Procedure voor metaalspuiten: 4 stappen

Dit artikel werpt licht op de vier hoofdstappen die betrokken zijn bij het proces van metaalspuiten. De stappen zijn: 1. Oppervlaktevoorbehandeling 2. Metallisatiematerialen en hun selectie 3. Selectie van metalliseringsprocessen 4. Coatingkenmerken en -evaluatie.

Stap # 1. Oppervlaktevoorbereiding:

Omdat de gespoten metalen coating alleen een mechanische binding met het substraat heeft, is de voorbereiding van het ondersteunende oppervlak een essentiële stap in succesvol metaalspuiten. Te spuiten oppervlakken moeten daarom absoluut vrij zijn van vet, olie en andere verontreinigingen en moeten worden opgeruwd om de mechanische binding te verkrijgen.

Het houdt dus in dat het oppervlak een soort ruwheid of onregelmatigheid wordt gegeven waaraan verwacht wordt dat het gespoten metaal vasthoudt. De methoden die worden gebruikt om de gewenste ruwheid te bereiken zijn machinaal bewerken, verbinden met een laag en schuurstralen.

Bewerking:

Oppervlakken die na het spuiten moeten worden bewerkt, hebben een uitzonderlijk sterke hechting nodig. Wanneer een zware coating vereist is, wordt een groef of ondersnijding bewerkt om de noodzakelijke verankering aan de gespoten metaallagen te verschaffen. Deze ondersnijdingen zijn gemaakt in cilindrische en vlakke oppervlakken zoals weergegeven in Fie. 18.17.

Zwaluwstaartverbinding biedt een positieve verankering maar extra kosten moeten worden gemaakt. Fig. 18.18 toont de juiste en onjuiste soorten zwaluwstaarten. Voor het spuiten van een versleten gedeelte op assen, moeten de randen van het gespoten metaal positief worden gekoppeld, vooral wanneer de opbouw zich aan het uiteinde van de as bevindt, zoals weergegeven in Fig. 18.19.

De groeven zijn gemaakt met een standaard afsnijgereedschap van 3 mm, met een breedte van 1, 15 tot 1, 25 mm en afgerond aan het uiteinde. De groeven worden ongeveer 0, 65 mm diep en 0, 40 mm uit elkaar gesneden. De houdkracht van een dergelijk grondoppervlak wordt aanzienlijk verbeterd door de richels met een kartelgereedschap naar beneden te rollen.

Een snellere methode is het snel snijden van ruwe draden op een draaibank op componenten zoals shafting, pompstangen en rollen. Draadsnijden moet gebeuren met 12 tot 16 draden / cm met een maximale schroefdraaddiepte van ongeveer 0, 2 mm. De gesneden draden worden vervolgens met een rotatiegereedschap naar beneden gerold totdat ze slechts gedeeltelijk opengaan. Deze methode van oppervlaktevoorbehandeling is zeer bevredigend voor toepassingen die geen te hoge hechtsterkte vereisen.

Voorbereiding van interne oppervlakken:

Sproeibekleding op externe oppervlakken zoals op assen heeft het voordeel dat deze krimpt en samentrekt bij afkoeling voor het verschaffen van een grijpwerking zoals een krimppassingshuls. De krimpende werking van een coating op een inwendig oppervlak kan er echter voor zorgen dat de coating bij koeling uit het substraat trekt. Om deze moeilijkheid te overwinnen, wordt het te spuiten onderdeel intern verwarmd tot 175 ° C vlak voor het sproeien, zodat de spanningen die in de bekleding als gevolg van koeling zijn ontwikkeld, kunnen worden verminderd. De binnenkant van een cilindrisch voorwerp wordt vervaardigd met een boorgereedschap dat een tamelijk groffe voeding gebruikt om de noodzakelijke mechanische binding te produceren.

Voorbereiding van vlakke oppervlakken:

De neiging van de coating om het weg te nemen van het vlakke oppervlak als gevolg van krimpspanningen kan overwonnen worden door ofwel over de rand te spuiten om het een klemmende werking te geven of door korte taps toelopende gleuven nabij de rand af te snijden, zoals getoond in Fig. 18.19. De buitenhoeken die moeten worden gecoat, moeten een straal van minimaal 0-8 mm hebben. Het substraat kan ook tot 175 ° C worden verwarmd om de koelspanningen te verminderen.

