- Напыление / термическое уплотнение
- Высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF)
- Лазерная наплавка / лазерное плакирование
- Плазменно-порошковая наплавка (PTA)
Термическое напыление
Термическое напыление — испытанная и проверенная технология. Уже более 100 лет эта технология используется почти во всех отраслях промышленности.
Этот метод позволяет — путем нанесения на металлическую поверхность защитного слоя — предотвратить износ, коррозию и другие комбинированные агрессивные воздействия на изделие. Во всех термических процессах напыления мелкие частицы наносимого покрытия нагреваются в распылителе, и под давлением наносятся на поверхность. Если температура и скорость частиц достаточно высоки, они образуют слой с желаемыми характеристиками и необходимой прочностью соединения с поверхностью.
Преимуществом термического напыления является то, что почти всегда можно найти идеальное решение для защиты от износа путем комбинации базовых материалов и большого количества различных добавок. Выбор системы покрытия зависит также от способа его нанесения.
Газопламенное напыление и расплавление
В результате расширения газов в процессе горения ацетилена и кислорода, порошкообразная субстанция наносится методом распыления на подготовленную поверхность заготовки, припаиваясь к ней.
Порошки делятся на самофлюсующиеся и самоклеящиеся. Как правило, самофлюсующиеся порошки требуют термической обработки. Расплавление осуществляется обычно с помощью кислородно-ацетиленовой горелки.
Преимущества:
Большое разнообразие напыляемых материалов
Покрытие газо- и водонепроницаемое
Пористые слои отсутствуют
Хорошая износостойкость при линейной, точечной и удельной нагрузке
Очень высокая прочность сцепления
Металлургическое соединение с базовым материалом
Впоследствии поверхность легко обрабатывается при проведении токарных, фрезерных, шлифовальных и полировальных работ
Хорошая коррозионная стойкость к щелочи, слабым кислотам и водным растворам
Недостатки:
Не может наноситься частично
Хромированные стали не пригодны для сцепления с наплавляемыми смесями
Высокая термическая нагрузка базового материала
Ограничение для изделий по форме
Толщина слоя:: 0,3–0,8 mm
Сцепление: очень хорошее (диффузия)
Термическая нагрузка: очень высокая, до 1050 °C
Базовые материалы: Нержавеющая/двойная сталь, в основе — легирование никелем
Обработка: возможна токарная, шлифовальная, полировальная обработка слоев
Высокоскоростное пламенное напыление (HVOF)
В отличие от пламенного напыления, высокоскоростное газопламенное напыление происходит почти на сверхзвуковых скоростях (>2000 м/с). В камеру сгорания или после подается порошок. Горение газа в камере сгорания происходит непрерывно и под высоким давлением. Высокое давление, образующееся от сгорания смеси топливного газа и кислорода в камере сгорания, а также расширительное сопло способствуют развитию высокой скорости струи газа, в связи с чем ускоряются и распыляемые частицы. Скорость частиц — до 800 м/сек.
Преимущества:
Низкая термическая нагрузка на базовый материал
Возможно высокое упрочнение слоев
Хорошая износостойкость при линейной нагрузке
Прочность при растяжении карбида вольфрама и карбида хрома > 70 МПа
Покрытие не зависит от материала
Возможно частичное покрытие
Высокая плотность нанесенного слоя
Очень низкая пористость (< 2%)
Мелкие металлургические изменения
Тонкие слои с высокой размерной точностью
Недостатки:
Микропористые слои
Низкая точечная нагрузка на слой
Низкая прочность края и низкая ударная прочность
Снижение защиты от коррозии
Толщина слоя: 0,1–0,3 mm
Термическая нагрузка: низкая 100-300° C
Обработка: возможны шлифовка и полировка слоев
Нанесение лазерной сваркой
При нанесении слоя лазерной сваркой, луч лазера направляется через оптические компоненты на поверхность детали, и, посредством фокусирующей линзы, нагревает базовый материал. Через коаксиальное сопло подачи порошка, одновременно с порошкообразным материалом, подается газ-носитель или инертный газ, и происходит процесс плавления. Это создает очень хорошее сцепление с основанием, благодаря пирометаллургической связке.
Преимущества:
Очень слабый нагрев детали и, как следствие, минимальная деформация при незначительной зоне термического воздействия
Не требуется доработка детали
Очень хорошее сцепление, благодаря пирометаллургической связке (целенаправленной сварке за счет точно контролируемого процесса)
Высокая точность контура деталей сложных форм
Высокая эффективность порошка > 70%, что обеспечивает экологически безопасную технологию
Возможно частичное покрытие
Допустимы объекты со сложной геометрией
Высокая прочность края и высокая ударная прочность
После нанесения покрытия деталь хорошо поддается обработке токарным, фрезерным и шлифовальным способом
Недостаток:
Допустимы только поддающиеся сварке материалы
Толщина одного слоя — до 2 мм, допустима многослойность
Сцепление: хорошее сцепление, благодаря пирометаллургической связке
Термическая нагрузка: низкая 100-300° C
Базовый материал: сварные стали и сплавы
Обработка: возможна токарная, шлифовальная, полировальная обработка слоев
Применение: Покрытия используются для повышения сопротивления износу, коррозии и воздействию тепла в таких областях, как арматуростроение, бурение и сверление, машиностроение, двигателестроение и др. в экстремальных условиях (высокое давление, длительная эксплуатация и экстремальный износ)
Плазменно-порошковая наплавка (PTA)
На поверхности изделия в процессе PTA происходит наплавка. Плазменная дуга с высокой плотностью используется в качестве источника тепла. В качестве наносимого материала используется металлический порошок. Электрическая дуга образуется между постоянным электродом и изделием. Под действием плазменного газа, например, аргона, гелия или смеси аргона с гелием, в электрической дуге между центральным вольфрамовым электродом (-) и охлажденным водой анодным листом образуется плазма. Порошок подается с помощью газа-носителя в горелку, нагревается плазменной струей и наносится на поверхность. Здесь он полностью растворяется в расплаве метала на основании.
Преимущества:
Зона проникновения тепла очень незначительна
Незначительное смешивание основного материала с материалом покрытия
Нанесение покрытия практически без пор
Прочное сцепление возможно благодаря пирометаллургической связке с основным материалом
Допустимы объекты со сложной геометрией
Высокая прочность края и высокая ударная прочность
Хорошо поддается обработке токарным, фрезерным и шлифовальным способом
Большая толщина покрытия
Недостаток:
Допустимы только сварные стали и сплавы
Толщина слоя: 0,5 — 3 мм в зависимости от применяемого материала
Сцепление: очень высокая прочность сцепления благодаря сплавке
Термическая нагрузка: высокая 200-800° C
Базовый материал: сварные стали и сплавы
Обработка: токарная, шлифовальная, полировальная