Качество, надежность и производительность - с доставкой
[email protected]
Artizono

Полное руководство по методам обработки поверхности металла

Последнее обновление:
4 июня, 2024
Поделитесь своим мнением:

Оглавление

Обработка поверхности - это процесс изменения состояния и свойств поверхности деталей с помощью передовых технологий на стыке физики, химии, металлургии и термообработки для оптимизации сочетания с основным материалом, чтобы соответствовать заданным эксплуатационным требованиям.

Поверхностная обработка искусственно формирует на поверхности материала основы слой, отличающийся по механическим, физическим и химическим свойствам от основы, с целью удовлетворения требований к коррозионной стойкости, износостойкости, декорированию или другим специальным функциям изделия.

В зависимости от цели обработки поверхности, технологии обработки поверхности можно разделить на упрочняющую обработку поверхности, декоративную обработку поверхности, антикоррозийную обработку поверхности и ремонтную обработку поверхности. К распространенным методам обработки поверхности относятся термическое напыление, упрочнение, пескоструйная обработка, прокатка поверхности, ионное покрытие, лазерное упрочнение поверхности, полировка, общее гальваническое покрытие, специальное гальваническое покрытие, оксидирование стали, фосфатирование стали, анодное оксидирование и окрашивание алюминия, окраска и напыление пластика и т.д.

I. Дробеструйное упрочнение

Дробеструйное упрочнение, также известное как дробеструйное упрочнение, является одним из эффективных методов снижения усталости деталей и увеличения срока их службы. Упрочнение дробью - это процесс, при котором бесчисленное количество мелких сферических частиц, называемых стальными дробинками, непрерывно распыляется на высокой скорости и вбивается в поверхность детали, в результате чего на поверхности образуется слой остаточных сжимающих напряжений.

Ведь когда каждая стальная дробь ударяется о металлическую деталь, она действует как мини-молоток, ударяя по поверхности, создавая небольшие углубления или впадины. Чтобы сформировать эти углубления, поверхностный слой металла должен подвергнуться растяжению.

Зерна, спрессованные под поверхностью, пытаются восстановить ее первоначальную форму, образуя полусферу под действием большой силы сжатия. Бесчисленные впадины накладываются друг на друга, образуя равномерный слой остаточного сжимающего напряжения. В итоге усталостная прочность детали значительно повышается, а срок службы увеличивается под защитой слоя сжимающих напряжений.

Оборудование, используемое для дробеструйного упрочнения, представляет собой дробеструйную установку, как показано на рис. 1.

Рисунок 1 Установка для дробеструйного упрочнения
Рисунок 1 Установка для дробеструйного упрочнения

Методы дробеструйного упрочнения обычно включают ручное и механическое упрочнение, как показано на рис. 2 и 3.

Рисунок 2 Ручное дробеструйное упрочнение
Рисунок 2 Ручное дробеструйное упрочнение
Рисунок 3 Механическое дробеструйное упрочнение
Рисунок 3 Механическое дробеструйное упрочнение

Для дробеструйного упрочнения обычно используются песчинки или металлические дробинки диаметром от 0,5 до 2 мм, причем материал песка часто представляет собой Al₂O₃ или SiO₂. Эффект обработки поверхности зависит от размера дроби, скорости и продолжительности. Дробеструйное упрочнение используется для повышения прочности деталей, износостойкости, усталостной прочности и коррозионной стойкости, а также для матовой обработки поверхности, раскисления и устранение остаточных напряжений в отливках, поковках и сварных изделиях.

Дробеструйное упрочнение - это широко распространенный на заводах процесс поверхностного упрочнения, отличающийся простотой оборудования, низкой стоимостью, отсутствием ограничений по форме и положению заготовки, удобством эксплуатации, но плохими условиями труда.

И дробеструйная обработка, и пескоструйная обработка используют воздух высокого давления или сжатый воздух в качестве источника энергии для подачи его на поверхность заготовки на высокой скорости для достижения эффекта очистки, но выбор среды различен, как и эффекты, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4 Разница между дробеструйным упрочнением и пескоструйной обработкой
Рисунок 4 Разница между дробеструйным упрочнением и пескоструйной обработкой

II. Пескоструйная обработка

Пескоструйная обработка - это процесс использования механического или очищенного сжатого воздуха для сильного распыления потока песка на поверхность металлических изделий, в результате чего сильное воздействие потока песка удаляет загрязнения, достигая очистительных или декоративных целей.

