Proceso de pulverización térmica

 

La pulverización explosiva es un método en el que el oxígeno y el gas acetileno se mezclan en una determinada proporción en una cámara de combustión especialmente diseñada y luego se detonan para calentar y derretir el polvo y hacer que las partículas golpeen la superficie de la pieza a alta velocidad para formar un recubrimiento. .

 

 

La pulverización explosiva es un método en el que el oxígeno y el gas acetileno se mezclan en una determinada proporción en una cámara de combustión especialmente diseñada y luego se detonan para calentar y derretir el polvo y hacer que las partículas golpeen la superficie de la pieza a alta velocidad para formar un recubrimiento. .La característica más importante de la pulverización explosiva es la alta velocidad de vuelo y la alta energía cinética de las partículas, por lo que el recubrimiento por pulverización explosiva tiene: En primer lugar, la fuerza de unión entre el recubrimiento y la matriz es alta.En segundo lugar, el revestimiento es denso y tiene una porosidad muy baja.En tercer lugar, la rugosidad de la superficie del revestimiento es baja después del procesamiento.Cuarto, la temperatura de la superficie de la pieza de trabajo es baja.En la pulverización explosiva, cuando el contenido de acetileno es del 45%, la mezcla de oxígeno y acetileno puede producir una temperatura de combustión libre de 3140°C, pero puede exceder los 4200°C en condiciones explosivas, por lo que la mayoría de los polvos pueden fundirse.La distancia que se transporta la pólvora en la pistola de alta velocidad es mucho mayor que la de la pistola de plasma, lo que también explica la alta velocidad de las partículas.La pulverización explosiva puede pulverizar metales, cermet y materiales cerámicos.Sin embargo, debido al alto precio del equipo, el ruido fuerte, la atmósfera oxidante y otras razones, no se usa ampliamente en el país ni en el extranjero.La pulverización con explosivos aplicada con mayor éxito en el mundo es la patente obtenida por la sucursal Linde de la American Union Carbide Company en 1955. En nuestro país, alrededor de 1985, el Instituto de Investigación de Materiales Aeroespaciales del Ministerio de Industria Aeroespacial de China desarrolló con éxito la pulverización con explosivos. equipo.En términos de desempeño del recubrimiento Co/WC, el desempeño de la pulverización está cerca del nivel de Union Carbide en los Estados Unidos.

 

 

La característica más importante de la pulverización explosiva es que la energía térmica de una explosión repentina se utiliza para calentar y derretir el material de pulverización, y la alta presión generada por la onda de choque de la explosión se utiliza para pulverizar el material en polvo de pulverización a alta velocidad sobre la superficie de el sustrato de la pieza de trabajo para formar un recubrimiento.Sus principales ventajas son las siguientes.

(2) El daño térmico a la pieza de trabajo es pequeño.Debido a que la pulverización explosiva es de tipo pulsado, el tiempo de impacto del flujo de aire caliente y las partículas es cada vez corto y el nitrógeno tiene un efecto refrescante en la pieza de trabajo.La temperatura de la pieza de trabajo es inferior a 200 °C, por lo que el daño térmico de la matriz es pequeño y no se producirán deformaciones ni cambios de fase.
(3) El espesor del recubrimiento es fácil de controlar, el margen de mecanizado es pequeño y las operaciones de mantenimiento son convenientes.
(4) La rugosidad del revestimiento de pulverización explosiva es baja, posiblemente inferior a 1,60 μm, y la rugosidad puede alcanzar 0,025 μm después del pulido.
(5) Durante el proceso de pulverización, los materiales en polvo de carburo y a base de carburo no producirán descomposición ni descarburación del carbono, lo que garantiza la consistencia de la composición del tejido de recubrimiento y la composición en polvo.
(6) Bajo consumo de oxígeno y bajos costos operativos.

