POWŁOKA NATRYSKOWA TERMICZNA

Usługi powlekania natryskowego firmy Curtiss-Wright pozwalają na uzyskanie ekonomicznych i wydajnych powłok chroniących podzespoły przed ciepłem, zużyciem, korozją, zmęczeniem materiału i utlenianiem.

Powłoki natryskowe cieplne pozwalają na naprawę uszkodzonych i zużytych podzespołów przy zachowaniu oryginalnych specyfikacji.

Proces powlekania natryskowego termicznego

1. Cząsteczki proszku (zwykle o wielkości od 20 do 120 mikronów) są podgrzewane do stanu stopionego lub półstopionego, a następnie wyrzucane w kierunku podłoża z dużą temperaturą i prędkością.
2. Stopione cząstki tworzą „plamkę” na powierzchni, która kurczy się podczas stygnięcia i tworzy silne wiązanie z powierzchnią.
3. Następne plamy układają się warstwami, aż do uzyskania wymaganej grubości i gęstości.

Zastosowania powłok natryskowych cieplnych

• Silniki turbinowe gazowe
• Sekcja wlotowa (zimna)
• Sekcja kompresyjna (zimna)
• Sekcja spalania (gorąca)
• Wydech (gorący)
• Zawory kulowe
• Cylindry sprężarek
• Ostrza mieszające do autoklawu
• Łopatki i łopatki sprężarki
• Rury płomieniowe spalania
• Uszczelki typu plaster miodu
• Tarcze turbiny napędowej
• Dysze
• Pierścienie i uszczelki
• Piłki i siedzenia
• Cylindry
• Wały
• Ostrza mieszające

Powłoka natryskowa termiczna – korzyści

Stosowanie technologii natryskiwania cieplnego w porównaniu z tradycyjnymi metodami powlekania niesie ze sobą szereg korzyści, m.in.:

• Wszechstronność – wybór powłok obejmuje m.in. metale, stopy, ceramikę i węgliki.
• Ochrona – przed zużyciem, korozją, zmęczeniem materiału, utlenianiem i wysokimi temperaturami, zależnie od powłoki zastosowanej w procesie.
• Kontrola temperatury – podłoże do temperatury 200°C lub niższej, unikając w ten sposób negatywnego wpływu ciepła na właściwości materiału podłoża.
• Kontrola grubości – Procesy te są łatwe do kontrolowania i mogą być stosowane w celu przywrócenia wymiarów zużytej części lub nieprawidłowo obrobionego komponentu.
• Animacja robotyczna – Złożone kształty można pokrywać powłokami, gdyż automatyzacja robotyczna umożliwia równomierne pokrywanie powłoką części o wielu powierzchniach.
• Siła wiązania – doskonała wytrzymałość wiązania, która pozwala wytrzymać ekstremalne obciążenia mechaniczne i trudne warunki zużycia.

Powłoka natryskowa termiczna – rodzaje

• Natrysk termiczny drutu do spalania
• Natryskiwanie plazmowe
• HVOF – paliwo tlenowe o dużej prędkości
• Natryskiwanie łukowe – drut łukowy
• Natrysk termiczny proszku do spalania
• Spryskaj i utrwal

Certyfikaty natryskiwania cieplnego

Powłoki natryskowe termiczne – doświadczenie CWST

• Zarządzanie ciepłem
  Powłoki termoizolacyjne (Thermal Barrier Coatings) pozwalają na maksymalizację sprawności turbiny poprzez umożliwienie wyższych temperatur spalania, a jednocześnie redukcję zmęczenia cieplnego, odkształceń, utleniania i pękania elementów. Połączenie składników ceramicznych i nadstopów w powłokach termoizolacyjnych GPX odbija ciepło z powrotem do układu spalin i izoluje elementy, skutecznie obniżając temperaturę ich powierzchni.
• Kontrola zużycia
  Zużycie spowodowane wibracjami, tarciem, gradientami temperatury i ciśnieniem skraca żywotność podzespołów turbosprężarki. Niekontrolowane zużycie może prowadzić do kosztownych, nieplanowanych przestojów. Powłoka kontrolująca zużycie może wydłużyć żywotność krytycznych części turbosprężarki nawet dziesięciokrotnie. Powłoki kontrolujące zużycie są odpowiednie do stosowania wszędzie tam, gdzie metal styka się z metalem.
• Kontrola korozji – niska temperatura
  Korozja podzespołów turbosprężarek kosztuje operatorów miliardy dolarów rocznie z powodu przedwczesnych awarii części i indukowanego oporu aerodynamicznego. Powłoki antykorozyjne mogą znacząco zmniejszyć uszkodzenia korozyjne, zapewniając jednocześnie gładką powierzchnię aerodynamiczną łopatek sprężarki i zespołów stojana. Wytrzymałe powłoki CWST zapewniają również odporność na erozję powodowaną przez pył i gazy o dużej prędkości.
• Kontrola korozji – wysoka temperatura
  Elementy turbiny narażone na korozję w wysokich temperaturach (+1000 °F) nie tylko ulegają degradacji szybciej niż w niższych temperaturach, ale są również narażone na pękanie z powodu zmęczenia cieplnego i cykli termicznych. Powłoki wysokotemperaturowe dyfundują w podłoże, tworząc niemal nieprzepuszczalną powierzchnię tlenkową, która może ograniczyć powstawanie kamienia i pęknięć spowodowanych cyklami termicznymi.
• Kontrola utleniania
  Utlenianie w wysokiej temperaturze to stan w turbinach gazowych, który jest najczęstszą przyczyną przedwczesnej awarii podzespołów „gorącej sekcji”. W miarę jak projektanci stale podnoszą temperatury zapłonu turbin, komponenty ze stopów nadstopowych zbliżają się do swoich teoretycznych granic wytrzymałości. Powłoki odporne na utlenianie poszerzają te granice, utrudniając wnikanie tlenu w powierzchnię podzespołu, jednocześnie tworząc warstwę ochronną, która chroni element między remontami.
• Kontrola erozji cząstek stałych
  Erozja spowodowana cząstkami stałymi niszczy każdego roku tony elementów turbin parowych i jest główną przyczyną przedwczesnych awarii turbin. Erozję Uszkodzenie spowodowane ciałem obcym, często połączoną z uszkodzeniami spowodowanymi przez ciała obce, można skutecznie kontrolować, uwzględniając temperaturę, kąt uderzenia, prędkość i rozmiar cząstek erozji. Powłoki antyerozyjne z cząstkami stałymi zostały zaprojektowane i przetestowane specjalnie pod kątem tego środowiska i okazały się skuteczne w wydłużaniu żywotności krytycznych części turbin parowych.

