عملية الرش الحراري

 

الرش المتفجر هو طريقة يتم فيها خلط الأكسجين وغاز الأسيتيلين بنسبة معينة في غرفة احتراق مصممة خصيصًا ثم يتم تفجيرهما لتسخين وإذابة المسحوق وتسبب ارتطام الجزيئات بسطح الجزء بسرعة عالية لتكوين طلاء .

 

 

الرش المتفجر هو طريقة يتم فيها خلط الأكسجين وغاز الأسيتيلين بنسبة معينة في غرفة احتراق مصممة خصيصًا ثم يتم تفجيرهما لتسخين وإذابة المسحوق وتسبب ارتطام الجزيئات بسطح الجزء بسرعة عالية لتكوين طلاء .أكبر ميزة للرش المتفجر هي سرعة الطيران العالية والطاقة الحركية العالية للجزيئات، وبالتالي فإن طلاء الرش المتفجر لديه: أولاً، قوة الترابط بين الطلاء والمصفوفة عالية.ثانيًا، الطلاء كثيف وله مسامية منخفضة جدًا.ثالثا، خشونة السطح للطلاء تكون منخفضة بعد المعالجة.رابعا، درجة حرارة سطح قطعة العمل منخفضة.في الرش المتفجر، عندما يكون محتوى الأسيتيلين 45%، يمكن أن ينتج خليط الأكسجين والأسيتيلين درجة حرارة احتراق حرة تبلغ 3140 درجة مئوية، ولكنها قد تتجاوز 4200 درجة مئوية في الظروف المتفجرة، لذلك يمكن أن تذوب معظم المساحيق.المسافة التي ينقلها المسحوق في المسدس عالي السرعة أكبر بكثير من مسافة مسدس البلازما، وهذا أيضًا سبب سرعة الجسيمات العالية.يمكن أن يؤدي الرش المتفجر إلى رش المواد المعدنية والسيراميك والسيراميك.ومع ذلك، نظرًا لارتفاع أسعار المعدات والضوضاء العالية والجو المؤكسد وأسباب أخرى، لا يتم استخدامه على نطاق واسع في الداخل والخارج.إن الرش المتفجر الأكثر تطبيقًا في العالم هو براءة الاختراع التي حصل عليها فرع ليندي التابع لشركة يونيون كاربايد الأمريكية في عام 1955. وفي بلدنا، في حوالي عام 1985، نجح معهد أبحاث المواد الفضائية التابع لوزارة صناعة الطيران الصينية في تطوير الرش المتفجر معدات.فيما يتعلق بأداء طلاء Co/WC، فإن أداء الرش قريب من مستوى Union Carbide في الولايات المتحدة.

 

 

أكبر ما يميز الرش المتفجر هو أن الطاقة الحرارية للانفجار المفاجئ تستخدم لتسخين وإذابة مادة الرش، ويستخدم الضغط العالي الناتج عن موجة صدمة الانفجار لرش مادة مسحوق الرش بسرعة عالية على سطح المادة المتفجرة. الركيزة الشغل لتشكيل طلاء.مزاياها الرئيسية هي كما يلي.

(2) الضرر الحراري لقطعة العمل صغير.نظرًا لأن الرش المتفجر من النوع النبضي، فإن وقت تأثير تدفق الهواء الساخن والجسيمات يكون قصيرًا في كل مرة، ويكون للنيتروجين تأثير تبريد على قطعة العمل.درجة حرارة قطعة العمل أقل من 200 درجة مئوية، وبالتالي فإن الضرر الحراري للمصفوفة صغير، ولن يحدث تشوه أو تغير في الطور.
(3) من السهل التحكم في سمك الطلاء، وبدل المعالجة صغير، وعمليات الصيانة مريحة.
(4) خشونة طلاء الرش المتفجر منخفضة، ربما أقل من 1.60 ميكرومتر، ويمكن أن تصل الخشونة إلى 0.025 ميكرومتر بعد الطحن.
(5) أثناء عملية الرش، لن تنتج مواد المسحوق ذات الأساس الكربيدي والكربيد تحلل الكربون وإزالة الكربنة، وبالتالي ضمان اتساق تكوين أنسجة الطلاء وتكوين المسحوق.
(6) انخفاض استهلاك الأكسجين وانخفاض تكاليف التشغيل.

 

رش البلازما هو تقنية رش حراري متقدمة تستخدم درجة الحرارة العالية وتدفق الهواء عالي السرعة للبلازما لرش مواد الطلاء على سطح الركيزة لتشكيل طلاء موحد وكثيف وعالي الجودة.تتميز هذه التقنية بخصائص درجة حرارة عالية جدًا، وهي مناسبة لرش المواد ذات نقطة انصهار عالية، ويمكن أن تحقق كثافة عالية وقوة ربط عالية للطلاء.

