Quy trình phun kim loại: 4 bước
Bài viết này đưa ra ánh sáng theo bốn bước chính liên quan đến quá trình phun kim loại. Các bước là: 1. Chuẩn bị bề mặt 2. Vật liệu luyện kim và lựa chọn của chúng 3. Lựa chọn quá trình luyện kim 4. Đặc tính và đánh giá lớp phủ.
Bước # 1. Chuẩn bị bề mặt:
Bởi vì lớp phủ kim loại phun chỉ có một liên kết cơ học với chất nền, việc chuẩn bị bề mặt hỗ trợ là một bước quan trọng trong việc phun kim loại thành công. Do đó, các bề mặt được phun phải tuyệt đối không có dầu mỡ, dầu và các chất gây ô nhiễm khác và được làm nhám để cung cấp liên kết cơ học.
Do đó, nó liên quan đến việc tạo cho bề mặt một loại nhám hoặc không đều mà kim loại phun được dự kiến sẽ bám chắc chắn. Các phương pháp được sử dụng để đạt được độ nhám mong muốn là gia công, phủ trái phiếu và nổ mìn.
Gia công:
Các bề mặt được gia công sau khi phun cần một liên kết đặc biệt mạnh. Khi cần một lớp phủ nặng, một đường rãnh hoặc đường cắt được gia công để cung cấp chỗ neo cần thiết cho các lớp kim loại được phun. Các undercut này được thực hiện trong các bề mặt hình trụ và mặt phẳng như trong Fie. 18, 17.
Dovet gửi cung cấp neo tích cực nhưng chi phí bổ sung sẽ được phát sinh Hình 18, 18 cho thấy các loại khớp đúng và không đúng. Đối với lớp phủ phun, một phần bị mòn trên trục, các cạnh của kim loại được phun phải được tích cực hóa đặc biệt là khi phần tích tụ ở cuối trục, như trong Hình 18.19.
Các rãnh được tạo ra với một công cụ cắt 3 mm tiêu chuẩn nối xuống chiều rộng từ 1, 15 đến 1, 25 mm và được làm tròn ở đầu. Các rãnh được cắt sâu khoảng 0, 65 mm và cách nhau 0, 40 mm. Sức mạnh giữ của một mặt đất như vậy được tăng cường đáng kể bằng cách lăn xuống các đường vân bằng một công cụ gõ.
Một phương pháp nhanh hơn là nhanh chóng cắt các sợi thô trên máy tiện trên các bộ phận như trục, thanh bơm và cuộn. Việc xâu chuỗi phải được thực hiện với 12 đến 16 luồng / cm với độ sâu ren tối đa khoảng 0, 2 mm. Các sợi cắt sau đó được cuộn xuống bằng một công cụ quay cho đến khi chúng chỉ mở một phần. Phương pháp chuẩn bị bề mặt này khá thỏa đáng cho các ứng dụng không yêu cầu cường độ liên kết quá cao.
Chuẩn bị các bề mặt bên trong:
Phun sơn trên các bề mặt bên ngoài như trên trục có lợi thế là nó co lại và co lại khi làm mát để cung cấp một hành động kẹp như ống tay áo co lại. Tuy nhiên, hành động co lại của một lớp phủ trên bề mặt bên trong có thể làm cho lớp phủ tách ra khỏi chất nền khi làm mát. Để khắc phục khó khăn này, thành phần được phun bên trong được làm nóng đến 175 ° C ngay trước khi phun để các ứng suất phát triển trong lớp phủ do làm mát có thể được giảm bớt. Bên trong của một vật thể hình trụ được chuẩn bị với một công cụ nhàm chán sử dụng một nguồn cấp dữ liệu khá thô để tạo ra liên kết cơ học cần thiết.
Chuẩn bị các bề mặt phẳng:
Xu hướng của lớp phủ nâng nó ra khỏi bề mặt phẳng do ứng suất co ngót có thể được khắc phục bằng cách phun lên cạnh để tạo cho nó một hành động kẹp hoặc bằng cách cắt các khe nhọn ngắn gần cạnh, như trong Hình 18.19. Các góc bên ngoài được phủ phải có bán kính ít nhất 0-8 mm. Chất nền cũng có thể được làm nóng đến 175 ° C để giảm các ứng suất làm mát.
