Bài Giảng Công Nghệ Phun Phủ Bề Mặt

Nguyên lý: Phun phủ bề mặt là ph ơng pháp xử lí bề mặt bằng cách đ a các hạt vật liệu cần phủ vào trong dòng vật chất có nhiệt độ cao và tốc độ cao làm cho chúng nóng chảy hoặc làm biến

chươngưVI.ưCôNGưNGHệưPHUNưPHủưbềưmặt i.ưCơưsởưchung:

1 Nguyên lý:

Phun phủ bề mặt là ph ơng pháp xử lí bề mặt bằng cách đ a các hạt vật liệu cần phủ vào trong dòng vật chất có nhiệt độ cao và tốc độ cao làm cho chúng nóng chảy hoặc làm biến mền và phun lên bề mặt sản phẩm nhằm tạo ra một lớp phủ có t/c nh ý muốn

2 Đặc điểm:

- Liên kết giữa vật liệu phủ và bề mặt sản phẩm là liên kết cơ học Để tăng độ dính bám cần xử lý nhiệt tiếp theo

- Nguồn năng l ợng cách ly với sản phẩm, nhiệt độ bề mặt phủ không cao => có thể phun phủ lên vật liệu polyme

- Phun phủ có thể gồm 3 giai đoạn: Nóng chảy, đông rắn và tôi

- Tốc độ nguội lớn (105–107 0/s) => tạo thành các pha không ổn định, vi tinh thể

- Do tác dụng vật lý, hoá hoc => thành phần lớp phủ không giống thành phần b/đ

- Sử dụng cho các chi tiết phức tạp, hoặc xử lý cục bộ trên chi tiết máy.

- Tiết kiệm vật liệu, năng l ợng

3 Các yếu tố ảnh h ởng: (đa dạng; Phun plasma: 50 yếu tố ảnh h ởng)

- Vận tốc hạt: áp suất, l u l ợng khí, tỷ lệ bột, cỡ hạt, khôi l ợng riêng

- Trạng thái nóng chảy, nhiệt độ hạt: Hệ số truyền nhiệt giữa khí – hạt, thời gian l u

- Cấu trúc lớp phủ: Bản chất kim loại, tốc độ, nhiệt độ, vị tri vòi phun

- T ơng tác hoá học giữa vòi phun, môi tr ờng

- Nhiệt độ sản phẩm: hệ số truyền nhiệt của sản phẩm, sự tản nhiệt ra môi tr ờng II.ưThànhưphầnưcấuưtrúcưvàưtinhưchấtưlớpưphủ:

1 Thành phần: Đa dạng

- Kim loại, hợp kim : Fe, Ni, Cr, W, Co

- Ô xyt: Al2O3, TiO2, Cr2O3, ZrO2

- Nitrid: TiN

- Các bit: WC, TiC

2 Tổ chức:

- Tổ chức đặc tr ng là tổ chức dạng sóng có các lỗ xốp và tạp chất ô xyt

- Thành phần, tổ chức pha của lớp phủ không đều, => xử lý nhiệt

Sù h×nh thµnh líp phun phñ nnãng ch¶y

Tæ chøc líp phñ kim lo¹i Tæ chøc líp phñ phi kim lo¹ii (Al2 O3)

3 Tính chất và phạm vi ứng dụng:

- Phun phủ bề mặt đ ợc ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp:

+ Tăng khả năng chụi mài mòn + Làm thay đổi tính chất hoá lý của bề mặt: Chống ăn mòn, độ dẫn điện + Tạo ra các tính chất đặc biệt: Hấp thụ ánh sáng, sóng điện từ

+ Giảm khối l ợng: phủ các lớp cứng lên kim loại nhẹ + Phục hồi và sữa chữa các chi tiết máy.