 

 

(1) يتم تسخين الجسم الأساسي بشكل أقل ولا تتشوه الأجزاء: بما أن الأجزاء غير مشحونة أثناء الرش، فإن المعدن الأساسي لا يذوب، وبالتالي لن تتغير خصائص المعالجة الحرارية للمعدن الأساسي، وبعض القوة العالية يمكن رش المواد الفولاذية.
(2) أنواع مختلفة من المواد وخصائص طلاء غنية: يمكن أن يستخدم رش البلازما مجموعة متنوعة من المواد، بما في ذلك المعادن والسيراميك والبلاستيك وما إلى ذلك، لذلك يمكن الحصول على طلاءات ذات خصائص مختلفة، مثل الطلاء المقاوم للتآكل والعازل للحرارة والطلاءات والطلاءات المقاومة للحرارة العالية.طلاء أكسيد، طلاء عازل، الخ.
(3) عملية مستقرة وجودة طلاء عالية: يمكن التحكم كميًا في معلمات عملية رش البلازما، والعملية مستقرة، واستنساخ الطلاء جيد، وقوة الترابط بين الطلاء والركيزة عالية.
تشتمل معلمات عملية رش البلازما على اختيار غاز البلازما، وطاقة القوس، وكمية تغذية المسحوق، ومسافة الرش، وزاوية الرش، وما إلى ذلك. يعد الإعداد الصحيح لهذه المعلمات أمرًا بالغ الأهمية لجودة الطلاء.على سبيل المثال، سيؤثر اختيار غاز البلازما على المحتوى الحراري ومعدل تدفق الطلاء، وستؤثر قوة القوس على درجة حرارة الطلاء ودرجة ذوبان الجزيئات، كما ستؤثر كمية تغذية المسحوق ومسافة الرش كفاءة الترسيب وتوحيد الطلاء.الجنس.
تُستخدم تقنية رش البلازما على نطاق واسع في مجالات الطيران والسيارات والإلكترونيات والمجالات الطبية وغيرها.في مجال الطيران، يمكن رش السبائك ذات درجة الحرارة العالية والطلاءات الخزفية وما إلى ذلك لتحسين المقاومة الحرارية للمحركات والتوربينات والمكونات الأخرى؛في مجال السيارات، يمكن رش الطلاءات المضادة للتآكل، والطلاءات الخزفية، وما إلى ذلك لتحسين مقاومة التآكل لأجزاء السيارات؛في مجال الإلكترونيات، يمكن رش الطلاءات الموصلة والطلاءات العازلة وما إلى ذلك لتحسين أداء وموثوقية المكونات الإلكترونية.

ما هي أنواع غازات البلازما شائعة الاستخدام في عمليات رش البلازما؟
في عملية رش البلازما، تشمل غازات البلازما شائعة الاستخدام بشكل رئيسي الأنواع التالية:
الهيدروجين (H2): الهيدروجين هو غاز ثنائي الذرة ذو موصلية حرارية عالية ويمكن أن يزيد بشكل كبير من درجة الحرارة والطاقة الحرارية لقوس البلازما.الهيدروجين هو غاز لا غنى عنه عند رش المواد المقاومة للحرارة والمواد الخزفية.ومع ذلك، يصعب تحضير الهيدروجين وحفظه، كما أنه مكلف ويشكل بعض المخاطر على السلامة، لذا فإن استخدامه محدود في بعض الحالات.
النيتروجين (N2): النيتروجين هو أيضًا غاز ثنائي الذرة ذو قيمة حرارية عالية.يمتص الكثير من الحرارة أثناء عملية التأين وله معدل استخدام عالي للطاقة.يستخدم النيتروجين على نطاق واسع في رش البلازما بسبب مصدره المناسب وسعره المنخفض.ومع ذلك، فإن النيتروجين له خصائص مؤكسدة معينة وغير مناسب لرش المساحيق التي تتأكسد بسهولة.
الأرجون (Ar): الأرجون هو غاز أحادي الذرة ذو جهد قوسي منخفض ومحتوى حراري منخفض.ومع ذلك، فهو يمتص الحرارة بسرعة أثناء التأين وله موصلية حرارية صغيرة نسبيًا.يتمتع الأرجون بخصائص جيدة لبدء القوس وتثبيته.وهو غاز خامل ذو خصائص وقائية جيدة ومناسب لرش المعادن ذات النشاط الكيميائي القوي.الأرجون هو أحد غازات البلازما شائعة الاستخدام، لكن تكلفته مرتفعة نسبيًا.
الهيليوم (He): الهيليوم هو غاز أحادي الذرة، وهو أيضًا غاز خامل، ذو قيمة حرارية عالية للغاية.يمتص الهيليوم الكثير من الحرارة أثناء عملية التأين، لذلك يكون له قيمة حرارية عالية عند درجات الحرارة العالية.الخصائص الفيزيائية والكيميائية للهيليوم مستقرة جدًا، ولكن نظرًا لمحتواه المنخفض للغاية في الهواء والتكلفة العالية جدًا لاستخراجه، فهو أقل استخدامًا في التطبيقات الصناعية.
بخار الماء والهواء: قدرة نقل الحرارة لبخار الماء والهواء عالية جدًا أيضًا، مع مصادر واسعة ومريحة وتكلفة منخفضة.ولذلك، بدأ الناس يفكرون في استخدام بخار الماء والهواء كمصدرين للغاز لرش البلازما، وحققوا نتائج معينة.على سبيل المثال، تم تطوير معدات رش البلازما المثبتة بالماء ذات الطاقة العالية تجاريًا، لكن هيكلها معقد ويجب تحسين استقرار طائرة البلازما أثناء الرش.