Việc gia công đế phải được thực hiện khô vì dầu dưới mọi hình thức sẽ làm giảm độ bền của liên kết. Bề mặt không nên được chạm bằng tay cho đến sau khi luyện kim. Tuy nhiên, nếu không thể tránh khỏi việc xử lý thủ công, thành phần nên được bọc trong giấy hoặc vải sạch trước khi lấy ra khỏi máy tiện. Nếu bất kỳ dầu hoặc mỡ được lắng đọng trên bề mặt chất nền, nó phải được loại bỏ bằng cách tẩy nhờn bằng hơi hoặc các phương pháp hóa học khác trước khi phun lớp phủ lên nó.
Lớp phủ trái phiếu:
Một lớp phủ mỏng của hợp kim niken-crom, molypden hoặc niken aluminide phản ứng tỏa nhiệt thường được áp dụng cho bề mặt nhám để cải thiện độ bền liên kết của nó đặc biệt đối với phun gốm với các lớp phủ tiếp theo. Một lớp ký gửi như vậy được gọi là lớp phủ trái phiếu.
Khi nó được áp dụng, các khu vực không được phủ phải được che hoặc bôi dầu nhưng phải cẩn thận để tránh dầu chảy vào bên dưới. Để loại bỏ bất kỳ khả năng nào như vậy, ngọn lửa phải được chạy qua khu vực nghi ngờ để đốt cháy dầu hoặc hơi ẩm.
Ngoại trừ đồng và hợp kim đồng molypden liên kết tốt với hầu hết các kim loại cho ứng dụng dịch vụ lên đến 400 ° C trong khi niken aluminide có thể được sử dụng ở nhiệt độ lên tới 800 ° C. Đối với hợp kim nhôm, đồng và đồng, hợp kim nhôm 9% là một liên kết rất đáng tin cậy; nó cũng có thể được sử dụng cho các chất nền thép.
Trong trường hợp lớp phủ trái phiếu được áp dụng, phần dưới được tạo ra sâu hơn để cho phép độ dày của lớp phủ trái phiếu có thể là 50 đến 125 micron.
Vụ nổ mài mòn:
Nếu một lớp phủ được phun lên bề mặt mà không làm chìm bề mặt vẫn cần phải làm nhám ngay cả khi sử dụng lớp phủ liên kết. Điều này thường được thực hiện bằng cách nổ mìn mài mòn bằng cách sử dụng thép mài, thép mài hoặc nhôm oxit sạch, sắc bén để nổ trên bề mặt bằng khí nén để tạo ra các góc tái tạo cho liên kết cơ học. Khi độ cứng bề mặt của chất nền nhỏ hơn Rc 30, nó có thể được nghiền bằng bột sắt nghiền lạnh góc cạnh.
Phun nhiệt nên tuân theo sự chuẩn bị bề mặt càng sớm càng tốt để đạt được kết quả tối ưu.
Mặt nạ:
Các khu vực không cần phải phun qua có thể được bảo vệ bằng cách che chúng bằng băng hoặc hóa chất dừng có thể được sơn hoặc phun trên bề mặt để ngăn ngừa sự bám dính của lớp phủ. Những băng và lớp phủ ngăn chặn có thể được gỡ bỏ sau khi phun kim loại bằng cách bóc ra hoặc chải dây.
Các lỗ, rãnh hoặc khe trong phôi không được phủ được cắm bằng gỗ hoặc than chì trong quá trình nổ mìn. Than chì không chỉ chịu được nhiệt độ cao mà còn dễ dàng gia công hoặc khắc bằng dao thành hình dạng cắm mong muốn. Đầu cắm được làm phẳng với chiều cao của lớp phủ hoàn thiện; nếu mặt nạ nổi lên trên bề mặt chất nền, nó sẽ tạo bóng không tráng phủ nếu súng phun không được giữ vuông góc với bề mặt.
Bước # 2. Vật liệu luyện kim và lựa chọn của họ:
Hầu như bất kỳ vật liệu nào cũng có thể được lắng đọng trên hầu hết mọi chất nền, nhưng các vật liệu được sử dụng phổ biến nhất cho phun nhiệt bao gồm nhôm, đồng thau, babbit (hợp kim thiếc còn được gọi là kim loại trắng), đồng, cadmium, đồng, sắt, chì, monel (63 % Ni + 33% Cu + 1% Mn), nichrom, niken, thép, thép không gỉ, thiếc, kẽm, gốm sứ, vật liệu tổng hợp, v.v ... Thậm chí molypden và vonfram đôi khi được sử dụng để phun.
Vật liệu luyện kim được lựa chọn trên cơ sở các đặc tính của chúng như độ cứng, độ bền, chất lượng mòn, chống co ngót và chống ăn mòn, v.v.
