Bài Giảng Công Nghệ Phun Phủ Bề Mặt

chươngưVI.ưCôNGưNGHệưPHUNưPHủưbềưmặt
i.ưCơưsởưchung:
1. Nguyên lý:
Phun phủ bề mặt là phơng pháp xử lí bề mặt bằng cách đa 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 lợng 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 (105107 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 lợng.


3. Các yếu tố ảnh hởng: (đa dạng; Phun plasma: 50 yếu tố ảnh hởng)
- Vận tốc hạt: áp suất, lu lợng khí, tỷ lệ bột, cỡ hạt, khôi lợng riêng...
- Trạng thái nóng chảy, nhiệt độ hạt: Hệ số truyền nhiệt giữa khí hạt, thời
gian lu.
- Cấu trúc lớp phủ: Bản chất kim loại, tốc độ, nhiệt độ, vị tri vòi phun.
- Tơng tác hoá học giữa vòi phun, môi trờng...
- Nhiệt độ sản phẩm: hệ số truyền nhiệt của sản phẩm, sự tản nhiệt ra môi
trờng.
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 trng 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 (Al2O3)


3. Tính chất và phạm vi ứng dụng:
- Phun phủ bề mặt đợc 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 lợng: phủ các lớp cứng lên kim loại nhẹ
+ Phục hồi và sữa chữa các chi tiết máy.
III.ưPhânưloại:
Phun kích nổ
Nhiệt nóng chảy

Phun nhiệt cảm ứng
Phun nhiệt hồ quang

Phun phủ BM

Phun nhiệt ngọn lửa
Phun Plasma hồ quang
Nhiệt Plasma

Phun Plasma khi
Phun Plasma t/s Radio


IV.ưCácưcôngưnghệưphunưphủưbềưmặt
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 đợc nống chảy trong ngọn
lửa ô xy Axetylen (32000C). Chất phủ nóng chảy đợc 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 <3000 0C
- 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
- Nhợc điểm:
- Chỉ phủ các chất có nhiệt độ nóng chảy không cao lắm
- Độ xốp lớp phủ lớn (5-25%) chất lơng lớp phủ không cao
- Hiệu suất nhiệt thấp, chỉ đạt 2-12%


ThiÕt bÞ phun khÝ ®èt t ®éng ho¸

Sóng phun nhiªt khÝ ®èt bét chÊt phñ


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.
+ Nhợc đ: - Có hiện tợng cháy hao nguyên tố hợp kim => chất lợng 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: Cờng độ dòng, điện thế, áp suất
- Thiêt bịcấp bột
- Thiết bị cấp khí
- Nớc làm nguội

- Bộ phận điều khiển sản phẩm
+ Nguyên lý làm việc: Ngời ta đa bột vật liệu phủ vào dòng plasma (3000- 30.000 0C)
đợc tao thành giữa catốt và anốt (đợc làm nguội bằng nớc trong súng phun) khi dẫn
luồng khí (Ar, He) có áp suất cao đi qua. Bột chất phủ nóng chảy đợc 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 lợng lớp phủ cao
- Tốc độ phủ cao 2-20kg/h (WC), 5-50kg/h (Al2O3)
Nhợc 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 đợc đa 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 đợc các lớp phủ có thành phần phức tạp
- Thiết bị đơn giản
+ Nhơc điểm: Gây tiéng ồn lớn (125 -140 dB), cần làm việc ở vùng cách biệt.