 

La pulverización por plasma es una tecnología avanzada de pulverización térmica que utiliza la alta temperatura y el flujo de aire del plasma para pulverizar materiales de recubrimiento sobre la superficie del sustrato para formar un recubrimiento uniforme, denso y de alta calidad.Esta tecnología tiene características de temperatura ultraalta, es adecuada para pulverizar materiales de alto punto de fusión y puede lograr una alta densidad y una alta resistencia de unión del recubrimiento.

 

 

(1) El cuerpo base se calienta menos y las piezas no se deforman: dado que las piezas no se cargan durante la pulverización, el metal base no se funde, por lo que las propiedades del tratamiento térmico del metal base no cambiarán y algunas de alta resistencia Se pueden pulverizar materiales de acero.
(2) Varios tipos de materiales y ricas propiedades de recubrimiento: la pulverización por plasma puede utilizar una variedad de materiales, incluidos metales, cerámicas, plásticos, etc., por lo que se pueden obtener recubrimientos con diversas propiedades, como recubrimientos resistentes al desgaste, aislantes del calor. Recubrimientos y recubrimientos resistentes a altas temperaturas.Revestimiento de óxido, revestimiento aislante, etc.
(3) Proceso estable y alta calidad del recubrimiento: los parámetros del proceso de pulverización por plasma se pueden controlar cuantitativamente, el proceso es estable, la reproducibilidad del recubrimiento es buena y la fuerza de unión entre el recubrimiento y el sustrato es alta.
Los parámetros del proceso de pulverización por plasma incluyen la selección del gas de plasma, la potencia del arco, la cantidad de alimentación de polvo, la distancia y el ángulo de pulverización, etc. La configuración adecuada de estos parámetros es crucial para la calidad del recubrimiento.Por ejemplo, la elección del gas de plasma afectará la entalpía y el caudal del recubrimiento, la potencia del arco afectará la temperatura del recubrimiento y el grado de fusión de las partículas, y la cantidad de alimentación de polvo y la distancia de pulverización afectarán. la eficiencia de deposición y la uniformidad del recubrimiento.sexo.
La tecnología de pulverización por plasma se utiliza ampliamente en los campos aeroespacial, automotriz, electrónico, médico y otros.En el campo aeroespacial, se pueden pulverizar aleaciones de alta temperatura, revestimientos cerámicos, etc. para mejorar la resistencia al calor de motores, turbinas y otros componentes;en el campo de la automoción, se pueden pulverizar revestimientos anticorrosivos, revestimientos cerámicos, etc. para mejorar la resistencia a la corrosión de las piezas de automóviles;En el campo de la electrónica, se pueden pulverizar recubrimientos conductores, recubrimientos aislantes, etc. para mejorar el rendimiento y la confiabilidad de los componentes electrónicos.

