Газодинамическое напыление - это технология нанесения металлического покрытия на различные материалы и изделия с защитной или декоративной целью, при которой формирование поверхностного слоя происходит за счет удара частиц наносимого вещества о поверхность покрываемых заготовок. Газодинамическое напыление бывает холодным (ХГН) и импульсным (ИГН). В первом случае частицы не подвергаются нагреву, а их разгон обеспечивается с помощью сверхзвукового газового потока. Во втором же происходит средний нагрев и ускорение частиц серией ударных волн фиксированной частоты.
Предприятия в Московской области
Московская обл., г. Сергиев Посад, пр. Красной Армии, д. 212В, корп. 8
Стаж (лет): 11 Сотрудников: 20 Площадь (м²): 1400 Станков: 30
Долбёжная обработка Заточка инструмента Зенкерование отверстий Зубодолбёжная обработка Зубофрезерная обработка Зубошлифовальные работы Координатно-расточные работы Накатка резьбы Нарезание резьбы Плоскошлифовальные работы Развертывание отверстий Слесарные работы Токарно-автоматные работы Электроэрозионная обработка Закалка ТВЧ Объёмная закалка Алитирование Анодирование Газодинамическое напыление Оксидирование Цементация Лазерная резка Плазменная резка Газовая сварка Газопрессовая сварка Диффузионная сварка Дугопрессовая сварка Контактная сварка Кузнечная сварка Роботизированная сварка Ручная дуговая сварка Сварка под слоем флюса Термитная сварка Порошковая покраска Работа с нержавеющей сталью Ультразвуковой контроль
Московская обл., г. Истра, ул. Панфилова, д. 11
Стаж (лет): 61 Сотрудников: 500 Площадь (м²): 10000 Станков: 86
Горизонтально-расточные работы Зенкерование отверстий Координатно-расточные работы Круглошлифовальные работы Механическая обработка на обрабатывающем центре Накатка резьбы Нарезание резьбы Плоскошлифовальные работы Протягивание Развертывание отверстий Резьбошлифовальные работы Сверление отверстий на станках с ЧПУ Сверление отверстий на универсальных станках Слесарные работы Токарная обработка на станках с ЧПУ Токарная обработка на универсальных станках Токарно-автоматные работы Фрезерная обработка на станках с ЧПУ Фрезерная обработка на универсальных станках Хонингование Шлицефрезерная обработка Электроэрозионная обработка Дисперсное твердение Закалка ТВЧ Нормализация Объёмная закалка Отжиг металла Отпуск металла Поверхностная закалка Сорбитизация Улучшение металла Бороалитирование Газодинамическое напыление Газотермическое напыление Гальваническое покрытие медью (меднение, омеднение) Гальваническое покрытие никелем (никелирование) Гальваническое покрытие хромом (хромирование) Гальваническое покрытие цинком (цинкование, оцинковка) Карбонитрация Нитроцементация Термодиффузионное цинкование Травление металла Химическое фосфатирование Хромоалитирование Хромосилицирование Лазерная резка Фигурная резка труб Вальцовка листового металла Вальцовка профиля Вальцовка пруткового металла Гибка профиля Гибка пруткового металла Гибка трубы Аргонная (аргонодуговая) сварка Газовая сварка Газопрессовая сварка Контактная сварка Вырубка металла Листовая штамповка Перфорация металла Пробивка металла Раскатка Изготовление деталей по чертежам заказчика Изготовление нестандартных металлоконструкций Лазерная гравировка Обработка алюминия Обработка титана Покраска кистью Покраска краскопультом Порошковая покраска Работа с нержавеющей сталью Работа с оцинкованной сталью
Московская обл., Мытищинский район, д. Красная Горка, ул. Школьная, д. 38
Стаж (лет): 6 Сотрудников: ? Площадь (м²): ? Станков: ?
Токарная обработка на станках с ЧПУ Дисперсное твердение Закалка ТВЧ Криогенная обработка Нормализация Объёмная закалка Отжиг металла Отпуск металла Поверхностная закалка Сорбитизация Улучшение металла Азотирование Алитирование Анодирование Борирование Бороалитирование Газодинамическое напыление Газотермическое напыление Гальваническое покрытие медью (меднение, омеднение) Гальваническое покрытие никелем (никелирование) Гальваническое покрытие хромом (хромирование) Гальваническое покрытие цинком (цинкование, оцинковка) Карбонитрация Многослойное покрытие медью и никелем Многослойное покрытие медью, никелем и хромом Нитроцементация Оксидирование Плакирование Силицирование Термодиффузионное цинкование Травление металла Химическое фосфатирование Хромоалитирование Хромосилицирование Цементация Цианирование Электрохимическая полировка металла Газовая/газопламенная/кислородная резка Гидроабразивная резка Лазерная резка Плазменная резка Поперечная резка рулонной стали Продольная резка рулонной стали Продольно-поперечная резка рулонной стали Резка арматуры Резка на ленточнопильном станке Резка пресс-ножницами Рубка на гильотинных ножницах Фигурная резка труб Вальцовка листового металла Вальцовка профиля Вальцовка пруткового металла Вальцовка трубы 3D гибка проволоки Гибка листового металла Гибка на прессе Гибка профиля Гибка пруткового металла Гибка трубы Аргонная (аргонодуговая) сварка Газовая сварка Газопрессовая сварка Диффузионная сварка Дугопрессовая сварка Контактная сварка Кузнечная сварка Лазерная сварка Наплавка Пайка Полуавтоматическая дуговая сварка Роботизированная сварка Ручная дуговая сварка Сварка арматуры Сварка взрывом Сварка под слоем флюса Сварка трением Сварка труб Термитная сварка Ультразвуковая сварка Химическая сварка Холодная сварка Электронно-лучевая сварка Волочение Вырубка металла Ковка Листовая штамповка Объёмная штамповка Перфорация металла Правка плоского металлопроката Прессование металла Пробивка металла Прокатка металла Прокатка-волочение Прокатка-прессование Пуклевание Раскатка Раскрой металла на координатно-пробивном прессе Художественная ковка Визуально-измерительный контроль Изготовление деталей по образцам заказчика Изготовление деталей по чертежам заказчика Изготовление нестандартных металлоконструкций Изготовление типовых металлоконструкций Контроль проникающими веществами Лазерная гравировка Магнитнопорошковый контроль Маркировка плазмой Обработка алюминия Обработка в галтовочном барабане Обработка в дробемёте Обработка титана Перемотка рулонов металла Пескоструйная обработка Покраска кистью Покраска краскопультом Порошковая покраска Работа с арматурой Работа с нержавеющей сталью Работа с оцинкованной сталью Разработка 3D моделей по чертежам Ультразвуковая толщинометрия Ультразвуковой контроль Химический анализ
Газодинамическое напыление
Основная цель газодинамического напыления металла заключается в придании поверхностям заготовок определенных свойств. Эта процедура выполняется не только в отношении металлических заготовок, но и других материалов. Она направлена на увеличение прочностных характеристик, электрической и тепловой проводимости. Данная технология обеспечивает защиту от коррозии, восстанавливает геометрические размеры. Предприятия, оказывающие услуги газодинамического напыления металла в Москве , прекрасно справляются с этой задачей, ведь в их распоряжении находится высокотехнологичное оборудование.
В большинстве случаев, поверхности металлизируют, при этом наносимые покрытия обладают отличными адгезивными свойствами. Сцепление с основанием получается максимально надежным, изделия обретают дополнительную прочность. Напыляться могут исключительно металлические порошки либо субстанции, содержащие помимо металла, ещё и керамическую составляющую в определенных дозировках. Это существенно удешевляет методику формирования порошкового покрытия и не отражается на его характеристиках. Суть холодной методики газодинамического напыления состоит в нанесении и фиксации на поверхности элементов твердых металлических частиц либо смесей материалов. Их размер составляет 0,01-50 мкм. Они разгоняются до требуемой скорости в воздушной, озоновой либо гелиевой среде. Подобный материал именуют порошковым.
