Газопламенное напыление металла оборудование

Обновлено: 05.10.2024

По своей природе процессы наплавки и напыления подобны пайке, когда соединения осуществляются на грани жидкого и твердого металла. Эти процессы требуют хорошего смачивания поверхностей основного металла, что достигается подбором соответствующего состава присадочных материалов и флюсов в сочетании с тщательной подготовкой поверхности.

В табл. 26 приведены сведения о наплавочных материалах для газопламенной наплавки. В качестве флюса при наплавке стеллита применяют буру или смесь: 20 % буры, 68 % борной кислоты и 2% плавикового шпата, а при наплавке сормайта — смесь 50 % буры, 47 % двууглекислой соды и 3 % кремнезема.

Расход ацетилена составляет 100…120 л/ч на 1 мм толщины металла с небольшим его избытком. Максимальная глубина проплавления не должна превышать 0,3…0,5 мм, толщина наплавленного слоя регулируется углом наклона детали к горизонту. Горелку (ось мундштука) нужно располагать под углом 30…35°. Наплавку можно выполнять как левым, так и правым способами непрерывными или обратноступенчатыми валиками.

Предварительный подогрев составляет 500…700 °С, иногда процесс ведут и с таким же сопутствующим подогревом. Мелкие и среднегабаритные детали достаточно нагревать до 300…500 °С. Наплавку выполняют в один слой 2…3 мм, если деталь работает при ударном нагружении, и в несколько слоев общей толщиной 4…8 мм, если деталь работает в условиях трения металла о металл.

Таблица 26. Материалы для газопламенной наплавки твердых сплавов

При газопорошковой наплавке присадочный материал подается в виде порошкового сплава (табл. 27) через газокислородное пламя в место наплавки, для чего используются специальные горелки. Порошки, как правило, самофлюсующиеся со сферической формой 40…100 мкм и не требуют дополнительного применения флюсов.

Наплавка ведется с предварительным подогревом детали до температуры 300…400 °С. На поверхности напыляют слой (0,2 мм) и пламенем нагревают участок до температуры смачивания основного металла. Затем горелку отводят на расстояние 1,5…2 длины ядра пламени и, плавно подавая порошок в него, наплавляют слой материала толщиной до 1 мм. В случае необходимости наплавки слоя большей ширины пламенем горелки переплавляют нанесенный слой и затем наплавляют новый слой. Этот способ обеспечивает получение тонкослойного наплавленного металла в труднодоступных местах и в любом пространственном положении.

Таблица 27. Порошковые наплавочные материалы для газопорошковой наплавки

Газотермическое напыление используют для защиты металлоконструкций от коррозии, повышения износостойких, антикоррозионных и жаростойких свойств поверхностей, восстановления размеров и декоративной отделки деталей. Нагрев распыляемого материала осуществляется ацетилено-кислородным пламенем, а распыление частиц — динамическим напором газового пламени, поскольку частицы инжектируются в него струей кислорода и подсасываются из атмосферы воздуха. Напыление осуществляют с помощью материалов в виде стандартных сварочных проволок или специальных порошков металлических (табл. 28) или из полимерных материалов (табл. 29).

Для повышения стабильности качества напыляемого материала и механизации процесса нанесения покрытия разработаны специальные гибкие шнуровые материалы (ГШМ). Они представляют собой получаемый экструзией композиционный материал шнурового типа, состоящий из порошкового наполнителя и органического связующего, сгорающего в пламени и не оставляющего на поверхности изделия продуктов разложения; ГШМ имеют диаметр 1,5…6,35 мм и длину 15 м, они намотаны на бобину, что позволяет получить высокий коэффициент использования материала и автоматизировать процесс напыления.

Разработано несколько серий ГШМ: «Сфекорд — ЭКЗО» на основе сплавов с компонентами, обладающими экзотермическим эффектом, «Сфекорд — керамика» на основе оксидов алюминия, титана, хрома, циркония, «Сфекорд — Рок-Дюр» на основе самофлюсующихся сплавов системы Ni(Co)-Cr-B-Si и их смесей с карбидом вольфрама и т.д. Перспективно применение материалов для создания аморфных металлических покрытий на основе железа, кобальта и никеля, особенно в узлах трения, при абразивном и коррозионном воздействии. Материалы могут быть в виде порошковой проволоки, порошка или ГШМ (табл. 30).

Оборудование для напыления

ООО «Плазмацентр» поставляет различные виды оборудования для напыления, к которому относится горелки для газопламенного напыления, оборудование для микроплазменного напыления, оборудование для высокоскоростного напыления. Также возможна поставка оборудования для плазменного напыления и оборудования для детонационного напыления.

Если Вы не знаете какая технология напыления подойдет для решения Вашей задачи, пришлите нам запрос с указанием требований к покрытию и условиями эксплуатации изделий и наши специалисты подберут оптимальное оборудование.

Помимо поставки оборудования мы также готовы поставить технологию и провести обучение.

Ко всему предлагаемому оборудованию мы занимаемся поставкой запасных частей и расходных материалов.

Изготовление деталей и изделий с функциональными свойствами поверхности, например, износостойкостью (за исключением деталей, испытывающих ударно-абразивное изнашивание), антифрикционностью, коррозионностойкостью, жаростойкостью, кавитационностойкостью, эрозионностойкостью, электроизоляцией, стойкостью против фреттинг-коррозии, декоративными характеристиками и др. Использование для восстановления размеров изношенных и бракованных поверхностей, нанесения ретенционных покрытий в стоматологии.

Установка предназначена для сверхзвукового (высокоскоростного) газопламенного порошкового напыления (метод HVOF) c использованием горелки с аксиальной подачей порошка в камеру сгорания газов и последующим прохождением газопорошковой смеси через расширяющееся сопло Лаваля

Горелка является универсальным многоцелевым оборудованием предназначенным для газопламенного порошкового напыления и наплавки порошков на основе железа, никеля, кобальта, меди, а также нанесения керамических покрытий и баббита.

EuTronic ® Arc Spray 4 - прочный, надежный и простой в использовании спрей. Пистолет и механизм подачи проволоки подключены к источнику питания с силой тока 350 А. Данный источник имеет высокий уровень изоляции, что обеспечивает высокую надежность в самых жестких условиях работы.

услуги по восстановлению деталей, нанесению покрытий, напылению в вакууме, микроплазменному напылению, электроискровому легированию, плазменной обработке, аттестации покрытий, напылению нитрида титана, ремонту валов, покрытию от коррозии, нанесению защитного покрытия, упрочнению деталей;
поставка оборудования для процессов финишного плазменного упрочнения, сварки, пайки, наплавки, напыления (например, газотермического, газопламенного, микроплазменного, высокоскоростного и детонационного напыления), электроискрового легирования, приборов контроля, порошковых дозаторов, плазмотронов и другого оборудования;
поставка расходных материалов, таких как сварочная проволока, электроды, прутки для сварки, порошки для напыления, порошки для наплавки, порошки для аддитивных технологий, проволока для наплавки и другие материалы для процессов сварки, наплавки, напыления, аддитивных технологий и упрочнения;
проведение НИОКР в области инженерии поверхности, трибологии покрытий, плазменных методов обработки, выбора оптимальных покрытий и методов их нанесения; , консалтинг в области наплавки, напыления, упрочнения, модификации, закалки.

Наши менеджеры подробно расскажут об имеющихся у нас технологиях нанесения покрытий, упрочнения, восстановления, придания свойств поверхности, а также о стоимости услуг компании.

Особенности и преимущества газопламенного напыления

Газопламенное напыление: общие сведения о технологии и особенности присадочных материалов. Основные этапы технологического процесса. Выбор горючего газа. Преимущества и недостатки. Используемые установки и пистолеты при обработке металла.

Газопламенное напыление – метод нанесения специального покрытия на поверхность с целью получения дополнительных качеств. В качестве распыляемого материала используют металлические или полимерные порошки. Их нагревают до пластичного состояния с помощью пламени, которое формируется при сгорании смеси кислорода с пропаном или ацетиленом. Перенос на поверхность металла осуществляется с помощью сжатого воздуха.

Метод относится к категории газотермического напыления. По сравнению с другими способами металлизации он выгодно отличается высокой производительностью и низкой себестоимостью работ.

Общие сведения о методе газопламенного напыления

В основе метода лежит использование тепловой и кинетической энергии для повышения реставрационных, функциональных или декоративных характеристик изделия. Присадочный материал для выполнения работ выпускают в следующих формах:

Для каждого вида существует своя сфера применения. Например, для реставрации деталей машин и механизмов специалисты рекомендуют использовать порошки. В отличие от проволоки они позволяют менять состав покрытия, что способствует повышению качества напыляемого слоя.