Lớp phủ nhẹ có độ dày lên đến 1-5 mm dễ dàng được áp dụng và không có vấn đề gì đặc biệt, tuy nhiên, vật liệu cho lớp phủ nặng lên đến 3 mm trở lên nên có đặc tính co rút thấp.
Các lớp phủ gốm bao gồm oxit nhôm, oxit zirconi, silicat zirconi, oxit crom và magiê-aluminate được áp dụng ở dạng que hoặc dạng bột. Điểm lột xác của chúng nằm trong khoảng từ 1650 ° C đến 2500 ° C. Những lớp phủ này cực kỳ cứng và chống xói mòn.
Lớp phủ hỗn hợp của gốm và tẩm nhựa có thể được kết hợp với lớp phủ kim loại để đạt được các tính chất không thể có với lớp phủ kim loại. Ví dụ, lớp phủ gỗ được hình thành bởi các lớp vật liệu gốm và kim loại phun xen kẽ, được sử dụng với kết quả tốt trong các cấu trúc che chắn vụ nổ tên lửa. Xịt gốm và kim loại có thể được pha trộn theo tỷ lệ khác nhau liên tục để đạt được sự tốt nghiệp từ tất cả kim loại đến tất cả gốm, để xây dựng những gì được gọi là xây dựng được phân loại.
Lớp phủ oxit nhôm rất cứng và chống xói mòn ngay cả ở nhiệt độ cao. Các lớp phủ như vậy có đặc tính cách điện tốt và là kinh tế.
Zirconia có điểm nóng chảy cao hơn nhôm oxit và lớp phủ của nó cung cấp khả năng chống chịu tốt với các cú sốc nhiệt và cơ học. Nó được sử dụng để phủ các thành phần tên lửa để bảo vệ chúng khỏi các khí ăn mòn nóng, tốc độ cao. Nó cũng được sử dụng để kéo dài tuổi thọ ủ và bình thường hóa cuộn trong các nhà máy thép và ống lò.
Bước # 3. Lựa chọn quy trình luyện kim:
Có một số quy trình được sử dụng để phun kim loại và chúng có thể được nhóm lại theo bốn tiêu đề:
(i) Phun lửa
(ii) Phun hồ quang điện,
(iii) Phun plasma,
(iv) Lớp phủ súng kích nổ và
(v) Phun phản lực đốt.
(i) Phun lửa :
Phun lửa là một quá trình phun nhiệt thường sử dụng ngọn lửa oxy-axetylen để làm nóng chảy vật liệu phủ trong khi khí nén thường được sử dụng để nguyên tử hóa và đẩy vật liệu vào phôi. Có ba biến thể của quá trình tùy thuộc vào hình thức của vật liệu phủ trong đó nó được sử dụng viz., Dây, bột và que.
a. Phun lửa ngọn lửa:
Hình 18.20 cho thấy các tính năng thiết yếu của phun lửa dây trong khi Hình 18, 21 cho thấy sơ đồ toàn bộ thiết lập cho một hệ thống như vậy. Quá trình này đòi hỏi một súng phun, axetylen, oxy và nguồn cung cấp khí nén và sắp xếp để cung cấp dây thường từ một ống chỉ. Súng phun chủ yếu bao gồm cơ cấu nạp dây dẫn động bằng tua-bin không khí và ngọn lửa oxy-axetylen để làm nóng chảy dây.
Việc cấp dây được thực hiện với sự trợ giúp của các con lăn được điều khiển thông qua các bánh răng giảm tốc bằng một tuabin khí tốc độ cao. Những khẩu súng này hơi cồng kềnh và nặng nhưng thậm chí sau đó thường được cầm bằng tay để dễ thao tác; gần đây robot đã được sử dụng hiệu quả cho thao tác súng và công việc.
Súng phun được giữ từ 10 đến 30 cm từ bề mặt cần phủ và nó tạo ra mô hình tròn hoặc elip với đường kính khoảng 7-5 đến 10 cm. Tốc độ di chuyển của súng thường là 9 đến 15 bề mặt m / phút. Khí nén được lọc để loại bỏ dầu và độ ẩm và nó thường được cung cấp với tốc độ 850 lit / phút.
