Mètodes de polvorització

Polvorització: el procés tecnològic de formació de recobriments mitjançant la polvorització de partícules líquides disperses que es dipositen en impactar amb la superfície. La velocitat de refredament de les partícules és de 10.000-100.000.000 de graus per segon, la qual cosa resulta en una cristal·lització molt ràpida del recobriment ruixat i una baixa temperatura d'escalfament superficial.

Els recobriments es polvoreixen per augmentar la resistència a la corrosió, la resistència al desgast, la resistència a la calor i la reparació de conjunts i peces desgastats.

Hi ha diverses maneres de polvoritzar els recobriments:

1) Polvorització de flama amb filferro, pols o pal (Fig. 1, 2). El material dispers es fon a la flama d'un cremador de gas cremant un gas combustible (generalment una barreja d'acetilè-oxigen en una proporció d'1: 1) i es porta a la superfície per un corrent d'aire comprimit. La temperatura de fusió del material ruixat ha de ser inferior a la temperatura de la flama de la mescla combustible (taula 1).

Els avantatges d'aquest mètode són el baix cost de l'equip i el seu funcionament.

Arròs. 1. Polvorització de filferro amb flama

Arròs. 2.Esquema de l'equip de polvorització de cable postal: 1 - assecador d'aire, 2 - receptor d'aire comprimit, 3 - cilindre de gas combustible, 4 - reductors, 5 - filtre, 6 - cilindre d'oxigen, 7 - rotàmetres, 8 - torxa de polvorització, 9 - alimentació de filferro canal

Taula 1. Temperatura de flama de mescles combustibles

2) La polvorització de detonació (Figura 3) es realitza diversos cicles per segon, per a cada cicle el gruix de la capa ruixada és d'unes 6 micres. Les partícules disperses tenen una temperatura elevada (més de 4000 graus) i una velocitat (més de 800 m/s). En aquest cas, la temperatura del metall base és baixa, la qual cosa exclou la seva deformació tèrmica. Tanmateix, es pot produir deformació per l'acció d'una ona de detonació i això és una limitació de l'aplicació d'aquest mètode. El cost dels equips de detonació també és elevat; es requereix una càmera especial.

Arròs. 3. Polvorització amb detonació: 1 — subministrament d'acetilè, 2 — oxigen, 3 — nitrogen, 4 — pols ruixat, 5 — detonador, 6 — canonada de refrigeració d'aigua, 7 — detall.

3) Metal·lització de l'arc (Figura 4). S'alimenten dos cables al cable de l'electrometalizador, un dels quals serveix com a ànode i l'altre com a càtode. Entre ells es produeix un arc elèctric i el fil es fon. La polvorització es fa amb aire comprimit. El procés es realitza amb corrent continu. Aquest mètode té els següents avantatges:

a) alta productivitat (fins a 40 kg / h de metall polvoritzat),

b) recobriments més duradors amb una alta adherència en comparació amb el mètode de la flama,

c) la possibilitat d'utilitzar filferros de diferents metalls permet obtenir un recobriment "pseudoaliatge",

d) Baixos costos d'explotació.

Els desavantatges de la metal·lització d'arc metàl·lic són:

a) la possibilitat de sobreescalfament i oxidació dels materials ruixats a una velocitat d'alimentació baixa,

b) combustió d'elements d'aliatge dels materials polvoritzats.

Arròs. 4. Metal·lització d'arc elèctric: 1 — subministrament d'aire comprimit, 2 — alimentació de filferro, 3 — broquet, 4 — cables conductors, 5 — detall.

4) Aspersió de plasma (Figura 5). En els plasmatrons, l'ànode és un broquet refrigerat per aigua i el càtode és una vareta de tungstè. L'argó i el nitrogen s'utilitzen habitualment com a gasos de formació de plasma, de vegades amb l'addició d'hidrogen. La temperatura a la sortida del broquet pot ser de diverses desenes de milers de graus; com a conseqüència de la forta expansió del gas, el raig de plasma adquireix una gran energia cinètica.

El procés de polvorització de plasma a alta temperatura permet l'aplicació de recobriments refractaris. Canviar el patró de polvorització permet utilitzar una gran varietat de materials, des del metall fins als orgànics. La densitat i l'adhesió d'aquests recobriments també són altes.Els desavantatges d'aquest mètode són: productivitat relativament baixa i radiació ultraviolada intensa.

Llegiu més sobre aquest mètode de recobriment aquí: Recobriments per polvorització de plasma

Arròs. 5. Polvorització de plasma: 1 — gas inert, 2 — aigua de refrigeració, 3 — corrent continu, 4 — material polvoritzat, 5 — càtode, 6 — ànode, 7 — part.

5) Polvorització amb electropols (Figura 6). El mètode es basa en la fusió explosiva d'un cable quan hi passa una descàrrega elèctrica d'un condensador. En aquest cas, al voltant del 60% del filferro es fon i el 40% restant passa a un estat gasós. La fosa està formada per partícules molt petites d'unes centèsimes a uns quants mil·límetres.Si el nivell de descàrrega és excessiu, el metall del cable es converteix completament en un gas. El moviment de les partícules cap a la superfície ruixada es deu a l'expansió del gas durant l'explosió.

Els avantatges del mètode són l'absència d'oxidació com a resultat del desplaçament de l'aire, l'alta densitat i l'adhesió del recobriment. Els desavantatges inclouen la limitació en l'elecció dels materials (han de ser conductors elèctrics), així com la impossibilitat d'obtenir recobriments gruixuts.

Arròs. 6. Esquema de polvorització de polsos elèctrics: CH — font d'alimentació per al condensador, C — condensador, R — resistència, SW — interruptor, EW — cable, B — detall.

6) Polvorització làser (Figura 7). En la polvorització làser, la pols s'alimenta al raig làser a través d'un broquet d'alimentació. En un raig làser, la pols es fon i s'aplica a la peça de treball. El gas protector serveix com a protecció contra l'oxidació. El camp d'aplicació de la polvorització làser és el recobriment d'eines per estampar, doblegar i tallar.

Els materials en pols s'utilitzen per a polvorització amb flama, plasma, làser i detonació. Filferro o pal: per a la fumigació amb flama de gas, arc elèctric i pols elèctric. Com més fina sigui la fracció de pols, menor serà la porositat, millor serà l'adherència i més alta serà la qualitat del recobriment. La superfície de polvorització per a cada mètode de polvorització es troba a una distància d'almenys 100 mm del broquet.

Arròs. 7. Polvorització làser: 1 — raig làser, 2 — gas protector, 3 — pols, 4 — detall.

Parts ruixades

S'aplica la polvorització de recobriments:

• enginyeria mecànica general per reforçar peces (coixinets, rodets, engranatges, calibres, inclosos els roscats, centres de màquines, matrius i punxons, etc.);

• a la indústria de l'automoció per al recobriment de cigonyals i arbres de lleves, artells de fre, cilindres, capçals i anells de pistons, discos d'embragatge, vàlvules d'escapament;

• a la indústria aeronàutica per cobrir broquets i altres elements de motors, pales de turbines, per revestir el fuselatge;

• a la indústria electrotècnica: per a recobriments de condensadors, reflectors d'antena;

• a la indústria química i petroquímica: per cobrir vàlvules i seients de vàlvules, broquets, pistons, eixos, impulsors, cilindres de bombes, cambres de combustió, per a la protecció contra la corrosió d'estructures metàl·liques que operen en el medi marí;

• en medicina: per polvoritzar elèctrodes d'ozonitzadors, pròtesis;

• en la vida quotidiana — per reforçar l'equip de cuina (plats, fogons).