Metodi di spruzzatura

Spruzzatura: il processo tecnologico di formazione di rivestimenti mediante spruzzatura di particelle liquide disperse che si depositano all'impatto con l'impatto con la superficie. La velocità di raffreddamento delle particelle è di 10.000-100.000.000 gradi al secondo, il che si traduce in una cristallizzazione molto rapida del rivestimento spruzzato e in una bassa temperatura di riscaldamento superficiale.

I rivestimenti vengono spruzzati per aumentare la resistenza alla corrosione, all'usura, al calore e la riparazione di gruppi e parti usurati.

Esistono diversi modi per spruzzare i rivestimenti:

1) Spruzzatura a fiamma con filo, polvere o bastoncino (Fig. 1, 2). Il materiale disperso viene fuso alla fiamma di un bruciatore a gas bruciando un gas combustibile (solitamente una miscela di acetilene-ossigeno in rapporto 1:1) e portato in superficie da un flusso di aria compressa. La temperatura di fusione del materiale spruzzato deve essere inferiore alla temperatura di fiamma della miscela combustibile (tabella 1).

I vantaggi di questo metodo sono il basso costo dell'attrezzatura e il suo funzionamento.

Riso. 1. Spruzzatura a filo di fiamma

Riso. 2.Schema dell'attrezzatura di spruzzatura del filo postale: 1 - essiccatore d'aria, 2 - ricevitore di aria compressa, 3 - bombola di gas combustibile, 4 - riduttori, 5 - filtro, 6 - bombola di ossigeno, 7 - rotametri, 8 - torcia a spruzzo, 9 - alimentazione del filo canale

Tabella 1. Temperatura di fiamma delle miscele combustibili

2) La spruzzatura di detonazione (figura 3) viene eseguita diversi cicli al secondo, per ogni ciclo lo spessore dello strato spruzzato è di circa 6 micron. Le particelle disperse hanno una temperatura elevata (oltre 4000 gradi) e velocità (oltre 800 m/s). In questo caso, la temperatura del metallo di base è bassa, il che esclude la sua deformazione termica. Tuttavia, la deformazione può verificarsi dall'azione di un'onda di detonazione e questa è una limitazione dell'applicazione di questo metodo. Anche il costo dell'attrezzatura di detonazione è elevato; è necessaria una fotocamera speciale.

Riso. 3. Spruzzatura con detonazione: 1 - fornitura di acetilene, 2 - ossigeno, 3 - azoto, 4 - polvere spruzzata, 5 - detonatore, 6 - tubo di raffreddamento ad acqua, 7 - dettaglio.

3) Metallizzazione ad arco (figura 4). Nel filo dell'elettrometallizzatore vengono inseriti due fili, uno dei quali funge da anodo e l'altro da catodo. Tra di loro si verifica un arco elettrico e il filo si scioglie. La spruzzatura viene eseguita utilizzando aria compressa. Il processo avviene con corrente continua. Questo metodo presenta i seguenti vantaggi:

a) elevata produttività (fino a 40 kg/h di metallo spruzzato),

b) rivestimenti più durevoli con elevata adesione rispetto al metodo a fiamma,

c) la possibilità di utilizzare fili di metalli diversi consente di ottenere un rivestimento "pseudo-lega",

d) bassi costi operativi.

Gli svantaggi della metallizzazione ad arco metallico sono:

a) la possibilità di surriscaldamento e ossidazione dei materiali spruzzati a bassa velocità di avanzamento,

b) combustione di elementi leganti dei materiali spruzzati.

Riso. 4. Metallizzazione ad arco elettrico: 1 - alimentazione aria compressa, 2 - alimentazione filo, 3 - ugello, 4 - fili conduttivi, 5 - dettaglio.

4) Spruzzatura al plasma (figura 5). Nei plasmatron, l'anodo è un ugello raffreddato ad acqua e il catodo è un'asta di tungsteno. L'argon e l'azoto sono comunemente usati come gas che formano il plasma, a volte con l'aggiunta di idrogeno. La temperatura all'uscita dell'ugello può essere di diverse decine di migliaia di gradi; a seguito della forte espansione del gas, il getto di plasma acquisisce un'elevata energia cinetica.

