Penyemprotan logam dinamis gas. "dingin" penyemprotan pelapis logam Penyemprotan logam dinamis-gas dengan obor gp 2

Faktanya, ini adalah versi yang lebih maju dari metode panas-gas yang telah terbukti untuk memulihkan berbagai bagian dan permukaan logam. Cold Spray atau hanya CGN secara signifikan memperluas kemampuan metode pengolahan produk "panas".

Saat ini, tidak diragukan lagi, ini adalah teknologi paling maju untuk pemulihan dan perlindungan bahan, yang telah menyebar luas baik di sektor industri maupun di ranah sipil.

Prinsip operasi, pro dan kontra CGN

Ini memiliki dua perbedaan utama dari metode restorasi gas-termal. Pertama, pengendapan lapisan pelindung atau restoratif terjadi pada suhu rendah, tidak melebihi 150 ° C, yang pada gilirannya tidak menyebabkan tekanan pada bagian yang diproses dan deformasi mereka. Kedua, teknologi "dingin" memungkinkan Anda membuat lapisan dengan ketebalan yang dapat disesuaikan dan dalam batas yang ditentukan dengan tepat. Kita akan berbicara tentang pro dan kontra lain sedikit kemudian, tetapi untuk saat ini, tentang penulis metode dan cara kerjanya.

Pengembangnya adalah "Pusat penyemprotan bubuk Obninsk" (Rusia). Peralatan yang mereka produksi bernama DIMET ®... Ini disertifikasi sesuai dengan sistem GOST R dan dilindungi oleh paten di Rusia, AS, Kanada, dan negara-negara lain. Teknologi ini didasarkan pada prinsip aksi supersonik dari partikel terkecil yang dapat melebur dan material lain di permukaan yang akan dirawat. Ini terutama polimer atau paduan karbida dengan logam dengan ukuran partikel 0,01-0,5 mikron. Dicampur dengan gas, mereka diumpankan ke produk dengan kecepatan 500-1000 m / s.

Bergantung pada komposisi bahan habis pakai (bubuk) dan perubahan mode penerapannya, dimungkinkan untuk mendapatkan lapisan homogen atau komposit dengan struktur padat atau berpori dan tugas fungsionalnya. Ini dapat berupa: restorasi geometri produk, penguatan dan perlindungan logam dari korosi, peningkatan konduktivitas termal dan listrik material, serta pembentukan lapisan tahan aus yang dapat menahan efek dari media aktif secara kimia, beban termal tinggi, dll.

Omong-omong, para insinyur Obninsk telah mengembangkan beberapa modifikasi unit DIMET ®. Mengingat banyaknya permintaan untuk peralatan ini, perangkat penyemprotan dinamis gas dingin manual dan otomatis sekarang diproduksi secara seri, yang memungkinkan mereka untuk digunakan dalam industri, industri minyak dan gas, serta dalam bisnis kecil untuk memproses bagian-bagian kecil. Selain itu, tidak ada yang rumit dalam teknologi itu sendiri. Untuk pengoperasian kompleks (selain bahan untuk penyemprotan), hanya udara tekan yang diperlukan (disuplai pada tekanan 0,6-1,0 MPa dan laju aliran 0,3-0,4 m3 / menit.) Dan jaringan listrik 220 V.

Sekarang, lebih lanjut tentang kelebihan dan kekurangan metode ini. Pertama, berbeda dengan metode gas-termal, CGN dapat digunakan secara efektif pada tekanan normal, dalam kisaran suhu dan tingkat kelembaban apa pun. Kedua, sangat ramah lingkungan. Ketiga, karena kecepatannya yang tinggi, ini juga dapat digunakan untuk pembersihan permukaan yang abrasif. Nah, satu-satunya kelemahan teknologi adalah kemampuan untuk menerapkan pelapisan hanya dari logam yang relatif plastik seperti tembaga, aluminium, seng, nikel, dll.

