Високошвидкісне газополуменеве напилювання

Високошвидкісне́ (надзвукове́) газополумене́ве напи́лювання (HVOF — англ. High velocity oxygen fuel — високошвидкісний киснево-паливний метод) — одна з технологій газотермічного напилення захисних покриттів, при якій порошковий матеріал наноситься на підкладку на високій (зазвичай до трьох швидкостей звуку) швидкості.

Високошвидкісне напилення антикорозійного покриття
HVOF напилення металокерамічного порошку гасовим пальником

Основні параметри

Для напилення використовують надзвуковий газовий струмінь, який формується спеціальним пальником з камерою прискорення ракетного типу при спаленні гасу,ацетилену, пропану, водню, пропілену або метил-ацетилену при тиску 0,6…0,8 МПа у суміші з киснем під тиском 1,2 МПа.

Швидкість струменя продуктів згоряння при способі HVOF сягає від 1350 до 2880 м/с, швидкість частинок матеріалу, що напилюється — від 300 до 1000 м/с, а температура горіння — 3100 °C.

Історична довідка

Процес високошвидкісного газополуменевого напиления HVOF винайдено у 1958 в компанії англ. Union Carbide Corporation (en:Union Carbide),[1], але вперше був застосований аж у 1980-х роках, після того, як Джеймс Браунінінг (англ. James Browning) створив устаткування для високошвидкісного напилення. Ліцензії на устаткування було передане компанії Deloro Stellite[1], обладнання «JetKote» якої стало першим поширеним у практичному використанні. Услід за цим низка компаній запропонувала власні версії устаткування: «DiamondJet» від en:Sulzer Metco, «JP-5000» від TAFA, «Intelli-Jet» від фірми UniqueCoat Technologies, що сприяло швидкому поширенню технології. У 1992 Д.Браунінг запатентував також метод HVAF[2], як дешевшу альтернативу HVOF (англ. High velocity oxygen fuel — високошвидкісний повітряно-паливний метод).

Технологія

З використанням високошвидкісного напилення наносяться покриття з карбідів Карбід вольфраму та хрому, порошків на базі нікелю, кобальту чи заліза[3]. Важливою перевагою технології є малі значення механічних напружень розтягу в таких покриттях, що дозволяє отримувати шари товщиною до 5 мм.

Дослідженнями показано[4], що механічні властивості покриттів з карбіду вольфраму у випадку нанесення високошвидкісним методом виявилися вищими, ніж при плазмовому напиленні, напиленні газодинамічним методом у вакуумі чи детонаційним методом. Зокрема йде мова про високі адгезійні та когезійні властивості. Отриманий ефект пояснюється відносно низькою робочою температурою — до 3000°С і великими — до 500 м/с швидкостями руху частинок. Відзначена також висока якість покриттів WC-Co, отриманих тим же методом. Покриття відрізняються високою міцністю зчеплення з основою, щільністю, твердістю та збереженням значної масової частки (%) WC.

При реалізації технології дисперсність порошку повинна бути до 45 мкм, витрати порошку з керамічних матеріалів — 2…2,5 кг/год, а з металевих 4…6 кг/год.

Застосування

Через високу швидкість потоку газу і розплавленого металу покриття присутня значна віддача, що практично повністю виключає можливість ручного нанесення покриттів. Для отримання однорідного шару рівномірної товщини в промисловості при нанесенні покриття високошвидкісним методом використовуються спеціальні роботизовані або механізовані установки.

Технологія широко застосовується для створення твердосплавних покриттів як екологічно чистіша і гнучкіша заміна гальванічних методів, хіміко-термічної обробки для захисту від корозії та зносу плунжерів, штоків компресорів і запірної арматури, шиберів, каландрових валів, деталей бурового та нафтовидобувного обладнання, авіаційної техніки. Технологія також застосовується для створення термобар'єрних покриттів деталей газотурбінних двигунів.

Див. також

Примітки
  1. Joseph R. Davis Handbook of thermal spray technology
  2. U.S. Patent 5120582
  3. Kuroda, Seiji; Kawakita, Jin; Watanabe, Makoto; Katanoda, Hiroshi (2008). Warm spraying—a novel coating process based on high-velocity impact of solid particles. Sci. Technol. Adv. Mater. 9 (3): 033002. doi:10.1088/1468-6996/9/3/033002. Архів оригіналу за 28 березня 2020. Процитовано 10 грудня 2012.
  4. Rao K.V., Somrvill D.A., Lee D.A. Properties and characterization of coatings made using «Jet-Cote» thermal spraying technique // Adv-in Thermal Spraying: Proc. of the ITSS`86 (Montreal. Sept. 8-12, 1986.) — New Jork: Pergamon Press. 1986. -P. 873–882.

Джерела
  • Астахов Є. А., Артемчук В. В. Особливості застосування газотермічного нанесення відновлювальних покриттів / Восточно-Европейский журнал передовых технологий. № 3/5 (57) 2012. С.4-10.
  • Інженерія поверхні: Підручник / К. А. Ющенко, Ю. С. Борисов, В. Д. Кузнецов, В. М. Корж  — К.: Наукова думка, 2007. — 559 с. — ISBN 978-966-00-0655-3
  • Балдаев Л. Х., Борисов В. Н., Вахалин В. А. Газотермическое напыление: Учебное пособие для вузов / Под общ. ред. Л. Х. Балдаева. — М. : Маркет ДС, 2007. — 344 с. — ISBN 978-5-7958-0146-9.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.