментами из сверхтвердых материалов. Токарную обработку рекомендуется выполнять в следующей последовательности: снятие фасок у краев покрытия; проточка нанесенного слоя от середины покрытия к концам детали до устранения неровностей нанесенного слоя или окончательная обработка восстановленной поверхности с требуемой точностью и шероховатостью.

Обработку напыленных поверхностей производят также шлифованием на соответствующих станках (круглошлифовальных, внутри шлифовальных, плоскошлифовальных). В этом случае обязательно применение охлаждающей жидкости, например, 2—3%-ного раствора кальцинированной соды. Шлифование проводится непосредственно после нанесения покрытий или после предварительной токарной обработки. Шлифование напыленных покрытий твердостью до 60HRCэ выполняется кругами из карбида кремния или белого электрокорунда, а при твердости более 60HRCэ — алмазными кругами.

Дата добавления: 2014-01-20 ; Просмотров: 4474 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector