Установка для высокоскоростного напыления HVOF-TERMIKA-3

Установка предназначена для сверхзвукового (высокоскоростного) газопламенного порошкового напыления (метод HVOF) c использованием горелки с аксиальной подачей порошка в камеру сгорания газов и последующим прохождением газопорошковой смеси через расширяющееся сопло Лаваля (рис. 1). Образуемый в горелке газопламенный поток имеет специфический концентрированный вид со скачками уплотнений в виде ромбов, связанный с торможением сверхзвуковых потоков, интенсивность которых падает по мере удаления от среза (рис. 2). В основном, данное оборудование применяется для нанесения агломерированных спеченных металлокерамических порошков WC-Co, Cr3C2-NiCr, WC-Co-Cr.

Рис. 1. Схема процесса HVOF и вид покрытия WC-Co, пористость менее 1%
 
Рис. 2. Вид сверхзвукового газопламенного потока
 

В мире существует не более десятка компаний, изготавливающих промышленные горелки для HVOF. Все они используют единый принцип создания сверхзвуковых течений газового пламени и имеют только конструктивные особенности, в основном, связанные с получением разной скорости и температуры газопорошковой смеси, условиями охлаждения, отличающиеся производительностью напыления. Наиболее важными параметрами горелок считаются: вид, давление и расход горючего газа, давление и расход кислорода.

Важно констатировать, что такие свойства, как адгезионная прочность и пористость покрытий, наносимых горелками разных производителей, отличаются крайне не значительно. Объективных сравнительных оценок этих характеристик не существует, так как в каждом конкретном случае избирательно применяются напыляемые материалы, основа покрытий, режимы нанесения и методики исследований.

Значения плотности и адгезионной прочности покрытий (наносимых, например, тремя газотермическими технологиями при напылении близких порошковых материалов) самые высокие при высокоскоростном напылении, затем при плазменном напылении и замыкает процесс газопламенного напыления. Например, прочность сцепления порошковых покрытий при высокоскоростном напылении может достигать 60-80 МПа, в отличие от традиционных газопламенных процессов, где адгезионная прочность составляет 20-40 МПа. Но при этом нельзя забывать, что при высокоскоростном напылении всегда используется кислородосодержащее пламя, которое являясь окислительной средой, взаимодействует с образованием тонкой оксидной пленки как на напыляемом порошке, так и на подложке.

В горелке HVOF-TERMIKA-3 в качестве рабочих газов применяется кислород и пропан (пропилен, МАПП). Порошок подается под избыточным давлением транспортирующего газа - воздуха из отдельного устройства - порошкового дозатора. Охлаждение стенок горелки осуществляется осушенным сжатым воздухом. Скорость струи с порошком на выходе из горелки достигает сверхзвуковых значений. Для напыления на внутренние поверхности применяются удлинители горелки длиной 600 мм, 1000 мм и 1500 мм. Минимальный диаметр отверстия для внутреннего напыления составляет 75 мм. Нанесение покрытий может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режимах (при установке горелки на токарном станке, манипуляторе, роботе). Горелка имеет эргономичную ручку с пазами для пальцев руки.

Технические характеристики

Характеристика Горелка для наружного напыления Горелка с удлинителем
Скорость частиц в газопорошковой струе, м/сек 500-700 450-600
Максимальная температура частиц в газопорошковой струе, °C 1500
Температура газопламенной струи, °C 2500-3000
Давление газов, МПа
кислород
пропан (пропилен, МАПП)

0,8-1,0
0,6-0,8

0,8-1,0
0,45-0,5
Расход газов, л/мин
кислород
пропан (пропилен, МАПП)

30-40
15-20
Расстояние от среза горелки до детали, мм 60-120 60-80
Производительность (порошок WC-Co), кг/ч 1,8 1,5
Охлаждающий газ
Расход, л/мин
Давление, МПа
воздух
500-700
0,6
Фракция порошка, мкм -40+15 -36+15
Длина газовых рукавов от пульта управления газами до горелки, м 1,5
Длина газовых рукавов от баллонов до пульта управления газами, м 5,0-5,5
Внутренний диаметр рукавов от баллонов до пульта управления газами, не менее, мм:
воздух
кислород
пропан (пропилен, МАПП)

8
6
8
Уровень шума, не более, дБ 120
Масса комплекта, не более, кг 20

Основные свойства наносимых покрытий

Расходные материалы

Дополнительное оборудование для реализации процесса

Применение

Рис. 3. Напыление валов
 
Рис. 4. Нанесение покрытий на детали арматуры
 
Рис. 5. Нанесение покрытий на рифленые валы
 
Рис. 6. Нанесение покрытий на лопатки для перемешивания и детали роторного насоса
 
Рис. 8. Напыление на крыльчатку насоса и волочильный барабан
 
Рис. 8. Нанесение покрытий на лопатки турбин Пелтона
 
Рис. 9. Защита от сульфидно-оксидной коррозии сварных швов воздуховодов турбин
 

Основная комплектация