Powłoki natryskowe termiczne – często zadawane pytania

• Jak nakłada się powłoki natryskowe?

W procesach natryskiwania cieplnego materiał wsadowy podawany jest do palnika/smugi natryskiwania cieplnego za pomocą prądu elektrycznego (plazmy lub łuku) lub spalania, a następnie podgrzewany, topiony i uderzany z dużą prędkością w powierzchnie elementów w celu wytworzenia dobrze przylegających osadów warstwowych.

• Jak długo trwa nakładanie powłoki natryskowej?

Natryskiwanie cieplne to wysoce wydajny proces nakładania powłoki z akceptowalnie wysoką szybkością osadzania. Czas procesu zależy od wielu czynników, takich jak powierzchnia i grubość powłoki, rodzaj powłoki oraz wydajność procesu, i waha się od kilku minut do kilku godzin.

• Jakie przedmioty można poddać natryskiwaniu cieplnemu?

Natryskiwaniu cieplnemu można poddawać wiele elementów, w tym elementy silników gazowych, turbinowych, skomplikowanych maszyn i zaworów, a także mniejsze pojedyncze elementy komponentów, takie jak pierścienie, uszczelki, gniazda i tarcze.

• Jakie procesy są najczęściej stosowane w natryskiwaniu cieplnym?

W zaawansowanych technologiach natryskiwania cieplnego natrysk plazmowy jest zwykle stosowany do powłok ceramicznych, a natrysk tlenowo-paliwowy o dużej prędkości do powłok stopowych i węglikowych

• Jakie rodzaje materiałów są powszechnie stosowane w tym procesie?

Typowe materiały wsadowe występują w postaci stałych proszków i drutów. Najnowsze procesy, takie jak natrysk plazmowy w roztworze lub zawiesinie, mogą wykorzystywać ciekłe prekursory i zawiesiny jako materiał wsadowy.

• Jakie są zalety natryskiwania cieplnego w porównaniu z innymi technologiami powlekania?

Technologie natryskiwania cieplnego są uważane za „zielone” i stosowane jako alternatywa dla niektórych powłok galwanicznych, na przykład chemicznych. W przeciwieństwie do wielu farb, wytwarzają/zawierają lotne związki organiczne, które mogą stanowić zagrożenie dla środowiska, ale nie występują w technikach natryskiwania cieplnego. Wiele materiałów, od polimerów, tworzyw sztucznych, metali lekkich, nadstopów, stopów ogniotrwałych, węglików, kompozytów i ceramiki, jest bezpiecznie i łatwo osadzanych w tym procesie. Ponadto, natryskiwanie cieplne może być stosowane do osadzania powłok na elementach o różnych wymiarach (od małych do dużych) i konfiguracji (od średnicy zewnętrznej do wewnętrznej).

• Jaki jest mechanizm wiązania i maksymalna wytrzymałość wiązania na rozciąganie w natryskiwaniu cieplnym?

Typowe dla powłok natryskiwanych cieplnie jest wiązanie niemetalurgiczne. Wiązanie powłoki powstaje na chropowatej powierzchni głównie poprzez mechanizm mechanicznego łączenia. W przypadku niektórych systemów powłokowych maksymalna wytrzymałość połączenia w próbie rozciągania może przekraczać 10 000 psi.

• Jak działa natryskiwanie cieplne?

Urządzenie może być obsługiwane ręcznie lub za pomocą automatycznego pistoletu natryskowego uzbrojonego w robota, zazwyczaj w dźwiękoszczelnej kabinie natryskowej. W razie potrzeby natrysk termiczny może być również przeprowadzany na miejscu. Grubość powłoki jest mierzona w wielu przejściach/cyklach natryskowych.

• W jakiej branży stosuje się natryskiwanie cieplne?

Procesy natryskiwania cieplnego są szeroko stosowane w wielu sektorach przemysłu, w tym w przemyśle lotniczym, mechanicznym, morskim i automotive. Znajdują również zastosowanie w elektronice, biomedycynie i wielu innych dziedzinach.

• Jakie są kluczowe kryteria oceny powłok natryskiwanych cieplnie?

Do oceny jakości powłok stosuje się różne kryteria, takie jak wytrzymałość wiązania, porowatość, utlenianie, twardość i chropowatość.

• Jaka jest typowa grubość powłoki natryskiwanej cieplnie?

Typowa grubość powłoki wynosi od kilku do 20 mil. Grubość powłoki może wynosić zaledwie 20 mikronów lub kilka milimetrów.

INNE POWŁOKI INŻYNIERYJNE

Urządzenia do natryskiwania termicznego