Không có giới hạn về độ dày lớp phủ và lớp cặn dày tới 6 mm, tuy nhiên độ dày phổ biến đối với lớp lắng phun dây là 0-75 đến 1-25 mm đối với các ứng dụng hao mòn và xây dựng lại trong khi đối với lớp phủ ứng dụng ăn mòn có thể mỏng đến 25 micron (0, 025 mm). Tốc độ lắng đọng cho phun phụ thuộc vào mức tiêu thụ và thiết bị được sử dụng, và chúng có thể cao tới 95 m 2 / giờ cho độ dày lớp phủ 25 micron.
Khi tính toán độ dày cần thiết của lớp phủ phun, phải cho phép thêm khoảng 20% cho độ co ngót của lớp phủ và ngoài ra, cho phép một lớp khác ít nhất 0, 25 mm mỗi bên để hoàn thiện bề mặt nếu cần. Khi lớp phủ dày được áp dụng, phôi được gia nhiệt trước đến khoảng 200-260 ° C để tránh nứt liên kết cơ học.
Nhiều vật liệu có sẵn ở dạng dây nhưng các vật liệu thường được phun là kẽm, nhôm, thép gia công, thép cứng, thép không gỉ, đồng, và molypden. Nhôm và kẽm chủ yếu được sử dụng để chống ăn mòn các thành phần lớn làm từ thép carbon, ví dụ như xe tăng, vỏ tàu và cầu trong khi thép không gỉ được sử dụng cho cùng mục đích cho các công việc phức tạp hơn. Thép mềm được sử dụng để khôi phục kích thước cho các ứng dụng hao mòn trong khi thép cứng được sử dụng cho mục đích tương tự cho các điều kiện hao mòn nghiêm ngặt hơn; chúng thường được hoàn thành bằng cách nghiền.
Lớp phủ dây phun có độ xốp đáng kể và độ bền liên kết của chúng kém hơn plasma và các quá trình phun năng lượng cao khác. Đó là lý do tại sao quá trình này không được sử dụng cho các ứng dụng rất quan trọng.
b. Phun bột lửa:
Việc phun lửa bằng bột có thể được thực hiện bằng mỏ hàn oxy-axetylen có thiết kế phù hợp cho phép đưa ra hoạt động của xi phông, như trong hình 18, 22. Thông thường không có khí nén được sử dụng để nguyên tử hóa và đẩy vật liệu nóng chảy do đó tốc độ lắng đọng thấp. Độ xốp thậm chí còn lớn hơn quá trình phun dây và cường độ liên kết cũng có thể thấp hơn so với lắng đọng phun dây; tuy nhiên những ngọn đuốc như vậy có thể phun nhiều loại vật liệu khác nhau. Hàng tiêu dùng có sẵn bao gồm thép hợp kim cao, thép không gỉ, hợp kim cơ sở coban, cacbua và vật liệu phủ trái phiếu.
Hình 18.22 Thiết lập quy trình để phun lửa
c. Que phun lửa:
Nhiệt độ ngọn lửa trong mỏ hàn oxy-axetylen thông thường thường khoảng 2.760 ° C và do đó không có đủ nhiệt để tạo ra lớp phủ gốm tốt đặc biệt cho các vật liệu như zirconium oxide cần nhiệt độ khoảng 2760 ° C. Một ngọn đuốc khí oxy-nhiên liệu được thiết kế để phun gốm, như trong hình 18, 23, sử dụng thanh rắn của vật tư gốm với không khí để hỗ trợ quá trình nguyên tử hóa.
Hình 18, 23 Một thiết lập cho quá trình phun lửa que
Vật tư tiêu hao có sẵn cho nhôm oxit, crom oxit, zirconia và hỗn hợp gốm. Các giọt tiêu hao nguyên tử được tuyên bố là đạt được vận tốc va chạm 2-8 m / giây. Quá trình này chỉ được sử dụng để phun gốm và nó lấp đầy khoảng cách giữa quy trình dây và quy trình phun bột vì hàng tiêu dùng không có sẵn cho nhiều kim loại cho lớp phủ trước và lớp phủ gốm thu được sau đó không thể cung cấp dịch vụ tốt.
(ii) Phun hồ quang điện:
Quá trình phun hồ quang sử dụng hồ quang điện giữa hai điện cực tiêu hao của vật liệu bề mặt làm nguồn nhiệt. Khí nén, thường là không khí, nguyên tử và chiếu vật liệu nóng chảy lên bề mặt phôi. Hình 18.24 cho thấy các thành phần thiết yếu của thiết bị xử lý.
