Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Pulverizare gaz dinamică metal: scop, scop, tipuri de tehnologie. Avantajele și dezavantajele metodei. Domeniul de aplicare. Echipamente și caracteristici de pulverizare la rece.

Pulverizarea gaz-dinamică a metalelor se realizează cu scopul de a conferi proprietățile necesare suprafețelor metalelor și produselor nemetalice. Aceasta poate fi o creștere a conductivității electrice și termice, rezistență, protecție împotriva efectelor proceselor de coroziune, restaurarea dimensiunilor geometrice etc. În același timp, în funcție de sarcina specifică, în funcție de metalul produsului, echipamentul necesar, consumabile și tehnologie de pulverizare. Cel mai adesea, suprafețele sunt supuse metalizării, în timp ce stratul aplicat are o aderență ridicată la materialul pe care este aplicat, iar produsul este rezistent mecanic. Se pot pulveriza pulberi sau amestecuri metalice pure, în care, pe lângă componenta metalică, se introduce în anumite cantități pulbere ceramică. Acest lucru reduce semnificativ costul tehnologiei de producție a vopselei cu pulbere și nu afectează proprietățile acesteia.

Esența metodei de pulverizare gaz-dinamică la rece este aplicarea și fixarea pe suprafața unui produs sau a unei părți a particulelor solide de metal sau a unui amestec de materiale cu dimensiuni cuprinse între 0,01 și 50 de microni, accelerate la viteza necesară în aer, azot. sau heliu. Acest material se numește pulbere. Acestea sunt particule de aluminiu, staniu, nichel, babbitts de diferite mărci, un amestec de pulbere de aluminiu și zinc. Mediul folosit pentru deplasarea materialului poate fi rece sau încălzit la o temperatură care nu depășește 700 °C.

La contactul cu suprafața produsului, are loc o transformare de tip plastic, iar energia de tip cinematic se transformă în energie adezivă și termică, ceea ce contribuie la producerea unui strat de suprafață durabil al metalului. Pulberea poate fi aplicată nu numai pe suprafețele metalice, ci și pe cele din beton, sticlă, ceramică și piatră, ceea ce extinde în mod semnificativ domeniul de aplicare al metodei de creare a suprafețelor cu proprietăți speciale.

• ridicat;
• scăzut.

În primul caz, ca mediu de lucru, care mută material pulbere cu dimensiuni cuprinse între 5 și 50 de microni, utilizează heliu și azot. Particulele de metal, dacă se mișcă, au o presiune mai mare de 15 atm. În al doilea caz, se folosește aer comprimat, care este furnizat la o presiune care nu depășește 10 atm. Aceste tipuri diferă și prin indicatori precum puterea de încălzire și consumul de fluid de lucru.

Etapele de pulverizare sunt următoarele:

• pregătirea suprafeței produsului pentru pulverizare folosind o metodă mecanică sau abrazivă;
• încălzirea mediului de lucru (aer, azot, heliu) la temperatura stabilită în procesul tehnologic;
• furnizarea de gaz încălzit la duza echipamentului împreună cu pulbere sub presiunea necesară.

Ca urmare, pulberea este accelerată în flux la viteze supersonice și se ciocnește cu suprafața piesei sau a produsului. Un strat de metal este pulverizat cu o grosime, a cărei grosime depinde de temperatura de încălzire a gazului furnizat și de presiune.

Suprafața produsului este pregătită folosind o metodă abrazivă folosind echipamentul propriu-zis pentru aplicarea pulverizării gaz-dinamice prin simpla modificare a parametrilor de mod.

Domeniul de aplicare al acestui tip de pulverizare este destul de extins. Folosind această metodă, etanșează scurgerile din containere și conducte, repară piese și piese turnate din aliaje ușoare, aplică acoperiri conductoare electric, anticoroziune și antifricțiune, elimină deteriorările mecanice și refac scaunele lagărelor.

