2.Газопламенный метод нанесения покрытий

2.1.Сущность метода.

Источником тепла при данном способе напыления выступает ацетиленокислородное пламя, температура которого не превышает 3000°С. Использование газопламенного метода характеризуется относительной простотой применяемого оборудования и требует наличия ацетилена и кислорода. Распыляемый материал, попадая в факел ацетиленокислородного пламени горелки, разогревается до температуры, близкой к температуре плавления, и разгоняется до скорости 20-30 м/сек. При соударении с изделием разогретые частицы соединяются с поверхностью детали и между собой, образуя достаточно плотное и равномерное покрытие. С помощью газопламенных горелок производят напыление полимерных материалов (пластмассы), металлов (алюминий, бронза, баббит, никель и т.д.) и керамических соединений (окись титана, окись алюминия и др.). Различают два способа подачи напыляемого материала в ацетилено-кислородное пламя горелок: в виде порошка и в виде проволоки. В газопламенной горелке Castodyn-8000 фирмы Castolin - Eutectic (Рис.7) напыляемый материал подают в виде порошка.

2.2. Газопламенная горелка Castodyn-8000.

Напыляемый материал с размером частиц до 100 мкм засыпают в специальную ёмкость конусообразной формы. Конструктивно газопламенная горелка выполнена таким образом, что при её работе ёмкость с порошком находится в верхней части от газового канала. Поэтому, кроме инжекции, значительную роль в равномерной подаче порошка в область нагрева играет сила гравитации. Горелка выполнена в переносном варианте. Габариты кейса (500х300х80 мм), вес 10 кг. При ремонте деталей машин в труднодоступных местах или на высоте используют малогабаритные газовые баллоны емкостью 5 литров, расположенные на тележке.


Рис.7. Газопламенная горелка Castodyn-8000.

При напылении порошковых материалов с различными теплофизическими свойствами у горелки предусмотрено регулирование рабочей смеси газов и смена сопловых насадок, что позволяет получать качественные покрытия как из тугоплавких (Al2O3 и TiO2) так и легкоплавких (бронза, баббит) материалов.

2.2.1.Назначение и область применения.

Газопламенный пистолет Castodyn-8000 наиболее целесообразно использовать для восстановления размеров (ремонта) уникальных металлоемких, крупногабаритных, нетранспортабельных изделий непосредственно на месте их эксплуатации. Позволяет производить напыление как металлическими, так и керамическими порошковыми материалами. Использование прилагаемых к горелкам специальных насадок-удлинителей дает возможность осуществлять напыление внутренних поверхностей отверстий диаметром от 100 мм на глубину 500 мм.       

2.2.2.Основные технические данные и характеристики.

                    Наименование параметра

            Значение

Производительность напыления, кг/час:

 

                                   пластмассы

               1 (1м /мин)

                                   металлов

               6  

                                   керамики

               2

Регулирование температуры пламени горелки

          плавное

Фракция напыляемых порошковых материалов, мкм:  

 

                                   пластмассы

            40-120

                                   металлы

            40-100

                                   керамика

            40-80

Расход газов, л/час:

 

                                   кислород

                5

                                   ацетилен 

               0,5

Давление газов, кгс/см.кв.:

 

                                   кислород

                4

                                   ацетилен 

               0,7

Вес горелки, кг

               2,5

2.2.3.Комплектация.

В комплект поставки поста газопламенного напыления входят следующие устройства:

2.2.4.Примеры применения.

С помощью газопламенной горелки Castodyn-8000 выполнены следующие работы: Выполнена работа по нанесению керамического покрытия на внутреннюю часть изложницы (Рис.8) для разлива алюминиевых сплавов, что позволило увеличить срок службы последней в несколько раз и уменьшить процент примесей в выплавляемом металле.


Рис.8. Изложница с керамическим покрытием.