Hình 18.24 quá trình phun dây điện hồ quang
Hai điện cực tiêu hao được cung cấp bởi một bộ cấp dây để đưa chúng lại với nhau ở góc khoảng 30 ° và để duy trì một vòng cung giữa chúng. Vòng cung tự bốc cháy khi các dây dẫn tiến đến điểm giao nhau của chúng.
Nguồn điện được sử dụng cho quá trình phun hồ quang là một đơn vị hàn điện áp không đổi dc. Một dây là dương và dây còn lại âm. Do sự nóng chảy vi sai của hai dây, các giọt từ hai điện cực khác nhau đáng kể về kích thước. Nói chung, dòng hàn dao động từ 300 đến 500 ampe với điện áp nằm trong khoảng từ 25 đến 35 volt. Đối với các mục đích đặc biệt hiện tại cao tới 3000 amper đã được sử dụng.
Có thể sử dụng dây có đường kính 1, 5 đến 3, 2 mm mặc dù dây có đường kính 1, 6 mm và 2, 4 mm phổ biến hơn. Lượng kim loại lắng đọng tùy thuộc vào mức độ hiện tại và vật liệu được phun và có thể dao động từ 7 đến 45 kg mỗi giờ. Dây vuông đôi khi được sử dụng để tăng tốc độ lắng đọng. Tốc độ lắng đọng cao gấp 3 đến 5 lần so với phun lửa.
Khí nén khô ở áp suất 55 N / cm 2 và lưu lượng từ 850 đến 2250 lít mỗi phút được sử dụng để nguyên tử hóa và chiếu kim loại lên bề mặt. Các khoản tiền gửi có thể chứa độ xốp đáng kể và bao gồm oxit từ quá trình oxy hóa không khí nguyên tử tiêu hao.
Độ bền liên kết của lớp phủ cao hơn so với phun lửa. Hầu như bất kỳ kim loại nào có thể được rút ra thành dây có đường kính nhỏ đều có thể được phun, ví dụ, nhôm, babbit, đồng thau, đồng, đồng, molypden, monel, niken, thép không gỉ, thép carbon, thiếc và kẽm đều có thể được phun. Do tốc độ lắng đọng cao, quá trình này được sử dụng rất phổ biến để phun kim loại mềm, chống ăn mòn và các cấu trúc lớn như cầu được phun nhôm và kẽm để bảo vệ khỏi tác động của khí trong khí quyển.
(iii) Phun hồ quang plasma:
Quá trình phun plasma sử dụng hồ quang không chuyển làm nguồn nóng chảy và chiếu kim loại nguyên tử lên bề mặt chất nền. Nó sử dụng hồ quang plasma hoàn toàn trong súng phun plasma. Plasma có thể có nhiệt độ vượt quá 2800 ° C; vật liệu được phun được đưa vào dạng bột vào dòng plasma, như trong hình 18.25.
Kích thước hạt của bột thường là 30 đến 100 micron, được đo bằng bơm bánh răng. Vì nhiệt độ trong huyết tương rất cao, quá trình này có thể được sử dụng để lắng các lớp phủ chịu lửa không thể được áp dụng bởi quá trình ngọn lửa hoặc hồ quang, ví dụ, nó có thể lắng đọng cả lớp phủ thủy tinh.
Các thông số ảnh hưởng đến chất lượng lớp phủ bao gồm khoảng cách giữa các vòi phun, kích thước và loại hạt, điểm giới thiệu bột, dòng điện và điện áp hồ quang, loại khí plasma và khí mang hạt.
Cung cấp năng lượng cần thiết cho phun plasma dựa trên đầu ra dòng không đổi ở chu kỳ nhiệm vụ 100%. Các ngọn đuốc plasma được đánh giá ở mức 40 đến 100 kw, với dòng điện trực tiếp từ 100 đến 1100 ampe ở 40 đến 100 vôn. Argon và helium là các khí plasma thường được sử dụng nhất mặc dù nitơ và hydro đôi khi được sử dụng với chi phí thấp hơn.
Chất nền thường được duy trì ở dưới 150 ° C và nó được phủ với vận tốc bột từ 120 đến 300 m / giây, dẫn đến mật độ lớp phủ cao từ 85 đến 95% và cường độ liên kết đạt tới 6900 KPa. Độ xốp của tiền gửi có thể ảnh hưởng đến khả năng phủ để bảo vệ bề mặt khỏi bị ăn mòn. Niêm phong độ xốp, tuy nhiên, có thể được thực hiện bằng cách ngâm tẩm áp suất của epoxies và fluorocarbons.