Lingkup CGN

Saya ingin membahas lebih rinci tentang lingkup penggunaan teknologi penyemprotan dinamis gas dingin dengan bahan bubuk untuk menunjukkan dengan jelas berapa banyak permintaan saat ini.

Eliminasi cacat, restorasi permukaan dan penyegelan

Semua ini adalah pekerjaan yang bahkan dapat dilakukan oleh bisnis kecil. Misalnya, di bengkel-bengkel kecil, Anda dapat memperbaiki bagian-bagian yang terbuat dari paduan cahaya (misalnya, bagian struktur otomotif), terutama aluminium dan aluminium-magnesium. Selain itu, cacat yang muncul baik dalam proses produksi dan selama operasi mudah dihilangkan. Dan tidak adanya pemanasan yang kuat dan energi yang rendah dari metode ini memungkinkan Anda untuk memperbaiki bahkan produk berdinding tipis.

CGN juga sangat baik untuk pemulihan permukaan yang aus. Sebagai contoh, proses yang melelahkan seperti "membangun" logam di kursi bantalan sekarang dapat dilakukan bahkan oleh perusahaan kecil, belum lagi mengembalikan penyegelan (ketika penggunaan sealant cair tidak mungkin) di saluran pipa, penukar panas atau kapal untuk gas dan cairan kerja.

Ini sangat efektif dalam perbaikan produk yang kompleks, di mana pemulihan akurat parameter geometrik, penghapusan cacat tersembunyi diperlukan, tetapi pada saat yang sama dengan pelestarian semua karakteristik operasional, serta presentasi. Itulah sebabnya metode ini secara aktif digunakan dalam kompleks militer-industri, industri kereta api dan penerbangan, pertanian, pompa bensin, dll.

Anda tidak dapat melakukannya tanpa teknologi ini dalam menciptakan bidang kontak. Karena kemungkinan pelapisan yang mudah dari permukaan logam, keramik dan kaca, CGN juga digunakan dalam produksi produk listrik. Misalnya, dalam proses pelapisan tembaga, pembuatan jaringan pembawa arus listrik, penerapan sadapan saat ini, pembuatan sub-lapisan untuk penyolderan, dll.

Perawatan anti-korosi dan penghapusan cacat yang dalam

Menyemprotkan apa yang disebut lapisan anti-gesekan adalah cara yang sangat efektif untuk menghilangkan kerusakan lokal (chip dalam, scoring, goresan). Ini menghindari prosedur pengisian ulang lengkap atau bahkan penggantian produk, yang tentu saja tidak ekonomis.

Dan dalam perawatan anti korosi dan perlindungan terhadap korosi suhu tinggi dari berbagai komunikasi, metode ini tidak ada bandingannya sama sekali. By the way, berbagai modifikasi peralatan DIMET ® menyediakan pemrosesan berkualitas tinggi pada permukaan bagian dalam pipa dengan diameter 100 mm dan panjang hingga 12 m.

Proses penyemprotan gas-dinamis adalah fiksasi partikel logam pada produk logam, kaca, keramik atau beton pada saat tabrakan campuran serbuk gas dengan permukaan substrat luar. Ini terjadi karena percepatan awal dari partikel-partikel ini dalam nosel untuk percepatan partikel supersonik, sedangkan suhu partikel logam yang dipercepat tidak melebihi titik lelehnya. Lapisan logam yang diterapkan pada produk dengan metode penyemprotan dinamis gas dingin dibedakan oleh adhesi berkualitas tinggi pada permukaan dasar dan tahan terhadap kerusakan mekanis.

Sejarah penemuan fenomena dan fakta-fakta yang ditemukan secara empiris

Fakta bahwa untuk pembentukan pelapis logam pada permukaan substrat tidak perlu membawa partikel logam ke keadaan leleh atau dekat dengannya, seperti yang biasanya terjadi ketika menggunakan teknik pengendapan standar, ditemukan pada akhir abad ke-20 oleh para ilmuwan Rusia. Hasil dari sejumlah percobaan yang dilakukan oleh para peneliti dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia telah menunjukkan bahwa penyemprotan permukaan juga dapat diperoleh dengan memanaskan partikel logam padat pada suhu yang jauh lebih rendah dari titik lelehnya.

Selain itu, selama percobaan, fakta-fakta penting berikut dicatat:

• parameter utama dalam teknologi penyemprotan dinamis gas dingin, yang menjadi dasar kualitas adhesi, adalah laju percepatan campuran serbuk gas. Parameter inilah yang mempengaruhi tingkat adhesi penyemprotan pada permukaan yang digunakan, serta karakteristik lapisan yang disemprotkan seperti porositas dan kekuatan mekanik. Pada kecepatan partikel padat di atas 500-600 m / s, proses erosi diubah menjadi lapisan semprot yang tahan lama;
• secara empiris, batas kritis dari konsumsi partikel ditemukan, di mana lapisan logam tidak terbentuk untuk setiap durasi pemaparan aliran serbuk gas ke substrat;
• jika konsumsi bubuk melebihi nilai kritis, maka ada adhesi partikel yang kuat dan dapat diandalkan pada permukaan yang disemprotkan, dan lapisan yang disemprotkan dengan padat terbentuk;
• dari seluruh volume partikel padat yang dipercepat oleh aliran supersonik, hanya sejumlah kecil yang membentuk lapisan penyemprotan permukaan. Sebagian besar partikel disemprotkan dan tidak memiliki kemampuan untuk memperbaiki permukaan yang dirawat. Dengan demikian, jumlah partikel logam yang disimpan dan diperbaiki pada produk secara langsung tergantung pada volume bahan bubuk yang dikonsumsi;
• permukaan substrat selama pembentukan lapisan deposisi dipanaskan sedikit. Suhu permukaan dalam aliran gas dan substrat, yang dalam proses penyemprotan gas-dinamis, berbeda satu sama lain sekitar 45 derajat.

Jenis penyemprotan dinamis gas dingin dan kelebihannya

Penyemprotan dinamis gas dingin memiliki 2 jenis:

1. Penyemprotan bertekanan tinggi yang menggunakan helium, nitrogen atau campuran gas. Konsumsi bahan bubuk adalah 4,5-13,5 kg / jam.
2. Penyemprotan dinamis gas dingin tekanan rendah dilakukan menggunakan udara terkompresi. Volume bubuk yang dikonsumsi berkisar dari 0,3 hingga 3 kg / jam.

Kedua jenis penyemprotan memiliki kelebihan dan kekurangan sendiri:

• bila digunakan dalam proses teknologi tekanan tinggi, lapisan diperoleh dari kualitas yang lebih baik, sedangkan ukuran partikel padat bubuk logam dapat bervariasi dari 5 hingga 50 mikron, dan tidak dalam 5-30 mikron, seperti dalam teknologi dengan udara bertekanan;
• dalam proses penyemprotan bertekanan rendah, peralatan yang lebih kecil digunakan, yang biayanya jauh lebih rendah daripada yang digunakan untuk penyemprotan bertekanan tinggi.

Proses penyemprotan tekanan tinggi dan rendah

Dalam proses penyemprotan dingin bertekanan tinggi, gas dipanaskan dan dikombinasikan dengan partikel padat dari bahan serbuk. Campuran serbuk gas ini memasuki nosel supersonik, berakselerasi ke sana ke kecepatan supersonik dan, di bawah tekanan 7-40 bar, diarahkan ke permukaan produk, di mana diperlukan untuk membentuk lapisan logam.

Penyemprotan dingin, yang menggunakan udara terkompresi, secara teknologi berbeda dari metode penyemprotan bertekanan tinggi karena proses utama terjadi segera dalam nosel untuk mempercepat partikel ke kecepatan supersonik: gas dipanaskan langsung di dalamnya, dan bubuk memasuki nosel yang tegak lurus terhadap aliran gas. Selain itu, ketika menggunakan metode penyemprotan tekanan rendah, bubuk digunakan di mana, di samping partikel logam, partikel keramik hadir. Aditif semacam itu meningkatkan kondisi permukaan produk yang disemprotkan dan meningkatkan daya rekat bahan. Selain itu, saat campuran mengalir melalui peralatan, partikel keramik juga membersihkan dinding dan saluran keluar nozzle.

Area aplikasi penyemprotan dinamis gas dingin

Pelapisan dinamis gas dingin digunakan untuk memecahkan masalah berikut:

• pemulihan bagian logam yang rentan terhadap keripik, retak, abrasi, dan kerusakan mekanis lainnya;
• melapisi produk logam dengan penyemprotan untuk meningkatkan sifat anti-korosi dan panasnya;
• perlindungan permukaan kontak lug kabel logam.

Pembelian dan penjualan peralatan bisnis

• rumah
• Artikel informasi
• Teknologi
• "Oboronka" berbagi metode pengembalian produk logam

Omong-omong, insinyur Obninsk telah mengembangkan beberapa modifikasi instalasi DIMET. Mengingat banyaknya permintaan untuk peralatan ini, perangkat penyemprotan dinamis gas dingin manual dan otomatis sekarang diproduksi secara seri, yang memungkinkan mereka untuk digunakan dalam industri, industri minyak dan gas, serta dalam bisnis kecil untuk memproses bagian-bagian kecil. Selain itu, tidak ada yang rumit dalam teknologi itu sendiri. Untuk pengoperasian kompleks (selain bahan untuk penyemprotan), hanya udara tekan yang diperlukan (disuplai pada tekanan 0,6-1,0 MPa dan laju aliran 0,3-0,4 m3 / menit.) Dan jaringan listrik 220 V.

Sekarang, lebih lanjut tentang kelebihan dan kekurangan metode ini. Peralatan penyemprotan logam dari Cina? Pertama, berbeda dengan metode gas-termal, CGN dapat digunakan secara efektif pada tekanan normal, dalam kisaran suhu dan tingkat kelembaban apa pun.

Kedua, sangat ramah lingkungan. Ketiga, karena kecepatannya yang tinggi, ini juga dapat digunakan untuk pembersihan permukaan yang abrasif. Nah, satu-satunya kelemahan teknologi adalah kemampuan untuk menerapkan pelapisan hanya dari logam yang relatif plastik seperti tembaga, aluminium, seng, nikel, dll.

Lingkup CGN

Saya ingin membahas lebih rinci tentang lingkup penggunaan teknologi penyemprotan dinamis gas dingin dengan bahan bubuk untuk menunjukkan dengan jelas berapa banyak permintaan saat ini.

Eliminasi cacat, restorasi permukaan dan penyegelan

Semua ini adalah pekerjaan yang bahkan dapat dilakukan oleh bisnis kecil. Misalnya, di bengkel-bengkel kecil, Anda dapat memperbaiki bagian-bagian yang terbuat dari paduan cahaya (misalnya, bagian struktur otomotif), terutama aluminium dan aluminium-magnesium. Selain itu, cacat yang muncul baik dalam proses produksi dan selama operasi mudah dihilangkan.

Dan tidak adanya pemanasan yang kuat dan energi yang rendah dari metode ini memungkinkan Anda untuk memperbaiki bahkan produk berdinding tipis.

CGN juga sangat baik untuk pemulihan permukaan yang aus. Misalnya, proses yang melelahkan seperti "membangun" logam di kursi bantalan sekarang dapat dilakukan bahkan oleh usaha kecil, belum lagi pemulihan penyegelan (ketika penggunaan sealant cair tidak mungkin) di pipa, penukar panas atau kapal untuk gas dan cairan yang bekerja.

Pemulihan presisi tinggi pada bagian berbagai mekanisme, konduksi

HGN ini sangat efektif dalam perbaikan produk yang kompleks, di mana diperlukan restorasi akurat parameter geometrik, penghapusan cacat tersembunyi, tetapi pada saat yang sama dengan pelestarian semua karakteristik operasional, serta presentasi. Itulah sebabnya metode ini secara aktif digunakan dalam kompleks militer-industri, industri kereta api dan penerbangan, pertanian, pompa bensin, dll.