Il processo di spruzzatura al plasma ad alta temperatura consente l'applicazione di rivestimenti refrattari. La modifica del getto consente di utilizzare un'ampia varietà di materiali, dal metallo agli organici. Anche la densità e l'adesione di tali rivestimenti sono elevate Gli svantaggi di questo metodo sono: produttività relativamente bassa e intensa radiazione ultravioletta.

Maggiori informazioni su questo metodo di rivestimento qui: Plasma Spray Coatings

Riso. 5. Spruzzatura al plasma: 1 - gas inerte, 2 - acqua di raffreddamento, 3 - corrente continua, 4 - materiale spruzzato, 5 - catodo, 6 - anodo, 7 - part.

5) Spruzzatura a elettropulse (figura 6). Il metodo si basa sulla fusione esplosiva di un filo quando una scarica elettrica di un condensatore lo attraversa. In questo caso, circa il 60% del filo si scioglie e il restante 40% passa allo stato gassoso. Il fuso è costituito da particelle molto piccole da pochi centesimi a pochi millimetri.Se il livello di scarica è eccessivo, il metallo nel filo si trasforma completamente in un gas. Il movimento delle particelle verso la superficie spruzzata è dovuto all'espansione del gas durante l'esplosione.

I vantaggi del metodo sono l'assenza di ossidazione a causa dello spostamento d'aria, l'elevata densità e l'adesione del rivestimento. Gli svantaggi includono la limitazione nella scelta dei materiali (devono essere elettricamente conduttivi), nonché l'impossibilità di ottenere rivestimenti spessi.

Riso. 6. Schema della spruzzatura di impulsi elettrici: CH - alimentazione per il condensatore, C - condensatore, R - resistenza, SW - interruttore, EW - filo, B - dettaglio.

6) Spruzzatura laser (Figura 7). Nella spruzzatura laser, la polvere viene alimentata sul raggio laser attraverso un ugello di alimentazione. In un raggio laser, la polvere viene fusa e applicata al pezzo. Il gas di protezione funge da protezione contro l'ossidazione. Il campo di applicazione della spruzzatura laser è il rivestimento di utensili per stampaggio, piegatura e taglio.

I materiali in polvere sono utilizzati per la spruzzatura di fiamma, plasma, laser e detonazione. Filo o bastoncino - per spruzzatura con fiamma a gas, arco elettrico e impulsi elettrici. Più fine è la frazione di polvere, minore è la porosità, migliore è l'adesione e maggiore è la qualità del rivestimento. La superficie spruzzata per ogni metodo di spruzzatura si trova ad una distanza di almeno 100 mm dall'ugello.

Riso. 7. Spruzzo laser: 1 - raggio laser, 2 - gas protettivo, 3 - polvere, 4 - dettaglio.

Parti spruzzate

La spruzzatura dei rivestimenti viene applicata:

• ingegneria meccanica generale per il rinforzo di parti (cuscinetti, rulli, ingranaggi, calibri anche filettati, centri macchina, matrici e punzoni, ecc.);

• nell'industria automobilistica per il rivestimento di alberi motore e alberi a camme, fusi a snodo dei freni, cilindri, teste e fasce elastiche dei pistoni, dischi frizione, valvole di scarico;

• nell'industria aeronautica per coprire ugelli e altri elementi di motori, pale di turbine, per rivestire la fusoliera;

• nell'industria elettrotecnica - per rivestimenti di condensatori, riflettori di antenne;

• nell'industria chimica e petrolchimica — per la copertura di valvole e sedi di valvole, ugelli, pistoni, alberi, giranti, cilindri di pompe, camere di combustione, per la protezione dalla corrosione di strutture metalliche operanti in ambiente marino;

• in medicina - per spruzzare elettrodi di ozonizzatori, protesi;

• nella vita di tutti i giorni — per rafforzare l'attrezzatura da cucina (stoviglie, fornelli).