Phun plasma có thể được sử dụng để phun kim loại, gốm sứ (oxit và cacbua), gốm kim loại và vật liệu tổng hợp, như được liệt kê trong bảng 18.1.:
Kim loại thay đổi từ các kim loại mềm như nhôm và kẽm cho các ứng dụng chống ăn mòn cho đến vật liệu cứng gốc coban cho các ứng dụng chống mài mòn.
Các lớp phủ caramic phổ biến nhất là oxit nhôm và oxit crom hoặc hỗn hợp crôm và silica. Chúng được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng chống mài mòn. Các loại gốm như zirconia ổn định yttria, zirconate magiê và zirconia ổn định calcia được sử dụng cho lớp phủ rào cản nhiệt trên các thành phần động cơ và tương tự. Nhôm oxit và magiê / alumina thường được sử dụng cho các ứng dụng cách điện.
Các vật tư tiêu hao phổ biến nhất để phun plasma là cacbua vonfram / coban cho các ứng dụng chống mài mòn.
Các vật tư tổng hợp như bột kim loại / than chì và bột disulphide kim loại / molypden thường được sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt.
Phun plasma đã được sử dụng rộng rãi trong các thành phần quan trọng đến nỗi có một cơ sở dữ liệu quan trọng có sẵn trên các thuộc tính của nhiều khoản tiền gửi.
Phun plasma chân không là một biến thể của quá trình trong đó phần gia công và mỏ hàn plasma được đặt trong buồng chân không với áp suất 50 torr. Những lợi thế được tuyên bố là độ bền liên kết cao hơn và kiểm soát kích thước tuyệt vời trên độ dày lớp phủ.
Nhược điểm lớn nhất của phun plasma so với các quy trình phun nhiệt khác là giá thành của thiết bị và nó đắt nhất trong các quy trình có thể được mua. Ngoài ra, các thiết bị phức tạp và cồng kềnh.
Mặc dù có những nhược điểm này, quá trình phun plasma là đặc điểm của quá trình phun nhiệt vì có nhiều loại kim loại có thể lắng đọng, độ xốp thấp, cường độ liên kết cao và tốc độ lắng đọng cao đạt được với quy trình này.
(iv) Lớp phủ súng kích nổ :
Quá trình kích nổ hoặc súng d là một quy trình độc quyền của Công ty Sản phẩm Hàng không Linde liên quan đến việc kích nổ hỗn hợp oxy và axetylen để làm tan chảy và làm tổn thương vật liệu phủ trên bề mặt chất nền. Mặc dù quá trình được phát triển vào khoảng năm 1960, nó vẫn thuộc sở hữu của nhiều chi tiết liên quan đến việc tạo ra các tham số thích hợp để đạt được các ứng dụng lớp phủ thành công.
Hình 18, 26 cho thấy các yếu tố cơ bản của súng d bao gồm nòng dài (vài mét) có đường kính khoảng 25 mm bên trong. Bột có kích thước hạt 60 micron được đưa vào súng ở áp suất thấp và sau đó hỗn hợp khí oxy-axetylen được đưa vào buồng đốt và kích nổ với sự trợ giúp của bugi.
Nhiệt độ kích nổ là khoảng 3900 ° C, đủ để làm tan chảy hầu hết các vật liệu. Vụ nổ tạo ra vận tốc hạt khoảng 7300 m / giây. Các vụ nổ được lặp đi lặp lại 4 đến 8 lần / giây và khí nitơ được sử dụng để xả các sản phẩm đốt sau mỗi lần phát nổ và phun khí carbon dioxide lỏng được sử dụng để làm mát phôi trong quá trình phun để tránh thay đổi và luyện kim. Mỗi vụ nổ tạo ra độ dày lớp phủ của một vài micron. Phạm vi điển hình cho độ dày than là 75 đến 125 micron với độ nhám bề mặt của lớp phủ lắng đọng trong khoảng 3 đến 6 micron rms và phạm vi độ xốp thấp từ 0-25 đến 1 phần trăm.
Một nhược điểm lớn của quy trình là nó tạo ra tiếng ồn đáng kể do đó nó được lắp đặt trong phòng cách âm với tường bê tông dày 45 cm. Nhà điều hành vận hành súng từ bên ngoài phòng liên quan đến cơ giới hóa đáng kể.