Principalele avantaje ale metodei

• efectuarea muncii sub orice conditiile climatice(presiunea, temperatura, umiditatea);
• posibilitatea de a utiliza echipamente staționare și portabile, care în acest din urmă caz ​​permit efectuarea lucrărilor la locație;
• posibilitatea de aplicare a acoperirii pe zonele locale (zone defecte);
• capacitatea de a crea straturi cu proprietăți diferite;
• capacitatea de a crea un strat cu grosimea necesară sau grosimi diferite în acoperiri multistrat;
• procesul nu afectează structura produsului pulverizat, ceea ce reprezintă un avantaj important;
• siguranţă;
• prietenos cu mediul.

Dezavantajul acestui tip de pulverizare este doar un fapt. Straturile pot fi aplicate pe metale ductile precum cuprul, zincul, aluminiul, nichelul și aliajele pe bază de acestea.

Producătorii diferite țări Produc echipamente staționare și portabile pentru aplicarea manuală și automată a acoperirilor cu productivitate diferită pe diferite metale.

Echipament folosit

• recipiente pentru pulbere;
• sisteme de alimentare cu fluid de lucru, inclusiv o butelie de gaz comprimat și toate componentele necesare pentru aceasta;
• duze (de regulă, există mai multe dintre ele, sunt de configurații diferite și sunt utilizate pentru diferite moduri de pulverizare);
• panoul de control.

Procesul de reparare a unei piese folosind pulverizarea dinamică a gazului este prezentat în videoclip:

De fapt, este o versiune mai avansată a metodei gaz-termice dovedite de mult timp pentru restaurarea diferitelor părți și suprafețe metalice. Cold Spray sau pur și simplu CGN extinde semnificativ capacitățile metodei „fierbinte” de procesare a produselor.

În prezent, 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 de acțiune, avantajele și dezavantajele CGN

Are două diferențe principale față de metoda de restaurare gaz-termică. În primul rând, pulverizarea unui strat de protecție sau de restaurare are loc la o temperatură scăzută care nu depășește 150 °C, care la rândul său nu provoacă stres în piesele care sunt prelucrate și deformarea acestora. În al doilea rând, tehnologia „rece” vă permite să creați un strat de grosime reglabilă și în limitele specificate cu precizie. Vom vorbi despre alte argumente pro și contra puțin mai târziu, dar pentru moment despre autorii metodei și cum funcționează.

Dezvoltatorul său este „Centrul de vopsire cu pulbere Obninsk”(Rusia). Echipamentul pe care îl produc se numește DYMET®. Este certificat conform sistemului GOST R și este protejat de brevete din Rusia, SUA, Canada și alte țări. Tehnologia se bazează pe principiul impactului supersonic al particulelor mici de materiale fuzibile și a altor materiale pe suprafața tratată. Aceștia sunt în principal polimeri sau aliaje de carburi cu metale cu o dimensiune a particulelor de 0,01-0,5 microni. Amestecând cu gaz, acestea sunt furnizate produsului cu o viteză de 500-1000 m/s.

În funcție de compoziția materialului consumabil (pulbere) și de modificările modurilor de aplicare ale acestuia, puteți obține o acoperire omogenă sau compozită cu o structură solidă sau poroasă și propriul scop funcțional. Aceasta poate fi: refacerea geometriei produsului, întărirea și protejarea metalului împotriva coroziunii, creșterea conductivității termice și electrice a materialului, precum și formarea unui înveliș rezistent la uzură care poate rezista la expunerea la medii active chimic, sarcini termice mari etc.

Apropo, inginerii Obninsk au dezvoltat deja câteva modificări ale instalațiilor DIMET®. Având în vedere cererea mare pentru acest echipament, atât dispozitivele de pulverizare cu gaz-dinamic la rece manuale, cât și automate 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 exploatarea complexului (pe lângă materialul pentru pulverizare), este necesar doar 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 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 sale mari, poate fi folosit și pentru curățarea abrazivă a suprafețelor. 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 detaliat asupra domeniilor de utilizare a tehnologiei de pulverizare dinamică cu gaz rece materiale pulbere pentru a arăta clar cât de solicitat este astăzi.