Процедура обработки изделия состоит из следующих этапов:

Порошок подают в зону термической обработки. Он может поступать по каналам питателя или подаваться с внешней стороны горелки.
Под действием высокой температуры присадочный материал оплавляется, приобретая пластичные свойства.
Газ выполняет функции переноса состава на обрабатываемую поверхность. Летящие частицы перемещаются с большой скоростью – она может достигать 160 м/с.
Распыленный материал формирует защитный слой при взаимодействии с поверхностью.

Проволока или прутки подаются в зону термической обработки с помощью роликового механизма. Средняя величина сечения присадочного материала составляет 3 мм. При обработке больших площадей для повышения производительности допустимо использовать проволоку диаметром до 7 мм.

Существует и метод высокоскоростного газопламенного напыления, который отличается высокой скоростью подачи присадочного материала. Ввиду значительной отдачи исключена возможность обработки поверхности в ручном режиме. Все работы выполняют на автоматическом или роботизированном оборудовании.

Как было указано выше, температурная обработка осуществляется за счет тепловой энергии, которая образуется при сгорании горючего газа в кислородной среде. Наилучших результатов можно добиться при использовании ацетилена. Его температура горения варьируется в пределах 3100–3200 ºC. Для сравнения приведем аналогичные характеристики доступных заменителей:

Вид горючего газа	Теплота сгорания, кДж/м³	Температура пламени в кислородной среде, ºC	Расход кислорода, м³/ч
Ацетилен	52800	3100-3200	2,5
Водород	10060	2100–2500	0,5
Метан	33520	2000–2700	2,03
Пропан	87150	2400–2700	5,15
Бутан	116480	2400–2700	6,8

окислительное;
нормальное;
восстановительное.

Во втором случае соотношение газов паритетное. Окислительное пламя характеризуется избытком кислорода, а восстановительное – горючего вещества.

Благодаря малому тепловому воздействию на обрабатываемую заготовку существует возможность нанесения покрытия практически на любой материал: стекло, пластик, фарфор и даже дерево или бумагу. Другие методы модификации поверхности предназначены преимущественно для изделий из металла.
В процессе обработки заготовка не подвергается тепловой деформации и не меняет своих параметров.
С помощью установок для газопламенного напыления можно обрабатывать заготовку различными составами. Это позволяет придавать поверхности различные свойства без замены оборудования.
Неограниченный размер обрабатываемой площади. Другие способы металлизации ограничены различными факторами: для цементации – размером печи, для электролитического осаждения – габаритами емкости с раствором.
Низкая себестоимость обработки. Лучше всего эффект проявляется при газопламенном напылении больших площадей.
Большая толщина покрытия позволяет использовать метод для реставрации различных деталей. Припуск под обработку не превышает 0,7 мм.
Простота рабочего оборудования и его мобильность дает возможность применения газопламенного напыления в труднодоступных местах. Технологическая операция также не отличается особой сложностью.
Благодаря широкому выбору присадочных материалов можно получить изделие с заданными свойствами, не прибегая к прочим методам модификации поверхности.

Естественно, имеются и недостатки:

Газопламенное напыление малоэффективно при обработке мелких деталей. Это связано с высоким коэффициентом расхода присадочного материала.
Тяжелые условия производства. Для предварительной подготовки изделия выполняют пескоструйную обработку, что приводит к повышенному уровню запыленности рабочего участка.
В процессе напыления мелкие частицы состава остаются в воздухе. По этой причине к производственным помещениям предъявляют повышенные требования по системе вентиляции.

Назначение и применение метода

Газопламенное напыление широко применяется в различных отраслях современной промышленности. С помощью технологии выполняют следующие работы:

нанесение антикоррозийного покрытия;
восстановление баббитового слоя подшипников;
создание электропроводящего или электроизоляционного слоя;
декоративная обработка различных поверхностей;
устранение дефектов цветного и черного литья;
ремонт деталей вращения: валов, цапф или кулачков.

Свойства поверхности зависят от типа состава. Например, для повешения жаростойкости поверхности применяют газопламенное напыление алюминиевым порошком. Такая процедура называется алитированием.

Применяемое оборудование

Современные производители предлагают широкий выбор установок для газопламенного напыления. В качестве примера рассмотрим устройство оборудования отечественного производства типа ППМ-10 (на фото).