¿Qué tipos de gases de plasma se utilizan comúnmente en los procesos de pulverización de plasma?
En el proceso de pulverización por plasma, los gases de plasma comúnmente utilizados incluyen principalmente los siguientes tipos:
Hidrógeno (H2): El hidrógeno es un gas diatómico con alta conductividad térmica y puede aumentar significativamente la temperatura y la potencia térmica del arco de plasma.El hidrógeno es un gas indispensable a la hora de pulverizar materiales refractarios y materiales cerámicos.Sin embargo, el hidrógeno es difícil de preparar y conservar, es costoso y plantea ciertos riesgos para la seguridad, por lo que su uso es limitado en algunos casos.
Nitrógeno (N2): El nitrógeno también es un gas diatómico con un alto valor de entalpía térmica.Absorbe mucho calor durante el proceso de ionización y tiene una alta tasa de utilización de energía.El nitrógeno se utiliza ampliamente en la pulverización por plasma debido a su fuente conveniente y su bajo precio.Sin embargo, el nitrógeno tiene ciertas propiedades oxidantes y no es adecuado para pulverizar polvos que se oxidan fácilmente.
Argón (Ar): El argón es un gas monoatómico con bajo voltaje de arco y baja entalpía térmica.Sin embargo, absorbe calor rápidamente durante la ionización y tiene una conductividad térmica relativamente pequeña.El argón tiene buenas propiedades estabilizadoras y de inicio de arco.Es un gas inerte con buenas propiedades protectoras y adecuado para pulverizar metales con fuerte actividad química.El argón es uno de los gases de plasma más utilizados, pero su coste es relativamente alto.
Helio (He): El helio es un gas monoatómico, también inerte, con un valor de entalpía extremadamente alto.El helio absorbe mucho calor durante el proceso de ionización, por lo que tiene un alto valor de entalpía a altas temperaturas.Las propiedades físicas y químicas del helio son muy estables, pero debido a su contenido extremadamente bajo en el aire y al altísimo coste de extracción, se utiliza menos en aplicaciones industriales.
Vapor de agua y aire: La capacidad de transferencia de calor del vapor de agua y el aire también es bastante alta, con amplias fuentes, comodidad y bajo costo.Por lo tanto, la gente ha comenzado a considerar el uso de vapor de agua y aire como fuentes de gas para la pulverización de plasma y ha logrado ciertos resultados.Por ejemplo, se han desarrollado equipos de pulverización por plasma estabilizados con agua de alta potencia comercializados, pero su estructura es compleja y es necesario mejorar la estabilidad del chorro de plasma durante la pulverización.

 

La pulverización por arco es una tecnología de pulverización térmica que utiliza dos alambres metálicos alimentados continuamente como electrodos consumibles para generar arcos en sus extremos como fuente de calor.El alambre fundido se atomiza mediante aire comprimido y se rocía sobre la superficie de la pieza de trabajo a alta velocidad para formar un recubrimiento.Durante este proceso, el cable metálico sufre un cortocircuito y se descarga en el momento del contacto.Bajo la acción del flujo de aire de alta velocidad y el mecanismo de alimentación de alambre, el metal al final pasa por una serie de procesos como fusión, atomización, aceleración y deposición, y finalmente forma un recubrimiento.

 

 

(1) Alta utilización de energía: la pulverización por arco convierte la energía eléctrica directamente en energía térmica, y la tasa de utilización de energía térmica es tan alta como 60% -70%, que es mucho más alta que el 5% -15% de la pulverización con llama.
(2) Alta rentabilidad: dado que se alimentan dos alambres metálicos al mismo tiempo, la eficiencia de pulverización es alta y el costo es bajo.
(3) Alta fuerza de unión del recubrimiento: todas las partículas se rocían mediante atomización de gotas, por lo que la fuerza de unión del recubrimiento es alta.
(4) Amplia aplicabilidad: los recubrimientos de materiales resistentes a la corrosión se pueden rociar según diferentes entornos corrosivos y tienen aplicabilidad universal.

 

 

- Aeroespacial
- Fabricante de automóviles
- Petroquímica
- Condensadores de potencia y sus equipos electrónicos.
- Superficie metálica anticorrosión, resistencia al desgaste, conductividad, aislamiento, decoración, etc.

 

- El personal deberá utilizar equipos de protección personal, incluidos cascos de seguridad, gafas protectoras, máscaras protectoras, ropa protectora, etc.
- Asegúrese de que otros equipos y elementos en el área de trabajo no se vean afectados por la pulverización y tome las medidas de protección adecuadas.
- Cuando se descubra cualquier peligro potencial para la seguridad en los equipos de pulverización por arco, se debe informar de inmediato y se deben tomar medidas para resolver los problemas de manera oportuna.

