Ruiskutusmenetelmät

Ruiskutus — Tekninen prosessi pinnoitteiden muodostamiseksi ruiskuttamalla nestemäisiä dispergoituja hiukkasia, jotka kerrostuvat iskun yhteydessä pintaan osuessaan. Hiukkasten jäähdytysnopeus on 10 000-100 000 000 astetta sekunnissa, mikä johtaa ruiskutetun pinnoitteen erittäin nopeaan kiteytymiseen ja alhaiseen pinnan kuumennuslämpötilaan.

Pinnoitteet ruiskutetaan lisäämään korroosionkestävyyttä, kulutuskestävyyttä, lämmönkestävyyttä sekä kuluneiden osien ja osien korjausta.

On olemassa useita tapoja ruiskuttaa pinnoitteita:

1) Liekkiruiskutus langalla, jauheella tai puikolla (kuvat 1, 2). Dispergoitunut materiaali sulatetaan kaasupolttimen liekissä polttamalla palavaa kaasua (yleensä asetyleeni-happiseosta suhteessa 1:1) ja kuljetetaan pintaan paineilmavirran avulla. Ruiskutettavan materiaalin sulamislämpötilan tulee olla alhaisempi kuin palavan seoksen liekin lämpötila (taulukko 1).

Tämän menetelmän etuja ovat laitteiden ja sen toiminnan alhaiset kustannukset.

Riisi. 1. Liekkilankaruiskutus

Riisi. 2.Kaavio postilangan ruiskutuslaitteistosta: 1 — ilmankuivain, 2 — paineilman vastaanotin, 3 — polttokaasusylinteri, 4 — supistimet, 5 — suodatin, 6 — happisylinteri, 7 — rotametrit, 8 — ruiskupoltin, 9 — langansyöttö kanava

Taulukko 1. Palavien seosten liekin lämpötila

2) Räjähdysruiskutus (kuva 3) suoritetaan useita jaksoja sekunnissa, jokaisella jaksolla ruiskutetun kerroksen paksuus on noin 6 mikronia. Dispergoituneilla hiukkasilla on korkea lämpötila (yli 4000 astetta) ja nopeus (yli 800 m/s). Tässä tapauksessa perusmetallin lämpötila on alhainen, mikä sulkee pois sen lämpömuodonmuutoksen. Räjähdysaallon vaikutuksesta voi kuitenkin tapahtua muodonmuutoksia, mikä rajoittaa tämän menetelmän soveltamista. Räjähdyslaitteiden kustannukset ovat myös korkeat; tarvitaan erikoiskamera.

Riisi. 3. Ruiskutus räjäytyksellä: 1 — asetyleenin syöttö, 2 — happi, 3 — typpi, 4 — ruiskutettu jauhe, 5 — sytytin, 6 — vesijäähdytysputki, 7 — yksityiskohta.

3) Valokaarimetallointi (kuva 4). Sähkömetallointilaitteen johtoon syötetään kaksi lankaa, joista toinen toimii anodina ja toinen katodina. Niiden väliin syntyy sähkökaari ja lanka sulaa. Ruiskutus tehdään paineilmalla. Prosessi tapahtuu tasavirralla. Tällä menetelmällä on seuraavat edut:

a) korkea tuottavuus (jopa 40 kg / h ruiskutettu metalli),

b) kestävämpiä pinnoitteita, joilla on korkea tarttuvuus liekkimenetelmään verrattuna,

c) mahdollisuus käyttää eri metalleja lankoja mahdollistaa "pseudoseospinnoitteen" aikaansaamisen,

d) alhaiset käyttökustannukset.

Metallikaarimetalloinnin haitat ovat:

a) ruiskutettujen materiaalien ylikuumenemisen ja hapettumisen mahdollisuus pienellä syöttönopeudella,

b) ruiskutettujen materiaalien seosaineiden polttaminen.

Riisi. 4. Sähkökaaren metallointi: 1 — paineilman syöttö, 2 — langansyöttö, 3 — suutin, 4 — johtavat johdot, 5 — yksityiskohta.

4) Plasmasuihkutus (kuva 5). Plasmatroneissa anodi on vesijäähdytteinen suutin ja katodi volframitanko. Argonia ja typpeä käytetään yleisesti plasmaa muodostavina kaasuina, joskus lisättynä vetyä. Lämpötila suuttimen ulostulossa voi olla useita kymmeniä tuhansia asteita; kaasun jyrkän laajenemisen seurauksena plasmasuihku saa suuren liike-energian.