Основные области применения пескоструйной обработки включают:

  • Удаление ржавчины, сварочного шлака, углеродистых отложений, старых слоев краски и смазки с поверхности деталей.
  • Удаление формовочной смеси и оксидной окалины с поверхности отливок, поковок или термически обработанных деталей.
  • Удаление заусенцев и направленных царапин с поверхности деталей.
  • Сокращение шероховатость поверхности деталей, улучшая адгезию между подложкой и слоем покрытия.
  • Придание деталям матового состояния с диффузным отражением. Песок, используемый для пескоструйной обработки, должен быть сухим, чистым, без примесей и не влиять на свойства материала. Обычное оборудование для пескоструйной обработки показано на рисунке 5.
Рисунок 5 Оборудование для пескоструйной обработки
Рисунок 5 Оборудование для пескоструйной обработки

III. Гальваническое покрытие

Гальваническое покрытие может покрывать материалы или детали относительно равномерным и плотным слоем покрытия, обладающим хорошей адгезией, изменять характеристики и внешний вид их поверхности, достигая цели защиты или украшения материала. Помимо придания изделиям красоты и долговечности, гальваническое покрытие может выполнять и специальные функции, такие как повышение коррозионной стойкости, износостойкости, жаропрочности, отражательной способности, электропроводности, смазывающей способности, поверхностной твердости металлических изделий, а также исправление размеров и дефектов поверхности изношенных деталей.

Например, золотое покрытие на полупроводниковых приборах позволяет добиться очень низкого контактного сопротивления; оловянное покрытие на электронных компонентах позволяет добиться хорошей паяемости; хромирование поршневых колец и валов позволяет добиться высокой износостойкости; а также медное покрытие для предотвращения локального науглероживания и оловянное покрытие для предотвращения локального азотирования. Общий технологический процесс нанесения гальванического покрытия показан на рисунке 6.

Рисунок 6 Схема процесса нанесения гальванического покрытия
Рисунок 6 Схема процесса нанесения гальванического покрытия

В настоящее время широко используются такие гальванические процессы, как медное покрытие, никелирование, хромирование, цинкование, серебрение, золочение и т.д. В качестве примера можно привести никелирование. металлические части погружаются в раствор соли металла (NiSO₄) в качестве катода, с никелевой пластиной в качестве анода, и после подключения к источнику постоянного тока, металлический никелевый слой будет осажден на заготовке, принцип работы показан на рисунке 7.

Рисунок 7 Принцип нанесения никелевого покрытия
Рисунок 7 Принцип нанесения никелевого покрытия

1. Обычное гальваническое покрытие

(1) Цинковое покрытие

Цинкование стальных деталей в основном служит для защиты от коррозии, составляя от 1/3 до 1/2 всех гальванических покрытий, что делает его самым большим объемом производства среди всех видов покрытий. Цинкование обладает такими преимуществами, как низкая стоимость, хорошая коррозионная стойкость и эстетичность, и широко используется в легкой промышленности, электромеханической, сельскохозяйственной и оборонной отраслях.

(2) Кадмиевое покрытие

Кадмиевое покрытие стальных деталей в морской и влажной горячей атмосфере обеспечивает лучшую защиту, чем цинковое покрытие. Чаще всего кадмиевое покрытие используется в авиационной, морской и электронной промышленности. Однако соли кадмия токсичны и вызывают сильное загрязнение окружающей среды, что ограничивает применение кадмиевого покрытия.

(3) Оловянное покрытие

Продукты коррозии олова безвредны для человека и легко паяются, благодаря чему оловянное покрытие широко используется в упаковке для пищевых продуктов, питьевой посуде, столовых приборах и в электронной промышленности.

(4) Медное покрытие

Медное покрытие часто используется в качестве промежуточного слоя для других покрытий, чтобы улучшить адгезию между поверхностным покрытием и основным металлом. В энергетике омедненная железная проволока может использоваться вместо чисто медных проводников для снижения расхода меди.