Hầu như bất kỳ vật liệu nào cũng có thể được phun bằng súng d nhưng quá trình này được sử dụng rộng rãi nhất để phun các lớp phủ công nghệ cao, cacbua, gốm sứ và vật liệu tổng hợp phức tạp. Độ bền liên kết cao tới 70 MPa có thể đạt được và lớp phủ thu được được coi là lớp phủ phun nhiệt hàng đầu.
Các vật liệu thường được phun bằng súng d bao gồm alumina, alumina-Titania, crôm cacbua, cacbua vonfram với chất kết dính coban; hỗn hợp cacbua vonfram-vonfram-crom với chất kết dính hợp kim niken-crom. Đây chủ yếu là lớp phủ chống mài mòn cho dịch vụ nhiệt độ cao. Các ứng dụng cụ thể bao gồm đồng hồ đo vòng và phích cắm mạ d-gun, các cạnh của máy cắt phải chịu sự mài mòn mạnh như dao trượt cho cao su và nhựa hoặc ống khoan để cắt gạch và giấy cách âm.
(v) Phun phản lực đốt:
Quá trình phun nhiệt này được giới thiệu cho ngành công nghiệp năm1981 nhằm cạnh tranh với quy trình súng chất lượng và được biết đến với tên thương mại Jet-Kote. Nó có lợi thế là có thể mua thiết bị cho nó trong khi thiết bị súng không được bán và việc phun thuốc có thể được thực hiện tại một trong 20 trung tâm kỳ quặc của công ty Linde Air Products, có thiết bị.
Trong mỏ hàn phun phản lực đốt, được thể hiện dưới dạng sơ đồ trong hình 18, 27, oxy và khí nhiên liệu như hydro, propylene hoặc các khí hydrocarbon khác được đốt cháy bằng ngọn lửa thí điểm trong buồng đốt của mỏ hàn nằm đúng góc với vòi phun. Vật liệu được phun được đưa vào trung tâm của luồng phản lực từ bộ nạp bột sử dụng khí mang tương thích với hỗn hợp khí oxy-nhiên liệu.
Áp suất của khí đốt nằm trong khoảng từ 400 đến 600 KPa và nhiệt độ ngọn lửa tại điểm giới thiệu bột là khoảng 3000 ° C. Máy bay phản lực khí đốt có thể có vận tốc tối đa khoảng 1400 m / giây (khoảng 4 mach), nhanh hơn so với súng d. Độ bền liên kết của lớp phủ là một hàm của vận tốc và nhiệt độ của hạt, và thường trên 70 MPa. Mật độ tiền gửi là 90% hoặc cao hơn mật độ lý thuyết, với kiểu phun có đường kính khoảng 25 mm. Vật liệu có thể được gửi với tốc độ khoảng 4, 5 Kg mỗi giờ.
Với máy bay phản lực phun cacbua vonfram / coban là vật liệu tiêu hao phổ biến nhất cho các ứng dụng hao mòn và quá trình này đã được sử dụng thành công cho vật liệu cứng gốc coban, gốm sứ, thép không gỉ và các vật liệu chống ăn mòn khác.
Ưu điểm chính của quy trình là thiết bị có thể được mua với chi phí thấp hơn so với thiết bị phun plasma. Những hạn chế chính của nó là thiếu các vật tư tiêu hao có thể áp dụng, các yêu cầu an toàn trong việc hạn chế phản ứng đốt kiểu tên lửa trong mỏ hàn và chi phí gas cao do áp suất cao và tốc độ dòng chảy cao lên tới 28 m 3 / giờ đối với oxy.
Bước # 4. Đặc điểm và đánh giá lớp phủ:
Các tính chất cơ lý của tiền gửi phun thường khác rất nhiều so với các vật liệu ban đầu vì cấu trúc lắng đọng là lamellar và không đồng nhất. Lớp phủ do đó phải được kiểm tra các vết nứt, lỗ kim, mụn nước và lỗ rỗng. Bởi vì lớp phủ phun là xốp, chúng phải được thu nhỏ bằng chất trám kín thích hợp nếu được sử dụng cho các ứng dụng chống ăn mòn. Vì các lớp phủ này tuân theo một liên kết cơ học, chúng không nên được sử dụng trong các điều kiện dịch vụ gặp phải tác động và vùi dập.
Độ dày lớp phủ được quyết định bởi các yêu cầu dịch vụ và chi phí liên quan. Tổng độ dày của lớp phủ được phun trên trục được xác định bởi dung sai hao mòn tối đa, độ dày lớp phủ tối thiểu phải được phun và dung sai hoàn thiện. Độ dày lớp phủ tối thiểu phụ thuộc vào đường kính trục như được nêu trong bảng 18.2.
