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

Faktanya, ini adalah versi yang lebih maju dari metode gas-termal yang terbukti baik untuk pemulihan berbagai bagian dan permukaan logam. Semprotan Dingin atau hanya CGN secara signifikan memperluas kemampuan metode pemrosesan produk "panas".

Saat ini, tidak diragukan lagi, ini adalah teknologi paling canggih untuk pemulihan dan perlindungan material, yang telah tersebar luas baik di sektor industri maupun di bidang sipil.

Prinsip operasi, pro dan kontra dari 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 benda kerja dan deformasinya. Kedua, teknologi "dingin" memungkinkan Anda membuat lapisan dengan ketebalan yang dapat disesuaikan dan dalam batas yang ditentukan dengan tepat. Kami akan berbicara tentang pro dan kontra lainnya nanti, tetapi untuk saat ini, tentang penulis metode dan cara kerjanya.

Pengembangnya adalah "Pusat penyemprotan bubuk Obninsk"(Rusia). Peralatan yang mereka hasilkan 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 bahan lainnya di permukaan yang akan dirawat. Pada dasarnya, ini adalah polimer atau paduan karbida dengan logam dengan ukuran partikel 0,01-0,5 mikron. Mencampur dengan gas, mereka diumpankan ke produk dengan kecepatan 500-1000 m / s.

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

Omong-omong, para insinyur Obninsk telah mengembangkan beberapa modifikasi unit DIMET ®. Mengingat permintaan yang luas untuk peralatan ini, sekarang perangkat manual dan otomatis untuk penyemprotan dinamis gas dingin diproduksi secara serial, 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 terlalu rumit dalam teknologi itu sendiri. Untuk pengoperasian kompleks (selain bahan untuk penyemprotan), hanya udara terkompresi yang diperlukan (disediakan pada tekanan 0,6-1,0 MPa dan laju aliran 0,3-0,4 m3 / mnt.) Dan jaringan listrik 220 V .

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

Lingkup CGN

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

Penghapusan cacat, restorasi permukaan dan penyegelan

Semua ini adalah pekerjaan yang bahkan dapat dilakukan oleh usaha kecil. Misalnya, di bengkel kecil, Anda dapat memperbaiki bagian yang terbuat dari paduan ringan (misalnya bagian dari struktur otomotif), terutama aluminium dan aluminium-magnesium. Apalagi cacat-cacat yang timbul baik dalam proses produksi maupun dalam proses operasinya 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 perusahaan kecil, belum lagi pemulihan penyegelan (ketika penggunaan sealant cair tidak mungkin) di saluran pipa, penukar panas atau bejana untuk kerja gas dan cairan.

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

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

Perawatan anti-korosi dan penghapusan cacat dalam

Menyemprotkan apa yang disebut lapisan anti-gesekan adalah cara yang sangat efektif untuk menghilangkan kerusakan lokal (keripik dalam, lecet, goresan). Ini memungkinkan Anda untuk 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. Omong-omong, berbagai modifikasi peralatan DIMET ® memberikan pemrosesan berkualitas tinggi Permukaan 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 campuran gas-bubuk bertabrakan dengan permukaan substrat luar. Ini terjadi karena percepatan awal partikel-partikel ini di 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 dengan adhesi berkualitas tinggi ke permukaan dasar dan tahan terhadap kerusakan mekanis.

Sejarah penemuan fenomena dan fakta yang ditemukan secara empiris

Fakta bahwa untuk pembentukan lapisan logam pada permukaan substrat tidak perlu membawa partikel logam ke keadaan meleleh atau mendekatinya, seperti yang biasanya terjadi ketika menggunakan teknik penyemprotan standar, ditemukan di akhir abad ke-20 oleh para ilmuwan Rusia. Hasil dari sejumlah percobaan yang dilakukan akademisi RAS, telah menunjukkan bahwa penyemprotan permukaan juga dapat diperoleh dengan memanaskan partikel logam padat ke 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, di mana kualitas adhesi bergantung, adalah tingkat percepatan campuran gas-bubuk. Parameter inilah yang mempengaruhi tingkat adhesi penyemprotan ke permukaan di mana ia diterapkan, 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 konsumsi partikel ditemukan, di mana lapisan logam tidak terbentuk selama durasi pemaparan aliran bubuk gas ke substrat;
• jika konsumsi bubuk melebihi nilai kritis, maka ada adhesi partikel yang kuat dan andal pada permukaan yang disemprotkan, dan lapisan semprotan 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 menempel pada permukaan yang dirawat. Dengan demikian, jumlah partikel logam yang diterapkan dan dipasang pada produk secara langsung tergantung pada volume bahan bubuk yang dikonsumsi;
• Permukaan substrat dalam proses pembentukan lapisan deposisi memanas sedikit Suhu permukaan dalam aliran gas dan substrat, yang sedang 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 dengan menggunakan udara terkompresi. Volume bubuk yang dikonsumsi berkisar antara 0,3 hingga 3 kg / jam.

Kedua jenis penyemprotan memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing:

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

Proses teknologi penyemprotan tekanan tinggi dan rendah

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

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

Area aplikasi penyemprotan dinamis gas dingin

Pelapisan dinamis gas dingin digunakan untuk mengatasi masalah berikut:

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

Pembelian dan penjualan peralatan bisnis

• rumah
• Artikel Informasi
• Teknologi
• "Oboronka" membagikan metode pemulihan produk logam

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

Sekarang lebih banyak tentang kelebihan dan kekurangan metode. Peralatan penyemprotan logam dari cina? Pertama, berbeda dengan metode gas-termal, CGN dapat digunakan secara efektif pada tekanan biasa, dalam berbagai rentang suhu dan tingkat kelembaban.