Ее назначение – нанесение защитных покрытий с различными функциональными свойствами в ручном или механизированном режиме. В качестве присадочного вещества используется материал порошкового типа.

Основными узлами установки являются:

Распылительный аппарат, который имеет внешнее сходство с пистолетом.
Пульт управления газами.
Камера для выполнения обработки.
Подставки.

Для выполнения газопламенного напыления используются следующие расходные материалы:

ацетилен;
кислород;
воздух, очищенный от влаги и механических включений.

Газопламенное напыление – востребованная технология, основными достоинствами которой являются высокая производительность и низкая себестоимость работ. А вы сталкивались с этим методом обработки? Как вы считаете, в какой отрасли промышленности газопламенное напыление пользуется наибольшим спросом? Напишите ваше мнение в блоке комментариев.

Оборудование компании «Плазмацентр»

Безвакуумное и бескамерное нанесение методом ФПУ функциональных (износостойких, антифрикционных, температуроустойчивых, трибологических, диэлектрических, алмазоподобных, биосовместимых, бактерицидных и др.) нанокомпозитных покрытий толщиной до 3 мкм на детали машин, механизмов, оборудования, технологической оснастки, имплантатов и инструмент с целью увеличения их ресурса, надежности и конкурентоспособности.

Нанесение функциональных покрытий с помощью импульсных плазменно-искровых разрядов в воздушной среде при периодическом контактировании электрода с изделием, вследствие чего осуществляется перенос и осаждение расходуемого материала электрода на поверхность изделия.

Изготовление деталей и изделий с износо- и/или коррозионностойкими свойствами поверхности, а также восстановление размеров изношенных и бракованных деталей за счет нанесения покрытий, работающих в условиях высоких динамических, знакопеременных нагрузок или подверженных абразивному изнашиванию.

Предназначены для использования в процессах газотермического напыления, наплавки, аддитивных технологий и других технологических процессах для дозированной транспортировки и подачи порошковых материалов различного фракционного состава и физико-механических свойств.

Это основной элемент оборудования для плазменных методов обработки материалов.

Определение толщины тонкопленочных (в основном, толщиной не более 10 мкм) покрытий, наносимых с использованием PVD и CVD процессов.

Горелка SuperJet S Eutalloy предназначена для наплавки самофлюсующихся порошковых материалов на основе NiCrBSi, NiBSi или CoBSi по технологии Eutalloy, разработанной и запатентованной компанией Castolin Eutectic, с целью получения износостойких покрытий для защиты от разных типов износа.

Ацетилен-кислородная горелка CastoFuse для проплавления и нагрева порошков серии Eutalloy® RW.

EuTronic® GAP 3511 – оптимальный выбор для автоматической и ручной плазменной сварки и наплавки.

Сварочное оборудование компании Castolin-Eutectic

Поставка расходных материалов и оборудования для процессов наплавки, напыления и упрочнения.
Оказание услуг по ремонту, восстановлению, нанесению покрытий и упрочнению следующих деталей: ковочные штампы, обрезные штампы, лезвия ножниц, детали для горячей обработки, буры, молотки, ударные планки дробилок.
Изготовление и адаптацию оборудования для восстановления деталей.
Проведение НИОКР и совместных исследований, разработок и внедрений.
Обучение специалистов заказчика, консультации, сервис.

Назначение и применение газотермического напыления

Газотермическое напыление: суть технологии и сферы применения. Эксплуатационные свойства защитного покрытия. Основные источники тепла для газотермического напыления. Различия методов. Подготовка поверхности. Преимущества технологии. Используемое оборудование.

Газотермическое напыление – это технология нанесения специального покрытия на поверхность. Этим термином обозначают все процессы, связанные с обработкой заготовок материалами, которые не подвержены распаду под воздействием высокой температуры. Чаще всего процедуре модификации поверхности подвергают изделия из металла, пластика или бумаги.

Технология относится к категории энергосберегающих: масса нанесенного покрытия редко превышает десятые доли процента. По этой причине оборудование для газотермического напыления – непременный атрибут металлообрабатывающих предприятий, а также ремонтных цехов крупных объектов промышленности.