Это алюминиевые частички, никелевые, сочетания алюминия с цинком. Среда, при помощи которой перемешают материал, может быть горячей и холодной. В первом случае максимальный нагрев составляет 700 градусов. При взаимодействии с поверхностью изделия имеет место пластинчатая трансформация, кинематическая энергия трансформируется в адгезионную и тепловую. За счет этого формируется прочный поверхностный слой. Порошок наносят не только на поверхности из металла, но и на бетонные, стеклянные, керамические, каменные. Это существенно расширяет сферу использования методики формирования поверхностей со специфичными свойствами.
Газодинамическое напыление бывает высоким и низким – этот зависит от уровня давления. В первом случае рабочей средой, которая перемещает порошок, служит азот и гелий. Движущиеся металлические частицы обладают давлением свыше 15 атм. Во втором случае применяют сжатый воздух, подаваемый под давлением не более 10 атм. Отличия между этими видами состоят еще и в силе подогрева, расходе рабочей среды. Напыление выполняется в несколько этапов, включающих:
- Подготовку поверхности к нанесению порошка (используют механический либо абразивный метод).
- Нагрев рабочей среды до необходимого температурного режима.
- Подачу нагретого газа в специальное сопло под требуемым давлением (газ подается вместе с порошком).
- Порошок обретает огромную скорость и соприкасается с поверхностью изделий.
Стоимость услуг газодинамического напыления металла в Московской области вполне доступная.
Сверхзвуковое холодное газодинамическое напыление (ГДН).
Сущность метода заключается в формировании покрытий за счет высокой кинетической энергии нерасплавленных металлических частиц. В настоящее время данный метод известен как Cold Spray - холодное напыление.
Необходимо отметить, что в наиболее распространенных газотермических способах нанесения покрытий для их формирования из потока частиц необходимо, чтобы падающие на основу частицы имели высокую температуру, обычно выше температуры плавления материала. При газодинамическом напылении это условие не является обязательным, что и обуславливает ее уникальность. В данном случае с твердой основой взаимодействуют частицы, находящиеся в нерасплавленном состоянии, но обладающие очень высокой скоростью.
В противоположность плазменному горячему способу распыления разработан газодинамический метод нанесения покрытий холодным способом, сущность которого заключалась в том, что была установлена некоторая пороговая скорость, при которой холодные пластичные частицы образовывали плотное покрытие. При различной грануляции (крупные и мелкие частицы в едином потоке) более мелкие частицы, имеющие большую скорость, оседали на подложке, а более крупные частицы, имеющие меньшую скорость, отскакивали от поверхности и не участвовали в формировании покрытия.
Такое поведение частиц позволило ввести в поток материала покрытия более крупные частицы абразива. Происходило одновременное опескоструивание и нанесение покрытия. С точки зрения подготовки поверхности, когда ювенильная поверхность подложки теряет свою активность за счет адсорбции газов на поверхности при задержке напыления, такая схема нанесения покрытий является оптимальной. При этом была разработана установка, в которой газ (воздух, азот) при давлении 2,5-3,5 МПа подогревается до 350- 600°С в металлическом змеевике проходящим по нему электрическим током от сварочного трансформатора. Распылитель снабжается соплом Лаваля, обеспечивающим сверхзвуковое истечение двухфазной струи.
На рис. 2.48 представлена схема процесса. Газодинамическое холодное напыление позволяет наносить покрытия из пластичных металлов с добавлением других материалов.
На рис. 2.49 представлены зависимости скорости и температуры газа и частиц по соплу Лаваля для двухфазной струи (азот + твердые частицы меди размером 5 и 25 мкм) при давлении Р = 2,5 МПа и температуре Т 0 = 950°С. При этом отношение выходного диаметра /) в к критическому /) к составляет /) в /Г> к = 9.