Eliminarea defectelor, refacerea suprafetelor si etansarea

Toate acestea sunt o muncă pe care o pot face chiar și întreprinderile mici. De exemplu, în atelierele mici puteți repara piese din aliaje ușoare (piese ale unei structuri de automobile, de exemplu), în primul rând aluminiu și aluminiu-magneziu. Mai mult, defectele apărute atât în ​​timpul procesului de producție, cât și în timpul funcționării sunt ușor eliminate. Iar absența încălzirii puternice și a energiei scăzute a metodei fac posibilă repararea chiar și a produselor cu pereți subțiri.

CGN este, de asemenea, excelent 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 și lichide de lucru.

Este foarte eficient in repararea produselor complexe care necesita refacerea precisa a parametrilor geometrici, eliminarea defectelor ascunse, dar in acelasi timp mentinerea tuturor caracteristicilor operationale, precum si prezentarea. De aceea, această metodă este utilizată în mod activ în complexul militar-industrial, în industria feroviară și aviatică, agricultură, pomparea benzinei etc.

Nu te poți descurca fără această tehnologie în crearea tampoanelor de contact. Datorită posibilității de acoperire ușoară pe orice suprafață din metal, ceramică și sticlă, CGN este utilizat și în producția de produse electrice. De exemplu, în procesele de placare cu cupru, crearea de rețele care transportă curentul de putere, aplicarea cablurilor de curent, realizarea de substraturi pentru lipire etc.

Tratament anti-coroziune și eliminarea defectelor profunde

Pulverizarea unei așa-numite acoperiri anti-fricțiune este o modalitate foarte eficientă de a scăpa de daune locale (așchii adânci, zgârieturi, zgârieturi). Acest lucru vă permite să evitați procedura de reumplere completă sau chiar de înlocuire a produsului, care, desigur, nu este profitabilă din punct de vedere economic.

Și în tratamentul anticoroziv și protecția împotriva coroziunii la temperatură înaltă a diverselor comunicații această metodă nu sunt deloc egali. Apropo, diverse modificări ale echipamentelor DYMET® 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 DYMET. Această tehnologie vă permite să aplicați un strat de metal pe diverse suprafete: metal, sticla, ceramica, piatra. O caracteristică specială a tehnologiei este capacitatea 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 producția electrică.

Despre tehnologie

Tehnologia de pulverizare gaz-dinamică a pulberii de metal și de transformare a acesteia într-un strat monolitic este implementată pe echipamentele DIMET produse de Centrul de pulverizare pentru pulbere Obninsk. Acoperirile se formează pe orice suprafață dură, cum ar fi metal, sticlă, ceramică, piatră. Materialul de acoperire este selectat atunci când se rezolvă o anumită problemă de producție sau creație, deoarece soluția poate fi obținută folosind diferite tipuri materiale pulbere.

Aerul comprimat (5-8 atm) este încălzit (300-600°C) și furnizat la duză, unde se formează un flux supersonic:

• În acest flux sunt introduse pulberi care conțin particule de metal și ceramică
• particulele sunt accelerate de un flux de gaz la o viteză de câteva sute de metri pe secundă și, în stare netopită, sunt direcționate către substrat
• 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 între ele:

1. Contact strâns al rețelelor cristaline ale particulelor și substratul (sau diferite particule) până când se formează legături metalice, cel puțin în anumite zone ale zonei 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 individuale ale particulelor care căde, se poate produce topirea acestora și poate avea loc microsudarea în puncte.
3. Când suprafețele juvenile ale materialelor diferite intră în contact strâns, poate avea loc interacțiunea intermoleculară a acestor materiale. Un exemplu tipic al unui astfel de mecanism este pulverizarea unui strat de aluminiu oglindă pe sticlă.
4. Aderența mecanică poate juca un rol dacă particulele pătrund adânc în substrat. Relația specifică dintre rolurile relative ale diferitelor mecanisme de cuplare în diferite cazuri poate diferi semnificativ unele de altele și face obiectul unui studiu separat.