Biến động về độ dày của lớp lắng phụ thuộc vào loại chuẩn bị bề mặt và tổng biến thiên cho việc phun sản xuất thông thường với thiết bị được gắn là 0 05 mm đối với phun dây.
Co ngót của lớp phủ phun cũng cần xem xét cẩn thận vì nó ảnh hưởng đến độ dày của lớp phủ cuối cùng. Ứng suất có thể gây nứt lớp phủ kim loại dày có giá trị co ngót cao như trường hợp với lớp phủ bằng thép không gỉ austenitic (ASS).
Tuy nhiên, vấn đề đặc biệt này có thể được giải quyết bằng cách phun thép không gỉ martensitic (MSS) đầu tiên lên bề mặt và sau đó phun ASS lên nó để có được độ dày mong muốn. Vòi phun MSS tạo ra một liên kết mạnh mẽ với chất nền thép carbon, có độ bền tốt trong điều kiện được phun và cung cấp một bề mặt tuyệt vời cho lớp phủ ASS.
Một số lớp phủ được phun được xử lý bổ sung để tạo ra phản ứng tổng hợp hiệu quả hơn với chất nền. Sự kết hợp của các cặn phun được thực hiện bằng cách gia nhiệt từ từ và đồng đều đến nhiệt độ nhiệt hạch từ 1000 đến 1300 ° C tùy thuộc vào vật liệu luyện kim.
Các phương pháp khác nhau được sử dụng để xử lý nhiệt hạch bao gồm mỏ hàn khí oxy, lò đốt hoặc đốt nóng cảm ứng thường với khí quyển trung tính hoặc khử để tránh quá trình oxy hóa cả cặn và chất nền trước khi đạt được nhiệt độ nhiệt hạch. Kiểm soát nhiệt độ chính xác là cần thiết để có được một lớp phủ hợp nhất chất lượng.
Các ứng dụng:
Việc phun kim loại ban đầu được dự định để xây dựng các bề mặt đã bị mòn, bị xói mòn, bị sai lệch hoặc gia công sai; tuy nhiên hiện nay ứng dụng của nó bao gồm các lĩnh vực khác nhau bao gồm bảo vệ chống ăn mòn và oxy hóa, các yếu tố máy móc, công nghiệp, đúc, máy bay và tên lửa.
Một công dụng khá ngoạn mục của phun kim loại là lớp phủ bằng da, gốm sứ, gỗ và các mặt hàng vải, mà không làm hỏng vật liệu lót.
Nhôm, kẽm và thép không gỉ được phun để bảo vệ bề mặt khỏi quá trình oxy hóa và chống ăn mòn. Cặn hợp kim cứng thường được sử dụng trên các bộ phận của máy như pít tông bơm, thanh bơm, ram thủy lực, bộ phận đóng gói của trục tuabin hơi và van.
Tiền gửi nhiều lớp của các vật liệu khác nhau được sử dụng để bảo vệ oxy hóa cho nồi xyanua, các bộ phận lò nung, hộp ủ, và băng tải lò.
Gốm sứ Zirconia và alumina đôi khi được sử dụng để cung cấp các lớp rào cản.
Đường viền của các mẫu đắt tiền và các tấm diêm có thể được thay đổi bằng cách phun sơn sau đó là hoàn thiện thích hợp. Đúc bị lỗi cũng có thể được cứu vãn bằng cách lắng đọng phun.
Trong ngành công nghiệp điện, tiền gửi phun kim loại được sử dụng để cung cấp điện trở cao hơn 50 đến 100% so với vật liệu tương tự ở dạng đúc hoặc rèn. Các ứng dụng này bao gồm phun đồng lên các điểm tiếp xúc điện, bàn chải carbon và kính trong cầu chì ô tô cũng như bạc trên các điểm tiếp xúc bằng đồng. Tiền gửi phun gốm được sử dụng trong ngành công nghiệp điện cho cách điện. Việc che chắn từ tính của các thành phần điện có thể được thực hiện với sự tích tụ kẽm được áp dụng cho các trường hợp điện tử và charka. Tấm ngưng tụ có thể được thực hiện bằng cách phun nhôm trên cả hai mặt của băng vải.
Trong máy bay và tên lửa, quá trình này được sử dụng cho các con dấu không khí và các bề mặt chống mài mòn để ngăn chặn sự xáo trộn và phi nước đại ở nhiệt độ cao.