Korkean lämpötilan plasmaruiskutusprosessi mahdollistaa tulenkestävien pinnoitteiden levittämisen. Ruiskutuskuvion vaihtaminen mahdollistaa monenlaisten materiaalien käytön metallista orgaanisiin aineisiin. Tällaisten pinnoitteiden tiheys ja tarttuvuus ovat myös korkeat.Tämän menetelmän haittoja ovat suhteellisen alhainen tuottavuus ja voimakas ultraviolettisäteily.

Lue lisää tästä pinnoitusmenetelmästä täältä: Plasmaspray Coatings

Riisi. 5. Plasmasumutus: 1 — inertti kaasu, 2 — jäähdytysvesi, 3 — tasavirta, 4 — ruiskutettu materiaali, 5 — katodi, 6 — anodi, 7 — osa.

5) Sähköpulssiruiskutus (kuva 6). Menetelmä perustuu langan räjähdysmäiseen sulamiseen, kun sen läpi kulkee kondensaattorin sähköpurkaus. Tässä tapauksessa noin 60 % langasta sulaa ja loput 40 % menee kaasumaiseen tilaan. Sula koostuu hyvin pienistä hiukkasista muutamasta sadasosasta muutamaan millimetriin.Jos purkaustaso on liian suuri, metallilangassa oleva metalli muuttuu kokonaan kaasuksi. Hiukkasten liikkuminen ruiskutettua pintaa kohti johtuu kaasun laajenemisesta räjähdyksen aikana.

Menetelmän etuja ovat hapettumisen puuttuminen ilman siirtymisen seurauksena, pinnoitteen suuri tiheys ja tarttuvuus. Haittoja ovat materiaalien valinnan rajoitus (niiden on oltava sähköä johtavia) sekä paksujen pinnoitteiden mahdottomuus.

Riisi. 6. Sähköpulssiruiskutuksen kaavio: CH — virtalähde kondensaattorille, C — kondensaattori, R — vastus, SW — kytkin, EW — johto, B — yksityiskohta.

6) Laserruiskutus (kuva 7). Laserruiskutuksessa jauhe syötetään lasersäteeseen syöttösuuttimen kautta. Lasersäteessä jauhe sulatetaan ja levitetään työkappaleeseen. Suojakaasu toimii suojana hapettumista vastaan. Laserruiskutuksen käyttöalue on meisto-, taivutus- ja leikkaustyökalujen pinnoitus.

Jauhemateriaaleja käytetään liekki-, plasma-, laser- ja räjähdyssuihkutukseen. Lanka tai tikku — kaasuliekki-, sähkökaare- ja sähköpulssiruiskutukseen. Mitä hienompi jauhefraktio, sitä pienempi huokoisuus, sitä parempi tarttuvuus ja pinnoitteen laatu. Jokaisen ruiskutustavan ruiskutettava pinta on vähintään 100 mm:n etäisyydellä suuttimesta.

Riisi. 7. Laserruiskutus: 1 — lasersäde, 2 — suojakaasu, 3 — jauhe, 4 — yksityiskohta.

Ruiskutetut osat

Pinnoitteet ruiskutetaan:

• yleinen koneenrakennus osien (laakerit, rullat, hammaspyörät, mittarit, mukaan lukien kierteiset, konekeskukset, meistit ja lävistimet jne.) vahvistamiseen;

• autoteollisuudessa kampiakselien ja nokka-akselien, jarrujen nivelten, sylinterien, männänpäiden ja -renkaiden, kytkinlevyjen, pakoventtiilien pinnoittamiseen;

• ilmailuteollisuudessa moottoreiden suuttimien ja muiden osien peittämiseen, turbiinien siipiin, rungon vuoraukseen;

• sähköteknisessä teollisuudessa - kondensaattoreiden pinnoittamiseen, antenniheijastimiin;

• kemian- ja petrokemian teollisuudessa — venttiilien ja venttiilin istukkaiden, suuttimien, mäntien, akselien, juoksupyörien, pumppusylintereiden, polttokammioiden peittämiseen, meriympäristössä toimivien metallirakenteiden korroosiosuojaukseen;

• lääketieteessä - otsonaattorien, proteesien elektrodien ruiskuttamiseen;

• jokapäiväisessä elämässä - keittiölaitteiden (astiat, liesi) vahvistamiseen.