Результатом этого процесса газопламенного напыления является формирование стабильного непрерывного напыления, которое достигается в ходе выполнения строгой последовательности действий: нагрев, плавление, диспергирование полученной смеси, перенос расплавленных частиц ацетилено-кислотного пламени материала на металлическую поверхность детали.
В процессе газопламенного напыления используется горелка на основе ацетилен-кислорода или пропан-кислорода. В ее пламя от питателя передается субстанция (например, проволока — установка FS15), она расплавляется и, с помощью сжатого воздуха, поступает на поверхность детали. Нагретая смесь, остывая, формирует на детали прочное покрытие.
Использовать такой способ работы допускается как в ручном режиме, так и с применением специального оборудования.
С помощью газопламенного напыления допускается наносить покрытия из следующих сплавов: железных, никелевых, медных, алюминиевых, цинковых.
Применение газопламенного напыления:
- восстановление работоспособности оборудования;
- усиление прочности новых деталей;
- изготовление запорной арматуры (75% от всех изготовленных за рубежом шаровых кранов);
- для восстановления геометрии деталей насосно-компрессорного оборудования, крышек и валов электродвигателей;
- восстановление баббитового покрытия подшипников;
- создание антикоррозийных покрытий;
- покрытия рилсан (изоляционные покрытия для трубопроводных систем);
- декоративные покрытия предметов, подвергающихся неблагоприятному внешнему воздействию окружающей среды (барельефы, памятники, фонтаны и т.д.)
В зависимости от того, для чего требуется создать покрытие, к нему предъявляются различные требования, т.е. изменяется его состав, толщина, плотность, плотность сцепления с поверхностью подложки.
В дальнейшем, после затвердевания, обрабатывать созданное напыление допускается с помощью шлифования или резанием. Такой способ обработки объясняется пористостью в 2-10% всех покрытий, созданных с помощью газопламенного напыления.
Преимущества газопламенного напыления:
- допускается использовать на объектах с любыми габаритами (трубопроводы, корабли, мосты, лопатки турбин и т.д.);
- можно задать необходимую пористость покрытия (до 30%) и его толщину;
- в качестве подложки используется дерево, стекло, металлы, пластмассы разных типов, композиционные материалы;
- при выполнении напыления покрываемая деталь не деформируется (т.к. не требуется ее сильный нагрев);
- наносить можно любые материалы, имеющие точку плавления или интервал размягчения;
- выполнять напыление допускается при нормальных погодных условиях, в воде, в специальном помещении с контролируемой инертной атмосферой;
- покрытие выполняется металлами, сплавами, карбидами, нитридами, боридами, пластмассами и комбинациями материалов с температурой плавления от 300°С до 3500°С;
- достигается снижение себестоимости конечного объекта, т.к. для его первоначального покрытия (до обработки) допустимо использовать менее дорогостоящие материалы;
- более эффективное использование материалов и энергоресурсов;
- повышение долговечности изделий, срока их эксплуатации;
- минимизировано влияние на детали таких явлений как коррозия, эрозия;
- относительно небольшие временные затраты на создание покрытия;
- низкий уровень шума в ходе работы;
- не высокий радиационный фон;
- возможность настройки процесса работы в автономном режиме;
- оборудованию не требуется сложный уход и техническое обслуживание;
- само оборудование мобильно и выполнять процесс напыления возможно непосредственно на объекте, без демонтажа деталей.
Недостатки технологии:
- при испытании прочности сцепления созданного напыления с поверхностью детали на нормальный прорыв иногда достигаются неприемлемые результаты (5–45 МПа);
- без дополнительной обработки запрещается использовать изделия с подобным покрытием в коррозийных средах из-за высокой пористости (5-25%);
- невозможно нанести покрытие из материалов, чья температура плавления выше 2800 °С;
- невысокий коэффициент использования энергии газопламенного потока на нагрев порошка (2–12 %).
Этапы работ
1 этап. Подготовка поверхности.