Aplicații

Proiect implementat

Un complex robotic pentru acoperirea suprafețelor de contact ale barelor colectoare purtătoare de curent, care sunt utilizate în reactorul tokamak al proiectului ITER. Dezvoltatorul complexului este Akton LLC (partener și integrator de sistem al Robowizard).

Diagrama 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 m2, anvelopele în sine ating o lungime de 12 metri și o greutate 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:

• execuţie proces tehnologic cu funcția de control software și management al parametrilor;
• mișcarea pulverizatorului pe o traiectorie dată, sincronizându-se cu lucrul echipamente tehnologice, prin transmiterea de mesaje informative;
• vizualizarea parametrilor tehnologici de proces pe ecranul tactil al operatorului, precum și instrumentele pentru schimbarea modurilor de funcționare, organizate pe baza elementelor casetei de dialog.

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

Galeria de proiecte

Schema de cooperare

Pulverizarea dinamică cu gaz rece este cea mai recentă metodă în domeniul pulverizării termice. Comparativ cu procesele convenționale de pulverizare termică, pulverizarea dinamică cu gaz rece are avantaje deosebite deoarece materialul pulverizat nu se topește sau nu se topește în timpul procesului. Astfel, impactul termic asupra acoperirii și a materialului substratului rămâne scăzut.

Energia cinetică mare a particulelor și gradul ridicat de deformare atunci când sunt expuse la substratul care este conectat la acesta fac posibilă producerea de acoperiri omogene și foarte dense. Grosimea acoperirii variază de la câteva sutimi de milimetru până la câțiva centimetri.

În acoperirile metalice rezultate, fizice și proprietăți chimice practic nu diferă de proprietățile materialului de bază.

Conform celei mai recente tehnologii de sistem de la Impact Innovations GmbH, un gaz inert - de preferință azot sau heliu - este furnizat pistolului de pulverizare la o presiune de până la 50 bar (725 psi) și încălzit la o temperatură maximă de 1100 °C (2012). °F) la corpul pistolului.

Expansiunea ulterioară a gazului încălzit și foarte presurizat într-o duză convergentă-divergentă la presiunea ambientală are ca rezultat accelerarea gazului inert de proces la o viteză supersonică, în timp ce, în același timp, răcește gazul la o temperatură sub 100 °C (373 °F). ).

Pulberile atomizate sunt injectate în partea convergentă a duzei folosind un alimentator de pulbere și gaz purtător și accelerate la o viteză a particulelor de 1200 m/s în fluxul principal de gaz.

În duza de pulverizare foarte restrânsă, particulele lovesc suprafețele componente în mare parte netratate, sunt deformate și sunt transformate într-o acoperire foarte adeziv/coeziv, cu conținut scăzut de oxid.

Impactul vitezei particulelor asupra calității și eficienței acoperirii

1. Particula de acoperire a atins viteza minimă de impact, care este necesară pentru a excita mecanismul de interacțiune cu suprafața substratului (probă prelucrată). Această așa-numită „viteză critică” afectează proprietățile materialului de acoperire.
2. Pe măsură ce viteza de impact este mai mare decât viteza critică, deformarea și calitatea aderenței particulelor cresc.
3. Dacă viteza de impact este prea mare („rata de eroziune”), mai mult material este distrus decât adăugat. Nu se formează acoperire.
4. Pentru a forma o acoperire densă și bine formată, viteza de impact al particulelor trebuie să fie între viteza critică și rata de eroziune.

Ce poate fi acoperit prin pulverizare dinamică cu gaz rece?

Materiale de acoperire

Metale: de exemplu, magneziu, aluminiu, titan, nichel, cupru, tantal, niobiu, argint, aur etc.

Aliaje: de exemplu, nichel-crom, bronz, aliaje de aluminiu, alamă, aliaje de titan, pulberi de MCrAlY (aliaje de metale de bază (Co, Ni, Cr, Fe) cu adaos de crom, aluminiu și ytriu) etc.