La pulverización supersónica implica mezclar combustible gaseoso o líquido con oxígeno a alta presión y luego quemarlo en una cámara o boquilla de combustión específica.La llama de combustión resultante de alta temperatura y alta velocidad se utiliza para pulverizar.Dado que la velocidad de la llama de combustión es varias veces la velocidad del sonido, se pueden ver visualmente 'nodos Mach' brillantes en la corriente de la llama, por lo que la pulverización supersónica generalmente se denomina pulverización de llama supersónica.Al introducir el polvo axialmente en la llama, las partículas de pulverización se pueden calentar hasta un estado fundido o semifundido y acelerarse a una velocidad de hasta 300-500 m/s o incluso más, obteniendo así un recubrimiento denso y de alta calidad con alta fuerza de unión..La velocidad de la llama supersónica es muy alta, pero la temperatura es relativamente baja, alrededor de 3000°C.En el caso del carburo cementado WC-Co, puede inhibir eficazmente la descomposición del WC durante el proceso de pulverización.El recubrimiento en aerosol supersónico no solo tiene una alta fuerza de unión, sino que también es denso y tiene una excelente resistencia al desgaste.Su resistencia al desgaste excede en gran medida el recubrimiento por pulverización de plasma, es equivalente al recubrimiento por pulverización explosivo y también supera la capa de cromo duro galvanizado y la capa de fusión por pulverización.Es muy utilizado.

 

 

Además, la pistola pulverizadora supersónica debe limpiarse con frecuencia durante el proceso de pulverización para evitar la deposición excesiva de polvo metálico.Durante el proceso de funcionamiento de la pistola pulverizadora, el voltaje en los dos polos alcanza decenas de miles de voltios.El exceso de polvo puede producir fácilmente chispas, afectando la construcción y provocando accidentes.Los principales métodos para limpiar la pistola rociadora son una pistola de aire a alta presión y un trapo seco.
La aplicación de la tecnología de pulverización supersónica (HVOF) Con el desarrollo y la mejora de la tecnología de pulverización térmica en mi país, los requisitos de calidad para los recubrimientos pulverizados son cada vez más altos.El método de gas de alta velocidad desarrollado en Estados Unidos y otros países en los últimos años es un nuevo proceso para preparar recubrimientos de alta calidad.Porque el método de pulverización con llama supersónica tiene muchas ventajas.

La soldadura por pulverización con llama es una tecnología de tratamiento de superficies metálicas de uso común.Utiliza una llama de oxiacetileno para calentar el polvo de aleación hasta que se derrita o alcance un estado de alta plasticidad y luego lo rocía sobre la superficie de la pieza de trabajo para formar una capa protectora o mejorada.Este proceso se puede utilizar para fortalecer o reparar superficies de diversas piezas de acero al carbono y acero de baja aleación.Sin embargo, al usarlo, se debe prestar atención a las características del material de la matriz para evitar diferencias excesivas en los coeficientes de expansión lineal o que la matriz contenga sustancias que reaccionan fácilmente con el oxígeno.Elementos que causan dificultad en la soldadura por aspersión.

 

 

Amplio ámbito de aplicación: adecuado para el tratamiento de superficies de una variedad de materiales metálicos.
Costo relativamente bajo: la soldadura por aspersión con llama es menos costosa que otras tecnologías de tratamiento de superficies.
Fácil de operar: el flujo del proceso es relativamente simple y fácil de dominar.
Mejore la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión: la capa de soldadura por pulverización puede mejorar significativamente la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión de la pieza de trabajo.

 

 

La soldadura por pulverización con llama se utiliza ampliamente en los siguientes campos:
Reparación de piezas mecánicas: Se utiliza para reparar superficies de piezas mecánicas desgastadas o dañadas.
Fortalecimiento de la superficie: Mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia a la fatiga de las piezas.
Tratamiento anticorrosión: se utiliza para mejorar la resistencia a la corrosión de las piezas y alargar su vida útil.

