NADDŹWIĘKOWE NATRYSKIWANIE CIEPLNE HVOF

Zastosowanie przy produkcji nowych części urządzeń.
Regeneracja zużytych części maszyn i urządzeń.
Przykłady zastosowań w przemyśle.

Firma RESURS często stosuje bardzo popularne w świecie natryskiwanie cieplne naddźwiękowe HVOF.

Metoda natryskowa, którą jest cieplne płomieniowe natryskiwanie naddźwiękowe HVOF (z prędkością cząstek materiału kilka razy większą niż przy natryskiwaniu z zastosowaniem drutu lub proszku) pozwala uzyskać powłoki o szczególnych właściwościach - bardzo małej porowatości, mało utlenionych i o wysokiej przyczepności. Powłoki te są wolne od tlenków, co często jest pożądane za względu na własności eksploatacyjne powłok, a trudne lub wręcz niemożliwe do uzyskania w innych metodach natryskiwania.

płomień HVOF i widoczna gołym okiem fala uderzeniowa gazów - palnik JP5000 -  stan kontrolny przed natryskiwaniem

Schemat naddźwiękowego natryskiwania HVOF umowny skrót od ang. High Velocity Oxygen Fuel Thermal Spray Process

Mieszanka tlenu i paliwa wytwarza wysokie ciśnienie w komorze spalania, następnie przechodząc przez rozprężną dyszę Lavala formuje falę uderzeniową. Eksplodujące, wewnątrz fali uderzeniowej, gazy powodują nadtopienie proszku i transportują go z naddźwiękową prędkością na podłoże, na którym tworzy się powłoka.

Paliwem używanym przez RESURS jest kerozyna (benzyna lotnicza). Przykładowo, firma RESURS do natryskiwania naddźwiękowego HVOF stosuje proszki (sproszkowane materiały przyszłej powłoki), którymi są metale, stopy oraz ich mieszaniny na bazie:   • kobaltu - Co  np.:  Co28Mo8Cr2Si   • chromu - Cr   np.:  Cr3C2-NiCr  75/25   • wolframu - W  np.:  WC-Co 88/12,  WC-Co-Cr 86/10/4   • miedzi - Cu  np.:  Cu9,5Al   • żelaza - Fe   np.:  Fe17Cr12Ni2   • niklu - Ni     np.:  Ni5Al , NiCr 80/20 , Inconel625 Łopatki wirnika zabezpieczane przed kawitacją powłoką na bazie węglika chromu  ->

Metoda HVOF nakładania powłok pozwala uzyskać połączenie z podłożem stalowym o wysokiej wytrzymałości na rozrywanie, wynoszącej 75 MPa i powyżej. Natryskiwane HVOF powłoki eksploatacyjne na bazie węglika wolframu lub węglika chromu  (WC lub Cr3C2) charakteryzuje jednolita struktura, b. duża gęstość, mała zawartość tlenków oraz mała porowatość powłoki (max. 2%) w porównaniu: - do powłok natryskanych płomieniowo z zastosowaniem drutu czy proszku, ok. 10% - do powłok natryskiwanych metodą łukowo, ok. 10% - do powłok natryskiwanych plazmowo, ok. 5% Powłoki HVOF na bazie węglików wolframu mają twardość rzędu 1400-1450 HV 0,3 są odporne na korozję i ścieranie, erozję metali oraz na kawitację. Z kolei powłoka Cr3C2 ma bardzo dobre własności ślizgowe.  Zależnie od rodzaju węglika, powłoki mogą pracować w temperaturze ok. 500ºC (WC-Co, WC-Co-Cr)  lub  870ºC (Cr3C2).

Powyżej:  czopy wałów rotorów, po natryskiwaniu HVOF, po szlifowaniu i polerowaniu

W firmie Resurs, do natryskiwania HVOF stosujemy palnik typu JP5000. Zależnie od wymaganych właściwości eksploatacyjnych powłoki dobierany jest proszek wg normy PN-EN1274. Powłoki wykonane z proszku na bazie:  - kobaltu zapewniają odporność na korozję w wysokich temperaturach     oraz wysoką odporność na zużycie erozyjne ;  - węglika chromu zapewniają odporność na zużycie przez tarcie, kawitację     i erozję metali w temperaturach 540ºC - 815ºC ;  - węglika wolframu zapewniają odporność na zużycie przez tarcie     w temperaturach do 500ºC Powłoki na bazie węglików z powodzeniem mogą zastępować warstwy chromu technicznego, który zostaje wycofywany z produkcji z powodu emisji do środowiska szkodliwych tlenków chromu.     Możliwość zastosowania materiałów o różnym składzie chemicznym, możliwość nałożenia powłoki o grubości 1mm i powyżej, możliwość natryskiwania przedmiotów wielkogabarytowych, to tylko niektóre zalety natryskiwania HVOF w porównaniu do pokrywania chromem technicznym.

Natryskiwanie naddźwiękowe HVOF palnik JP5000 tu natryskiwane są koła kalibrujące

Powłoki natryskiwane HVOF, w których zastosowano proszki na bazie:
   - miedzi  - charakteryzuje dobra przewodność cieplna i elektryczna;
   - niklu - charakteryzuje wysoka przyczepność do podłoża, żaroodporność, odporność na korozję.

Zastosowanie naddźwiękowego natryskiwania cieplnego HVOF

Za pomocą tej metody (inne określenie: technika natryskiwania HVOF) można natryskiwać powłoki ochronne z wielu metali lub stopów, np.  powłoki antykorozyjne, powłoki antykawitacyjne, powłoki antyerozyjne.  Szczególnie przy natryskiwaniu węglików metali nie dochodzi podczas procesu do rozpadu tych węglików, dzięki czemu uzyskuje się powłoki o szczególnie wysokiej twardości.

Technologia natryskiwania cieplnego naddźwiękowego HVOF znalazła zastosowanie w regeneracji części maszyn obejmującej kompleksową naprawę takich elementów jak: czopy wałów, powierzchnie robocze wałów maszyn papierniczych, elementy pomp, korpusy, łożyska ślizgowe, tuleje, rolki transportowe, wymienniki ciepła, prowadnice, elementy hydrauliki siłowej, np. nurniki, siłowniki, tłoczyska, zawory. itp.

W firmie RESURS trudnościeralne i twarde powłoki na bazie węglików, kobaltu  lub chromu, w oparciu o wymagania dokumentacji technicznej,  polerowane są aż do uzyskania chropowatości Ra od 0.02 do 0.01 mikrometra np. rolki do przeciągania drutów wolframowych lub molibdenowych o mikronowych średnicach (patrz niżej).
Powłoka WC-Co po polerowaniu , chropowatość Ra 0,01-0,02 µm obok rysunek techniczny i wymagania co do powierzchni rolki

Tak niska chropowatość, jak w przykładzie powyżej, wymagana jest też na powierzchniach części współpracujących z uszczelnieniami gazów i cieczy o wysokiej ściśliwości.  Metoda HVOF stosowana jest również tam, gdzie potrzeba uzyskać powłoki trudnościeralne na bazie węglików, kobaltu i tlenków metali.  Tą metodą natryskiwania cieplnego uzyskujemy powłoki eksploatacyjne, do których zaliczamy:
powłoki antykorozyjne,  powłoki antykawitacyjne,   powłoki antyerozyjne
natryskiwane na powierzchnie części pracujących w agresywnych środowiskach chemicznych  lub  przy bardzo dużych obciążeniach.

Przykładowe części maszyn i urządzeń przemysłowych, które natryskiwaliśmy metodą HVOF  to:
czopy pod łożyska igiełkowe,  tuleje osłonowe wałów,  walce do produkcji folii,  chropowate powłoki trudnościeralne na rolkach aluminiowych i bębnach stalowych,   czopy wałów rotorów,  tłoczyska,  nurniki,  tuleje osłonowe,  rolki ciągnące skośne...     <więcej>      <więcej>