Рис. 2.48.
Рис. 2.49. Температура воздуха Т д, скорость воздуха и температуры и скорости медных частиц диаметром 5 и 25 мкм в профилированном сверхзвуковом сопле
Отечественная установка «ДИМЕТ» выпускается Обнинским центром порошкового напыления в двух вариантах - ручном мощностью 2 кВт и стационарном мощностью 7 кВт. Рекомендации по применению порошковых материалов представлены в табл. 2.10.
Основное применение ГДН - это нанесение антикоррозионных покрытий протекторного типа на основе алюминия и цинка. Наносятся износостойкие покрытия на основе пластичных материалов - баббита, меди, никеля и др. По сравнению со способами ГН и ЭДМ, когда металл плавится и насыщается газами, в том числе водородом, ухудшающим протекторные свойства покрытия, ГДН не имеют этих недостатков. Водород не растворяется в твердофазных частицах. Покрытие эффективно защищает сталь от коррозии. Способ нашел широкое применение для защиты кузовов автомобилей от коррозии в области сварочных швов.
|
Основные компоненты покрытия |
рабочего |
|
|
Алюминий, цинк |
Герметизация течей в металлических трубках, радиаторах, конденсорах, теплообменниках и т.п., в том числе герметизация течей в сварных швах, ремонт коррозионных и механических повреждений. Герметизация трещин, промоин и других дефектов в алюминиевых, стальных и чугунных деталях |
|
|
Алюминий, цинк |
Восстановление формы металлических деталей. Заполнение каверн, пор, трещин и других дефектов в изделиях из алюминия и его сплавов (в том числе в деталях двигателей, пресс- формах и т.п.). Восстановление посадочных мест подшипников в алюминиевых, стальных и чугунных деталях |
|
|
Алюминий, карбид кремния |
Заполнение каверн, трещин и других дефектов в алюминиевых, стальных и чугунных корпусных деталях двигателя |
|
|
Оксид алюминия |
Очистка и струйно-абразивная подготовка поверхности стали и чугуна для нанесения металлических покрытий |
|
|
Электропроводящее покрытие (на сталь, алюминий, керамику). Подслой для пайки оловом к алюминиевым, стальным и чугунным деталям |
||
|
Медь, цинк |
Заполнение каверн, трещин и других дефектов в стальных и чугунных корпусных деталях двигателя |
|
Основные компоненты покрытия |
рабочего |
Назначение покрытий, объекты ремонта и восстановления |
|
Антикоррозионная защита. Герметизация дефектов, микротрещин, резьбовых соединений |
||
|
Жаростойкое покрытие для защиты от высокотемпературной коррозии. Электропроводящее покрытие для контактных площадок электрооборудования |
||
|
Никель, цинк |
Заполнение каверн, прогаров и других дефектов в стальных изделиях. Для изделий, работающих при высокой температуре |
|
|
Электропроводящее покрытие для контактных площадок электрооборудования |
||
|
Антикоррозионная защита стальных деталей и сварных швов на стальных конструкциях |
На рис. 2.50 представлена схема установки фирмы Linde (США). Последние достижения в реализации способа - изготовление ручных распылителей, характеристики которых приведены в табл. 2.11.
Таблица 2.11
Характеристики распылителей ГДН
|
Характеристики |
Модель 412 |
Модель 403 |
|
Производительность по А1, г/мин |
||
|
Число температурных режимов |
||
|
Габариты (мм) и масса (кг): |
||
|
блока напыления |
450 х 64 х 85 мм; 1,3 кг |
450 х 64 х 85 мм; 1,3 кг |
|
340 х 260 х 320 мм; 8 кг |
560 х 260 х 490 мм; 16 кг |
|
|
Характеристики покрытия: |
||
|
прочность сцепления, МПа | ||
|
пористость, % | ||
|
шероховатость поверхности, мкм |
R, = 20-40 |
|
Рис. 2.50. Схема установки холодного напыления фирмы Linde:
1 - танкер с сжиженным газом (Аг); 2 - испаритель; 3 - компрессор; 4 - подогреватель воздуха; 5 - порошковый питатель; 6 - распылитель
Низкие требования к ускоряющему газу и малая потребляемая мощность обеспечивают возможность создания портативных установок, использующих технологию «ДИМЕТ».
