Холодное газодинамическое напыление появилось в 1980-х годах в Институте теоретической и прикладной механики СО РАН в Новосибирске. Ученые обнаружили, что твердые частицы металла, разогнанные сверхзвуковым потоком газа, способны прочно закрепляться на поверхности без расплавления. Так родилась технология, которую сегодня обозначают аббревиатурой ХГДН.
Принцип работы
В процессах ХГДН используются мелкодисперсные порошки, гранулометрический состав которых подбирается под материал и параметры установки. Порошок подается в поток сжатого газа — воздуха, азота или гелия. Газ проходит через сопло Лаваля, разгоняется до сверхзвуковой скорости и увлекает частицы. В зависимости от типа установки и режима скорость частиц может составлять от нескольких сотен до более 1000 м/с. При ударе о подложку кинетическая энергия превращается в пластическую деформацию. Частицы «впечатываются» в поверхность и друг в друга, образуя плотное покрытие.
Рабочий газ предварительно нагревается, однако металлические частицы в процессе ХГДН, как правило, не достигают температуры плавления. Формирование покрытия происходит преимущественно за счет их высокоскоростной пластической деформации при ударе о поверхность. Тепловое воздействие на деталь значительно ниже, чем при большинстве методов газотермического напыления, что позволяет снизить риск термических деформаций и структурных изменений основы.
Установки ХГДН различаются по рабочему давлению, температуре газа и схеме подачи порошка. Обычно выделяют низко-, средне- и высоконапорные системы. Низконапорные решения отличаются мобильностью и сравнительно простой инфраструктурой, а высоконапорные обеспечивают более высокую скорость частиц и расширяют диапазон наносимых материалов.
Преимущества технологии
· Отсутствие термических деформаций и изменений структуры основы.
· Высокая прочность сцепления покрытия с основой и возможность получения покрытий с низкой пористостью при правильно подобранном режиме.
· Возможность наносить покрытия толщиной от десятков микрон до нескольких миллиметров.
· Работа с металлами, сплавами, металлокерамическими смесями, а также нанесение на стекло, керамику и бетон.
· Отсутствие открытого пламени и плавления материала снижает образование оксидов и продуктов горения.
· Возможность ремонта деталей «на месте» с помощью мобильных установок.
Где применяют метод
Технология востребована там, где важно восстановить геометрию без нагрева или нанести функциональный слой:
· антикоррозионные покрытия из алюминия и цинка;
· электропроводящие слои меди на металлы и диэлектрики;
· восстановление посадочных мест подшипников, валов, штоков гидроцилиндров;
· герметизация течей в теплообменниках, трубопроводах и емкостях;
· ремонт форм, каландров, деталей газоперекачивающего оборудования;
· создание антифрикционных и износостойких поверхностей.
В авиации, судостроении, нефтегазе и сельском хозяйстве ХГДН позволяет продлевать ресурс дорогостоящих узлов без полной замены.
Как устроены аппараты и на что обратить внимание при выборе
Современная установка состоит из нескольких блоков:
· источник сжатого газа (компрессор или баллоны);
· нагреватель газа;
· дозатор порошка;
· сверхзвуковое сопло;
· пульт управления.
На рынке представлены мобильные ручные комплексы и стационарные автоматизированные системы ХГДН. Компания „Горизонт Покрытий“ осуществляет подбор и поставку оборудования под конкретные производственные задачи. Перед покупкой полезно протестировать оборудование на реальных деталях вашего производства. Это позволяет понять, насколько покрытие соответствует требованиям по плотности, адгезии и толщине.
Если задача — восстановить изношенные поверхности, защитить от коррозии или создать токопроводящий слой, разумно купить оборудование для холодного напыление металла с учетом объема работ и доступных источников сжатого воздуха. Правильно подобранный комплекс окупается за счет снижения простоев и отказа от дорогостоящей замены деталей.
Компания «Горизонт Покрытий» более 15 лет занимается технологиями улучшения поверхностей и предлагает поставку современного оборудования для различных методов напыления — от газопламенного до HVOF, APS и PVD. Специалисты компании помогают подобрать оптимальную установку, проводят монтаж, пусконаладку и обучение персонала, обеспечивая комплексное сопровождение проекта.
Технология ХГДН продолжает развиваться: появляются новые составы порошков, роботизированные комплексы и портативные системы. Она уже доказала свою эффективность там, где классические методы напыления оказываются слишком «горячими» или трудоемкими.