Materiale mixte(matrice metalică combinată cu faze solide): de exemplu metal și ceramică, compozite.

Materiale de bază

Produse și mostre din metal, materiale plastice, precum și sticlă și ceramică.

Prelucrare individuală

Fiecare material individual este prelucrat individual.

Prelucrarea materialului necesită ajustarea individuală a temperaturii și presiunii gazului. Combinația acestor doi parametri fizici determină viteza particulelor și calitatea acoperirii. Intervalul vitezei optime de pulverizare, limitat de viteza critică și rata de eroziune, se numește interval de depunere. În acest interval, calitatea aplicării acoperirii este influențată de parametri.

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

Când au apărut primele unelte metalice, s-a dovedit că, deși sunt dure și durabile, acestea s-au deteriorat adesea sub influența umidității. Odată cu trecerea timpului, oamenii au creat mecanisme și mașini și, cu cât deveneau mai avansate, cu atât erau mai dificile condițiile în care piesele lor metalice trebuiau să lucreze. Vibrații și sarcini alternative, temperaturi enorme, radiații radioactive, 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 scurtează durata de viață a pieselor. În esență, există două abordări pentru asigurarea unei 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 de aplicare a acestora sunt variate: unele sunt comune și relativ necomplicate, altele sunt foarte subtile, permițând crearea de 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 fi fericită dacă acoperirea este mult superioară predecesorilor săi în ceea ce privește proprietăți benefice sau dacă tehnologia oferă un beneficiu economic semnificativ. Dezvoltarea fizicienilor de la Obninsk a combinat ambele condiții.

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

Diagrama (mai sus) și vedere generală(mai jos) aparat pentru pulverizarea acoperirilor metalice.

Folosind dispozitivul, puteți aplica acoperiri în orice cameră și chiar și pe teren.

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 - fisura într-o transmisie automată; b - cavitate în chiulasa.

Uneltele acoperite cu un strat de cupru sau aluminiu pot fi folosite în zonele periculoase de incendiu: atunci când lovesc obiecte metalice, nu creează o scânteie.

TEMPERATURA PLUS VITEZA

Dintre metodele de metalizare a suprafețelor din tehnologia modernă, cele mai frecvent utilizate sunt depunerea galvanică și imersarea într-o topitură. Depunerea în vid, depunerea de vapori etc. sunt utilizate mai rar. Cel mai apropiat lucru de dezvoltarea fizicienilor de la Obninsk este metalizarea gaz-termică, atunci când metalul aplicat este topit, pulverizat în picături mici și transferat pe un substrat cu un flux de gaz.

Metalul este topit cu torțe cu gaz, arcuri electrice, 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 inflamabil. 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 generat de plasmatroni de diferite modele este utilizat pentru a încălzi și pulveriza materialul. Pulverizarea gazului de detonare are loc ca urmare a unei explozii care accelerează particulele de metal la viteze enorme.

În toate cazurile, particulele din materialul 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 mică în comparație cu energia termică, iar natura conexiunii 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 rezistență bună a adeziunii la substrat (aderență) și, din păcate, o uniformitate scăzută, deoarece răspândirea parametrilor pe secțiunea transversală a fluxului de gaz este mare.

Acoperirile 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, poate „plumbă”. În cele din urmă, utilizarea gazelor inflamabile și a temperaturilor ridicate în zona de lucru complică măsurile de asigurare a siguranței lucrătorilor.

Metoda gazului de detonare este oarecum diferită. În timpul unei explozii, 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, iar stabilitatea rezultatului este aproape imposibil de garantat.

VITEZA PLUS TEMPERATURA

Dorința de a crea o tehnologie mai avansată există de mult timp. Inginerii au avut 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 fie formate în principal datorită energiei cinetice a particulelor de metal (particulele nu trebuie lăsate să se topească: acest lucru va preveni încălzirea piesei și oxidarea substratului și a acoperirii). particule) și, în al doilea rând, particulele ar trebui să dobândească viteză mare nu datorită energiei de explozie, ca în metoda gazului de detonare, ci într-un jet de gaz comprimat. Această metodă a fost numită gaz-dinamică.

