Основні переваги і недоліки плазмового напилення покриттів

а) Основні переваги:

1) висока продуктивність процесу (від 2-8 кг/г для плазмотронів потужністю 20 - 60 кВт до 50 - 80 кг/г для плазмотронів потужністю150- 200 кВт);

2) широкий діапазон видів матеріалу, що розпилюється (дріт, порошки з різною температурою плавлення, стрижні);

3) велика кількість параметрів, що забезпечують гнучке регулювання процесу напилення, якості напилених покриттів;

4) високі значення КВМ при напиленні дротяних матеріалів (0,25 - 0,7) і порошків (0,3 - 0,8);

5) можливість комплексної механізації і автоматизації;

6) широка доступність методу;

7) достатня економічність методу і невисока вартість найпростішого устаткування.

б) Основні недоліки:

1) невисокі значення коефіцієнта використання енергії: при дротяному напиленні 0,02-0,18; при порошковому - 0,001-0,02;

2) наявність пористості та інших видів несуцільностей (2-20%);

3) невисока адгезійна і когезійна міцність покриттів (σ_а,max =80-100 МПа);

4) високий рівень шуму (60-120 дБ при відкритому веденні процесу).

 

Способи і технологічні особливості газополуменевого напилення (ГПН)

Газове полум'я як джерело нагріву і розпилення матеріалу

При ГПН джерелом нагріву і розпилення матеріалу є газове полум'я, одержане при згорянні пальних газів в кисні, рідше в повітрі. В розпилювачах по периферії сопла подається пальна суміш. Центральна частина служить для подачі в газополуменевий струмінь матеріалу, що розпилюється. Поблизу сопла газове полум'я є порожнім конусом з кільцевим перетином. По мірі віддалення від сопла утворюється суцільний потік високотемпературного газу. Схема газополуменевого напилення наведена на рисунку 2.23.

 

 

Рисунок 2.23 - Узагальнена схема газополуменевого напилення покриттів:

                     1 - змішувач; 2 - газополуменеве сопло; 3 - газовий струмінь;

                    4 - повітряне сопло; 5 - повітряний обтискний потік

 

Як пальні гази використовують: ацетилен (С₂Н₂), метан (СН₄), пропан (СзН₈), бутан (С₄Н₁₀), водень і ін. Їх основні теплофізичні характеристики наведені в таблиці 2.3.

 

Таблиця 2.3 - Основні теплофізичні характеристики пальних газів, що використовуються при газополуменевому напиленні покриттів

Газ	С2Н2	СН4	С3Н8	С4Н10	Н2
Відносна густина по повітрю	0,91	0,56	1,57	2,10	0,07
Теплотворна здатність при 293°К і Р=0.1 МПа, мДж/м3	56,5	35,8	93,5	125	10,8
Швидкість розповсюдження газового полум`я в суміші з О2, м/с	13,5	3,3	3,7	-	8,9
Максимальна температура газового полум'я в суміші з  О2, °К	3373-3473	2273-2373	2673-2973	2673-2973	2273-2773

В основному застосовують газобалонне живлення розпилювачів. Тепловий ККД розпилювачів 0,8-0,9. Тобто в цьому випадку велика частина підведеної енергії витрачається на нагрів газу. На нагрів порошкових частинок витрачається тепла мало (ККД нагріву порошкових частинок складає 0,01-0,1).

Поряд з високою температурою газове полум'я має достатньо високу швидкість (300-800 м/с) , що дозволяє розганяти частинки, що напилюються, до 30-80 м/с і більш. Таким чином, газове полум'я є високотемпературним і високошвидкісним джерелом і може бути використане для напилення покриттів.

Найвищу теплотворну здатність мають пропанобутанові суміші (ΔH=93,5-125 мДж/м²), найбільша температура газового полум'я реалізується при використанні ацетилену в якості пального газу.

При ГПН подача матеріалу, що розпилюється, здійснюється по осі потоку, який покращує умови нагріву і прискорення частинок.

Для збільшення довжини високотемпературної частини газового струменя, в якому в основному відбувається нагрів і прискорення частинок, і тим самим інтенсифікації цих процесів, проводять обжимання газового полум`я струменем стислого повітря.

Класифікації способів ГПН

Нижче наведені класифікації способів ГПН, що найчастіше використовуються:

1) ГПН порошковими і дротовими матеріалами;

2) ГПН різними пальними газами;

3) ГПН ручними і механізованими способами.

Параметри процесу ГПН і їх вплив на ефективність процесу напилення

I. Конструктивні параметри

До конструктивних параметрів, що роблять найбільший вплив на ефективність процесу, відносять: діаметр газового сопла d_c, розміри отворів і їх нахил до осі розпилювача. Ці параметри вибираються оптимальними при проектуванні. В процесі експлуатації вони майже не міняються.