Oборудование для высокоскоростного напыления

Особенности процесса высокоскоростного напыления

В процессе сверхзвукового газопламенного напыления происходит сгорание кислорода в смеси с газообразным (водород/пропан) или жидким (керосин/этанол) горючим для получения пламени с высокой кинетической энергией. Напыляемый материал в виде порошка доводится в равномерно нагретом потоке горячего газа до расплавленного или частично-расплавленного состояния. Продукты сгорания и порошок ускоряются в сопле Лаваля для получения сверхзвуковых скоростей газа и частиц, которые устремляются к напыляемому объекту. Частицы порошка расплющиваются при взаимодействии с деталью, охлаждаются и затвердевают, образуя покрытие. Сочетание высоких скоростей частиц, равномерного нагрева и малого времени пребывания расплавленных частиц в воздухе позволяет получать очень плотные покрытия с хорошей адгезией.

Сравнение технологий HVOF на жидком (керосин/этанол) и газообразном (водород/пропан) горючем

Общие характеристики
Горючее	Водород, Пропан	Керосин/этанол
Давление в камере сгорания	~ 0,55 Па	От 0,55 до 0,83 Па
Скорость газа	1800—2100 м/с	2000—2200 м/с
Скорость частиц напыляемого материала	450—600 м/c	475—700 м/с
Производительность напыления	До 120 г/мин	До 200 г/мин
Средняя пористость напыляемых покрытий	≤ 3%	≤ 1%
Адгезия напыляемых покрытий	~ 70 МПа	~ 70 МПа
Средняя толщина напыляемых покрытий	200—500 мкм	200—500 мкм
Уровень шума	130 дБ
Сравнение среднего потребления ресурсов (за 1 час работы)
Горючее	Водород — 43800 л Пропан — 5280 л	28 л
Кислород	18420 л	61400 л

Типичные области применения (HVOF)

Отрасль промышленности	Стандартное применение
Нефтехимическая	Детали насосов, задвижек, шаровые клапаны, седла вентилей, выхлопные трубы, поршни насосов, гидравлические штоки, шнековые транспортеры
Общая промышленность	Корпуса насосов, крыльчатки, валы, пластмассовые экструдеры, кулачковые следящие элементы, компенсирующие износ кольца, пригонки для прессов, компоненты для ремонта
Аэрокосмическая	Антивибрационные полки вентилятора, лопатки компрессора, шпиндели подшипника, замки статора и ротора, шасси, актуаторы, направляющие закрылков, узлы и подшипники вертолетных винтов.
Электроэнергетика	Промышленные газовые турбины, ковши гидроэлектрических турбин Пельтона, сопла и лопатки, выхлопные вентиляторы
Автомобильная	Вилки коробок передач, гидравлические штоки, поршни, рулевое управление
Обработка металлов	Сталелитейные направляющие и валы, вороты для волочения проволоки, пуансоны, резаки листового металла
Текстильное машиностроение	Направляющие нитей, прижимные валы
Печатная и целлюлоз-нобумажная	Крышки печатных барабанов, чернильные барабаны, крышки календарных и штамповочных барабанов

Примеры напыляемых материалов

Состав	Свойства покрытия
Карбиды
WC-NiMoCrFeCo 82/18	Может применятся если требуется очень плотное и пластичное покрытий с хорошей абразивной, эрозионной и скользящей стойкостью. Обладает высокой коррозионной стойкостью в морской воде с растворенными минеральными и органическими кислотами. Используется для деталей морских конструкций, нефтехимических и прибрежных компонентов.
WC-Ni 88/12	Максимальная рабочая температура до 500°С.Покрытие обладает высокой коррозионной стойкостью и высокой пластичностью
WC-Co 88/12 (Агломерированный и спеченный)	Максимальная рабочая температура до 500°С. Покрытия с высокой твердостью и плотностью, высокая стойкость против абразивного, эрозионного и скользящего износа. Покрытия имеют высокую адгезию. Низкая сопротивляемость окислению и коррозии. Используется для общих задач повышения износостойкости, на валах в целлюлозной промышленности, оборудовании протяжки проволоки, лопатках компрессоров и вентиляторов, уплотнениях и корпусах насосов.
WC-Co 83/17	Максимальная рабочая температура до 500°С. Более высокая пластичность, чем у WC-Co 88/12. Твердые, плотные покрытия с хорошей стойкостью к скользящему износу и ударам. Низкая сопротивляемость окислению и коррозии. Хорошая защита от фреттинга и абразивного износа. Используется для напыления различных деталях насосов, антивибрационных полок, лопаток вентиляторов в газовых турбинах, направляющие закрылков, матрицах для экструзии, стекольной промышленности, валах машин для производства бумаги, оборудовании протяжки проволоки.
WC-Co Cr 86/10/4	Максимальная рабочая температура до 500°С. Используется во влажных коррозионных средах. Используется для валов, шаровых кранов, нефтедобывающего оборудования.
WC-CrC-Ni 73/20/7	Максимальная рабочая температура до 700°С. Покрытия обладают высокой стойкостью к коррозии и окислению. Может быть использован для напыления шиберных задвижек.
Cr3C2-NiCr 75/25	Максимальная рабочая температура до 870°С. Специальный порошок, разработанный для напыления валов в металлургической промышленности.
(Fe,Cr)C-FeNiCrSi 70/30	Максимальная рабочая температура до 870°С. Покрытия имеют высокую стойкость к скользящему износу. Применяется для напыления на деталях машин, штоках поршней, а также как альтернатива гальваническим покрытиям (твердое хромирование)
WC-WB-Co 60/30/10	Обладает защитными свойствами от коррозии и износа. Может использоваться в цинковых ваннах линий непрерывного цинкования.
Металлы и сплавы
CoCrWSiC	Покрытия обладают высокой износостойкостью и стойкость к тепловым ударам, стойкостью против коррозии и активному окислению. Используется для уплотнений валов в паровых турбинах, деталях машин
NiCrMoNb	Максимальная рабочая температура до 1000 °С, отличная стойкость к окислению и коррозии. Типичное применение: бойлеры и химическая промышленность
NiCrMoNbAlTi	Подходит для коррозионностойких покрытий. Используется в химической промышленности
Ni	Максимальная рабочая температура в открытой атмосфере до 530 °С
NiCr, 80/20	Хорошая текучесть покрытия
FeVCrCWMoMnSi	Не обладает защитой от мокрой коррозии. Высокие скользящие свойства для деталей машин, штоков цилиндров и замены твердого хромирования (гальванических покрытий)
Co 28Mo 8Cr 2.5Si	Применяется для сухого скольжения. Обладает высокой стойкостью против окисления и коррозии. Может быть использован для восстановления шеек валов и направляющих скольжения
Mo-NiSF 75/25	Максимальная рабочая температура до 350 °С. Износостойкие покрытия с хорошими скользящими свойствами и низким коэффициент трения. Применяется для поршневых колец и др.