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 de curgere a gazului într-o duză supersonică este proporțională cu viteza sunetului în gazul corespunzător. În gazele ușoare (hidrogenul nu a fost considerat 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 energie cinetică suficientă pentru a se atașa de țintă. Se credea că utilizarea gazelor mai grele, inclusiv a aerului, era sortită eșecului.

Munca instalațiilor experimentale de pulverizare a dat rezultate bune: 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 complet mulțumiți. Era clar că echipamentele care foloseau gaze ușoare vor fi în mod inevitabil scumpe și ar putea fi utilizate numai la întreprinderile producătoare de produse tehnologie înaltă(numai sunt linii cu heliu comprimat). Și liniile de aer comprimat sunt disponibile în aproape fiecare atelier, fiecare centru de service auto și ateliere de reparații.

Numeroase experimente cu aer comprimat păreau să confirme cele mai rele așteptări ale dezvoltatorilor. Cu toate acestea, căutarea intensivă ne-a permis să găsim o soluție. S-au obținut acoperiri de calitate satisfăcătoare atunci când aerul comprimat din camera din fața duzei a fost încălzit și s-a adăugat ceramică fină sau pulbere de metal dur la pulberea metalică.

Faptul este că atunci când este încălzită, presiunea aerului din cameră crește în conformitate cu legea lui Charles și, prin urmare, debitul de la duză crește și el. Particulele de metal care au câștigat o viteză enormă în fluxul de gaz sunt înmuiate atunci când lovesc substratul și sunt sudate pe acesta. Particulele ceramice joacă rolul barosului microscopic - își transferă energia cinetică în straturile subiacente, compactându-le, reducând porozitatea acoperirii.

Unele particule de ceramică se blochează în acoperire, altele sar de pe el. Adevărat, în acest fel acoperirile se obțin numai din metale relativ ductile - cupru, aluminiu, zinc, nichel etc. Ulterior, piesa poate fi supusă tuturor metodelor cunoscute. prelucrare: găurit, freza, ascuți, șlefuiește, lustruiește.

CONDIȚIA PRINCIPALĂ ESTE SIMPLICITATEA ȘI FIABILITATEA

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 pentru pulverizarea pulberilor metalice este o duză supersonică și un încălzitor electric cu aer comprimat de dimensiuni mici, capabil să ridice 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 de gaze ușoare. Este vorba despre la introducerea pulberii pulverizate într-un jet de gaz. Pentru a menține etanșeitatea, alimentatoarele trebuiau instalate până la secțiunea critică a duzei, adică pulberea trebuia alimentată într-o zonă de înaltă presiune. Dificultățile pur tehnice au fost agravate 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 aplicare a acoperirii. În proiectarea aparatului cu jet de aer, inginerii au folosit principiul unui pistol de pulverizare, cunoscut de toată lumea din experimentele școlare în fizică. Când un gaz trece printr-un canal de secțiune transversală variabilă, viteza acestuia într-un gât de sticlă crește, iar presiunea statică scade și poate chiar să fie sub presiunea atmosferică. Canalul prin care venea pulberea din alimentator a fost situat exact 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 industrie:

pentru operarea aparatului este nevoie doar de o rețea electrică și de o conductă de aer sau de un compresor care asigură o presiune a aerului comprimat de 5-6 atm și un debit de 0,5 m 3 /min;

la aplicarea straturilor, temperatura suportului nu depășește 150 o 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;

Acoperirile de aproape orice grosime pot fi pulverizate.

Instalația include un pulverizator în sine cântărind 1,3 kg, pe care operatorul îl ține în mână sau îl fixează într-un 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 pentru a crea consumabile. Pulberile produse industrial au particule prea mari (aproximativ 100 de microni). S-a dezvoltat o tehnologie care face posibilă obținerea de pulberi cu granule de 20-50 microni dimensiune.

