Газопламенное напыление в технологии ремонта машин

Газопламенное напыление в

Результатом этого процесса газопламенного напыления является формирование стабильного непрерывного напыления, которое достигается в ходе выполнения строгой последовательности действий: нагрев, плавление, диспергирование полученной смеси, перенос расплавленных частиц ацетилено-кислотного пламени материала на металлическую поверхность детали.
В процессе газопламенного напыления используется горелка на основе ацетилен-кислорода или пропан-кислорода. В ее пламя от питателя передается субстанция (например, проволока — установка FS15), она расплавляется и, с помощью сжатого воздуха, поступает на поверхность детали. Нагретая смесь, остывая, формирует на детали прочное покрытие.

Использовать такой способ работы допускается как в ручном режиме, так и с применением специального оборудования.

С помощью газопламенного напыления допускается наносить покрытия из следующих сплавов: железных, никелевых, медных, алюминиевых, цинковых.

Применение газопламенного напыления:

• восстановление работоспособности оборудования;
• усиление прочности новых деталей;
• изготовление запорной арматуры (75% от всех изготовленных за рубежом шаровых кранов);
• для восстановления геометрии деталей насосно-компрессорного оборудования, крышек и валов электродвигателей;
• восстановление баббитового покрытия подшипников;
• создание антикоррозийных покрытий;
• покрытия рилсан (изоляционные покрытия для трубопроводных систем);
• декоративные покрытия предметов, подвергающихся неблагоприятному внешнему воздействию окружающей среды (барельефы, памятники, фонтаны и т.д.)

В зависимости от того, для чего требуется создать покрытие, к нему предъявляются различные требования, т.е. изменяется его состав, толщина, плотность, плотность сцепления с поверхностью подложки.

В дальнейшем, после затвердевания, обрабатывать созданное напыление допускается с помощью шлифования или резанием. Такой способ обработки объясняется пористостью в 2-10% всех покрытий, созданных с помощью газопламенного напыления.

Преимущества газопламенного напыления:

• допускается использовать на объектах с любыми габаритами (трубопроводы, корабли, мосты, лопатки турбин и т.д.);
• можно задать необходимую пористость покрытия (до 30%) и его толщину;
• в качестве подложки используется дерево, стекло, металлы, пластмассы разных типов, композиционные материалы;
• при выполнении напыления покрываемая деталь не деформируется (т.к. не требуется ее сильный нагрев);
• наносить можно любые материалы, имеющие точку плавления или интервал размягчения;
• выполнять напыление допускается при нормальных погодных условиях, в воде, в специальном помещении с контролируемой инертной атмосферой;
• покрытие выполняется металлами, сплавами, карбидами, нитридами, боридами, пластмассами и комбинациями материалов с температурой плавления от 300°С до 3500°С;
• достигается снижение себестоимости конечного объекта, т.к. для его первоначального покрытия (до обработки) допустимо использовать менее дорогостоящие материалы;
• более эффективное использование материалов и энергоресурсов;
• повышение долговечности изделий, срока их эксплуатации;
• минимизировано влияние на детали таких явлений как коррозия, эрозия;
• относительно небольшие временные затраты на создание покрытия;
• низкий уровень шума в ходе работы;
• не высокий радиационный фон;
• возможность настройки процесса работы в автономном режиме;
• оборудованию не требуется сложный уход и техническое обслуживание;
• само оборудование мобильно и выполнять процесс напыления возможно непосредственно на объекте, без демонтажа деталей.

Недостатки технологии:

• при испытании прочности сцепления созданного напыления с поверхностью детали на нормальный прорыв иногда достигаются неприемлемые результаты (5–45 МПа);
• без дополнительной обработки запрещается использовать изделия с подобным покрытием в коррозийных средах из-за высокой пористости (5-25%);
• невозможно нанести покрытие из материалов, чья температура плавления выше 2800 °С;
• невысокий коэффициент использования энергии газопламенного потока на нагрев порошка (2–12 %).

Метод подачи материала при газопламенном напылении.

Порошковое газопламенное напыление Flame Powder Spray

Оборудование для порошкового напыления является наиболее доступным. Однако возникает трудность выбора порошка для напыления. Высококачественные материалы довольно дороги, дешевые — не дают стабильности покрытий; Порошок это самый доступный материал. Порошок для газопламенного напыления имеет много разновидностей исполнения, компонентов ,производителей ,качества. Соответственно присутствует огромное количество предложений и разброс цены. Следует принять решение о выборе критерия цена-качество.

Проволочное газопламенное напыление Flame Wire Spraying .

Имеет большую популярность благодаря своей универсальности. Наиболее экономичный способ нанесения покрытия. Один и тот же пистолет пр и годен для распыления алюминия, цинка, стали, никелевых сплавов, монеля, алюника, инконеля, молибдена; Компоненты проволоки, не имеют значения для распыляющего устройства, а значит, можно распылять различные материалы не перенастраивая оборудование газопламенного напыления при изменении задачи.