 

الرش بالقوس هو تقنية رش حراري تستخدم سلكين معدنيين يتم تغذيتهما بشكل مستمر كأقطاب كهربائية مستهلكة لتوليد أقواس في نهايتيهما كمصدر للحرارة.يتم تفتيت السلك المنصهر بالهواء المضغوط ورشه على سطح قطعة العمل بسرعة عالية لتشكيل طبقة.خلال هذه العملية، يتم قصر دائرة السلك المعدني وتفريغه في لحظة الاتصال.تحت تأثير تدفق الهواء عالي السرعة وآلية تغذية الأسلاك، يخضع المعدن في النهاية لسلسلة من العمليات مثل الذوبان، الانحلال، التسارع والترسيب، وفي النهاية يشكل طلاء.

 

 

(1) استخدام الطاقة العالية: يعمل رش القوس على تحويل الطاقة الكهربائية مباشرة إلى طاقة حرارية، ويصل معدل استخدام الطاقة الحرارية إلى 60%-70%، وهو أعلى بكثير من 5%-15% من رش اللهب.
(2) فعالية التكلفة العالية: نظرًا لأنه يتم تغذية سلكين معدنيين في نفس الوقت، فإن كفاءة الرش عالية والتكلفة منخفضة.
(3) قوة ربط الطلاء العالية: يتم رش جميع الجزيئات عن طريق رذاذ القطرات، وبالتالي فإن قوة ربط الطلاء عالية.
(4) قابلية التطبيق على نطاق واسع: يمكن رش الطلاءات المادية المقاومة للتآكل وفقًا لبيئات التآكل المختلفة، ولها قابلية تطبيق عالمية.

 

 

- الفضاء الجوي
- مصنع سيارات
- البتروكيماويات
- مكثفات الطاقة ومعداتها الإلكترونية
- السطح المعدني مضاد للتآكل، ومقاومة التآكل، والموصلية، والعزل، والديكور، إلخ.

 

- يجب على الموظفين ارتداء معدات الحماية الشخصية، بما في ذلك خوذات السلامة، والنظارات الواقية، والأقنعة الواقية، والملابس الواقية، وما إلى ذلك.
- التأكد من أن المعدات والعناصر الأخرى الموجودة في منطقة العمل لن تتأثر بالرش، واتخاذ التدابير الوقائية المناسبة.
- عند اكتشاف أي مخاطر محتملة على السلامة في معدات الرش بالقوس الكهربائي، يجب الإبلاغ عنها فورًا ويجب اتخاذ الإجراءات اللازمة لحل المشكلات في الوقت المناسب.