(5) Никелирование

Никелирование имеет широкий спектр применения и используется как для защитного декорирования, так и для функциональности. В первом случае защитно-декоративные покрытия наносятся на детали велосипедов, часов, бытовой техники, скобяных изделий, автомобилей, фотоаппаратов и т. д., а во втором - на ремонтные гальванические покрытия изделий, подверженных износу.

(6) Хромированное покрытие

Хром может долгое время сохранять свой блеск в атмосфере, не реагирует в растворах щелочей, азотной и серной кислот, а также многих органических кислот. Хромирование обладает высокой твердостью, отличной износостойкостью и меньшим коэффициентом трения, поэтому его обычно используют для защитно-декоративных покрытий, чтобы предотвратить ржавление основного металла, а также часто применяют для повышения износостойкости изделий.

2. Специальное гальваническое покрытие

(1) Нанесение покрытия кистью

При щеточном гальванопокрытии не используется гальваническая ванна. Вращающаяся заготовка подключается к отрицательному электроду источника постоянного тока, гальваническое перо подключается к положительному электроду, а передний конец гальванического пера обматывается обезжиренным хлопком. Налитый гальванический раствор пропитывает обезжиренный хлопковый рукав. Под действием электрического поля катионы металла в гальваническом растворе приобретают электроны на поверхности заготовки (катод) и осаждаются на поверхности, образуя гальванический слой, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8 Нанесение покрытия щеткой
Рисунок 8 Нанесение покрытия щеткой

Толщина слоя покрытия кистью может достигать от 0,01 до 0,5 мм, что обеспечивает хорошее качество, высокую прочность сцепления и более высокую скорость, чем при гальваническом покрытии в резервуаре. Оборудование для нанесения покрытия кистью простое, управление гибкое, и оно может использоваться для локального гальванического покрытия и полевых операций.

(2) Неметаллическое гальваническое покрытие

Гальваника неметаллических изделий относится к гальванике неметаллических изделий, таких как пластмассы, стекло, керамика и волокна. Ключевым процессом неметаллической гальваники является металлизация поверхности, которая создает проводящий слой на неметаллической подложке для облегчения нанесения гальванического покрытия. Методы металлизации поверхности включают химическое покрытие, распыление и нанесение кистью. Неметаллическое гальваническое покрытие в основном используется для изготовления некоторых декоративных деталей автомобилей и самолетов, а также для экранирования электронных приборов и углеродных волокон.

IV. Химическое покрытие

Технология химического покрытия - это процесс осаждения металла, который происходит под каталитическим воздействием металлы, посредством контролируемых окислительно-восстановительных реакций. По сравнению с гальваникой, технология химического покрытия обладает такими характеристиками, как равномерное покрытие, малые точечные проколы, отсутствие необходимости в оборудовании для подачи постоянного тока, возможность нанесения покрытия на непроводники и некоторые специальные свойства.

Кроме того, благодаря низкому уровню выброса отработанной жидкости, минимальному загрязнению окружающей среды и более низкой стоимости технологии химического гальванического покрытия, она постепенно вытеснила гальванику во многих областях, став экологически чистым процессом обработки поверхности. В настоящее время технология химического гальванического покрытия широко используется в таких отраслях, как электроника, производство клапанов, машиностроение, нефтехимия, автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность.

Характеристики химического покрытия:

  • Позволяет добиться равномерной толщины слоя покрытия на заготовках сложной формы;
  • Слой покрытия имеет мелкие и плотные зерна, с меньшим количеством пор и трещин;
  • Может наносить металлические слои на неметаллические материалы.

V. Окисление и фосфатирование стали

1. Окисление

Окисление - это защита материала техника, которая заключается в нагревании стали детали на воздухе или непосредственно погружая их в концентрированный окислительный раствор, чтобы на их поверхности образовалась очень тонкая пленка Fe₃O₄, также известная как синька или чернение.

Технологический процесс оксидирования стали выглядит следующим образом: химическое обезжиривание → промывка проточной горячей водой → промывка проточной холодной водой → первое оксидирование → второе оксидирование → промывка проточной холодной водой → промывка проточной горячей водой → дополнительная обработка → промывка проточной холодной водой → промывка проточной горячей водой → продувка сухим воздухом или сушка → осмотр → погружение в масло → хранение.

