Métodos de pulverização

Pulverização - o processo tecnológico de formação de revestimentos por pulverização de partículas líquidas dispersas que são depositadas em impacto após impacto com a superfície. A taxa de resfriamento das partículas é de 10.000-100.000.000 graus por segundo, o que resulta em cristalização muito rápida do revestimento pulverizado e baixa temperatura de aquecimento da superfície.

Os revestimentos são pulverizados para aumentar a resistência à corrosão, resistência ao desgaste, resistência ao calor e reparo de conjuntos e peças desgastadas.

Existem várias maneiras de pulverizar revestimentos:

1) Pulverização da chama com arame, pó ou bastão (Fig. 1, 2). O material disperso é derretido na chama de um queimador de gás pela queima de um gás combustível (geralmente uma mistura de acetileno-oxigênio na proporção de 1: 1) e é levado à superfície por uma corrente de ar comprimido. A temperatura de fusão do material pulverizado deve ser inferior à temperatura de chama da mistura combustível (tabela 1).

As vantagens desse método são o baixo custo do equipamento e sua operação.

Arroz. 1. Pulverização de fio de chama

Arroz. 2.Esquema do equipamento de pulverização de fio postal: 1 — secador de ar, 2 — receptor de ar comprimido, 3 — cilindro de gás combustível, 4 — redutores, 5 — filtro, 6 — cilindro de oxigênio, 7 — rotâmetros, 8 — tocha de pulverização, 9 — alimentação de arame canal

Tabela 1. Temperatura de chama de misturas combustíveis

2) A pulverização por detonação (Figura 3) é realizada vários ciclos por segundo, para cada ciclo a espessura da camada pulverizada é de cerca de 6 mícrons. Partículas dispersas têm alta temperatura (mais de 4000 graus) e velocidade (mais de 800 m / s). Nesse caso, a temperatura do metal base é baixa, o que exclui sua deformação térmica. No entanto, pode ocorrer deformação a partir da ação de uma onda de detonação e isso é uma limitação da aplicação desse método. O custo do equipamento de detonação também é alto; é necessária uma câmera especial.

Arroz. 3. Pulverização com detonação: 1 — suprimento de acetileno, 2 — oxigênio, 3 — nitrogênio, 4 — pó pulverizado, 5 — detonador, 6 — tubo de resfriamento de água, 7 — detalhe.

3) Metalização a arco (Figura 4). Dois fios são alimentados no fio do eletrometalizador, um dos quais serve como ânodo e o outro como cátodo. Um arco elétrico ocorre entre eles e o fio derrete. A pulverização é feita com ar comprimido. O processo ocorre com corrente contínua. Este método tem as seguintes vantagens:

a) alta produtividade (até 40 kg/h de metal pulverizado),

b) revestimentos mais duráveis ​​e com alta adesão em comparação com o método de chama,

c) a possibilidade de utilização de fios de diferentes metais possibilita a obtenção de um revestimento de "pseudo-liga",

d) baixo custo operacional.

As desvantagens da metalização a arco de metal são:

a) a possibilidade de superaquecimento e oxidação dos materiais pulverizados em baixa taxa de alimentação,

b) combustão de elementos de liga dos materiais pulverizados.

Arroz. 4. Metalização a arco elétrico: 1 — alimentação de ar comprimido, 2 — alimentação de arame, 3 — bocal, 4 — fios condutores, 5 — detalhe.

4) Pulverização de plasma (Figura 5). Nos plasmatrons, o ânodo é um bocal refrigerado a água e o cátodo é uma haste de tungstênio. Argônio e nitrogênio são comumente usados ​​como gases formadores de plasma, às vezes com a adição de hidrogênio. A temperatura na saída do bocal pode ser de várias dezenas de milhares de graus; como resultado da forte expansão do gás, o jato de plasma adquire uma alta energia cinética.

O processo de pulverização de plasma de alta temperatura permite a aplicação de revestimentos refratários. A alteração do padrão de pulverização possibilita o uso de uma ampla variedade de materiais, de metal a orgânicos. A densidade e a adesão desses revestimentos também são altas.As desvantagens desse método são: produtividade relativamente baixa e radiação ultravioleta intensa.

Leia mais sobre este método de revestimento aqui: Plasma Spray Coatings

Arroz. 5. Pulverização de plasma: 1 — gás inerte, 2 — água de resfriamento, 3 — corrente contínua, 4 — material pulverizado, 5 — cátodo, 6 — ânodo, 7 — parte.

5) Pulverização por eletropulso (Figura 6). O método é baseado na fusão explosiva de um fio quando uma descarga elétrica de um capacitor passa por ele. Nesse caso, cerca de 60% do fio derrete e os 40% restantes passam para o estado gasoso. A fusão consiste em partículas muito pequenas de alguns centésimos a alguns milímetros.Se o nível de descarga for excessivo, o metal no fio se transforma completamente em gás. O movimento das partículas em direção à superfície pulverizada é devido à expansão do gás durante a explosão.

As vantagens do método são a ausência de oxidação por deslocamento de ar, alta densidade e adesão do revestimento. As desvantagens incluem a limitação na escolha dos materiais (devem ser eletricamente condutores), bem como a impossibilidade de obter revestimentos espessos.

Arroz. 6. Esquema da pulverização por pulso elétrico: CH — fonte de alimentação do capacitor, C — capacitor, R — resistor, SW — interruptor, EW — fio, B — detalhe.

6) Pulverização a laser (Figura 7). Na pulverização a laser, o pó é alimentado no feixe de laser através de um bocal de alimentação. Em um feixe de laser, o pó é derretido e aplicado na peça de trabalho. O gás de proteção serve como proteção contra a oxidação. O campo de aplicação da pulverização a laser é o revestimento de ferramentas para estampagem, dobra e corte.

Materiais em pó são usados ​​para pulverização de chama, plasma, laser e detonação. Arame ou bastão — para pulverização com chama de gás, arco elétrico e pulso elétrico. Quanto mais fina a fração de pó, menor a porosidade, melhor a adesão e maior a qualidade do revestimento. A superfície pulverizada para cada método de pulverização está localizada a uma distância de pelo menos 100 mm do bocal.

Arroz. 7. Pulverização a laser: 1 — raio laser, 2 — gás protetor, 3 — pó, 4 — detalhe.

Partes pulverizadas

A pulverização de revestimentos é aplicada:

• engenharia mecânica geral para reforço de peças (mancais, roletes, engrenagens, bitolas, inclusive roscadas, centros de máquinas, matrizes e punções, etc.);

• na indústria automotiva para o revestimento de virabrequins e eixos de comando de válvulas, juntas de freio, cilindros, cabeças e anéis de pistão, discos de embreagem, válvulas de escape;

• na indústria aeronáutica para cobertura de bicos e outros elementos de motores, pás de turbinas, para revestimento da fuselagem;

• na indústria eletrotécnica — para revestimento de capacitores, refletores de antena;

• na indústria química e petroquímica — para cobertura de válvulas e sedes de válvulas, bicos, pistões, eixos, impulsores, cilindros de bombas, câmaras de combustão, para proteção contra corrosão de estruturas metálicas operando em ambiente marinho;

• em medicina — para borrifar eletrodos de ozonizadores, próteses;

• na vida cotidiana — para fortalecer o equipamento de cozinha (pratos, fogões).