Technologia natryskiwania cieplnego

Natryskiwanie cieplne, nazywane też metalizacją natryskową stosowane jest do nakładania powłok metalowych. Technologia znana jest od ponad stu lat i ciągle rozwija się zarówno w zakresie konstrukcji urządzeń jak i nakładanych materiałów. Technologie natryskiwania cieplnego stosowane są w regeneracji części maszyn, przy uszlachetnianiu powierzchni, jak i przy zabezpieczeniach antykorozyjnych konstrukcji stalowych.

Technologia natryskiwania cieplnego polega na nakładaniu warstw materiałów metalowych, ceramicznych, cermetaliczych czy też tworzyw sztucznych, będących w stanie częściowo lub całkowicie stopionym na skutek działania źródła ciepła, w celu otrzymania silnie przylegającej do podłoża powłoki o specjalnych, wymaganych właściwościach eksploatacyjnych. Techniki natryskiwania cieplnego charakteryzują się tym , że materiały nakładane są na metaliczne i niemetaliczne podłoża. W procesie natryskiwania nie następuje nadtopienie materiału podłoża, a natryskana powłoka jest połączona z podłożem adhezyjnie, a w pewnych przypadkach dyfuzyjnie.

Źródłem ciepła służącym do wprowadzenia w stan ciekły natryskiwanych materiałów jest płomień gazowy spalanego w tlenie acetylenu bądź propanu, łuk elektryczny lub łuk plazmowy, co jest zależne od właściwości fizycznych natryskiwanych materiałów.

Metody natryskiwania cieplnego

Natryskiwanie płomieniowe drutem

Materiał w postaci drutu, przy pomocy rolek transportowych, dostarczany jest w miejsce działania płomienia acytelenowo-tlenowego. W wyniku działania ciepła płomienia materiał zostaje doprowadzony do stanu plastycznego, a sprężone powietrze podawane do pistoletu powoduje odrywanie cząstek materiału z drutu i nanoszenie materiału powłokowego na wcześniej przygotowaną powierzchnie.

Metoda natryskiwania cieplnego drutem znalazła zastosowanie przy nakładaniu powłok antykorozyjnych, jak i użytkowych, przy odtwarzaniu powierzchni wymiarowej. Metodą natryskiwania płomieniowego znalazła zastosowanie przy natryskiwaniu m.in. stali, brązów, cynku, miedzi, molibdenu.

Natryskiwanie płomieniowe proszkiem

Materiał w postaci proszku, przy pomocy rolek transportowych, dostarczany jest w miejsce działania płomienia acytelenowo-tlenowego. W wyniku działania ciepła płomienia materiał zostaje doprowadzony do stanu plastycznego, a sprężone powietrze podawane do pistoletu powoduje nanoszenie materiału powłokowego na wcześniej przygotowaną powierzchnie.

Metoda natryskiwania cieplnego płomieniowego znalazła zastosowanie przy nakładaniu powłok antykorozyjnych, jak i użytkowych, przy odtwarzaniu powierzchni wymiarowej.
Metodą natryskiwania płomieniowego znalazła zastosowanie przy natryskiwaniu m.in. stali, brązów, cynku, miedzi, molibdenu, powłok ceramicznych

Natryskiwania łukowe

W czasie procesu natryskiwania łukowego materiały powłokowy jest w postaci drutów. Z dwóch szpul drut podawany jest z ustaloną prędkością do pistoletu łukowego. W miejscu styku drutów zajarza się łuk, który jako źródło ciepła powoduje stopienie materiału. Podawane do pistoletu sprężone powietrze nadaje przyspieszenia stopionym cząstkom materiału i nanosi na wcześniej przygotowaną powierzchnie tworząc powłokę

Metoda natryskiwania cieplnego łukowego jest najbardziej wydajną metodą ze wszystkich metod natryskiwania cieplnego i dzięki temu znalazła zastosowanie przy wykonywaniu zabezpieczeń antyerozyjnych (ścian szczelnych kotłów energetycznych), antykorozyjnych Zn, Al np. konstrukcji stalowych. Ponadto metoda łukowa pozwala wytwarzać powłoki ze stali, brązu, miedzi stosowane przy regeneracji części maszyn.

Natryskiwanie cieplne naddźwiękowe HVAF

W zależności od wymagań w systemach natryskiwania naddźwiękowego (HVAF) mogą być używane jako paliwo: propylen, propan, wodór lub gaz ziemny. W wyniku wysokiej energii kinetycznej przekazywanej cząsteczkom w procesach HVAF, materiał powłokowy na ogół nie musi być całkowicie stopiony. Zamiast tego cząstki proszku są w stanie stopionym i spłaszczają się plastycznie, gdy uderzają w powierzchnię obrabianego przedmiotu. Otrzymana powłoka ma bardzo jednorodną i drobną strukturę ziarnistą. Powłoki HVAF są podobne i ogólnie porównywalne do powłok wytwarzanych przez HVOF. HVAF to proces „ciepłego rozpylania”, który jest chłodniejszy niż HVOF. Pistolety HVAF wykorzystują osiowy wtrysk proszku do dyszy powietrzno-paliwowej o temperaturze około 1900-1950 ° C. W związku z tym proces jest w stanie skutecznie stosować materiały na bazie węglika, a ponieważ strumień powietrza i paliwa wytwarza znacznie mniej tlenków niż wysokotemperaturowe dysze tlenowo-paliwowe, proces HVAF może również nakładać metale z niemal zerowym utlenianiem, podobnie jak Cold Spray. Wszystkie popularne proszki do natryskiwania cieplnego można nanosić za pomocą HVAF, z wyjątkiem ceramiki.

Własności powłok natryskanych cieplnie

Typowymi własnościami powłok natryskanych cieplnie w zależności od zastosowanych materiałów i ich warunków pracy są m.in.:

• Odporność na korozje – np.: cynk , aluminium, stal kwasoodporna,
• Żarowytrzymałość – np.: tlenki aluminium i tlenki tytanu,
• Właściwości trybologiczne – np.: stop łożyskowy (babbit), brąz,
• Odporność na ścieranie – np.: węgliki wolframu, węgliki chromu, tlenek chromu,
• Cieplna i elektryczna przewodność – np.: miedź,
• Izolacja cieplna i izolacja elektryczna – np.: poliamid, poliester
• Dobra obrabialność – np.: stale niskowęglowe, stale niskostopowe
• Własności dekoracyjne – np.: cynk, brąz, mosiądz.