2. Фосфатирование

Погружение стальных заготовок в раствор, состоящий в основном из фосфатов, в результате чего на поверхности образуется нерастворимая в воде кристаллическая фосфатная пленка, известная как фосфатирующая обработка. Обычными растворами для фосфатирования являются растворы фосфатов марганца и железа и фосфатов цинка. Толщина фосфатирующей пленки после обработки обычно составляет 1~5μm, а ее коррозионная стойкость в 2~10 раз выше, чем при окислительной обработке.

Фосфатирующая пленка обладает сильной адгезией к основанию, хорошей коррозионной стойкостью и высокими изоляционными характеристиками. Она обладает хорошей коррозионной стойкостью в атмосфере, маслах, бензоле и толуоле, а также отлично впитывает масло, воск, пигменты и краски, что делает ее пригодной для использования в качестве грунтовки.

Однако прочность и твердость самой фосфатирующей пленки относительно низкие, с некоторой хрупкостью. При значительной деформации на стальном материале могут появиться мелкие трещины, он не ударопрочен, плохо противостоит коррозии в кислоте, щелочи, морской воде и паре. После обработки фосфатированием, окраски поверхности или погружения в масло коррозионная стойкость может значительно повыситься.

Оборудование, необходимое для фосфатирования, отличается простотой, легкостью в эксплуатации, низкой стоимостью и высокой производительностью. Она может использоваться в качестве защитного слоя для стальных деталей в общем механическом оборудовании, а также в качестве смазки и защитного слоя для различных видов оружия.

VI. Покрытие

Нанесение покрытий - это процесс покрытия металлических и неметаллических поверхностей защитным или декоративным слоем. Распространенные процессы нанесения покрытий приведены в таблице 1.

Таблица 1 Общие процессы нанесения покрытий

Серийный номерМетоды рисованияСодержаниеХарактеристикиДиапазон применения
1ЩеткаРучная чистка различными щеткамиЭкономия материала и труда, но физические нагрузкиЛюбая форма заготовки, практически любая краска
2Автоматическое нанесение покрытия методом погруженияЗаготовка автоматически погружается в бак с краской благодаря движению цепи на подвесном конвейереЭкономия труда и материалов, высокая производительность, но большое количество испарения растворителя из емкости с краской, строгие требования к пожарной безопасностиКрупносерийное конвейерное производство
3Ручное распыление (включая безвоздушное распыление под высоким давлением)

С помощью сжатого воздуха краскопульт распыляет краску и распыляет ее на поверхность заготовки, образуя пленку
Равномерный слой краски, хорошее качество, но большой расход краскиПодходит для заготовок различной формы, особенно для заготовок большой площадиПроточное покрытие
4Заготовка помещается на верстак, и красящая жидкость распыляется на заготовку с помощью циркуляционного насосаВысокая эффективность работы, низкие потери красящего вещества, подходит для сборочных линийПодходит для нанесения грунтовочного покрытия на большие партии отдельных заготовокПокрытие для штор
5Заготовка проходит под непрерывно текущей завесой лакокрасочной жидкости для нанесения покрытияВысокая эффективность работы, низкая потеря красящего вещества, подходит для конвейерных операций, но не может покрывать вертикальную поверхность заготовкиПодходит для серийного производства, когда требуется покрыть только одну сторону больших заготовокНанесение покрытий в псевдоожиженном слое
6Покрытие в псевдоожиженном слоеПорошковая краска при определенном давлении воздуха приобретает состояние "кипения", плавится и остывает на поверхности предварительно нагретой заготовки чуть выше температуры плавления, образуя пленкуТолщина покрытия большая, а скорость нанесения - высокаяПодходит для больших заготовок различной формы
7Покрытие валикомИспользование оборудования для нанесения рулонных покрытийМожно использовать покрытия повышенной вязкости, толщина пленки равномерная, способствует механизации, автоматизации производстваПодходит для покрытия плоских панелей

В производстве чаще всего используются такие процессы нанесения покрытий, как безвоздушное распыление под высоким давлением и электростатическое распыление.