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

Lingkup CGN

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

Penghapusan cacat, restorasi permukaan dan penyegelan

Semua ini adalah pekerjaan yang bahkan dapat dilakukan oleh usaha kecil. Misalnya, di bengkel kecil, Anda dapat memperbaiki bagian yang terbuat dari paduan ringan (misalnya bagian dari struktur otomotif), terutama aluminium dan aluminium-magnesium. Apalagi cacat-cacat yang timbul baik dalam proses produksi maupun dalam proses operasinya 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 perusahaan kecil, belum lagi pemulihan penyegelan (ketika penggunaan sealant cair tidak mungkin) di saluran pipa, penukar panas atau bejana untuk kerja gas dan cairan.

Pemulihan presisi tinggi bagian dari berbagai mekanisme, konduksi saat ini

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

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

Perawatan anti-korosi dan penghapusan cacat dalam

Menyemprotkan apa yang disebut lapisan anti-gesekan adalah cara yang sangat efektif untuk menghilangkan kerusakan lokal (keripik dalam, lecet, goresan). Ini memungkinkan Anda untuk 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. Omong-omong, berbagai modifikasi peralatan DIMET ® menyediakan pemrosesan permukaan bagian dalam pipa berkualitas tinggi dengan diameter 100 mm dan panjang hingga 12 m.

Informasi tambahan:

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

Pengoperasian peralatan DIMET, yang dikembangkan dan diproduksi secara massal oleh Pusat Penyemprotan Serbuk Obninsk (OTsPN LLC), didasarkan pada efek pengikatan partikel logam, jika mereka bergerak dengan kecepatan supersonik, di permukaan ketika mereka bertabrakan dengannya. , penyemprotan gas-dinamis dari logam DIMET. Teknologi ini memungkinkan penerapan pelapis logam tidak hanya pada logam, tetapi juga pada kaca, keramik, batu, dan beton. Sampai saat ini, teknologi DIMET memungkinkan untuk menerapkan pelapis aluminium, seng, tembaga, timah, timah, babbitt, nikel dan menerapkannya tidak hanya pada logam, tetapi juga pada kaca, keramik, batu, dan beton.

Spesialis Plakarta memproduksi pelapis dengan metode gas-dinamis untuk peralatan Industri(misalnya, dalam foto - pelapis anti-korosi penukar panas tanpa pembongkaran). Selain itu, kami menyediakan turnkey cold gas spraying plant (commissioning, service, training).

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

Dalam deskripsi penemuan Browning, masalah ini ditentukan, tetapi tidak diselesaikan. 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. Proposal untuk pengelasan dingin partikel dalam mode dinamis tidak diterima perkembangan pada waktunya.

Peralatan untuk penyemprotan logam dinamis gas dingin? Karena untuk menerapkan rezim penyemprotan dingin, diperlukan proposal baru untuk pengaturan rakitan nosel.

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

Energi kinetik partikel yang tinggi dan tingkat tinggi deformasi ketika bekerja pada substrat yang terkait dengannya memungkinkan produksi lapisan yang homogen dan sangat padat. Kisaran ketebalan lapisan bervariasi dari beberapa ratus milimeter hingga beberapa sentimeter.

Dalam lapisan logam yang dihasilkan, fisik dan Sifat kimia praktis tidak berbeda dengan sifat-sifat bahan dasarnya.

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

Ekspansi selanjutnya dari gas yang dipanaskan dan bertekanan tinggi dalam nosel pemuaian konvergen ke tekanan lingkungan mempercepat proses gas inert ke kecepatan supersonik dan pada saat yang sama mendinginkan gas di bawah 100 ° C (373 ° F).

Bubuk yang akan disemprotkan disuntikkan ke bagian konvergen dari nosel dengan menggunakan perangkat pemasok bubuk dan gas pembawa dan dipercepat hingga kecepatan partikel 1200 m / s dalam aliran gas utama.

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

Pengaruh Kecepatan Partikel pada Kualitas dan Efisiensi Pelapisan

1. Partikel pelapis telah mencapai kecepatan tumbukan minimum, yang diperlukan untuk merangsang mekanisme interaksi dengan permukaan substrat (sampel yang diproses). Apa yang disebut "kecepatan kritis" ini memengaruhi sifat-sifat bahan pelapis.
2. Karena kecepatan tumbukan lebih tinggi dari kecepatan kritis, deformasi dan adhesi partikel meningkat.
3. Jika kecepatan tumbukan terlalu tinggi ("laju erosi"), lebih banyak material yang dihancurkan daripada yang ditambahkan. Tidak ada lapisan yang akan terbentuk.
4. Agar lapisan padat dan terbentuk dengan baik, kecepatan tumbukan partikel harus berada di antara kecepatan kritis dan kecepatan erosi.

Apa yang bisa dilapisi dengan penyemprotan dinamis gas dingin?

Bahan pelapis

logam: misalnya magnesium, aluminium, titanium, nikel, tembaga, tantalum, niobium, perak, emas, dll.

Paduan: misalnya nikel-kromium, perunggu, paduan aluminium, kuningan, paduan titanium, bubuk dari MCrAlY (paduan berdasarkan logam dasar (Co, Ni, Cr, Fe) dengan penambahan kromium, aluminium dan itrium), dll.

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

Bahan dasar

Produk dan sampel logam, plastik, serta kaca dan keramik.

Pemrosesan individu

Setiap bahan individu diproses secara individual.

Penanganan material memerlukan penyesuaian suhu dan tekanan gas secara individual. Kombinasi kedua parameter fisik ini menentukan kecepatan partikel dan kualitas pelapisan. Kisaran laju semprot optimum, dibatasi oleh laju kritis dan laju erosi, disebut rentang deposisi. Dalam kisaran ini, kualitas lapisan dipengaruhi oleh parameter.