Métodos de pulverización

Pulverización: el proceso tecnológico de formación de revestimientos mediante la pulverización de partículas líquidas dispersas que se depositan al impactar con la superficie. La velocidad de enfriamiento de las partículas es de 10 000 a 100 000 000 grados por segundo, lo que da como resultado una cristalización muy rápida del recubrimiento rociado y una baja temperatura de calentamiento de la superficie.

Los recubrimientos se rocían para aumentar la resistencia a la corrosión, la resistencia al desgaste, la resistencia al calor y la reparación de conjuntos y piezas desgastados.

Hay varias formas de rociar recubrimientos:

1) Pulverización a la llama con alambre, polvo o barra (Fig. 1, 2). El material disperso se funde en la llama de un mechero de gas quemando un gas combustible (generalmente una mezcla de acetileno-oxígeno en una proporción de 1:1) y es llevado a la superficie por una corriente de aire comprimido. La temperatura de fusión del material rociado debe ser inferior a la temperatura de llama de la mezcla combustible (tabla 1).

Las ventajas de este método son el bajo costo del equipo y su operación.

Arroz. 1. Pulverización de alambre de llama

Arroz. 2.Esquema del equipo de rociado de alambre postal: 1 — secador de aire, 2 — receptor de aire comprimido, 3 — cilindro de gas combustible, 4 — reductores, 5 — filtro, 6 — cilindro de oxígeno, 7 — rotámetros, 8 — soplete de rociado, 9 — alimentación de alambre canal

Tabla 1. Temperatura de llama de mezclas combustibles

2) La pulverización por detonación (Figura 3) se realiza varios ciclos por segundo, para cada ciclo el espesor de la capa pulverizada es de unas 6 micras. Las partículas dispersas tienen una temperatura alta (más de 4000 grados) y una velocidad (más de 800 m/s). En este caso, la temperatura del metal base es baja, lo que excluye su deformación térmica. Sin embargo, la deformación puede ocurrir por la acción de una onda de detonación y esto es una limitación de la aplicación de este método. El costo del equipo de detonación también es alto; se requiere una cámara especial.

Arroz. 3. Pulverización con detonación: 1 — suministro de acetileno, 2 — oxígeno, 3 — nitrógeno, 4 — polvo pulverizado, 5 — detonador, 6 — tubería de refrigeración por agua, 7 — detalle.

3) Metalización por arco (Figura 4). Se alimentan dos alambres en el alambre del electrometalizador, uno de los cuales sirve como ánodo y el otro como cátodo. Se produce un arco eléctrico entre ellos y el alambre se derrite. La pulverización se realiza con aire comprimido. El proceso se lleva a cabo con corriente continua. Este método tiene las siguientes ventajas:

a) alta productividad (hasta 40 kg/h de metal proyectado),

b) recubrimientos más duraderos con alta adherencia en comparación con el método de llama,

c) la posibilidad de utilizar hilos de diferentes metales permite obtener un revestimiento de "pseudoaleación",

d) bajos costos de operación.

Las desventajas de la metalización por arco metálico son:

a) la posibilidad de sobrecalentamiento y oxidación de los materiales proyectados a baja velocidad de alimentación,

b) combustión de elementos de aleación de los materiales proyectados.

Arroz. 4. Metalización por arco eléctrico: 1 — suministro de aire comprimido, 2 — alimentación de hilo, 3 — boquilla, 4 — hilos conductores, 5 — detalle.

4) Pulverización de plasma (Figura 5). En los plasmatrones, el ánodo es una boquilla enfriada por agua y el cátodo es una barra de tungsteno. El argón y el nitrógeno se usan comúnmente como gases formadores de plasma, a veces con la adición de hidrógeno. La temperatura a la salida de la boquilla puede ser de varias decenas de miles de grados; como resultado de la fuerte expansión del gas, el chorro de plasma adquiere una alta energía cinética.

El proceso de proyección de plasma a alta temperatura permite la aplicación de revestimientos refractarios. Cambiar el patrón de rociado permite utilizar una amplia variedad de materiales, desde metales hasta orgánicos. La densidad y la adherencia de tales recubrimientos también son altas.. Las desventajas de este método son: productividad relativamente baja e intensa radiación ultravioleta.

Lea más sobre este método de recubrimiento aquí: Recubrimientos por pulverización de plasma

Arroz. 5. Pulverización de plasma: 1 — gas inerte, 2 — agua de refrigeración, 3 — corriente continua, 4 — material pulverizado, 5 — cátodo, 6 — ánodo, 7 — parte.

5) Pulverización por electropulso (Figura 6). El método se basa en la fusión explosiva de un alambre cuando la descarga eléctrica de un capacitor lo atraviesa. En este caso, aproximadamente el 60% del alambre se derrite y el 40% restante pasa a estado gaseoso. La masa fundida consiste en partículas muy pequeñas, desde unas pocas centésimas hasta unos pocos milímetros.Si el nivel de descarga es excesivo, el metal del alambre se convierte completamente en gas. El movimiento de partículas hacia la superficie rociada se debe a la expansión del gas durante la explosión.

Las ventajas del método son la ausencia de oxidación por desplazamiento de aire, alta densidad y adherencia del recubrimiento. Las desventajas incluyen la limitación en la elección de materiales (deben ser eléctricamente conductores), así como la imposibilidad de obtener recubrimientos gruesos.

Arroz. 6. Esquema de la pulverización de pulsos eléctricos: CH — fuente de alimentación para el condensador, C — condensador, R — resistencia, SW — interruptor, EW — cable, B — detalle.

6) Pulverización con láser (Figura 7). En la pulverización láser, el polvo se alimenta al rayo láser a través de una boquilla de alimentación. En un rayo láser, el polvo se funde y se aplica a la pieza de trabajo. El gas protector sirve como protección contra la oxidación. El campo de aplicación de la proyección láser es el recubrimiento de herramientas para estampar, doblar y cortar.

Los materiales en polvo se utilizan para pulverización con llama, plasma, láser y detonación. Alambre o varilla: para rociado con llama de gas, arco eléctrico y pulsos eléctricos. Cuanto más fina sea la fracción de polvo, menor será la porosidad, mejor será la adhesión y mayor será la calidad del recubrimiento. La superficie rociada para cada método de rociado está ubicada a una distancia de al menos 100 mm de la boquilla.

Arroz. 7. Pulverización láser: 1 — rayo láser, 2 — gas protector, 3 — polvo, 4 — detalle.

Piezas rociadas

La pulverización de recubrimientos se aplica:

• ingeniería mecánica general para el refuerzo de piezas (cojinetes, rodillos, engranajes, calibres, incluidos los roscados, centros de mecanizado, matrices y punzones, etc.);

• en la industria automotriz para el recubrimiento de cigüeñales y árboles de levas, manguetas de freno, cilindros, cabezas y anillos de pistón, discos de embrague, válvulas de escape;

• en la industria aeronáutica para cubrir toberas y otros elementos de motores, álabes de turbinas, para revestir el fuselaje;

• en la industria electrotécnica: para revestimientos de condensadores, reflectores de antena;

• en la industria química y petroquímica: para cubrir válvulas y asientos de válvulas, boquillas, pistones, ejes, impulsores, cilindros de bombas, cámaras de combustión, para la protección contra la corrosión de estructuras metálicas que operan en el entorno marino;

• en medicina — para rociar electrodos de ozonizadores, prótesis;

• en la vida cotidiana — para fortalecer el equipo de cocina (platos, estufas).