Anda tidak dapat melakukannya tanpa teknologi ini dalam menciptakan bidang kontak. Harga untuk peralatan penyemprotan logam? Karena kemungkinan pelapisan yang mudah dari permukaan logam, keramik dan kaca, CGN juga digunakan dalam produksi produk listrik. Misalnya, dalam proses pelapisan tembaga, pembuatan jaringan pembawa arus listrik, penerapan sadapan saat ini, pembuatan sub-lapisan untuk penyolderan, dll.

Perawatan anti-korosi dan penghapusan cacat yang dalam

Menyemprotkan apa yang disebut lapisan anti-gesekan adalah cara yang sangat efektif untuk menghilangkan kerusakan lokal (keripik dalam, lecet, goresan). Ini menghindari prosedur pengisian ulang lengkap atau bahkan penggantian produk, yang tentu saja tidak ekonomis.

Dan dalam perawatan anti korosi dan perlindungan terhadap korosi suhu tinggi dari berbagai komunikasi, metode ini tidak ada bandingannya sama sekali. By the way, berbagai modifikasi peralatan DIMET ® menyediakan pemrosesan berkualitas tinggi pada permukaan bagian dalam pipa dengan diameter 100 mm dan panjang hingga 12 m.

Informasi tambahan:

Pelapis tahan panas diterapkan menggunakan metode gas-dinamis, yang memberikan perlindungan hingga 1000-1100 derajat Celcius. Konduktivitas listrik rata-rata 80-90% dari konduktivitas listrik dari bahan curah. Ketahanan korosi tergantung pada karakteristik lingkungan yang agresif.

Pengoperasian peralatan DIMET, dikembangkan dan diproduksi secara massal oleh Obninsk Powder Spraying Center (OTsPN LLC), didasarkan pada efek memperbaiki partikel logam, jika mereka bergerak dengan kecepatan supersonik, pada permukaan ketika mereka bertabrakan, penyemprotan gas-dinamis dari logam DIMET. Teknologi ini memungkinkan untuk menerapkan pelapisan logam tidak hanya pada logam, tetapi juga pada kaca, keramik, batu, dan beton. Sampai saat ini, teknologi DIMET memungkinkan untuk menerapkan lapisan dari aluminium, seng, tembaga, timah, timah, babbitt, nikel dan menerapkannya tidak hanya pada logam, tetapi juga pada kaca, keramik, batu, dan beton.

Spesialis Jakarta memproduksi pelapis dengan cara gas-dinamis untuk peralatan industri (misalnya, dalam foto ada pelapis anti-korosi untuk penukar panas tanpa pembongkaran). Selain itu, kami menyediakan pabrik penyemprotan gas dingin turnkey (commissioning, layanan, pelatihan).

Bergantung pada komposisi bahan habis pakai (bubuk) dan perubahan mode penerapannya, dimungkinkan untuk mendapatkan lapisan homogen atau komposit dengan struktur padat atau berpori dan tugas fungsionalnya. Ini dapat berupa: restorasi geometri produk, penguatan dan perlindungan logam dari korosi, peningkatan konduktivitas termal dan listrik material, serta pembentukan lapisan tahan aus yang dapat menahan efek dari media aktif secara kimia, beban termal tinggi, dll.

Dalam deskripsi penemuan Browning, masalah ini ditentukan, tetapi tidak diselesaikan. Sebuah jalan keluar dari situasi ini membuka metode penyemprotan, di mana bubuk tidak dipanaskan ke keadaan cair. Gagasan tentang kemungkinan "pengelasan dingin" partikel logam kecil selama tabrakan berkecepatan tinggi dengan permukaan padat diajukan dalam penemuan Shestakov pada tahun 1967. Usulan untuk pengelasan dingin partikel dalam mode dinamis tidak menerima pengembangan pada waktunya.

Peralatan untuk penyemprotan logam dinamis gas-dingin? Karena untuk menerapkan rezim penyemprotan dingin, proposal baru diperlukan untuk pengaturan perakitan nozzle.