Шнуровое газопламенное напыление Flexicord thermal spray.

Этот способ газопламенного напыления очень схож с прутковым газопламенным напылением.

Прутковое газопламенное напыление Flame Spray Rods.

Требуют более внушительных финансовых затрат на покупку оборудования и материалов. Ввиду этого они считаются специфичными способами газопламенного напыления для узкопрофильного применения.

поставляет оборудование для металлизации. Прямые поставки оборудования и расходных материалов из Европы. Проектирование линий и участков газопламенной металлизации. Монтаж, сервис, поставка запчастей и расходных материалов, обучение технического и инженерного персонала, сертификация и аттестация.

тел. , моб., e-mail: [email protected] , web. www.akz34.ru

Теги: газопламенное напыление/газопламенное напыление металла/ оборудование для газопламенного напыления/ газопламенная металлизация/порошковое газопламенное напыление/ газопламенное напыление порошком/высокоскоростное газопламенное напыление

Этапы работ

1 этап. Подготовка поверхности.

В состав этапа подготовки поверхности входят следующие операции:

• обезжиривание поверхности изделия с помощью углеводородных растворителей в случае присутствия масляно-жировых включений.
• обмыв участков изделия с целью удаления солей, атмосферных загрязнений, закоксованностей;
• абразивоструйная, гидроабразивная или гидродинамическая очистка поверхности с целью удаления старого покрытия, ржавчины, окалины и придания шероховатости;
• сушка поверхности ( при использовании технологий гидроабразивной или гидродинамической очистки)
• ручная очистка и закругление острых углов, кромок, удаление заусенцев и варочных брызг.
• обдувка сжатым воздухом и обеспыливание поверхности.

Контроль качества подготовленной поверхности осуществляется на предмет соответствия следующим критериям:

• абразивоструйная очистка должна быть осуществлена до степени, определенной регламентом (ППР), как правило, это степень SA 2- 2,5 — 3 по ISO 8501 и проверена визуально путем сравнения с эталоном;
• ручная очистка должна быть осуществлена до степени St 2- 2,5- 3 по ISO 8501 и проверена визуально путем сравнения эталоном;
• шероховатость Rz мкм (в зависимости от условий ППР) — проверяется с помощью компаратора или профилометра по ISO 8503-1
• степень обеспыливания по ISO 8502-3 — проверяется по количеству и размеру частиц пыли;
• степень обезжиривания проверяется люминесцентным способом по ГОСТ 12.2.052-81.

2 этап. Газопламенное напыление

При газоплазменном напылении формируются капельки (микрочастицы) расплавленного металла, которые затем переносятся на обрабатываемую поверхность, создавая на ней сплошное металлопокрытие. Присадочный материал подается к факелу пламени горелки, плавится, и сжатым воздухом распыляется по обрабатываемой поверхности. После остывания на поверхности обрабатываемого изделия формируется достаточно прочное покрытие.

Процесс газопламенного покрытия допускается выполнять с одновременным оплавлением, но это возможно только при использовании газового пламени. Из-за сильного, но не равномерного нагревания напыленного слоя, плазменная струя не может обеспечить получение в результате работы качественного покрытия. Этапы выполнения напыления с одновременным оплавлением:

• прогрев всей обрабатываемой поверхности до температуры 250-300 °С;
• для исключения окисления рекомендуется нанести на восстанавливаемые участки защитный слой толщиной 0,2-0,3 мм;
• напыленный участок поверхности нагреть до состояния «запотевания»;
• на предварительно оплавленный слой напылить новый, довести его до состояния оплавления.

В процессе оплавления важно не допустить перегрева напыленного слоя до состояния жидкой ванны, а после завершения технологического процесса требуется обеспечить плавное охлаждение поверхности детали. Это легко достигается при использовании песка, асбеста. Нарушение этого технологического процесса привезет к повышенной пористости слоя, стеканию металла в случае перегрева, к появлению трещин, отслаиванию в случае неравномерного охлаждения.

3 этап. Контроль качества.

Контроль качества газопламенного напыления по внешнему виду производится путем осмотра изделий на наличие таких механических повреждений как сколы, вздутия, отслоения, трещины, раковины. При этом внешний осмотр проводится с помощью десятикратной лупы.

Замеры толщины напыления следует производить в доступных местах, где отсутствуют накатки, дефекты поверхности, которые отстоят на 5 мм и более от ребер узлов, кромок, мест контакта и отверстий.

Необходимо:

• осуществить осмотр внешнего вида напыления невооруженным глазом на предмет выявления трещин, пор, отслоений. Данные дефекты, обнаруживаемые таким способом, в покрытии не допустимы;
• измерить твердость покрытия востановленной поверхности в трех и более точках. Фактической величиной твёрдости покрытия следует считать среднее значение полученных замеров. Использование для этих целей приборов, выполняющих измерения ультразвуковым методом, недопустимо. В первую очередь это связано с пористостью (хотя и незначительной) газопламенного напыления.