1. Безвоздушное распыление под высоким давлением

При безвоздушном распылении под высоким давлением используется сжатый воздух низкого давления (0,4~0,6 Н/мм²) для привода насоса высокого давления, который нагнетает давление до 10~20 Н/мм², а затем распыляет покрытие через специальное сопло пистолета-распылителя высокого давления для формирования покрытия, как показано на рисунке 9.

Рисунок 9 Безвоздушное распыление под высоким давлением
Рисунок 9 Безвоздушное распыление под высоким давлением

Особенности безвоздушного распыления под высоким давлением:

  • Отсутствие отскока частиц краски и разлета красящего тумана, которые возникают при обычном распылении сжатым воздухом;
  • Высокая производительность, в несколько раз или десятков раз превышающая производительность распыления сжатым воздухом;
  • Подходит для распыления высоковязких покрытий, за одно нанесение можно достичь толщины покрытия 100~300μm.

2. Электростатическое напыление

Электростатическое распыление - это метод распыления, при котором используется высоковольтное электростатическое поле, заставляющее отрицательно заряженные частицы краски двигаться в направлении, противоположном направлению электрического поля, и адсорбировать частицы краски на поверхности заготовки, как показано на рисунке 10. Оборудование для электростатического распыления состоит из пистолета-распылителя, распылительной чашки, высоковольтного источника питания для электростатического распыления и т. д.

Рисунок 10 Электростатическое напыление
Рисунок 10 Электростатическое напыление

Электростатическое напыление имеет более высокую производительность и лучшее качество пленки, чем обычное напыление, и широко используется в автоматических линиях массового производства автомобилей, велосипедов и электромеханического оборудования. На рис. 11 показана схема электростатического напыления кузова автомобиля.

Рисунок 11 Электростатическое напыление кузова автомобиля
Рисунок 11 Электростатическое напыление кузова автомобиля

VII. Полировка

Полировка - это метод обработки поверхности деталей, который обычно позволяет получить только гладкую поверхность и не может улучшить или даже сохранить исходную точность обработки. В зависимости от условий предварительной обработки, значение шероховатости поверхности Ra после полировки может достигать 0,008~1,6μm.

Полировку можно разделить на механическую, химическую и электрохимическую.

1. Механическая полировка

(1) Полировка круга

Использование высокоскоростного вращающегося гибкого полировального круга и чрезвычайно мелких абразивных материалов для прокатки и микрошлифовки поверхности заготовки с целью достижения полировки. Полировальный круг изготавливается из нескольких слоев холста, войлока или кожи и используется для полировки крупных деталей. Общий процесс полировки кругом показан на рис. 12.

Рисунок 12 Полировка круга
Рисунок 12 Полировка круга

a) Ручная полировка
b) Вертикальная полировка
c) Горизонтальная полировка

(2) Вибрационная полировка

Заготовки, абразивные материалы и полировочная жидкость загружаются в вибрирующий ящик. Благодаря вибрации ящика заготовки трутся друг о друга и об абразивные материалы. В сочетании с химическим воздействием полировальной жидкости удаляются масло, ржавчина с поверхности заготовок, шлифуются вершины, в результате чего получается гладкая поверхность.

Вибрационная полировка имеет следующие характеристики:

  • Быстро удаляет заусенцы вокруг заготовки, включая небольшие внутренние отверстия, отверстия в трубах и тупые углы в щелях.
  • Полированная заготовка не влияет на исходную точность, форма и размер не изменяются, а значение шероховатости поверхности Ra может достигать 0,01~0,1 мкм, представляя собой яркий металлический блеск.
  • Короткое время, каждое время обработки составляет 5~20мин.
  • Удобство эксплуатации, низкая стоимость, отсутствие загрязнения.

2. Химическая полировка

Погружение металлических деталей в специально приготовленный химический раствор и использование явления, когда приподнятые части металлической поверхности растворяются быстрее, чем углубленные, для достижения полировки поверхности деталей называется химической полировкой. Преимущество химической полировки заключается в простоте оборудования и возможности обработки деталей относительно сложной формы.

