Детонационное напыление.
Рисунок 2.Схема детонационного напыления: 1-сопло для подачи кислорода;
2-водоохлаждаемый ствол; 3-камера сгорания; 4-сопло для подачи ацетилена; 5-основной материал (подложка); 6-сопло для подачи в камеру сгорания карбида вольфрама с азотом; 7-покрытие.
В данном случае в камеру водоохлаждаемого ствола установки диаметром 25,4 мм подается кислород и ацетилен в строго определенных количествах; ствол направляется на обрабатываемую деталь (а). Затем через специальное отверстие в камере азотом подается порошок напыляемого материала, например карбид вольфрама с добавлением небольшого количества металла, оксид алюминия и т. п. (б). Газовую смесь, в которой во взвешенном состоянии находится напыляемый порошок, поджигают электрической искрой (в). В результате взрыва смеси происходит выделение теплоты и образуется ударная волна, которая разогревает и разгоняет частицы порошка в направлении к поверхности изделия (г).
Азот и горючий газ выходят из ствола установки сразу же после взрыва, затем ствол продувается азотом для удаления продуктов горения. Процесс отрегулирован таким образом, что точно повторяется с частотой 3-4 цикла в секунду. За один цикл напыления получают покрытие толщиной-6мкм. Напыление осуществляют до получения покрытия заданной толщины (0,25-0,3 мм).
Во время взрыва порошковый материал приобретает большую кинетическую энергию, так что скорость частиц на расстоянии 75 мм от среза ствола установки составлякт-820 м/с. При размещении поверхности основного материала на указанном расстоянии порошок в момент столкновения с поверхностью разогревается до температуры 4000 С. Высокая скорость движения частиц и их разогрев при детонационном напылении обеспечивают получение покрытия высокой плотности и прочности сцепления с основой. При этом температура основного материала остается низкой, исключающей его деформацию или иное физическое изменение, что позволяет использовать этот способ напыления для прецизионных деталей.
Вместе с тем детонационному напылению свойственны недостатки, связанные, в частности, с возможностью нанесения покрытия только на те материалы, в которых не возникает остаточная деформация при действии взрывной волны. Из-за большого шума (до 140 дБ) оборудование для детонационного напыления устанавливают в камере с двойными стенами, а наблюдение за процессом осуществляют через смотровое окно. К недостаткам этого способа относится также относительно высокая стоимость оборудования.
Дуговая металлизация.
Рисунок 3. Схема дугового напыления: 1-насадка; 2-место ввода напыляемого материала (проволоки); 3-место подачи сжатого воздуха.
Через два канала в горелке непрерывно подают две проволоки (диаметром 1,5-3,2 мм), между концами которых возбуждается дуга и происходит расплавление проволоки. Расплавленный металл подхватывается струей сжатого воздуха, истекающего из центрального сопла электрометаллизатора, и в мелко-расплавленном в виде переносимся на поверхность основного материала. Распыление и транспортирование расплавленного металла осуществляются сжатым воздухом. При дуговом напылении на постоянном токе процесс протекает стабильно, обеспечивая получение слоя покрытия с мелкозернистой структурой при высокой производительности процесса.
Дуговая металлизация обладает следующими преимуществами. Применение мощных электрометаллизационных установок позволяет значительно повысить производительность процесса и сократить затраты времени. Например, при силе тока 750 А можно напылять стальное покрытие с производительностью 36 кг/ч. По сравнению с газо-термическим напылением электрометаллизация позволяет получать более прочные покрытия, которые лучше соединяются с основой. При использовании в качестве электродов проволок из двух различных металлов можно получить покрытие из их сплава. Такого рода сплавы называют псевдосплавами. Эксплуатационные расходы при электрометаллизации набольшие. При напылении покрытия распылением двух электродов из разнородных материалов желательно применять такие электрометаллизаторы, которые позволяют отдельно регулировать скорости подачи каждого электрода.
К числу недостатков дугового напыления относится опасность перегрева, и окисления напыляемого материала при малых скоростях подачи распыляемой проволоки. Кроме того, большое количество теплоты, выделяющейся при горении дуги, приводит к значительному выгоранию легирующих элементов, входящих в напыляемый сплав ( например, содержание углерода в материале покрытия снижается на 40-60 %, а кремния и марганца на 10-15 %).