 

Al realizar soldadura por pulverización con llama, debe prestar atención a los siguientes puntos:
Tratamiento de la superficie de la pieza de trabajo: la superficie debe purificarse y rasparse estrictamente antes de pulverizar para garantizar la adhesión del recubrimiento.
Especificaciones de pulverización: controle estrictamente las especificaciones de pulverización para evitar el sobrecalentamiento de la pieza de trabajo.Especialmente cuando el recubrimiento es espeso, se requiere una pulverización intermitente para enfriarlo.
Ángulo de pulverización: preste atención al ángulo de la pistola pulverizadora al pulverizar para garantizar una distribución uniforme y una buena adherencia del recubrimiento.
Control de la temperatura de refundición: El control de la temperatura de refundición es muy crítico.Una temperatura demasiado alta o demasiado baja puede afectar la calidad del recubrimiento y el rendimiento de la pieza de trabajo.

 

 

El revestimiento láser es un nuevo tipo de tecnología de modificación de superficies.Agrega materiales de revestimiento a la superficie del sustrato y utiliza rayos láser de alta densidad de energía para fundirlos junto con la capa delgada en la superficie del sustrato para formar un aditivo fundido metalúrgicamente unido.Revestimiento.Este proceso puede mejorar significativamente la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión, la resistencia al calor, la resistencia a la oxidación o las propiedades eléctricas de la superficie del material base, logrando así el propósito de modificación o reparación de la superficie, cumpliendo con los requisitos de rendimiento específicos de la superficie del material y al mismo tiempo ahorrando una gran cantidad. de los costes de materiales.

 

 

Baja tasa de dilución: la capa de revestimiento láser está unida metalúrgicamente al sustrato y la tasa de dilución es baja, generalmente solo del 5% al ​​8%, lo que significa que se puede usar un recubrimiento más delgado para lograr los requisitos de rendimiento requeridos.
Alta dureza y resistencia al desgaste: La capa de revestimiento tiene una estructura fina y densa, una mayor dureza y una mejor resistencia al desgaste.
Pequeña zona afectada por el calor: debido a la alta temperatura de calentamiento del rayo láser, la zona afectada por el calor es pequeña y la pieza de trabajo se deforma menos.
Calidad estable de la capa de revestimiento: La calidad de la capa de revestimiento láser es estable y fácil de realizar con una producción automatizada.
Amplia gama de selección de materiales: la densidad de potencia del rayo láser es alta, la temperatura de calentamiento es alta y la gama de selección de materiales de revestimiento es más amplia.

 

Los procesos de revestimiento láser se pueden dividir a grandes rasgos en dos categorías según el método de suministro de los materiales de revestimiento:
Revestimiento láser preposicionado: primero, el material de revestimiento se coloca previamente en la parte de revestimiento de la superficie del sustrato y luego se utiliza el rayo láser para escanear y fundir el material de revestimiento y la superficie del sustrato.
Revestimiento láser con alimentación de polvo sincrónico: los materiales de revestimiento en polvo o alambre se alimentan sincrónicamente al baño fundido a través de la boquilla durante el proceso de revestimiento.

 

Modificación de superficies: como modificación de superficies de álabes, rodillos, engranajes, etc. de turbinas de gas.
Reparación de superficies: como reparación de superficies de rotores, moldes, etc.
Fabricación aditiva por láser: Mediante un revestimiento láser capa a capa se obtienen piezas con una estructura tridimensional.

 

Las tendencias de desarrollo de la tecnología de revestimiento láser se concentran principalmente en los siguientes aspectos:
Investigación teórica básica: Comprensión profunda de los mecanismos físicos y químicos en el proceso de revestimiento por láser.
Diseño y desarrollo de materiales de revestimiento: Desarrollar nuevos materiales de revestimiento para cumplir con mayores requisitos de rendimiento.
Mejora y desarrollo de equipos de revestimiento láser: mejorar el rendimiento y la estabilidad de los equipos de revestimiento láser.
Establecimiento de un modelo teórico: establezca un modelo teórico preciso de revestimiento láser para guiar la producción real.
Tecnología de creación rápida de prototipos de revestimiento láser: desarrolle una tecnología de creación de prototipos de revestimiento láser rápida y eficiente.
Automatización del control del proceso de revestimiento: realice un control automatizado del proceso de revestimiento láser para mejorar la eficiencia de la producción y la calidad del producto.