Роботы Kawasaki применяют в комплексах напыления по технологии ДИМЕТ. Эта технология позволяет наносить металлический слой на различные поверхности: металл, стекло, керамика, камень. Особенностью технологии является возможность нанесения металлического порошка на несовместимые для сварки и пайки металлы. Например, удается эффективно наносить медь на алюминий, что представляет большую ценность для электротехнического производства.
О технолигии
Технология газодинамического напыления порошкового металла и преобразования его в монолитное покрытие реализуется на оборудовании ДИМЕТ выпускаемом Обнинским Центром Порошкового Напыления. Покрытия формируются на любой твердой поверхности, такой, как металл, стекло, керамика, камень. Материал покрытия выбирается при решении конкретной производственной или творческой задачи, поскольку решение может быть получено с помощью разного типа порошковых материалов.
Сжатый воздух (5-8 атм) нагревается (300-600°C) и подается в сопло, где формируется сверхзвуковой поток:
- в этот поток вводятся порошки, содержащие металлические и керамические частицы
- частицы ускоряются газовым потоком до скорости несколько сот метров в секунду и в нерасплавленном состоянии направляются на подложку
- при ударе о подложку кинетическая энергия частиц преобразуется в тепло, а затем в энергию связи частиц с подложкой
- в результате таких высокоскоростных ударов частицы закрепляются на подложке и формируют плотное покрытие.
Основные процессы, определяющие сцепление частиц с подложкой и друг с другом:
- Тесное соприкосновение кристаллических решеток частиц и подложки (или разных частиц) до образования металлических связей, по крайней мере, на отдельных участках пятна контакта. При этом нигде не происходит плавления частицы или подложки. Этот механизм сцепления аналогичен механизму сцепления при сварке взрывом.
- На отдельных выступах и неровностях падающих частиц может происходить их плавление и осуществляться точечная микросварка.
- При тесном соприкосновении ювенильных поверхностей разнородных материалов может проявляться межмолекулярное взаимодействие этих материалов. Типичным примером такого механизма является напыление зеркального алюминиевого покрытия на стекло.
- Определенную роль может играть механическое сцепление при условии глубокого проникновения частиц в подложку. Конкретное соотношение относительной роли различных механизмов сцепления в различных случаях может существенно отличаться друг от друга и является предметом отдельного исследования.
Области применения
| Отрасль | Применение | Покрытия |
|---|---|---|
|
Литейное производство |
Ремонт дефектов литьевых деталей Под давлением В кокиль По выплавляемым моделям |
Покрытия для восстановления формы и размеров деталей. Герметизирующие покрытия (низкая газопроницаемость) |
|
Металлургическое производство |
Снижение электросопротивления контактов электролизёров Защита от высокотемпературной коррозии |
Электропроводящие покрытия Жаростойкие покрытия |
|
Автомобилестроение |
Ремонт литых деталей |
Герметизирующие покрытия Антикоррозионные покрытия |
|
Покрытия при ремонте механических повреждений ГБЦ, БЦ, агрегатов Герметизация трещин ГБЦ, БЦ, радиаторов, трубопроводов, кондиционеров Защита от коррозии локальных очагов Восстановление формы кузовных деталей из алюминия без шпатлевки |
Герметизирующие покрытия Антикоррозионные покрытия |
|
|
Авиастроение, авиаремонт |
Ремонт литьевых и производственных дефектов алюминиевых деталей |
Покрытия для восстановления формы и размеров деталей. Герметизирующие покрытия |
|
Ракетная и космическая техника |
Специальное |
Покрытия для герметизации изделий из термоупрочненного алюминия Теплоизлучающие покрытия |
|
Судостроение, судоремонт |
Протекторная защита сварных швов Восстановление посадочных мест подшипников |
Покрытия для восстановления формы и размеров деталей Антикоррозионные покрытия Герметизирующие покрытия |
|
Нефтегазовая промышленность |
