3.6 Детонационно-газовое напыление

При этом методе достигается очень высокая скорость потока частиц, поэтому механизм формирования покрытия и его прочного соединения с основой определяется не только термической, но и механической активацией (рис. 43).

Рис 43. Схема детонационно-газового напыления

В качестве источника нагрева, распыления и ускорения напыляемых частиц используется высокотемпературный поток газовой смеси, образующийся в результате направленного взрыва.

В камеру зажигания 1 подается рабочая смесь газов C₂H₂+O₂+N₂. При помощи поджимающего устройства 2 с маломощным электрическим разрядом газовая смесь поджимается. Возникающая при этом тепловая волна порождает ударную волну 3, а затем и детонационную волну 4. В канале водоохлаждаемого ствола 5 детонационная волна распадается с образованием продуктов сгорания газовой смеси 6. Одновременно с заполнением ствола взрывной смесью вводится напыленный порошок 7. На выходе из ствола образуются дульное пламя 8 и поток напыляемых частиц 9. На поверхность детали 11 наносится покрытие 10.

Детонационно-газовое напыление является циклическим процессом. Составляющие цикла:

(8)

где - время заполнения камеры и ствола газовой смесью и порошком;

- время затрачиваемое на образование взрыва и выброса продуктов детонации;

- время продувки камеры и ствола,

с.

В течение одного цикла наносится до 50 мг. распыленного материала.

Процесс ДГН автоматизирован и осуществляется в специальном звукоизолированном боксе с дистанционным управлением.

Преимущества метода:

- высокое качество напыляемых покрытий ( МПа; пористость 1%);

- умеренный нагрев изделия при напылении;

- достаточно высокая производительность (до 10 кг/час);

- невысокая чувствительность к качеству поверхности детали

Недостатки метода:

- сложное и дорогое оборудование;

- тяжелые условия труда – уровень шума – 140 Дб и более;

- трудность напыления порошков с невысокой удельной массой (TiC и др.);

- невозможность напыления внутренних поверхностей детаей.

Плазменное напыление

Плазменная струя может использоваться для напыления покрытий. Благодаря высокой скорости истечения и высокой температуре – обеспечивается возможность напыления практически любых материалов. При ПН используют как радиальную (А), так и осевую (Б) подачу материала, который може подаваться в виде порошка (А и Б) или проволоки (А) (рис. 44).

Рис. 44 Схема подачи присадочного материала

В основном используют плазмотроны косвенного действия. Используют различные виды плазменных струй:

а) ламинарные:

Достоинства:

- допускается значительно большие длины потока (т.н. дистанция напыления) вследствие чего возрастает время нагрева напыляемых частиц;

- более высокая энтальпия плазмы;

- меньший уровень шума.

Недостатки:

- затрудняется подача порошка в струю;

- малые размеры пятна напыления.

б) турбулентные: используются наиболее широко, т.к. реализуются в плазмотронах относительно простой конструкции.

Недостатки:

- высокий уровень шума.

в) сверхзвуковые или дозвуковые: достигается более высокое качество напыления, но увеличен расход плазмообразующего газа, а также сложные конструкции плазмотронов.

Для ПН используют как инертные (Ar,He), так и активные (сжатый воздух, N₂, H₂, CO₂, пропан-бутановые смеси и т.д.).

Параметры режима напыления:

- конструктивные параметры плазмотрона: диаметр отверстия сопла, длина канала сопла; диаметр и угол заточки электрода;

- технологические: сила тока дуги; напряжение дуги; расход газа; дистанция напыления; расход порошка.