В состав этапа подготовки поверхности входят следующие операции:
- обезжиривание поверхности изделия с помощью углеводородных растворителей в случае присутствия масляно-жировых включений.
- обмыв участков изделия с целью удаления солей, атмосферных загрязнений, закоксованностей;
- абразивоструйная, гидроабразивная или гидродинамическая очистка поверхности с целью удаления старого покрытия, ржавчины, окалины и придания шероховатости;
- сушка поверхности ( при использовании технологий гидроабразивной или гидродинамической очистки)
- ручная очистка и закругление острых углов, кромок, удаление заусенцев и варочных брызг.
- обдувка сжатым воздухом и обеспыливание поверхности.
Контроль качества подготовленной поверхности осуществляется на предмет соответствия следующим критериям:
- абразивоструйная очистка должна быть осуществлена до степени, определенной регламентом (ППР), как правило, это степень SA 2- 2,5 — 3 по ISO 8501 и проверена визуально путем сравнения с эталоном;
- ручная очистка должна быть осуществлена до степени St 2- 2,5- 3 по ISO 8501 и проверена визуально путем сравнения эталоном;
- шероховатость Rz мкм (в зависимости от условий ППР) — проверяется с помощью компаратора или профилометра по ISO 8503-1
- степень обеспыливания по ISO 8502-3 — проверяется по количеству и размеру частиц пыли;
- степень обезжиривания проверяется люминесцентным способом по ГОСТ 12.2.052-81.
2 этап. Газопламенное напыление
При газоплазменном напылении формируются капельки (микрочастицы) расплавленного металла, которые затем переносятся на обрабатываемую поверхность, создавая на ней сплошное металлопокрытие. Присадочный материал подается к факелу пламени горелки, плавится, и сжатым воздухом распыляется по обрабатываемой поверхности. После остывания на поверхности обрабатываемого изделия формируется достаточно прочное покрытие.
Процесс газопламенного покрытия допускается выполнять с одновременным оплавлением, но это возможно только при использовании газового пламени. Из-за сильного, но не равномерного нагревания напыленного слоя, плазменная струя не может обеспечить получение в результате работы качественного покрытия. Этапы выполнения напыления с одновременным оплавлением:
- прогрев всей обрабатываемой поверхности до температуры 250-300 °С;
- для исключения окисления рекомендуется нанести на восстанавливаемые участки защитный слой толщиной 0,2-0,3 мм;
- напыленный участок поверхности нагреть до состояния «запотевания»;
- на предварительно оплавленный слой напылить новый, довести его до состояния оплавления.
В процессе оплавления важно не допустить перегрева напыленного слоя до состояния жидкой ванны, а после завершения технологического процесса требуется обеспечить плавное охлаждение поверхности детали. Это легко достигается при использовании песка, асбеста. Нарушение этого технологического процесса привезет к повышенной пористости слоя, стеканию металла в случае перегрева, к появлению трещин, отслаиванию в случае неравномерного охлаждения.
3 этап. Контроль качества.
Контроль качества газопламенного напыления по внешнему виду производится путем осмотра изделий на наличие таких механических повреждений как сколы, вздутия, отслоения, трещины, раковины. При этом внешний осмотр проводится с помощью десятикратной лупы.
Замеры толщины напыления следует производить в доступных местах, где отсутствуют накатки, дефекты поверхности, которые отстоят на 5 мм и более от ребер узлов, кромок, мест контакта и отверстий.
Необходимо:
- осуществить осмотр внешнего вида напыления невооруженным глазом на предмет выявления трещин, пор, отслоений. Данные дефекты, обнаруживаемые таким способом, в покрытии не допустимы;
- измерить твердость покрытия востановленной поверхности в трех и более точках. Фактической величиной твёрдости покрытия следует считать среднее значение полученных замеров. Использование для этих целей приборов, выполняющих измерения ультразвуковым методом, недопустимо. В первую очередь это связано с пористостью (хотя и незначительной) газопламенного напыления.