Восстановление геометрии деталей газоперекачивающих агрегатов Предотвращение от схватывания высоконагруженных резьбовых соединений Восстановление подшипников скольжения |
Покрытия для восстановления формы и размеров деталей Антисхватывающие покрытия Антифрикционные |
|
Электротехническое производство |
Металлизация электроконтактных площадок Нанесение электропроводных гальванически совместимых покрытий Металлизация для теплопередачи Подслои по алюминию и стекло под пайку |
Электропроводящие покрытия |
|
Инструментальное производство |
Восстановление форм для пластиковой и стеклянной упаковки Восстановление форм для прессования резиновых изделий Восстановление оснастки для прессовки деталей из прессматериалов (АГ4, ДСВ, карболит) Изготовление искрозащищенного инструмента |
Покрытия для восстановления формы и размеров деталей Искробезопасные покрытия |
|
Реставрация памятников и скульптур |
Восстановление утраченных элементов памятников. Защита от коррозии |
Покрытия для восстановления формы и размеров деталей Антикоррозионные покрытия |
Реализованный проект
Роботизированный комплекс покрытия контактных поверхностей токопроводящих шин, которые используются в токамак-реакторе проекта ИТЭР. Разработчик комплекса — ООО "Актон" (партнер и системный интегратор Robowizard).
Схема комплекса:
Решенная задача:
Напыление двухслойного медного покрытия на плоские электроконтактные поверхности алюминиевых токопроводящих шин. Площадка напыления — до 0,5м 2 , сами шины достигают длины 12 метров и массы 4 тонны.
Состав комплекса:
- ПЛК Овен;
- Робот Kawasaki RS006L;
- Камера напыления;
- Контроллер E01;
Реализованный комплекс дает возможность выполнения следующих задач:
- исполнение технологического процесса с функцией программного контроля и управления параметрами;
- движение напылителя по заданной траектории, синхронизирующееся с работой технологического оборудования, посредством передачи информационных сообщений;
- визуализация параметров технологического процесса на сенсорном экране оператора, а также средства изменения режимов работы, организованные на базе элементов диалоговых окон.
Если у вас есть потребность в подобном решении — оставьте свои контактные данные в форме заявки. Наши специалисты проконсультируют вас и оговорят детали сотрудничества.
Галерея проекта
Схема сотрудничества
Газодинамическое напыление металла: цель, назначение, разновидности технологии. Преимущества и недостатки метода. Область применения. Оборудование и особенности применения холодного напыления.
Газодинамическое напыление металла выполняется с целью придания поверхностям металлических и неметаллических изделий необходимых свойств. Это может быть повышение электро- и теплопроводности, прочности, защита от воздействия коррозионных процессов, восстановление геометрических размеров и т. д. При этом в зависимости от конкретной задачи, зависящей от металла изделия, подбирается необходимое оборудование, расходные материалы и технология выполнения напыления. Чаще всего поверхности подлежат металлизации, при этом наносимое покрытие имеет высокую адгезию с материалом, на которую оно наносится, а изделие получается механически прочным. Напыляться могут чисто металлические порошки или смеси, в состав которых, помимо металлической составляющей, вводится керамический порошок в определенных количествах. Это значительно удешевляет технологию получения порошкового покрытия и не сказывается на его свойствах.
Сущность метода холодного газодинамического напыления заключается в нанесении и закреплении на поверхности изделия или детали твердых частиц металла или смеси материалов размером от 0,01 до 50 мкм, разогнанных до необходимой скорости в воздухе, азоте или гелии. Такой материал называют порошковым. Это частицы алюминия, олова, никеля, баббиты разных марок, смесь алюминиевого порошка с цинком. Среда, с помощью которой осуществляют перемещение материала, может быть холодной или подогреваться до температуры не выше 700 °C.