Восстановление геометрических размеров посадочных мест крупногабаритных валов под подшипники качения и скольжения, коренных и шатунных шеек коленчатых валов ДВС, дизельных машин и компрессорных установок. В этом направлении выполнены работы на шахте «Северопесчаная» Богословского рудоуправления г. Краснотурьинск, где осуществлен ремонт посадочного места подшипника на валу (980 мм) подъемной клети рабочего ствола; ремонт посадочного места вала калландра - завод РТИ; ремонт посадочного места дробильной щеки - Шарташский щебеночный карьер г. Екатеринбург и др.

При эксплуатации газотурбинных установок магистральных газопроводов наблюдается износ внутренней поверхности статора осевого компрессора. Это приводит к увеличению радиальных зазоров в проточной части и, как следствие, к падению мощности и снижению КПД. С использованием отечественного и импортного оборудования разработана технология восстановления геометрических размеров корпусов агрегатов газотурбинных установок. Для этих целей использован метод газопламенного напыления порошковой смеси состава (Ni - Al - графит). Предварительные испытания показали, что с помощью напыления удается поднять мощность ГТУ. Нанесенные покрытия обладают необходимой устойчивостью в условиях работы газотурбинных установках и прирабатываемостью при задевании напыленного слоя лопатками ротора. Нанесённое покрытие не требует механической обработки. Толщина напыленного слоя варьировалась от 0,2 мм до 2,0 мм в зависимости от величины износа (коробления) корпуса статора. Испытания восстановленного компрессора проводились на КС ОАО «Тюментрансгаз». 

В нагревательных печах для плавки алюминия и меди стенки плавильной зоны выполнены из огнеупорного кирпича. В процессе эксплуатации печей наблюдается остекловывание кирпичной кладки и налипание шлаковых  образований на стенки плавильной зоны. Такое явление приводит к уменьшению рабочего объема печи и снижению КПД плавильного агрегата. Механическое удаление шлаковой корки приводит к разрушению стенок плавильной зоны. На базе порошковых огнеупорных материалов разработан состав порошковой смеси и технология нанесения ее  на огнеупорные стенки печи. Использование мобильных переносных напылительных устройств позволяет производить нанесение огнеупорной порошковой смеси (на основе керамики) непосредственно на готовые (выложенные из кирпича) стены плавильной зоны. Напыленное керамическое покрытие не смачивается жидким металлом и шлаком, не остекловывается и, тем самым, препятствует уменьшению рабочего объема печи.

2.3.Газопламенный металлизатор МК-40.

В газопламенном металлизаторе МК-40 фирмы Metallisation Ltd (Рис.9) напыляемый материал подают в виде проволоки. Источником нагрева распыляемого материала (проволоки) служит ацетиленокислородное пламя. К агрегату по гибким шлангам подводят газы: ацетилен, кислород и воздух. Ввод распыляемого материала осуществляют через приемное конусное отверстие, расположенное по оси факела. Подача проволоки в факел производится прижимными рамками, приводимыми во вращение воздушной турбиной. Скорость подачи распыляемого материала в факел горелки регулируется плавно. В процессе могут быть использованы проволоки обычного технического назначения, постоянного химического состава   (алюминиевая, цинковая, стальная, бронзовая и т.д.), так и порошковые, химический состав которых может варьироваться. Попадая в высокотемпературную область факела, проволока разогревается до температуры плавления и струей сжатого воздуха распыляется на мелкие частицы. При соударении с изделием разогретые частицы соединяются с поверхностью детали и между собой, образуя достаточно плотное и равномерное покрытие.            


Рис.9. Газопламенный металлизатор МК-40.

2.3.1.Назначение и область применения.

Металлизатор МК-40 предназначен для нанесения защитных, фрикционных, антикоррозионных и декоративных покрытий из проволочных материалов на металлоконструкции, работающие в условиях атмосферной коррозии и емкостей для перевозки и хранения различных материалов. Благодаря малому весу и мобильности позволяет осуществлять напыление различных материалов, как в производственных, так и в полевых условиях.

2.3.2.Основные технические данные и характеристики.

                  Наименование параметра

           Значение

Производительность напыления, кг/час

               25

Диаметр распыляемой проволоки, мм

           2,8-3,2

Расход газов, л/час:             кислород; ацетилен

             5; 0,5

Давление газов, кгс/см.кв.: кислород; ацетилен

          4,0; 1,0

Вес горелки, кг

               2,5

Давление воздуха, кгс/см.кв.