Недостатки химической полировки:

  • Качество полировки не такое хорошее, как при электролитической полировке;
  • Регулировка и регенерация используемого раствора относительно сложны, что ограничивает его применение;
  • В процессе работы азотная кислота иногда выделяет большое количество желто-коричневого вредного газа, вызывая сильное загрязнение окружающей среды.

3. Электрохимическая полировка

Электрохимическая полировка, также известная как электролитическая полировка, представляет собой процесс, в котором полируемая заготовка служит анодом, нерастворимый металл - катодом, оба электрода одновременно погружены в электролитическую ячейку, и постоянный ток подается для селективного анодного растворения, тем самым достигается полировка поверхности заготовки.

Электрохимическая полировка похожа на химическую, с той лишь разницей, что здесь также применяется постоянный ток, заготовка подключается к аноду, происходит анодное растворение, а полировка достигается за счет того, что приподнятые части металлической поверхности растворяются быстрее, чем углубленные.

Преимущества электролитической полировки:

  • Неизменный внутренний и внешний цвет, стойкий блеск и возможность выровнять даже те углубления, до которых не достает механическая полировка;
  • Высокая производительность, низкая стоимость;
  • Может повысить коррозионную стойкость поверхности заготовки.

VIII. Выжигание

Обжиг - это процесс финишной обработки под давлением, в котором используются характеристики холодной пластичности металлов при комнатной температуре. Определенное давление прикладывается к поверхности заготовки с помощью обжигающего инструмента, вызывая пластическое течение металла на поверхности, чтобы заполнить первоначальные остаточные низкие долины, тем самым уменьшая шероховатость поверхности заготовки.

В результате пластической деформации металла обожженной поверхности происходит холодное упрочнение структуры поверхности и измельчение зерен, образуя плотную волокнистую структуру и создавая слой остаточных напряжений, повышая прочность и поверхностную твердость заготовки, тем самым улучшая износостойкость, коррозионную стойкость и качество сопряжения заготовок. Обжиг - это метод обработки пластика без резания.

Преимущества полировки заключаются в следующем:

  • Улучшает шероховатость поверхности, значение шероховатости может в основном достигать Ra≤0,08 мкм.
  • Корректирует округлость, погрешность округлости составляет не более 0,01 мм.
  • Повышает твердость поверхности.
  • Обработанная деталь имеет слой остаточных напряжений, повышающий усталостную прочность примерно на 30%.
  • Улучшает качество сопряжения, уменьшает износ и продлевает срок службы деталей.

IX. Осветление поверхностного набухания

Обжиг - это процесс продавливания стального шарика или другого фасонного обжигающего инструмента, диаметр которого немного больше диаметра отверстия, через обработанное внутреннее отверстие заготовки при комнатной температуре для получения точной, гладкой и упрочненной поверхности, как показано на рис. 13.

Рис. 13 Прижигание
Рис. 13 Прижигание

a) Прижигание стальными шариками
b) Прижигание инструментами другой формы

Припуск на обжиг обычно составляет 0,07~0,015 мм. После обжига класс допуска размеров может достигать IT5~IT7, а значение шероховатости поверхности Ra может достигать 0.025~0.8μm. Прожиг обычно выполняется на прессе или на чертежном столе.

X. Покрытие

1. Термическое напыление

Термическое напыление предполагает нагрев металлических или неметаллических материалов до расплавленного состояния и непрерывный обдув их сжатым газом на поверхность заготовки для формирования покрытия, которое прочно сцепляется с основой, наделяя тем самым поверхностный слой заготовки необходимыми физико-химическими свойствами.

Технология термического напыления создает специальную рабочую поверхность на поверхности обычных материалов, обеспечивая ряд функций, таких как защита от коррозии, износостойкость, снижение трения, устойчивость к высоким температурам, устойчивость к окислению, теплоизоляция, электроизоляция, электропроводность и защита от микроволнового излучения, с целью экономии материалов и энергии. Специальная рабочая поверхность называется покрытием, а метод нанесения покрытия - термическим напылением, как показано на рисунке 14.

Рисунок 14 Термическое напыление
Рисунок 14 Термическое напыление

Термическое напыление характеризуется следующими особенностями:

(1) Гибкий процесс

Объекты термического напыления могут быть от небольших, таких как 10-миллиметровые внутренние отверстия, до крупных, таких как мосты и железные башни; оно может производиться в помещении или в полевых условиях; оно может наноситься на всю поверхность или локально.