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 când lucrari de reparatii, atunci când este necesar să refaceți zone de produse, 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 niciun 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 atunci când reparați piese de forme complexe, cum ar fi carcasele cutiei de viteze, blocurile de cilindri ale motorului etc.

Dispozitivele de pulverizare sunt deja folosite în industria aerospațială și electrică, la energie nucleară iar în agricultură, ateliere de reparații auto și turnătorii.

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

Refacerea suprafețelor uzate sau deteriorate. Prin pulverizare, sunt restaurate părți ale cutiilor de viteze, pompe, compresoare, matrițe de turnare cu ceară pierdută și matrițe pentru producția de ambalaje din plastic care sunt deteriorate în timpul funcționării. Metodă nouă a devenit de mare ajutor pentru lucrătorii de la companiile de reparații auto. Acum, literalmente „în genunchi”, repară crăpăturile blocurilor cilindrice, tobe de eșapament etc. Elimină fără probleme defectele (cavități, fistule) în piesele turnate de 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 containerelor care funcționează sub presiune sau la temperaturi ridicate și scăzute: schimbătoare de căldură, calorifere auto, aparate de aer condiționat.

Aplicarea de acoperiri electric conductoare. Pulverizarea face posibilă aplicarea foliilor de cupru și aluminiu pe o suprafață metalică sau ceramică. În special, metoda este mai rentabilă decât metodele tradiționale pentru placarea cu cupru a barelor colectoare purtătoare de curent, galvanizarea plăcuțelor de contact pe elementele de împământare etc.

Protectie anticoroziva. Filmele din aluminiu și zinc protejează suprafețele împotriva coroziunii mai bine decât vopseaua și lacul și multe alte acoperiri metalice. Productivitatea scăzută a instalației nu permite prelucrarea suprafețelor mari, dar este foarte convenabil să protejați elementele vulnerabile precum sudurile. Prin pulverizarea zincului sau a aluminiului, este posibil să se oprească coroziunea în locurile în care apar „insecte” pe suprafețele vopsite ale caroseriei auto.

Refacerea lagărelor de alunecare. Garniturile Babbitt sunt de obicei utilizate în lagărele lipite. În timp, se uzează, spațiul dintre arbore și bucșă crește și stratul de lubrifiant este deteriorat. Tehnologia tradițională de reparație necesită fie înlocuirea căptușelii, fie defecte de sudare. Și pulverizarea vă permite să restabiliți căptușelile. În acest caz, ceramica nu poate fi folosită pentru compactarea stratului de metal pulverizat. Incluziunile solide vor face ca rulmentul să se defecteze în câteva minute după începerea funcționării, iar suprafețele atât ale bucșelor, cât și ale arborelui vor fi deteriorate. A trebuit să folosesc o duză cu design special. Permite aplicarea stratului de babbitt pur în așa-numitul mod termocinetic. Particulele de pulbere imediat dincolo de secțiunea critică a duzei sunt accelerate de un flux de aer supersonic, apoi viteza de curgere scade brusc la transonic. Ca urmare, temperatura crește brusc, iar particulele sunt încălzite aproape până la punctul de topire. Când lovesc suprafața, se deformează, se topesc parțial și aderă bine la stratul de dedesubt.

NOTĂ PENTRU SPECIALIști

Literatură

Kashirin A.I., Klyuev O.F., Buzdygar T.V. Dispozitiv pentru acoperirea gaz-dinamică a materialelor pulbere. Brevet de invenție RF nr. 2100474. 1996, MKI6 S 23 S 4/00, publ. 27/12/97. Buletinul nr. 36.

Kashirin A. I., Klyuev O. F., Shkodkin A. V. Metoda de producere a acoperirilor. Brevet de invenție RF nr. 2183695. 2000, MKI7 C 23 C 24/04, publ. 20.06.02. Taur. nr. 17.

Datele de contact ale dezvoltatorilor și condițiile de achiziție a tehnologiilor sau produselor acestora se găsesc în redacție.