De bewerking van het substraat moet droog gebeuren, omdat olie van welke aard dan ook de hechtsterkte zou aantasten. Het oppervlak mag pas na het metalliseren met de hand worden aangeraakt. Als handmatig hanteren echter onvermijdelijk is, moet het onderdeel in papier of een schone doek worden gewikkeld voordat het uit de draaimachine wordt verwijderd. Als er olie of vet op het substraatoppervlak terechtkomt, moet deze worden verwijderd door ontvetting met stoom of door andere chemische methoden voordat de coating erop wordt gespoten.

Bond Coating:

Een dunne sproeicoating van nikkel-chroomlegeringen, molybdeen of exothermisch reactief nikkelaluminide wordt vaak aangebracht op het geruwde oppervlak om de hechtsterkte ervan te verbeteren, in het bijzonder voor keramische sproeinevel met daaropvolgende coatings. Een dergelijke afgezette laag wordt bondcoating genoemd.

Wanneer het wordt aangebracht, moeten de niet-gecoate delen worden gemaskeerd of geolied, maar er moet op worden gelet dat er geen olie in de ondersnijdingen kan stromen. Om een ​​dergelijke mogelijkheid te voorkomen, moet de vlam over het vermoedelijke gebied worden verspreid om olie of vocht te verbranden.

Met uitzondering van koper en koperlegeringen hecht molybdeen goed met de meeste metalen voor onderhoudstoepassingen tot 400 ° C, terwijl nikkelaluminide kan worden gebruikt bij temperaturen tot 800 ° C. Voor aluminium, koper en koperlegeringen is een 9% aluminiumbronslegering een zeer betrouwbare hechting; het kan net zo goed worden gebruikt voor stalen substraten.

Wanneer een hechtingslaag moet worden aangebracht, wordt de ondersnijding dieper gemaakt om rekening te houden met de dikte van de verbindingslaag die 50 tot 125 micron kan zijn.

Schuurstralen:

Als een coating op een substraat wordt gesproeid zonder onder te snijden, moet het oppervlak nog steeds worden opgeruwd, zelfs als er een bond-laag wordt gebruikt. Dit gebeurt meestal door middel van gritstralen door gebruik te maken van schoon, scherp, geplet staalgrit of aluminiumoxide om tegen het oppervlak te blazen door middel van samengeperste lucht om inspringende hoeken voor mechanische verlijming te bieden. Wanneer de oppervlaktehardheid van het substraat kleiner is dan Rc 30, kan het worden gegritstraald met fijngemaakt gekoeld ijzergrit.

Thermisch spuiten moet de oppervlaktebehandeling zo snel mogelijk volgen om de optimale resultaten te bereiken.

masking:

Gebieden die niet moeten worden overgespoten, kunnen worden beschermd door ze te maskeren met tape of stop-off chemicaliën die op het substraat kunnen worden geverfd of gespoten om adhesie van de coating te voorkomen. Deze tapes en stop-off coatings kunnen worden verwijderd na het verspuiten met metaal door afpellen of staalborstelen.

Gaten, spiebanen of gleuven in het werkstuk die niet gecoat moeten worden, worden tijdens het gritstralen afgedekt met hout of grafiet. Grafiet is niet alleen bestand tegen hoge temperaturen, maar is ook eenvoudig te bewerken of met een mes in de gewenste plugvorm te snijden. De plug top is gelijk gemaakt met de hoogte van de afgewerkte coating; als het masker boven het substraatoppervlak komt, werpt het een ongecoate schaduw als het spuitpistool niet loodrecht op het oppervlak wordt gehouden.

Stap # 2. Metallisatiematerialen en hun selectie:

Bijna elk materiaal kan op vrijwel elk substraat worden afgezet, maar de materialen die het meest worden gebruikt voor thermisch spuiten zijn onder meer aluminium, messing, babbit (tin-base-legering ook bekend als wit metaal), bronzen, cadmium, koper, ijzer, lood, monel (63 % Ni + 33% Cu + 1% Mn), nichroom, nikkel, staal, roestvrij staal, tin, zink, keramiek, composieten, enz. Zelfs molybdeen en wolfraam worden soms gebruikt voor sproeien.

Metallisatiematerialen worden geselecteerd op basis van hun kenmerken zoals hardheid, sterkte, slijtkwaliteit, krimp en corrosieweerstand, etc.