(2) Минимальная напряженная деформация заготовки

Во время напыления подложка может поддерживаться при низкой температуре, что приводит к незначительной деформации заготовки.

(3) Высокая производительность

Вес материала, распыляемого в час, составляет от нескольких килограммов до нескольких десятков килограммов, что обеспечивает высокую производительность.

Термическое напыление применяется следующим образом:

(1) Защита от коррозии

В основном используется для антикоррозионного напыления больших стальных ворот, сушильных цилиндров бумагоделательных машин, подземных стальных конструкций в угольных шахтах, высоковольтных опор ЛЭП, антенн телевизионных станций, больших стальных мостов, больших резервуаров и трубопроводов на химических заводах.

(2) Износостойкость

Напыление изношенных деталей для ремонта или предварительное напыление износостойких материалов на детали, подверженные износу, такие как главные валы вентиляторов, доменные фурмы, автомобильные коленчатые валы, шпиндели станков, направляющие станков, гильзы цилиндров дизельных двигателей, буровые штанги нефтяных месторождений и лопасти сельскохозяйственных машин.

(3) Специальные функциональные слои

Напыление позволяет добиться определенных особых свойств поверхностного слоя, таких как высокая термостойкость, теплоизоляция, электропроводность, изоляция, защита от радиации и т.д., которые широко используются в аэрокосмической промышленности, атомной энергетике и других отраслях.

К распространенным методам термического напыления относятся пламенное напыление, дуговое напыление, плазменное напыление и т.д.

2. Распыление пламени

Используя пламя в качестве источника тепла, металлические и неметаллические материалы нагреваются до расплавленного состояния и под действием высокоскоростного потока воздуха образуют туманную струю, которая распыляется на подложку. Мельчайшие расплавленные частицы, ударяясь о подложку, подвергаются пластической деформации и образуют слоистое осажденное покрытие. Этот процесс известен как пламенное напыление, как показано на рисунке 15. Пистолет для пламенного напыления показан на рисунке 16.

Рисунок 15 Распыление пламени
Рисунок 15 Распыление пламени
Рисунок 16 Пистолет для распыления пламени
Рисунок 16 Пистолет для распыления пламени

К распространенным методам пламенного напыления относятся порошковое напыление кислородно-ацетиленовым пламенем и проволочное напыление кислородно-ацетиленовым пламенем. Кислородно-ацетиленовое порошковое напыление использует простое оборудование и может быть выполнено на месте, что подходит для обслуживания оборудования.

(1) Преимущества технологии пламенного напыления

  • Его можно наносить как на металлические, так и на неметаллические подложки, форма и размер подложки обычно не ограничены, но небольшие отверстия пока не поддаются напылению.
  • В качестве материалов покрытия может использоваться широкий спектр материалов, включая металлы, сплавы, керамику и композитные материалы, что позволяет придать поверхности различные свойства, такие как коррозионная стойкость, износостойкость, термостойкость и теплоизоляция.
  • Пористая структура покрытия обеспечивает смазывание с сохранением масла и снижение трения, а макротвердость напыляемого покрытия, содержащего твердые фазы, может достигать 450HBW, а слой сварки напылением - 65HRC.
  • Пламенное напыление оказывает незначительное влияние на подложку, температура поверхности подложки составляет 200~250℃, общая температура 70~80℃, поэтому деформация подложки невелика, а структура материала не меняется.

(2) Недостатки технологии пламенного напыления

  • Прочность сцепления между напыляемым покрытием и основой относительно низкая, и оно не выдерживает переменных нагрузок и ударных нагрузок.
  • Высокие требования к подготовке поверхности подложки.
  • На процесс пламенного напыления влияют различные условия, и до сих пор не существует эффективного метода определения качества покрытия.

3. Дуговое распыление

Дуговое напыление - это метод, в котором используется электрическая дуга, горящая между двумя непрерывно подаваемыми металлическими проволоками, чтобы расплавить металл, распылить расплавленный металл высокоскоростным потоком воздуха и ускорить распыленные частицы металла, чтобы распылить их на деталь для формирования покрытия, как показано на рис. 17. Дуговое напыление - наиболее часто используемый метод термического напыления в практических инженерных приложениях, таких как защита от коррозии, износостойкость и ремонт стальных конструкций и механических деталей.