III.ưPhânưloại:

Phun phủ BM

Nhiệt nóng chảy

Phun nhiệt hồ quang Phun nhiệt cảm ứng

Nhiệt Plasma Phun Plasma khi

Phun Plasma hồ quang Phun nhiệt ngọn lửa

Phun Plasma t/s Radio Phun kích nổ

1 Công nghệ phun nhiệt khí đốt:

- Thiết bị chính: Súng phun ngon lửa

Khí (C2H2- Propan); Khí Ô xy Vật liêu phủ (dây, bột)

- Nguyên lý làm việc: Bột hoặc dây vật liệu phủ đ ợc nống chảy trong ngọn

lửa ô xy – Axetylen (32000C) Chất phủ nóng chảy đ ợc khí cháy áp suất cao hoặc khí

áp suất cao bổ sung phun lên bề mặt sản phẩm

- Ưu điểm: - Phủ các vật liệu có nhiệt độ nóng chảy <30000C

- Tốc độ phủ nhanh (8-10 kg/h), hệ số sử dụng vật liệu cao (>95%)

- Có khả năng phủ cục bộ, không cần tháo lắp chi tiết

- Dễ thực hiện, thiết bị đơn giản

- Nh ợc điểm:

- Chỉ phủ các chất có nhiệt độ nóng chảy không cao lắm

- Độ xốp lớp phủ lớn (5-25%) chất l ơng lớp phủ không cao

- Hiệu suất nhiệt thấp, chỉ đạt 2-12%

Thiết bị phun khí đốt t động hoá

Súng phun nhiêt khí đốt bột chất phủ

2 Phun nhiệt hồ quang:

+ Thiết bị chính: - Súng phun hồ quang (hộp số điều chỉnh điện cực)

- Máy biến áp:

- 2 Cuộn dây điện cực (vật liệu phủ)

- Khí nén

+ Nguyên lý làm việc: Ngọn lửa hồ quang phát (40000C) giữa 2 dây điện cực làm bằng vật liệu phủ làm cho điện cực nóng chảy Khí áp suất cao phun chất phủ nóng chảy lên bề mặt sản phẩm Hộp điều chỉnh điện cực duy trì ngọn lửa hồ quang

+ Ưu điểm: - Năng suất cao: 5-70 kg/h (thép); 10-140 kg/h (kẽm)

- Nhiệt độ cao => lớp phủ có độ dính bám tốt, xít chặt hơn

+ Nh ợc đ: - Có hiện t ợng cháy hao nguyên tố hợp kim => chất l ợng giảm

- Khó sử dụng chất phủ bột

ThiÕt bÞ phun phñ nhiÖt hå quang

3 Phun phủ Plasma:

+ Thiết bị chính: - Súng phun plasma

-ưổn áp tao hồ quang ổn định

- Thiết bị điều khiển: C ờng độ dòng, điện thế, áp suất

- Thiêt bịcấp bột

- Thiết bị cấp khí

- N ớc làm nguội

- Bộ phận điều khiển sản phẩm + Nguyên lý làm việc: Ng ời ta đ a bột vật liệu phủ vào dòng plasma (3000- 30.0000C)

đ ợc tao thành giữa catốt và anốt (đ ợc làm nguội bằng n ớc trong súng phun) khi dẫn

luồng khí (Ar, He) có áp suất cao đi qua Bột chất phủ nóng chảy đ ợc phun vào bề mặt kim loại

+Ưu điểm: - Nhiệt độ dòng plasma cao => phun các bột có nhiệt độ nóng chảy cao nh Cácbit, Nitrid, Oxyt Chất l ợng lớp phủ cao

- Tốc độ phủ cao 2-20kg/h (WC), 5-50kg/h (Al2O3)

Nh ợc điểm: - Thiệt bị phức tạp, giá thành cao

4 Phun phủ kích nổ:

+ Thiết bị chính: - Buồng cháy

- Bộ phận đánh lửa

- Cung cấp khí ô xy và acêtylen

- Bộ phận cấp bột chất phủ

- Bộ phận làm mát

+ Nguyên lý làm việc:

Bột chất phủ đ ợc đ a đồng thời cùng khí cháy vào buồng đốt với áp suât cao Khi

dánh lửa khí đốt cháy với nhiệt đô 30000C làm nóng chảy bột chất phủ phun ra miệng buồng

nổ với vân tốc 1000m/s và phủ lên bề mặt sản phẩm.(kich nổ 250 lần/ph)

+Ưu điểm: - Độ dính bám cao do phun lên bề mặt với vận tốc lớn => không cần xử lý nhiệt sau khi phun

- Độ xốp thấp (<1%), lớp phủ có độ xit chặt cao, cơ tính cao

- Phủ đ ợc các lớp phủ có thành phần phức tạp

- Thiết bị đơn giản

+ Nh ơc điểm: Gây tiéng ồn lớn (125 -140 dB), cần làm việc ở vùng cách biệt