При контакте с поверхностью изделия происходит трансформация пластического типа, а энергия кинематического вида переходит в адгезионную и тепловую, что способствует получению прочного поверхностного слоя металла. Порошок может наноситься не только на металлические поверхности, но и на выполненные из бетона, стекла, керамики, камня, что значительно расширяет область применения способа создания поверхностей с особыми свойствами.
В зависимости от давления различают такие виды холодного газодинамического напыления:
- высокого;
- низкого.
В первом случае в качестве рабочей среды, перемещающей порошковый материал размером от 5 до 50 мк, используют гелий и азот. Частицы металла, если они движутся, имеют давление больше 15 атм. Во втором случае используется сжатый воздух, который подается под давлением, не превышающим 10 атм. Различаются эти виды еще и такими показателями, как мощность подогрева и расход рабочей среды.
Этапы напыления следующие:
- подготовка поверхности изделия к напылению механическим или абразивным способом;
- нагревание рабочей среды (воздух, азот, гелий) до установленной в технологическом процессе температуры;
- подача нагретого газа в сопло оборудования вместе с порошком под необходимым давлением.
В результате порошок разгоняется в потоке до сверхзвуковых скоростей и соударяется с поверхностью детали или изделия. Происходит напыление слоя металла толщиной, величина которой зависит от температуры нагрева подаваемого газа и давления.
Подготовку поверхности изделия абразивным способом выполняют, применяя само оборудование для нанесения газодинамического напыления простой сменой параметров режима.
Область применения этого вида напыления довольно обширная. С помощью метода осуществляют герметизацию течей в емкостях и трубопроводах, ремонт деталей и отливок из легких сплавов, наносят электропроводящие, антикоррозионные и антифрикционные покрытия, устраняют механические повреждения, восстанавливают посадочные места в подшипниках.
Главные плюсы метода
К преимуществам технологии относят:- выполнение работ при любых климатических условиях (давлении, температуре, влажности);
- возможность применения оборудования стационарного и переносного типа, что в последнем случае позволяет осуществлять работы по месту их проведения;
- возможность нанесения покрытия на локальные участки (дефектные места);
- возможность создания слоев с разными свойствами;
- возможность создания слоя необходимой толщины или разных по толщине в многослойных покрытиях;
- процесс не оказывает влияния на структуру изделия, на которое наносится напыление, что является важным преимуществом;
- безопасность;
- экологичность.
К недостатку этого вида напыления относят только один факт. Слои можно наносить на пластичные металлы, такие как медь, цинк, алюминий, никель и сплавы на их основе.
Производители разных стран выпускают оборудование стационарного и переносного типа для ручного и автоматизированного нанесения покрытий разной производительности на разные металлы.
Применяемое оборудование
Аппарат газодинамического напыления металла состоит из таких основных частей:- емкости для порошка;
- системы подачи рабочей среды, включая баллон для сжатого газа и все необходимые комплектующие к нему;
- сопла (как правило, их несколько, они разной конфигурации и применяются для разных режимов напыления);
- пульта управления.
Процесс ремонта детали газодинамическим напылением показан на видео:
Процесс газодинамического напыления представляет собой закрепление частиц металла на металлических, стеклянных, керамических или бетонных изделиях в момент соударения газопорошковой смести с внешней поверхностью-подложкой. Происходит это благодаря предварительному ускорению этих частиц в сопле для сверхзвукового разгона частиц, при этом температура разгоняемых металлических частиц не превышает температуру их плавления. Металлический слой, нанесенный на изделие по методу холодного газодинамического напыления, отличается качественной сцепкой с поверхностью основы и устойчив к механическим повреждениям.
История открытия явления и факты, обнаруженные опытным путем
Тот факт, что для образования металлического покрытия на поверхности-подложке нет необходимости доводить металлические частицы до состояния плавления или близкого к нему, как это обычно происходит при использовании стандартных методик напыления, был обнаружен в конце ХХ века российскими учеными. Результаты ряда экспериментов, проводимых научными сотрудниками РАН, показали, что поверхностное напыление можно получать и при нагреве твердых металлических частиц до температуры, которая гораздо ниже температуры их плавления.