Рисунок 17 Распыление дуги
Рисунок 17 Распыление дуги

Характеристики дугового распыления следующие:

(1) Длительный срок службы антикоррозийной защиты

Исходя из различных коррозионных сред и специфических рабочих характеристик, благодаря разумной конструкции покрытия, срок службы коррозионной стойкости современной системы долговечного антикоррозионного покрытия дугового напыления достиг более 50 лет, что в 2-3 раза больше, чем у горячего цинкования и в 2-3 раза больше, чем у FRP-покрытия.

(2) Высокая прочность сцепления с металлической подложкой

Слой дугового напыления и подложка соединяются с помощью вплавления и микрометаллургического скрепления, демонстрируя высокую прочность сцепления, которая в три раза выше, чем при пламенном напылении, и является самой высокой среди всех антикоррозионных покрытий.

(3) Высокая производительность

По сравнению с кислородно-ацетиленовым пламенным напылением, дуговое напыление использует двойную проволоку, что увеличивает производительность одной машины в 3-4 раза.

(4) Хорошее качество покрытия

Дуговое напыление нагревает проволочный материал с помощью электрической дуги, которая имеет высокую температуру плавления и равномерное плавление, что приводит к плотному напылению и стабильному качеству покрытия, не влияя на тепловое напряжение заготовки; в то время как кислородно-ацетиленовое напыление использует пламенный нагрев, который имеет низкую температуру плавления проволочного материала, и существуют скрытые опасности, такие как окисление и карбонизация, влияющие на качество покрытия.

(5) Высокая ремонтопригодность

В процессе обработки, подъема, транспортировки и монтажа стальных конструкций покрытие подвержено повреждениям и царапинам. Технология дугового напыления может быть использована для ремонта, обеспечивая целостность и эффективность системы защиты от коррозии.

(6) Хорошая универсальность

Технология дугового напыления позволяет выбирать соответствующие коррозионно-стойкие материалы в зависимости от различных условий коррозии, а технологическая система обладает универсальной адаптивностью.

4. Плазменное напыление

Плазменное напыление - это метод, при котором струя плазмы нагревает напыляемый материал до расплавленного или почти расплавленного состояния и наносит его на поверхность изделия для формирования защитного слоя. Его оборудование показано на рисунке 18, а принцип работы - на рисунке 19.

Рисунок 18 Оборудование для плазменного напыления
Рисунок 18 Оборудование для плазменного напыления
Рисунок 19 Принцип плазменного напыления
Рисунок 19 Принцип плазменного напыления

Технология плазменного напыления - это новый тип универсального прецизионного метода напыления, который активно развивался после пламенного напыления. Он обладает следующими характеристиками:

(1) Характеристики структуры покрытия

Покрытия, нанесенные плазменным напылением, имеют плотную структуру, низкое содержание оксидов и пористость. Сцепление между покрытием и подложкой в основном механическое, но также могут возникать микрозональное и физическое сцепление, что приводит к повышению прочности сцепления покрытия.

(2) Характеристики технологического процесса

Материалы для напыления широко применимы: от алюминиевых сплавов с низкой температурой плавления до циркония с высокой температурой плавления. Покрытия обладают высокой прочностью сцепления, низкой пористостью, малым количеством оксидных включений, высокой точностью управления оборудованием и могут использоваться для получения тонких покрытий.

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Запрос БЕСПЛАТНОГО предложения
Контактная форма

Последние сообщения
Будьте в курсе новых и интересных материалов на различные темы, включая полезные советы.
Поговорите с экспертом
Свяжитесь с нами
Наши инженеры по продажам готовы ответить на любые ваши вопросы и предоставить быстрое предложение с учетом ваших потребностей.

Запросить индивидуальное предложение

Контактная форма

Запрос индивидуального предложения
Получите индивидуальное предложение с учетом ваших уникальных потребностей в обработке.
© 2024 Artizono. Все права защищены.
Получить бесплатную цитату
Вы получите наш квалифицированный ответ в течение 24 часов.
Контактная форма