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冷噴涂與熱噴涂

2021-03-17 00:00:00

航空航天,航運,石油,天然氣和采礦業有什么共同點?它們具有高價組件,在需要維修或更換時會導致更高的停機時間。 

這些行業傳統上都依賴于熱噴涂工藝,例如火焰噴涂和電弧噴涂。自1900年代初以來,一直在開發這些方法,以修復和增強原始設備。

等離子噴涂是設備維修的另一種方法,大約在50年代后的70年代進入了該行業。噴塑加工

冷噴涂工藝是最近的發展,在1990年代開始流行。像VRC Metal Systems所開發的那樣,便攜式高壓冷噴涂設備處于該新興技術的最前沿。

噴塑加工

冷噴它是什么?

冷噴涂是一種涂層沉積工藝,其中粉末狀材料被加速到高達3馬赫的超音速。加速的粉末被沉積到相似或不相似的材料表面上。粉末使用高壓電加熱的載氣(例如氮氣或氦氣)達到高速。

將氣體和粉末通過德拉瓦爾噴嘴送出將粉末加速至超音速。德拉瓦勒噴嘴是一種管,其內部具有不對稱的沙漏形狀,并將流的熱能轉換為動能。噴氣發動機和蒸汽渦輪機也使用這些類型的噴嘴。

一旦粒子達到這些高速并撞擊材料表面,粒子就會發生塑性變形,從而使它們粘結到目標表面上。顆粒的機械互鎖以及表面界面處的重結晶在顆粒與表面之間建立了牢固的結合。

有兩種類型的冷噴涂:

高壓冷噴涂(HPCS) –使用氮氣,氦氣或壓力為300-1000 psi的空氣,用于噴涂高強度金屬和合金。 

低壓冷噴涂(LPCS) –使用相同的壓縮氣體,壓力低于300 psi,用于噴涂軟金屬以及金屬和陶瓷粉末的混合物。

使用冷噴

冷噴涂粉末可以是純金屬,合金,也可以是金屬和非金屬顆粒的混合物。這些粉末允許噴涂材料涂層,使用相似或改良的材料修復表面,或者通過噴涂到表面上,然后將所需的特征加工成冷噴涂形式來實現部件特征。


冷噴涂材料可以形成耐磨涂層,從而改善了在惡劣條件下部件的使用壽命。冷噴涂工藝還可以提供防腐涂層,非常適合使用青銅,不銹鋼,鋅,鋁或什至鉭(僅舉幾例)的海洋和工業應用。 


除其他外,該過程可改善或修復鋁,鎳或鈦成分。尺寸修改或維修原始零件通常是更經濟的解決方案,以完全替換組件。


為什么使用它?

冷噴涂是一種“綠色”技術。在此過程中,沒有化學加熱,也沒有熔化,因此沒有有毒煙霧。此外,廢料是可回收的,維修和更換零件可以節省能源并減少CO2排放。

由于聚焦的粒子噴涂路徑,需要對基板區域進行最小的遮蓋,并且也沒有熱影響區。冷噴涂工藝也不會發生氧化,合金分解或燃燒產物截留的情況。使用冷噴涂也是替換整個零件的極具成本效益的選擇。例如,用18個月的交貨時間替換B1轟炸機上的40“ x 40”面板可能要花費20萬美元。根據損壞的程度,您可以使用冷噴涂技術在幾天而不是幾個月的時間內修理同一塊面板,而只需花費很少的更換成本。

VRC Metal Systems開發的便攜式冷噴涂設備也使冷噴涂成為無法移除維修部件的zui佳解決方案。

熱噴涂它是什么?

熱噴涂是另一種涂層沉積工藝。但是,該過程中的材料為噴涂到表面上的熔融或半熔融液滴形式。所使用的材料可以通過電或化學方式加熱。 


典型的材料包括金屬,陶瓷和聚合物,但可以包括在加熱過程中會熔化或變成塑料的任何材料。通常,您可以使用熱噴涂來涂覆厚度為0.1到1mm的涂層,但在某些情況下有時更厚。 

熱噴涂粘結本質上是機械的,不是冶金的或熔融的?;谋砻娴臓顩r很關鍵,在噴涂之前必須清潔和粗糙化。

下面,我們提供有關幾種熱噴涂類型的更多信息。

等離子噴涂:使用電氣方式加熱涂料。電弧形成高溫等離子體射流。涂料和惰性氣體一起進入等離子流,惰性氣體會迅速膨脹以產生高速的顆粒噴霧。

電弧噴涂:這是另一種使用電氣手段加熱涂料的過程。兩個涂層材料源之間會產生電弧,使它們熔化。壓縮空氣使涂層霧化并將液滴推向所需表面。

火焰噴涂:使用化學加熱方式。諸如丙烷或氫氣之類的燃料氣體與氧氣混合以加熱金屬絲或粉末形式的涂層材料。惰性氣體推動基材上的涂層。

HVOF(高速氧氣燃料)噴涂:是另一種化學加熱產生的工藝。燃燒混合了氧氣的液體或氣體燃料會產生熱量和壓力。噴霧顆粒在腔室內加熱并膨脹,迫使廢氣以超音速朝著基材排出。


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