Кроме того, в ходе экспериментов были зафиксированы следующие важные факты:
- главным параметром в технологии холодного газодинамического напыления, от которого зависит качество адгезии, является скорость разгона газопорошковой смеси. Именно этот параметр влияет на степень сцепки напыления с поверхностью, на которую оно наносится, а также на такие характеристики напыляемого слоя, как пористость и механическая прочность. При скорости твердых частиц выше 500-600 м/с эрозийные процессы трансформируются в прочный слой напыления;
- эмпирическим путем был обнаружен критический предел расхода частиц, при котором металлический слой не образуется при любой длительности воздействия газопорошкового потока на подложку;
- если расход порошка превышает критическую величину, то происходит крепкое и надежное сцепление частиц на напыляемой поверхности, и образуется плотный напыляемый слой;
- из всего объема твердых частиц, разгоняемых сверхзвуковым потоком, только небольшое количество образует слой поверхностного напыления. Основная масса частиц распыляется и не имеет возможности закрепиться на обрабатываемой поверхности. Соответственно, количество металлических частиц, наносимых и фиксирующихся на изделии, напрямую зависит от объема расходуемого порошкового материала;
- поверхность подложки в процессе формирования слоя напыления нагревается незначительно.Температура поверхности, обтекаемой потоком газа и подложки, которая находится в процессе газодинамического напыления, отличается друг от друга примерно на 45 градусов.
Виды холодного газодинамического напыления и их преимущества
Холодное газодинамическое напыление имеет 2 вида:
- Напыление высокого давления, при котором используется гелий, азот или смесь газов. Расход порошкового материала составляет 4,5-13,5 кг/ч.
- Холодное газодинамическое напыление низкого давления, осуществляемое при помощи сжатого воздуха. Объем расходуемого порошка колеблется в пределах 0,3-3 кг/ч.
Оба вида напыления имеют свои преимущества и недостатки:
- при использовании в технологическом процессе высокого давления покрытие получается более качественным, при том, что размер твердых частиц металлического порошка может варьироваться от 5 до 50 мкм, а не в пределах 5-30 мкм, как в технологии со сжатым воздухом;
- в технологическом процессе напыления низкого давления используется менее габаритное оборудование, стоимость которого значительно ниже того, что используется для напыления под высоким давлением.
Технологический процесс напыления высокого и низкого давления
В процессе холодного напыления высокого давления газ нагревается и соединяется с твердыми частицами порошкового материала. Эта газопорошковая смесь поступает в сверхзвуковое сопло, разгоняется там до сверхзвуковой скорости и под давлением 7-40 бар направляется на поверхность изделия, на котором необходимо образовать металлическое покрытие.
Холодное напыление, при котором используется сжатый воздух, технологически отличается от метода напыления под высоким давлением тем, что основные процессы происходят сразу в сопле для разгона частиц до сверхзвуковой скорости: газ нагревается непосредственно в нем, а порошок поступает в сопло перпендикулярно газовому потоку. Кроме того, при использовании метода напыления с низким давлением используются порошки, в которых кроме частиц металла присутствуют керамические частицы. Такие добавки улучшают состояние поверхности изделия, на которое наносится напыление, и повышают качество адгезии материалов. Кроме того, в процессе прохождения потока смеси через оборудование керамические частицы дополнительно очищают стенки и выходное отверстие сопла.
Область применения холодного газодинамического напыления
Холодное газодинамическое покрытие применяется для решения следующих задач:
- реставрация металлических деталей, которые были подвержены сколам, трещинам, истиранию и другим механическим повреждениям;
- покрытие металлических изделий напылением с целью увеличения их антикоррозийных и теплопроводных свойств;
- защита контактных поверхностей наконечников металлических кабелей.