Високошвидкісне газополуменеве напилювання
Високошвидкісне́ (надзвукове́) газополумене́ве напи́лювання (HVOF — англ. High velocity oxygen fuel — високошвидкісний киснево-паливний метод) — одна з технологій газотермічного напилення захисних покриттів, при якій порошковий матеріал наноситься на підкладку на високій (зазвичай до трьох швидкостей звуку) швидкості.
Основні параметри[ред. | ред. код]
Для напилення використовують надзвуковий газовий струмінь, який формується спеціальним пальником з камерою прискорення ракетного типу при спаленні гасу, ацетилену, пропану, водню, пропілену або метил-ацетилену при тиску 0,6…0,8 МПа у суміші з киснем під тиском 1,2 МПа.
Швидкість струменя продуктів згоряння при способі HVOF сягає від 1350 до 2880 м/с, швидкість частинок матеріалу, що напилюється — від 300 до 1000 м/с, а температура горіння — 3100 °C.
Історична довідка[ред. | ред. код]
Процес високошвидкісного газополуменевого напиления HVOF винайдено у 1958 в компанії Union Carbide Corporation[1], але вперше був застосований аж у 1980-х роках, після того, як Джеймс Браунінінг (англ. James Browning) створив устаткування для високошвидкісного напилення. Ліцензії на устаткування було передане компанії Deloro Stellite[1], обладнання «JetKote» якої стало першим поширеним у практичному використанні. Услід за цим низка компаній запропонувала власні версії устаткування: «DiamondJet» від Sulzer Metco[en] , «JP-5000» від TAFA, «Intelli-Jet» від фірми UniqueCoat Technologies, що сприяло швидкому поширенню технології. У 1992 Д.Браунінг запатентував також метод HVAF[2], як дешевшу альтернативу HVOF (англ. High velocity oxygen fuel — високошвидкісний повітряно-паливний метод).
Технологія[ред. | ред. код]
З використанням високошвидкісного напилення наносяться покриття з карбідів Карбід вольфраму та хрому, порошків на базі нікелю, кобальту чи заліза[3]. Важливою перевагою технології є малі значення механічних напружень розтягу в таких покриттях, що дозволяє отримувати шари товщиною до 5 мм.
Дослідженнями показано[4], що механічні властивості покриттів з карбіду вольфраму у випадку нанесення високошвидкісним методом виявилися вищими, ніж при плазмовому напиленні, напиленні газодинамічним методом у вакуумі чи детонаційним методом. Зокрема йде мова про високі адгезійні та когезійні властивості. Отриманий ефект пояснюється відносно низькою робочою температурою — до 3000°С і великими — до 500 м/с швидкостями руху частинок. Відзначена також висока якість покриттів WC-Co, отриманих тим же методом. Покриття відрізняються високою міцністю зчеплення з основою, щільністю, твердістю та збереженням значної масової частки (%) WC.
При реалізації технології дисперсність порошку повинна бути до 45 мкм, витрати порошку з керамічних матеріалів — 2…2,5 кг/год, а з металевих 4…6 кг/год.
Застосування[ред. | ред. код]
Через високу швидкість потоку газу і розплавленого металу покриття присутня значна віддача, що практично повністю виключає можливість ручного нанесення покриттів. Для отримання однорідного шару рівномірної товщини в промисловості при нанесенні покриття високошвидкісним методом використовуються спеціальні роботизовані або механізовані установки.
Технологія широко застосовується для створення твердосплавних покриттів як екологічно чистіша і гнучкіша заміна гальванічних методів, хіміко-термічної обробки для захисту від корозії та зносу плунжерів, штоків компресорів і запірної арматури, шиберів, каландрових валів, деталей бурового та нафтовидобувного обладнання, авіаційної техніки. Технологія також застосовується для створення термобар'єрних покриттів деталей газотурбінних двигунів.
Див. також[ред. | ред. код]
Примітки[ред. | ред. код]
- ↑ а б Joseph R. Davis Handbook of thermal spray technology
- ↑ U.S. Patent 5120582. Архів оригіналу за 4 березня 2016. Процитовано 10 грудня 2012.
- ↑ Kuroda, Seiji; Kawakita, Jin; Watanabe, Makoto; Katanoda, Hiroshi (2008). Warm spraying—a novel coating process based on high-velocity impact of solid particles (PDF). Sci. Technol. Adv. Mater. 9 (3): 033002. doi:10.1088/1468-6996/9/3/033002. Архів оригіналу (PDF) за 28 березня 2020. Процитовано 10 грудня 2012.
- ↑ Rao K.V., Somrvill D.A., Lee D.A. Properties and characterization of coatings made using «Jet-Cote» thermal spraying technique // Adv-in Thermal Spraying: Proc. of the ITSS`86 (Montreal. Sept. 8-12, 1986.) — New Jork: Pergamon Press. 1986. -P. 873–882.
Джерела[ред. | ред. код]
- Астахов Є. А., Артемчук В. В. Особливості застосування газотермічного нанесення відновлювальних покриттів / Восточно-Европейский журнал передовых технологий. № 3/5 (57) 2012. С.4-10.
- Інженерія поверхні: Підручник / К. А. Ющенко, Ю. С. Борисов, В. Д. Кузнецов, В. М. Корж — К.: Наукова думка, 2007. — 559 с. — ISBN 978-966-00-0655-3
- Балдаев Л. Х., Борисов В. Н., Вахалин В. А. Газотермическое напыление: Учебное пособие для вузов / Под общ. ред. Л. Х. Балдаева. — М. : Маркет ДС, 2007. — 344 с. — ISBN 978-5-7958-0146-9.