يتضمن الرش الأسرع من الصوت خلط الوقود الغازي أو السائل مع الأكسجين عالي الضغط ثم حرقه في غرفة احتراق أو فوهة محددة.يتم استخدام لهب الاحتراق عالي السرعة ودرجة الحرارة العالية الناتج في الرش.نظرًا لأن سرعة لهب الاحتراق هي عدة أضعاف سرعة الصوت، يمكن رؤية 'عقد ماخ' الساطعة في تيار اللهب بشكل مرئي، لذلك يُطلق على الرش الأسرع من الصوت بشكل عام رش اللهب الأسرع من الصوت.من خلال تغذية المسحوق محوريًا في اللهب، يمكن تسخين جزيئات الرش إلى حالة منصهرة أو شبه منصهرة وتسريعها إلى سرعة تصل إلى 300-500 م/ث أو حتى أعلى، وبالتالي الحصول على طلاء كثيف وعالي الجودة مع قوة الترابط العالية..سرعة اللهب الأسرع من الصوت عالية جدًا، لكن درجة الحرارة منخفضة نسبيًا، حوالي 3000 درجة مئوية.بالنسبة للكربيد الأسمنتي WC-Co، فإنه يمكن أن يمنع بشكل فعال تحلل WC أثناء عملية الرش.لا يتمتع طلاء الرش الأسرع من الصوت بقوة ربط عالية فحسب، بل إنه أيضًا كثيف وله مقاومة ممتازة للتآكل.مقاومة التآكل تتجاوز بشكل كبير طلاء رذاذ البلازما، وتعادل طلاء الرش المتفجر، وتتجاوز أيضًا طبقة الكروم الصلبة المطلية بالكهرباء وطبقة ذوبان الرش.يتم استخدامه على نطاق واسع للغاية.

 

 

بالإضافة إلى ذلك، يحتاج مسدس الرش الأسرع من الصوت إلى التنظيف بشكل متكرر أثناء عملية الرش لمنع الترسب الزائد للمسحوق المعدني.أثناء عملية عمل مسدس الرش، يصل الجهد الكهربائي عند القطبين إلى عشرات الآلاف من الفولتات.يمكن أن يؤدي الغبار الزائد إلى حدوث شرارات بسهولة، مما يؤثر على البناء ويتسبب في وقوع حوادث.الطرق الرئيسية لتنظيف مسدس الرش هي مسدس هواء عالي الضغط وقطعة قماش جافة.
تطبيق تكنولوجيا الرش الأسرع من الصوت (HVOF) مع تطوير وتحسين تكنولوجيا الرش الحراري في بلدي، أصبحت متطلبات الجودة للطلاءات المرشوشة أعلى وأعلى.تعد طريقة الغاز عالية السرعة التي تم تطويرها في الولايات المتحدة وبلدان أخرى في السنوات الأخيرة عملية جديدة لإعداد الطلاءات عالية الجودة.لأن طريقة رش اللهب الأسرع من الصوت لها العديد من المزايا.

لحام رذاذ اللهب هو تقنية معالجة الأسطح المعدنية شائعة الاستخدام.إنه يستخدم لهب أوكسي أسيتيلين لتسخين مسحوق السبائك حتى ينصهر أو يصل إلى حالة اللدونة العالية، ثم يرشه على سطح قطعة العمل لتشكيل طبقة واقية أو معززة.يمكن استخدام هذه العملية لتقوية السطح أو إصلاح مختلف أجزاء الفولاذ الكربوني والأجزاء الفولاذية المنخفضة السبائك.ومع ذلك، عند استخدامه، يجب الانتباه إلى خصائص مادة المصفوفة لتجنب الاختلافات المفرطة في معاملات التمدد الخطي أو المواد التي تحتوي على المصفوفة والتي يسهل تفاعلها مع الأكسجين.العناصر المسببة لصعوبة اللحام بالرش.

 

 

نطاق واسع من التطبيق: مناسب للمعالجة السطحية لمجموعة متنوعة من المواد المعدنية.
تكلفة منخفضة نسبيًا: يعتبر اللحام بالرش باللهب أقل تكلفة من تقنيات المعالجة السطحية الأخرى.
سهل التشغيل: تدفق العملية بسيط نسبيًا وسهل السيطرة عليه.
تحسين مقاومة التآكل ومقاومة التآكل: يمكن لطبقة اللحام بالرش أن تحسن بشكل كبير من مقاومة التآكل ومقاومة التآكل لقطعة العمل.

 

 

يستخدم اللحام برذاذ اللهب على نطاق واسع في المجالات التالية:
إصلاح الأجزاء الميكانيكية: يستخدم لإصلاح أسطح الأجزاء الميكانيكية البالية أو التالفة.
تقوية السطح: تحسين مقاومة التآكل ومقاومة التعب للأجزاء.
المعالجة المضادة للتآكل: تستخدم لتحسين مقاومة التآكل للأجزاء وإطالة عمر الخدمة.