Lichte coatings tot een dikte van 1-5 mm kunnen gemakkelijk worden aangebracht en bieden geen speciale problemen, maar materialen voor zware coatings tot 3 mm of meer moeten een lage krimp hebben.

Keramische coatings bestaande uit aluminiumoxide, zirkoniumoxide, zirkoniumsilicaat, chroomoxide en magnesiumaluminaat worden aangebracht in staaf- of poedervorm. Hun rui-punten liggen tussen 1650 ° C en 2500 ° C. Deze coatings zijn extreem hard en erosiebestendig.

Composietcoatings van keramiek en plastic impregnaten kunnen worden gecombineerd met metaalcoatings om eigenschappen te bereiken die niet mogelijk zijn met alleen metalen coatings. Bijvoorbeeld laminaire bekledingen gevormd door afzettingen van afwisselende lagen van versproeid metaal en keramische materialen, worden gebruikt met goede resultaten in raket-blaaste afschermstructuren. Keramiek en metaalsprays kunnen worden gemengd in continu variërende verhoudingen om graduatie te verkrijgen van alle metaal tot alle keramiek, om te bouwen wat bekend staat als gegradeerde constructie.

Aluminiumoxide coatings zijn erg hard en erosiebestendig, zelfs bij hoge temperaturen. Dergelijke bekledingen hebben goede isolerende eigenschappen en zijn economisch.

Zirkonia heeft een hoger smeltpunt dan aluminiumoxide en de coatings bieden een goede weerstand tegen thermische en mechanische schokken. Het wordt gebruikt voor het coaten van raketcomponenten om ze te beschermen tegen hete corrosieve gassen met hoge snelheid. Het wordt ook gebruikt om de levensduur van annealing en normalisatierollen in staalfabrieken en ovenbuizen te verlengen.

Stap # 3. Selectie van metallisatieprocessen:

Er zijn verschillende processen die worden gebruikt voor metaalspuiten en ze kunnen worden gegroepeerd onder vier rubrieken:

(i) Vlamsproeien,

(ii) sproeien met elektrische arcering,

(iii) Plasmaspuiten,

(iv) Detonatie Gun-coating, en

(v) Verbrandingsstraalspray.

(i) Vlamspuiten :

Vlamspuiten is een thermisch sproeiproces waarbij normaliter de oxy-acetyleenvlam wordt gebruikt voor het smelten van het coatingmateriaal, terwijl in het algemeen gecomprimeerde lucht wordt gebruikt voor het vernevelen en voortstuwen van het materiaal naar het werkstuk. Er zijn drie variaties van het proces afhankelijk van de vorm van het coatingmateriaal waarin het wordt gebruikt, te weten draad, poeder en staaf.

een. Wire Flame Spuiten:

Fig. 18.20 toont de essentiële kenmerken van draadvlamsproeien terwijl Fig. 18.21 schematisch de volledige opstelling voor een dergelijk systeem toont. Het proces vereist een spuitpistool, acetyleen, zuurstof en persluchttoevoer en opstelling voor draadtoevoer meestal van een spoel. Het spuitpistool bestaat in wezen uit een door luchtturbine aangedreven draadaanvoermechanisme en oxy-acetyleenvlam voor het smelten van de draad.

De draadaanvoer gebeurt met behulp van kartelrollen die door reductietandwielen worden aangedreven door een hogesnelheidsturbine. Deze kanonnen zijn enigszins omvangrijk en zwaar maar worden zelfs dan vaak in de hand gehouden voor eenvoudige manipulatie; onlangs zijn robots effectief ingezet voor pistool- en werkmanipulatie.

Het spuitpistool wordt 10 tot 30 cm van het te bekleden substraat gehouden en produceert een rond of elliptisch patroon met een diameter van ongeveer 7-5 tot 10 cm. De verplaatsing van het pistool is gewoonlijk 9 tot 15 oppervlakte m / min. De samengeperste lucht wordt gefilterd om olie en vocht te verwijderen en wordt meestal geleverd met een snelheid van 850 lit / min.

Er is geen limiet op laagdikte en afzettingen met een dikte van maximaal 6 mm, maar een algemene dikte voor draadspuitafzetting is 0-75 tot 1-25 mm voor slijtage en heropbouw, terwijl voor afzetting van corrosietoepassingen slechts 25 mogelijk is micron (0, 025 mm). De afzettingssnelheden voor spray hangen af ​​van verbruiksgoederen en gebruikte apparatuur, en deze kunnen oplopen tot 95 m2 / uur voor een laagdikte van 25 micron.

Bij het berekenen van de vereiste dikte van de bespoten coating moet ongeveer 20% extra worden toegestaan ​​voor het coaten van krimp en bovendien een verdere minimale 0, 25 mm per zijde toestaan ​​voor het afwerken van het oppervlak, indien nodig. Wanneer dikke coatings worden aangebracht, wordt het werkstuk voorverwarmd tot ongeveer 200-260 ° C om scheuren van de mechanische binding te voorkomen.

Veel materialen zijn verkrijgbaar in draadvorm, maar de vaak gespoten materialen zijn zink, aluminium, machinale bewerkbare staalsoorten, harde staalsoorten, roestvrij staal, bronzen en molybdeen. Aluminium en zink worden voornamelijk gebruikt voor de bescherming tegen corrosie van grote onderdelen van koolstofstaal, bijvoorbeeld tanks, scheepsrompen en bruggen, terwijl roestvrij staal voor hetzelfde doel wordt gebruikt voor meer geavanceerde taken. Zachte staalsoorten worden gebruikt voor het herstellen van afmetingen voor slijtage-toepassingen, terwijl hard staal voor een vergelijkbaar doel wordt gebruikt voor zwaardere slijtageomstandigheden; ze zijn meestal klaar met slijpen.

Draadspraycoatings hebben een aanzienlijke porositeit en hun hechtsterkte is inferieur aan plasma- en andere hoge energie spuitprocessen. Dat is de reden waarom dit proces niet wordt gebruikt voor zeer kritische toepassingen.

b. Powder Flame Spraying:

Poeder vlamsproeien kan worden uitgevoerd met oxy-acetyleen fakkel van het geschikte ontwerp dat de introductie van sifonwerking mogelijk maakt, zoals getoond in Fig. 18.22. Gewoonlijk wordt er geen perslucht gebruikt om het gesmolten materiaal te atomiseren en voort te bewegen en daarom zijn de afzettingssnelheden laag. De porositeit is zelfs groter dan die van het draadsproeiproces en de hechtsterkte kan ook lager zijn dan die van de draadsproeiplaatsing; nochtans kunnen dergelijke toortsen veel bredere verscheidenheid van materialen bespuiten. Beschikbare verbruiksartikelen zijn onder meer hooggelegeerd staal, roestvrij staal, kobalt-basislegeringen, carbiden en materialen voor het coaten van bindmiddelen.

Fig. 18.22 Procesinstelling voor poedervlamspuiten

c. Rod Flame Spuiten:

De vlamtemperaturen in een conventionele oxy-acetyleenbrander zijn gewoonlijk ongeveer 2, 760 ° C en hebben aldus niet voldoende warmte om een ​​goede keramische bekleding te produceren, in het bijzonder voor materialen zoals zirkoniumoxide die een temperatuur van ongeveer 2760 ° C vereist. Eén oxy-fuel gastoorts ontworpen om keramiek te sproeien, getoond in Fig. 18.23, gebruikt een stevige staaf van keramische verbruiksartikelen met lucht om te helpen bij verstuiving.

Fig. 18.23 Een opstelling voor vlamverstuiving met staven

Staafadditieven zijn beschikbaar voor aluminiumoxide, chroomoxide, zirkoniumoxide en keramische mengsels. Van de geatomiseerde verbruikbare druppeltjes wordt beweerd dat ze een botssnelheid van 2-8 m / sec bereiken. Dit proces wordt alleen gebruikt voor het spuiten van keramiek en het vult de opening tussen het draadproces en het poeder-sproeiproces, omdat verbruiksartikelen niet beschikbaar zijn voor veel van de metalen voor de eerste en keramische bekledingen verkregen door de laatstgenoemde zijn bros om goede service te verlenen.

(ii) Sproeien met elektrische boog:

Het boogsproeiproces maakt gebruik van een elektrische boog tussen twee verbruikbare elektroden van het oppervlaktemateriaal als warmtebron. Samengeperst gas, meestal lucht, vernevelt en projecteert het gesmolten materiaal op het oppervlak van het werkstuk. Fig. 18.24 toont de essentiële componenten van de procesapparatuur.

Fig. 18.24 Elektrisch vlamboogsproeiproces

De twee verbruikbare elektroden worden gevoed door een draadaanvoer om ze samen te brengen onder een hoek van ongeveer 30 ° en om een ​​boog daartussen te handhaven. De boog is zelfontbrandend terwijl de draden naar hun snijpunt worden voortbewogen.

De stroombron die wordt gebruikt voor het boogsproeiproces is een DC-lasapparaat met constante spanning. Eén draad is positief en de andere negatief. Vanwege differentieel smelten van de twee draden verschillen de druppeltjes van de twee elektroden aanzienlijk in grootte. Over het algemeen varieert de lasstroom van 300 tot 500 ampère met een spanning tussen 25 en 35 volt. Voor speciale doeleinden is naar verluidt stroom zo hoog als 3000 ampère gebruikt.

Kabels met een diameter van 1, 5 tot 3, 2 mm kunnen worden gebruikt, hoewel draden met een diameter van 1, 6 mm en 2, 4 mm meer populair zijn. De hoeveelheid afgezet metaal hangt af van het stroomniveau en het materiaal dat wordt versproeid en kan variëren van 7 tot 45 kg per uur. Vierkante draden worden soms gebruikt om de depositiesnelheid te verhogen. De depositiesnelheden zijn 3 tot 5 keer hoger dan die voor vlamsproeien.

Droge perslucht met een druk van 55 N / cm2 en een stroomsnelheid van 850 tot 2250 liter per minuut worden gebruikt voor het atomiseren en projecteren van het metaal op het substraat. De afzetting kan aanzienlijke porositeit en oxide-insluitsels bevatten door oxidatie van de verbruikbare atomiseringslucht.

De hechtsterkte van de coating is beter dan die verkregen door vlamsproeien. Bijna elk metaal dat in draad met een kleine diameter kan worden getrokken, kan worden gespoten, bijvoorbeeld aluminium, babbit, messing, brons, koper, molybdeen, monel, nikkel, roestvrij staal, koolstofstaal, tin en zink kunnen allemaal worden gespoten. Vanwege de hoge afzettingssnelheden wordt dit proces zeer vaak gebruikt voor het spuiten van zachte metalen, voor corrosiebestendigheid en grote structuren zoals bruggen worden bespoten met aluminium en zink ter bescherming tegen de effecten van atmosferische gassen.

(iii) Plasmaboogspuiten:

Plasmaspuitproces gebruikt een niet-overgedragen boog als een bron van smelten en projecteren van het verstoven metaal op het substraatoppervlak. Het maakt gebruik van de plasmaboog die zich volledig in het plasmaspuitpistool bevindt. Het plasma kan een temperatuur van meer dan 2800 ° C hebben; het te sproeien materiaal wordt in poedervorm in de plasmastroom gebracht, zoals getoond in Fig. 18.25.

De deeltjesgrootte van het poeder bedraagt ​​gewoonlijk 30 tot 100 micron, hetgeen wordt gemeten door een tandwielpomp. Omdat de plasmatemperaturen extreem hoog zijn, kan dit proces worden gebruikt voor het deponeren van vuurvaste coatings die niet kunnen worden aangebracht door vlam- of boogprocessen, het kan bijvoorbeeld zelfs glascoatings afzetten.

De parameters die van invloed zijn op de coatingkwaliteit omvatten nozzle-to-work afstand, deeltjesgrootte en -type, punt van poederintroductie, boogstroom en -spanning, type plasmagas en deeltjesdragergas.

Voeding vereist voor plasmaspuiten is gebaseerd op constante stroomoutput bij een werkcyclus van 100%. De plasmatoortsen hebben een vermogen van 40 tot 100 kW, met een gelijkstroom van 100 tot 1100 ampère bij 40 tot 100 volt. Argon en helium zijn de plasmagassen die het vaakst worden gebruikt door stikstof, en waterstof wordt soms gebruikt voor de lagere kosten ervan.

Het substraat wordt gewoonlijk op minder dan 150 ° C gehouden en het wordt bekleed met poedersnelheden van 120 tot 300 m / sec hetgeen resulteert in hoge bekledingsdichtheden van 85 tot 95% en een bindingssterkte die tot 6900 KPa bereikt. De porositeit in afzettingen kan het coatingvermogen beïnvloeden om oppervlakken te beschermen tegen corrosie. Het afdichten van de porositeit kan echter worden uitgevoerd door drukimpregnering van epoxy's en fluorkoolwaterstoffen.

Plasmaspuiten kan worden gebruikt voor het spuiten van metalen, keramiek (oxiden en carbiden), cermets en composieten, zoals opgesomd in tabel 18.1 .:

Metalen variëren van zachte metalen zoals aluminium en zink voor corrosiebestendigheidstoepassingen tot hard materiaal op kobaltbasis voor slijtvaste toepassingen.

De meest populaire caramic-coatings zijn aluminiumoxide en chroomoxide of mengsels van chroom en silica. Deze worden hoofdzakelijk gebruikt voor toepassingen van slijtagebestendigheid. Keramische materialen zoals yttria-gestabiliseerd zirkoniumoxide, magnesiumzirkonaat en calcia-gestabiliseerd zirkoniumoxide worden gebruikt voor thermische barrièrecoatings op motorcomponenten en dergelijke. Aluminiumoxide en magnesia / alumina worden vaak gebruikt voor elektrische isolatietoepassingen.

De meest populaire cermet-verbruiksartikelen voor plasmaspuiten is wolfraamcarbide / kobalt voor toepassingen van slijtageweerstand.

De samengestelde verbruiksartikelen zoals metaal / grafietpoeders en metaal / molybdeendisulfidepoeders worden over het algemeen gebruikt voor speciale toepassingen.

Plasmaspuiten is zo uitgebreid gebruikt in kritieke componenten dat er een significante database beschikbaar is over de eigenschappen van veel afzettingen.

Vacuümplasmaspuiten is een variant van het proces waarbij het werkstuk en de plasmatoorts beide worden ingesloten in een vacuümkamer met een druk van 50 torr. De voordelen die worden geclaimd, zijn een hogere hechtsterkte en een uitstekende dimensionale regeling van de laagdikte.

Het grootste nadeel van plasmaspuiten vergeleken met andere thermische sproeiprocessen zijn de kosten van de apparatuur en het is de duurste van de processen die kunnen worden gekocht. Ook is de apparatuur gecompliceerd en omvangrijk.

Ondanks deze nadelen is het plasma-sproeiproces het werkpaard van thermische sproeiprocessen vanwege de grote verscheidenheid aan metalen die kunnen worden afgezet, lage porositeit, hoge hechtsterkte en hoge afzettingssnelheden die met dit proces kunnen worden bereikt.

(iv) Detonatie Gun Coating :

Het detonatie- of d-kanonproces is een eigen proces van Linde Air Products Company dat de detonatie van zuurstof en acetyleenmengsel omvat om het coatingmateriaal op het substraatoppervlak te smelten en te beschadigen. Hoewel het proces rond 1960 is ontwikkeld, blijft het nog steeds eigendom van vele details die te maken hebben met het produceren van de juiste parameters om succesvolle coatingtoepassingen te bereiken.

Fig. 18.26 toont de basiselementen van een D-gun bestaande uit een lange (enkele meters) loop met een binnendiameter van ongeveer 25 mm. Poeder met een deeltjesgrootte van 60 micron wordt bij lage druk in het pistool gevoerd en vervolgens wordt oxy-acetyleen gasmengsel in de verbrandingskamer gebracht en met behulp van een bougie ontstoken.

De detonatietemperatuur is ongeveer 3900 ° C, wat voldoende is om de meeste materialen te smelten. De detonatie produceert een deeltjessnelheid van ongeveer 7300 m / sec. Detonaties worden 4 tot 8 keer / sec herhaald en stikstofgas wordt gebruikt om de verbrandingsproducten na elke detonatie weg te spoelen en spuitvloeistoffen van vloeibare kooldioxide worden gebruikt om het werkstuk tijdens het spuiten te koelen om metallurgische veranderingen en kromtrekken te voorkomen. Elke detonatie produceert een laagdikte van enkele microns. Het kenmerkende bereik voor de dikte van de coating is 75 tot 125 micron, waarbij de oppervlakteruwheid van een afgezette coating in het bereik van 3 tot 6 micron rms en een porositeitsbereik van slechts 0-25 tot 1 procent is.

Een groot nadeel van het proces is dat het aanzienlijk geluid produceert en daarom wordt het geïnstalleerd in een geluiddichte kamer met 45 cm dikke betonnen muren. De operator bedient het pistool van buiten de kamer met aanzienlijke mechanisatie.

Bijna elk materiaal kan door het D-gun worden gespoten, maar dit proces wordt het meest gebruikt voor het spuiten van de hightech coatings, carbiden, keramiek en complexe composieten. Bindsterkte zo hoog als 70 MPa kan worden bereikt en de aldus verkregen coating wordt beschouwd als de beste thermische sproeibekleding.

De materialen die het meest gewoonlijk door d-gun worden verspoten omvatten aluminiumoxide, aluminiumoxide-titaanoxide, chroomcarbide, wolfraamcarbide met kobaltbindmiddel; wolfraamcarbide-wolfraam-chroomcarbidemengsel met bindmiddel uit nikkel-chroomlegering. Dit zijn voornamelijk slijtvaste coatings voor verhoogde temperatuur. Specifieke toepassingen omvatten d-gun-geplateerde plug- en ringmeters, snijranden die worden onderworpen aan intense slijtage, zoals scheurmessen voor rubber en kunststof of buisvormige boren voor het snijden van akoestische tegels en papier.

(v) Verbrandingsstraalspray:

Dit thermisch sproeiproces, geïntroduceerd in de industrie in 1981, is bedoeld om concurrerend te zijn met het D-Gun-proces in kwaliteit en is bekend onder de handelsnaam Jet-Kote. Het heeft het voordeel dat de apparatuur ervoor kan worden aangeschaft terwijl d-gunapparatuur niet wordt verkocht en spuiten kan worden gedaan in een van de 20 oneven centra van het Linde Air Products-bedrijf, die over de apparatuur beschikken.

In een verbrandingsstraal-sproeitoorts, schematisch weergegeven in figuur 18.27, worden zuurstof en een brandstofgas zoals waterstof, propyleen of andere koolwaterstofgassen ontstoken door een waakvlam in de verbrandingskamer van de toorts die haaks staat op het toortsmondstuk. Het te sproeien materiaal wordt vanuit een poedertoevoer in het midden van de straalstroom ingebracht met behulp van een draaggas dat compatibel is met het oxy-brandstofgasmengsel.

De druk van het verbrandingsgas ligt tussen 400 en 600 KPa en de vlamtemperatuur op het moment van de poederintroductie is ongeveer 3000 ° C. De verbrandingsgasstraal kan een maximale snelheid hebben van ongeveer 1400 m / sec (ongeveer 4 mach), dat is sneller dan die van D-Gun. De bindingssterkte van de coating is een functie van deeltjessnelheid en temperatuur, en is meestal hoger dan 70 MPa. De stortdichtheden zijn 90% of groter dan die van de theoretische dichtheid, met een sproeipatroon van ongeveer 25 mm in diameter. Materiaal kan worden gedeponeerd met een snelheid van ongeveer 4, 5 kg per uur.

Bij straalspuiten is wolfraamcarbide / kobalt-cermet het meest populaire slijtagedeel voor slijttoepassingen en het proces is met succes toegepast op kobalt-gebaseerde hardfacing, keramiek, roestvrij staal en andere corrosiebestendige materialen.

Het belangrijkste voordeel van het proces is dat de apparatuur kan worden gekocht tegen een lagere prijs dan die van plasmaspuitapparatuur. De belangrijkste beperkingen zijn het gebrek aan toepasbare verbruiksartikelen, veiligheidseisen voor het beperken van een verbrandingsreactie van het rakettype in de toorts en de gaskosten zijn hoog vanwege de hoge druk en hoge stroomsnelheid van maximaal 28 m ³ / uur voor zuurstof.

Stap # 4. Coatingkenmerken en -evaluatie:

De fysische en mechanische eigenschappen van een sproeidepositie verschillen gewoonlijk aanzienlijk van die van het oorspronkelijke materiaal omdat de afgezette structuur lamellair en niet-homogeen is. Coatings moeten daarom worden gecontroleerd op scheuren, gaatjes, blaren en holtes. Omdat gespoten coatings poreus zijn, moeten ze worden geschaald met geschikte afdichtingsmiddelen als ze worden gebruikt voor corrosiebestendige toepassingen. Aangezien deze coatings aan elkaar hechten door een mechanische binding, mogen ze niet worden gebruikt onder bedrijfsomstandigheden die te kampen hebben met schokken en stoten.

De dikte van de coating wordt bepaald door de servicevereisten en de bijbehorende kosten. De totale dikte van asgespoten coatings op assen wordt bepaald door de maximale slijtagehoeveelheid, de minimale coatingdikte die moet worden gespoten en de nabewerkingstoeslag. De minimale laagdikte hangt af van de schachtdiameter zoals gegeven in tabel 18.2.

Variaties in dikte van een afzetting hangen af ​​van het type oppervlakvoorbereiding en de totale variatie voor routineproductiesproeien met gemonteerde apparatuur is 0 05 mm voor draadspuiten.

Krimp van gespoten coatings moet ook zorgvuldig worden overwogen omdat het de dikte van de laatste aanbetaling beïnvloedt. Spanningen kunnen kraken veroorzaken van dikke metaalcoatings met een hoge krimpwaarde zoals het geval is met austenitische roestvrijstalen (ASS) coatings.

Dit specifieke probleem kan echter worden opgelost door eerst martensitisch roestvrij staal (MSS) op het substraat te spuiten en er vervolgens ASS over te spuiten om de gewenste dikte te verkrijgen. De MSS-spray produceert een sterke binding met koolstofstaalsubstraat, heeft een goede sterkte in de gespoten toestand en biedt een uitstekend oppervlak voor ASS-coatings.

Bepaalde gespoten coatings krijgen een extra behandeling om een ​​effectievere versmelting met het substraat te creëren. Fusie van gesproeide afzettingen wordt bereikt door geleidelijke en uniforme verhitting tot een fusietemperatuur van 1000 tot 1300 ° C afhankelijk van het metalliserende materiaal.

Verschillende werkwijzen die worden gebruikt voor fusiebehandeling omvatten de oxy-brandstofgasbrander, een oven of door inductieverwarming gewoonlijk met neutrale of reducerende atmosfeer om de oxidatie van zowel de afzetting als het substraat te vermijden voordat de fusietemperatuur is bereikt. Nauwkeurige temperatuurregeling is vereist om een ​​kwaliteit gesmolten coating te verkrijgen.

toepassingen:

Metaalspuiten was oorspronkelijk bedoeld voor het opbouwen van oppervlakken die versleten, geërodeerd, verkeerd uitgelijnd of ten onrechte waren bewerkt; echter, de toepassing ervan omvat verschillende gebieden, waaronder corrosie- en oxidatiebescherming, machine-elementen, industrie, gieterij, vliegtuigen en raketten.

Een vrij spectaculair gebruik van metaalspuiten is het coaten van leer, keramiek, hout en stoffen, zonder het rugmateriaal te verpesten.

Aluminium, zink en roestvrij staal worden gespoten om oppervlakken te beschermen tegen oxidatie en corrosiebestendigheid. Afzettingen van harde legeringen worden vaak gebruikt op machineonderdelen zoals pompplunjers, pompstangen, hydraulische rammen, pakkingsecties van stoomturbine-assen en kleppen.

Meerlagige afzettingen van verschillende materialen worden gebruikt voor oxidatiebescherming voor cyanidepotten, ovenovenonderdelen, uitgloeiingsdozen en oventransporteurs.

Zirkoniumoxide en aluminiumoxide-keramiek worden soms gebruikt voor het verschaffen van ba- sisbarrière-lagen.

Contouren van dure patronen en matchplaten kunnen worden gewijzigd door sproeibekleding gevolgd door geschikte afwerking. Defecte gietstukken kunnen net zo goed worden geborgen door spuiten af ​​te zetten.

In de elektrische industrie worden metaalsproeiafzettingen gebruikt om 50 tot 100% hogere weerstand te bieden dan hetzelfde materiaal in gegoten of bewerkte vormen. Voorbeelden van dergelijke toepassingen zijn het verspuiten van koper op elektrische contacten, koolborstels en glas in zekeringen voor auto's en zilver op koperen contacten. Keramische sproeiafzettingen worden gebruikt in de elektrische industrie voor isolatoren. Magnetische afscherming van elektrische componenten kan worden gedaan met afzettingen van zink aangebracht op elektronische behuizingen en chasis. Condensorplaten kunnen worden gemaakt door aluminium aan weerszijden van textieltape te spuiten.

In het vliegtuig en raketten wordt het proces gebruikt voor luchtafdichtingen en slijtvaste oppervlakken om vreten en vreten bij hoge temperaturen te voorkomen.