               4-6

Регулирование подачи проволоки

           плавное

2.3.3.Комплектация.

В комплект поставки поста для металлизации  входят следующие устройства:

2.3.4.Примеры применения.

На Нижне-Исетском заводе металлоконструкций г. Екатеринбург метод нашёл применение для защиты  металлических конструкций от коррозии. С помощью газопламенного металлизатора производят напыление алюминиевого покрытия на готовые сварные металлоконструкции (радиомачты). Применение данного способа защиты позволяет исключить трудоемкую операцию покраски радиомачт на месте их эксплуатации.

Завод «Ждановтяжмаш» г. Жданов выпускает автоцистерны для перевозки горючего (бензозаправщики). Внутреннюю поверхность стальных емкостей покрывают путем распыления цинковой проволоки газопламенным металлизатором. Такое покрытие предотвращает появление окисной пленки и исключает возможность попадания ее в емкости самолетов.

2.4.Газопламенная горелка для наплавки.

Газопламенная горелка (Рис.10) представляет из собой ацетиленокислородную горелку со сменными соплами, которые меняются в зависимости от требуемой производительности.


Рис.10. Газопламенная горелка для наплавки.

Наплавляемый порошок, с размером частиц 40-100 мкм засыпают в ёмкость, находящуюся в верхней части горелки. Поэтому, кроме инжекции, значительную роль в равномерной подаче порошка в высокотемпературную область пламени горелки играет гравитация. Комплект горелки оформлен в виде переносного кейса, габаритами 300/400/100 мм, вес 10 кг. При ремонте агрегатов и деталей машин в труднодоступных местах используют малогабаритные газовые баллоны ёмкостью 5 литров, расположенные на тележке.

2.4.1.Назначение и область применения.

Газопламенная горелка  для наплавки предназначена для нанесения (наплавки) износостойких металлических покрытий; ремонта (восстановления) посадочных мест валов, подшипников и т.д. Основное отличие газопламенной наплавки от напыления в том, что порошок в пламени горелки для наплавки нагревается до температуры выше температуры плавления и при соприкосновении с деталью требует дальнейшего нагрева до состояния жидкотекучести. Для этих целей применяются специальные самофлюсующиеся порошки на основе никеля, с содержанием бора и кремния, имеющие температуру плавления 1000-1100°С. Деталь (изделие) перед наплавкой требует предварительного подогрева до температуры 700-800°С. Износостойкость (твёрдость) покрытия обеспечивается образованием боридов и карбидов в металле покрытия.

2.4.2.Основные технические данные и характеристики.

                  Наименование параметра

          Значение

Производительность наплавки, кг/час:

               2-4

Фракция напыляемых порошков, мкм:  

            20-160

Расход газов, л/час:

 

            кислород

              1000

            ацетилен 

                860

Давление газов, кгс/см.кв.:

 

          кислород (в зависимости от номера сопла)

             2, 3, 4   

          ацетилен 

               0,5

Масса горелки, кг

               1,5

2.4.3.Комплектация.

В комплект поставки поста для газопламенной наплавки входят:

2.4.4.Примеры применения.

С помощью горелки для наплавки покрытий были выполнены следующие работы: Наплавлено износостойкое покрытие на шнеки для перемешивания глиняной массы при производстве посуды на фарфоровом заводе г. Богданович. Ресурс работы детали возрос в три раза. Произведён ремонт (наплавка износостойкого покрытия) рабочей поверхности резиносмесителя, завод РТИ г. Екатеринбург. Величина межремонтного цикла последнего увеличилась в пять раз.

Выполнена наплавка (ремонт) стойкого к гидроабразивному износу покрытия на рабочие поверхности колеса и броневой плиты шламового насоса. Срок службы агрегата увеличился в пять-семь раз (Рис.11). Осуществлена наплавка зубьев ковшей экскаваторов, грейдеров, деталей асфальтоукладочной техники.


Рис.11. Рабочее колесо и броневая плита шламового насоса.