 

عند إجراء لحام رذاذ اللهب، عليك الانتباه إلى النقاط التالية:
معالجة سطح قطعة العمل: يجب تنقية السطح وتخشينه بشكل صارم قبل الرش لضمان التصاق الطلاء.
مواصفات الرش: التحكم بدقة في مواصفات الرش لتجنب ارتفاع درجة حرارة قطعة العمل.خاصة عندما يكون الطلاء سميكًا، يلزم الرش المتقطع للتبريد.
زاوية الرش: انتبه إلى زاوية مسدس الرش عند الرش لضمان التوزيع المتساوي والالتصاق الجيد للطلاء.
التحكم في درجة حرارة إعادة الصهر: يعد التحكم في درجة حرارة إعادة الصهر أمرًا بالغ الأهمية.قد تؤثر درجة الحرارة المرتفعة جدًا أو المنخفضة جدًا على جودة الطلاء وأداء قطعة العمل.

 

 

الكسوة بالليزر هي نوع جديد من تكنولوجيا تعديل السطح.إنها تضيف مواد تكسية إلى سطح الركيزة وتستخدم أشعة ليزر عالية الكثافة من الطاقة لإذابتها مع الطبقة الرقيقة الموجودة على سطح الركيزة لتكوين مادة مضافة مرتبطة معدنيًا.الكسوة.يمكن لهذه العملية أن تحسن بشكل كبير مقاومة التآكل، أو مقاومة التآكل، أو مقاومة الحرارة، أو مقاومة الأكسدة أو الخواص الكهربائية لسطح المادة الأساسية، وبالتالي تحقيق الغرض من تعديل السطح أو إصلاحه، وتلبية متطلبات الأداء المحددة لسطح المادة مع توفير كمية كبيرة من التكاليف المادية.

 

 

معدل تخفيف منخفض: يتم ربط طبقة الكسوة بالليزر بالركيزة معدنيًا، ويكون معدل التخفيف منخفضًا، عادة ما يتراوح بين 5% إلى 8% فقط، مما يعني أنه يمكن استخدام طبقة أرق لتحقيق متطلبات الأداء المطلوبة.
صلابة عالية ومقاومة التآكل: تتميز طبقة الكسوة ببنية دقيقة وكثيفة وصلابة أعلى ومقاومة أفضل للتآكل.
المنطقة الصغيرة المتأثرة بالحرارة: بسبب ارتفاع درجة حرارة تسخين شعاع الليزر، تكون المنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرة وتشوه قطعة العمل أقل.
جودة مستقرة لطبقة الكسوة: جودة طبقة الكسوة بالليزر مستقرة وسهلة لتحقيق الإنتاج الآلي.
مجموعة واسعة من اختيار المواد: كثافة طاقة شعاع الليزر عالية، ودرجة حرارة التسخين مرتفعة، ونطاق اختيار مواد الكسوة أوسع.

 

يمكن تقسيم عمليات الكسوة بالليزر تقريبًا إلى فئتين وفقًا لطريقة توريد مواد الكسوة:
الكسوة الليزرية الموضوعة مسبقًا: أولاً، يتم وضع مادة الكسوة مسبقًا على جزء الكسوة من سطح الركيزة، ومن ثم يتم استخدام شعاع الليزر لمسح وإذابة مادة الكسوة وسطح الركيزة.
الكسوة الليزرية ذات التغذية المسحوقة المتزامنة: يتم تغذية مواد الكسوة المسحوقة أو السلكية بشكل متزامن في المجمع المنصهر من خلال الفوهة أثناء عملية الكسوة.

 

تعديل السطح: مثل تعديل سطح ريش توربينات الغاز، واللفائف، والتروس، وغيرها.
إصلاح السطح: مثل إصلاح سطح الدوارات والقوالب وغيرها.
تصنيع المواد المضافة بالليزر: من خلال الكسوة بالليزر طبقة تلو الأخرى، يتم الحصول على أجزاء ذات هيكل ثلاثي الأبعاد.

 

تتركز اتجاهات تطوير تكنولوجيا الكسوة بالليزر بشكل رئيسي في الجوانب التالية:
البحث النظري الأساسي: فهم متعمق للآليات الفيزيائية والكيميائية في عملية الكسوة بالليزر.
تصميم وتطوير مواد الكسوة: تطوير مواد تكسية جديدة لتلبية متطلبات الأداء الأعلى.
تحسين وتطوير معدات الكسوة بالليزر: تحسين أداء واستقرار معدات الكسوة بالليزر.
إنشاء النموذج النظري: إنشاء نموذج نظري دقيق للتكسية بالليزر لتوجيه الإنتاج الفعلي.
تقنية النماذج الأولية السريعة للكسوة بالليزر: تطوير تقنية النماذج الأولية للكسوة بالليزر سريعة وفعالة.
أتمتة التحكم في عملية الكسوة: تحقيق التحكم الآلي في عملية الكسوة بالليزر لتحسين كفاءة الإنتاج وجودة المنتج.