Penyemprotan dinamis gas dingin adalah metode terbaru di bidang penyemprotan termal. Dibandingkan dengan proses penyemprotan termal konvensional, penyemprotan dinamis gas dingin memiliki kelebihan khusus karena bahan semprotan tidak meleleh atau meleleh selama proses. Dengan demikian, efek termal pada lapisan dan bahan substrat tetap rendah.

Energi kinetik yang tinggi dari partikel dan tingkat deformasi yang tinggi pada aksi pada substrat, yang terkait dengannya, memungkinkan produksi lapisan yang homogen dan sangat padat. Ketebalan lapisan berkisar dari beberapa ratus milimeter hingga beberapa sentimeter.

Dalam pelapisan logam yang dihasilkan, sifat fisik dan kimia praktis tidak berbeda dari sifat bahan dasar.

Menurut teknologi sistem terbaru dari Impact Innovations GmbH, gas inert - lebih disukai nitrogen atau helium - dimasukkan ke dalam pistol semprot dengan tekanan hingga 50 bar (725 psi) dan dipanaskan hingga suhu maksimum 1100 ° C (2012 ° F) di tubuh pistol.

Ekspansi berikutnya dari gas bertekanan tinggi dan dipanaskan dalam nozzle konvergen / ekspansi ke tekanan sekitar mempercepat proses gas inert ke kecepatan supersonik sambil mendinginkan gas di bawah 100 ° C (373 ° F).

Serbuk yang dapat disemprotkan disuntikkan ke bagian konvergen nosel melalui alat suplai gas serbuk dan gas pembawa dan dipercepat hingga kecepatan partikel 1200 m / s dalam aliran gas utama.

Dalam nozzle semprotan yang sangat terbatas, partikel mengenai permukaan komponen yang tidak dirawat, dalam banyak kasus, berubah bentuk dan menjadi lapisan yang sangat lengket / kohesif dan rendah oksida.

Pengaruh kecepatan partikel pada kualitas dan kinerja lapisan

1. Partikel pelapis telah mencapai kecepatan tumbukan minimum, yang diperlukan untuk membangkitkan mekanisme interaksi dengan permukaan substrat (sampel yang diproses). Ini disebut "kecepatan kritis" mempengaruhi sifat-sifat bahan pelapis.
2. Sebagai kecepatan dampak lebih tinggi dari kecepatan kritis, deformasi dan adhesi partikel meningkat.
3. Jika kecepatan tumbukan terlalu tinggi ("laju erosi"), lebih banyak material yang hancur daripada yang ditambahkan. Tidak ada lapisan yang terbentuk.
4. Agar lapisan padat dan terbentuk dengan baik terbentuk, kecepatan dampak partikel harus antara kecepatan kritis dan kecepatan erosi.

Apa yang bisa dilapisi dengan penyemprotan dinamis gas dingin?

Bahan pelapis

Logam:mis. magnesium, aluminium, titanium, nikel, tembaga, tantalum, niobium, perak, emas, dll.

Paduan: misalnya, nikel-kromium, perunggu, paduan aluminium, kuningan, paduan titanium, serbuk dari MCrAlY (paduan berbasis pada logam dasar (Co, Ni, Cr, Fe) dengan penambahan kromium, aluminium dan yttrium), dll.

Bahan campuran (matriks logam dikombinasikan dengan fase padat): mis. logam dan keramik, komposit.

Bahan dasar

Produk dan sampel logam, plastik, gelas dan keramik.

Pengolahan individu

Setiap bahan individu diproses secara individual.

Penanganan material membutuhkan penyesuaian suhu dan tekanan gas secara individual. Kombinasi dari dua parameter fisik ini menentukan kecepatan partikel dan kualitas lapisan. Kisaran laju semprotan optimal, dibatasi oleh laju kritis dan laju erosi, disebut kisaran pengendapan. Dalam kisaran ini, kualitas lapisan dipengaruhi oleh parameter.