Сущность и назначение газотермического напыления

Сущность газотермического напыления покрытий заключается в использовании специальных материалов, которые поставляют в виде порошка, проволоки или прутков. Заготовку подают в высокотемпературную зону и нагревают до пластичного или жидкого состояния. Затем в камеру под большим давлением поступает газ: это может быть обычный воздух или особый состав в зависимости от требований к нанесенному покрытию и типа используемого оборудования. Его функция заключается в распылении основного материала на предварительно подготовленную поверхность. При взаимодействии с обрабатываемым изделием частицы, уровень нагрева которых близок к порогу плавления, деформируются и заполняют все поры и неровности заготовки. Так с помощью температуры и давления создается защитный слой, обладающий высокими эксплуатационными характеристиками.

Принцип действия оборудования основан на переносе расплавленного материала на подготовленную поверхность. Здесь можно увидеть сходство со сваркой. Ключевое отличие заключается в назначении процесса. Сварка призвана создать неразрывное соединение отдельных элементов, тогда как цель газотермического напыления – защитить поверхность от коррозии и других вредных факторов.

Качественное покрытие, устойчивое к внешним воздействиям, всегда востребовано на металлообрабатывающих предприятиях. С помощью рассматриваемой технологии можно снизить или полностью исключить негативное влияние следующих процессов:

изнашивания;
эрозии;
коррозии (в том числе и высокотемпературной).

В зависимости от типа используемых материалов газотермическую металлизацию с успехом применяют для создания термических барьеров, получения электроизоляционного слоя или экранирования поверхности от воздействия продуктов распада радиоактивных элементов.

Стремительное развитие технологии привело к тому, что с ее помощью была реализована возможность получения слоя с биологически активными свойствами для искусственного выращивания органов.

Газотермическое напыление включает в себя следующие методы модификации поверхности, которые различаются источниками тепла:

газопламенный;
детонационный;
плазменный;
напыление с оплавлением;
электродуговую металлизацию.

Тип энергии. Технологии могут использовать электричество или тепло, которое образуется в процессе горения газов.
Вид материала. Современное оборудование использует порошковые, стержневые или комбинированные методы напыления.
Степень защиты. Процесс может протекать в любых условиях, включая обработку в герметичных камерах с пониженным давлением.
Уровень автоматизации. Существует множество станков различной степени механизации. Например, при ручном режиме работы сопло перемещается оператором, а параметры потока распыляемого материала регулируются автоматически.

Особенности подготовки поверхности

От надежности сцепления защитного слоя с основной поверхностью зависят его долговечность и качественные характеристики. Кроме того, важную роль играют вид напыляемого материала и режим обработки.

Идеально подготовленная поверхность должна обладать незначительными дефектами, которые повысят адгезию защитного слоя. Для достижения оптимального результата обычно прибегают к следующим методам:

к абразивной обработке;
механическому воздействию;
накатке.

Для повышения сцепления специалисты рекомендуют выполнить напыление специальным экзотермическим порошком.

Преимущества технологии

Газотермическое напыление – универсальная технология. С ее помощью можно нанести покрытие без ограничений по размеру конструкции и температуре плавления. Толщина защитного слоя варьируется в пределах от 0,1 до 15 мм.
По сравнению с другими методами модификации технология относится к экологически чистым процессам.
Назначение покрытия с легкостью меняют путем изменения состава порошка.
Процедура характеризуется низким температурным воздействием на обрабатываемое изделие. Благодаря этому изделие не подвержено изменениям структуры под действием тепловой энергии.
Особенности технологии позволяют выполнять многократную обработку одного элемента в случае его износа.

Характеристики и специфика оборудования для газотермической модификации зависят от источника тепловой энергии. Например, современный комплекс для металлизации поверхности методом электродугового напыления состоит из следующих узлов:

линии механизированной подачи;
дробеструйной установки;
камеры для нанесения защитного слоя;
системы фильтрации воздуха;
погрузочно-разгрузочного механизма.

Источник тока располагается в соседнем помещении или на расстоянии не менее 10 метров от установки для металлизации.

Газотермическое напыление – стремительно развивающаяся технология модификации поверхности. Она востребована во многих отраслях промышленности, которые связаны с обработкой металлов. Немаловажным преимуществом является экологическая чистота: толчок к развитию во многом связан с ограничением гальванического хромирования и других методов, которые характеризуются загрязнением атмосферы.

Какой метод газотермического напыления вы считаете самым перспективным? Напишите ваше мнение в блоке комментариев.

Читайте также: