В технике напыления обычно используются сверхзвуковое напыление, плазменное напыление, дуговое напыление, огненное напыление, взрывное напыление и другие методы, которые соответствуют различным типам оборудования для напыления. Сегодня мы подробно рассмотрим оборудование для сверхзвукового и плазменного напыления.
1. Устройство для сверхзвукового напыления
В нашей отрасли обычно используются два метода: HVOF и HVAF, которые в кратце называют масляным и газовым пистолетом. Основное различие заключается в источнике энергии. В HVOF применяется кислород и топливо (бензин, пропан, водород), а в HVAF — сжатый воздух и топливо (пропан, водород). Хотя принципы немного отличаются, качество наносимого покрытия примерно одинаково. Просто в Китае более распространён HVOF, поскольку оборудование для него проще в освоении.
Многие хвастаются исключительными характеристиками HVAF, но я не согласен с этим. Действительно, при нанесении материалов с низкой температурой плавления у HVAF есть определённые преимущества. Однако в случае наиболее часто используемого нам покрытия из карбида вольфрама разницы практически нет. Напротив, я рекомендую новичкам, работающим с напылением, начинать с HVOF — у него проще освоиться, а также нетопливный опыт не позволит хорошо справиться с HVAF.
2. Оборудование для плазменного напыления
Плазменное оборудование использует аргон, азот, водород и гелий (слишком дорогой, почти никто не применяет), ионизирует газы, создавая плазму, которая выделяет энергию. По принципу работы плазменные установки не имеют особых особенностей; важным фактором является источник питания, который играет чрезвычайно важную роль в работе плазменной системы. Некоторые утверждают, что температура плазменного пламени достигает десятков тысяч градусов и способна расплавить любую порошковую массу, но как мы можем гарантировать, что весь порошок будет полностью расплавлен?
Принцип работы распылительного оборудования в целом заключается в нагреве порошковых частиц с помощью различных источников тепла до состояния плавления или полуплавления, после чего они высокоскоростно ударяются о основу, образуя покрытие. Разница лишь в источнике энергии, единственным исключением являются холодные распылительные установки, которые также используют высокоскоростной воздушный поток для нанесения порошка на основу, но при более низкой температуре. Поэтому все наши покрытия образуются посредством физического соединения, а не металлографического. Эффективная энергия, предоставляемая распылительным оборудованием, является ключевым фактором, определяющим качество покрытия. Под эффективной энергией я имею в виду не общую энергию устройства, поскольку здесь учитывается множество факторов. Давайте разберём их по порядку.
1. Общая энергия оборудования. Энергия сверхзвукового оборудования представляет собой топливо: чем больше топлива расходуется за единицу времени, тем выше энергия. Максимальная энергия плазменного оборудования поступает от источника питания и водорода; при большом токе и высокой концентрации водорода энергия увеличивается. Это лишь показатель общей энергии оборудования, а не всего его параметров. Плазменный аппарат мощностью 50 кВт и плазменный аппарат для напыления мощностью 100 кВт работают с одинаковыми материалами, различаются только их эффективности.
2. Энергия пламенного потока. В качестве примера мы возьмём распространённый JP8000: температура пламенного потока зависит от соотношения кислорода и бензина. Только при оптимальном соотношении кислород и бензин можно обеспечить полное сгорание бензина. Обычно для достижения наилучшего состояния пламени задают 1850 SCFH кислорода и 6,0 GPH бензина, и именно на этой основе мы регулируем параметры. Что касается плазмы, ситуация сложнее. Энергия пламенного потока направляется на плавление и ускорение порошка, являясь эффективной энергией.
3. Состояние подачи порошка. Только стабильная подача порошка в центр пламенного потока может обеспечить его полное расплавление, однако здесь возникают некоторые проблемы: поскольку частицы порошка имеют определённый диапазон размеров, часть из них не расплавляется и попадает в воздух. Контроль состояния подачи порошка напрямую влияет на качество покрытия. Многие производители напыления игнорируют этот аспект, что приводит к снижению эффективности.
4. Расстояние распыления. Мы измеряли температуру и скорость частиц порошка: при нагреве и ускорении частицы достигают максимальной скорости на определённом расстоянии. С помощью высокотехнологичного оборудования можно наблюдать температуру и скорость частиц в пламене на различных расстояниях. Поэтому необходимо контролировать расстояние во время распыления, чтобы обеспечить оптимальные характеристики покрытия.
Управление оборудованием означает контроль над величиной эффективной энергии и расстоянием распыления, а также над каждым детализированным элементом устройства — например, утечкой воздуха или масла. Только при условии нормальной работы оборудования можно говорить о характеристиках покрытия. Если оборудование испорчено, невозможно получить качественное покрытие.
Раньше некоторые клиенты самостоятельно обрабатывали оборудование, и мы всегда оказывали им значительную помощь. Мы не против того, чтобы клиенты становились коллегами по отрасли, а лишь хотим, чтобы они при выборе оборудования не попадали в ловушки и способствовали развитию всей отрасли.