Газопламенное напыление порошка с последующим оплавле­нием нанесенного слоя любым источником теплоты, включая пламя газовой горелки, дает возможность восстанавливать дета­ли из чугуна и сталей различных марок. Метод используют для нанесения износостойких покрытий твердостью до HRQ5 5 при износе 1,3—1,8 мм на сторону. Восстанавливаемые при этом детали устойчивы против коррозии, абразивного изнаши­вания, действия высоких температур.

Газопорошковую наплавку (или газопламенное напыление с одновременным оплавлением) используют для восстановления деталей из серого чугуна, стального литья, конструкционных и нержавеющих хромоникелевых сталей, работающих при удар­ных нагрузках и повышенных температурах.

При восстановлении деталей, подвергавшихся химико-терми­ческой обработке, с поверхности сначала удаляют слой повышен­ной твердости, затем проводят газопорошковую наплавку.

Для восстановления деталей этим методом серийно вы­пускаются горелки для наплавки ГН-1, ГН-2, ГН-3 и ГН-4, установки газопламенные для порошкового напыления УГПЛ (для материалов с температурой плавления до 800° С) и УПН-8 (для материалов с температурой плавления до 2200° С).Для организации участков газопламенного напыления и наплавки необходимы также газовые баллоны (кислородный, ацетиленовый или пропановый), соответствующие газы и редук­торы, шланги, камеры струйной обработки, порошки, вращатели (если детали имеют форму тел вращения). Для восстановления деталей типа «вал» используют установки 011-1.09 или 011-1.10.

Для газопламенного напыления и наплавки применяют по­рошки наплавочных твердых сплавов ПГ-10Н-01, ПГ-10Н-03, ПГ-10Н-04, ПГ-12Н-01 и порошки хромоникелевых самофлю­сующихся сплавов ПН80Х 13С2Р, ПН77Х15СЗР2.

Технологический процесс восстановления деталей включает в себя следующие операции: подготовку напыляемой поверхности детали и порошковых материалов, газопламенное напыление или наплавку, механическую обработку нанесенного покрытия, кон­троль качества восстанавливаемой поверхности.

Один из прогрессивных способов восстановления деталей — плазменное напыление и напыление порошковых материалов. Этот способ имеет большие преимущества по сравнению с газопламенным нанесением покрытий: возможность напыления покрытий практически из любых материалов; более высокая производительность процесса; более высокие плотность и проч­ность сцепления покрытия с основой.

Металлопокрытие образуется в результате напыления по­рошковых или проволочных материалов, подаваемых в газоэлек­трическую струю плазмотрона. Плазменное напыление произво­дят на установках УМП-6, УМП-5, УПУ-ЗМ и др.

Рабочими газами служат технический азот, аргон, водород, аммиак или их смеси. При этом применяют вольфрамовые лантанированные катоды. Если рабочим газом служит воздух, то используют гафниевые или циркониевые катоды. При восста­новлении деталей используют порошки на никелевой основе грануляцией 5—160 мкм.

Перед нанесением покрытия поверхность детали после очист­ки и мойки подвергают струйно-абразивной обработке.

Относительно невысокое термическое воздействие на поверх­ность детали высокотемпературной плазменной струи при удовле­творительной прочности сцепления покрытия с основой позволяет эффективно использовать этот процесс при восстановлении крупногабаритных деталей, например коленчатых валов.

К недостаткам процесса следует отнести недостаточную стойкость плазмотрона, высокий расход газов, низкий коэффи­циент использования порошка, особенно при восстановлении де­талей малых диаметров.

Процесс плазменного напыления можно реализовать и с последующим оплавлением покрытия, как при газопорошковой наплавке.

При восстановлении деталей находит применение плазменная наплавка порошковыми материалами. В отличие от напыления, при плазменной наплавке деталь неэлектронейтральна. Поэтому плазменные горелки при наплавке работают в более легких условиях и их стойкость значительно выше, чем плазмотронов плазменного напыления.

В качестве присадочных материалов применяют порошковые присадочные материалы на никелевой и железных основах, а также различные проволочные материалы. Порошки на железной основе (сормайт, ФБХ-6-2, УС-25) целесообразно наплавлять в среде азота, а на никелевой основе — в среде аргона. Плазмен­ную наплавку применяют при восстановлении тарелок клапанов двигателей.

В чём состоит смысл технологии газопламенной обработки металлов?

Обработка конструкций пламенем газа помогает увеличить прочность металла, её преимущество в том, что она не нагревает всю конструкцию, а только верхний слой определённой детали. Этот способ весьма широко используется в машиностроении. Процесс такой обработки состоит из нескольких шагов:

• Нагрев металла до необходимой температуры.
• Его охлаждение с помощью воды, которая поступает из наконечника многопламенной грелки.

Такой простой способ сжигает все механические вещества, одновременно расширяя материал и плёнки, образованные на самом верхнем слое. При чём, всё это возможно сделать не только с небольшими металлическими конструкциями. Большие площади металла также под силу газопламенной обработке.