hvaf: от покрытий к аддитивному производству
TRANSCRIPT
От лужения до
аддитивного производства.
Нанесение слоев из карбидов,
металлов и сплавов
Виталий Гераськин
2016
План
2
1. Суть технологии
2. Пластичный WCCoCr твердостью 1450-1700 HV
3. Газонепроницаемые коррозионно-стойкие материалы
4. Выращивание плотных беспористых слоев олова, алюминия, меди, и пр.
www.plackart.com [email protected]
Технология HVAF
3
High Velocity Air Fuel (HVAF) – процесс газотермического напыления, благодаря относительно низкой температуре пламени (1800-1950°C) и высокой скорости частиц (800 - 1,000 m/s), создающий малоокисленные, беспористые, пластичные слои металлов и сплавов с высокой адгезией.
www.plackart.com [email protected]
Принципиальная схема горелки HVAF
Fuel Gas
Air
Powder +
carrier gas
Nozzle Combustion chamber Ceramic insert
1100-1500 m/s 850 m/s 40-50 m/s Скорость потока
<1500oC ~1600oC 1900oC Температура потока
Частица Ускорение Нагрев
4 www.plackart.com [email protected]
Пластичный карбид вольфрама
твердостью 1450-1700 HV
30 40 50 60 70 80 90
0
500
1000
1500
2000
2
C4 Coating
Powder
33 222 1
11
1
11
1
1
1:WC
2:Co3W
3C
3:Co
1
2/degree
Inte
rnsi
ty/a
.u.
33 2
22
WC-12Co
Пропан
1540 HV300
7 www.plackart.com [email protected]
Оборудование
• Многофункциональное оборудование Kermetico AK. Не использует кислород → ниже затраты, температура, окисление материала, выше твердость и пластичность. Мелкий порошок → высокая плотность и адгезия покрытия. Горелки для наружных, внутренних и ручных работ. Широкий спектр напыляемых покрытий: от алюминия до карбидов. • Системы Kermetico Convertible, превосходящие
стандарты HVOF. Работают в режимах HVAF и HVOF. Сохраняют большую часть преимуществ HVAF, напыляя порошки HVOF. Непревзойденные производительность и коэффициент использования материалов. • Специализированные системы Kermetico. HVAF системы, сконфигурированные таким образом, чтобы наилучшим образом напылять определенные металлы и сплавы.
8 www.plackart.com [email protected]
Kermetico AK
• Многофункциональная система HVAF AK • AK7 – мощная горелка для напыления металлов, сплавов и
карбидов на большие поверхности с наилучшим соотношением качество/цена и производительностью 33+ кг/час
• AK6 – установка для напыления карбидов с производительностью до 28 кг/час
• AK5 – компактная система для напыления на небольшие и сложные детали с производительностью до 15 кг/час
• AK-ID – горелка для напыления диаметров от 80 мм и вращающаяся горелка для отверстий глубиной до 600 мм и диаметром от 100 мм производительность – 5 кг/час
• AK-HH – ручной пистолет HVAF весом 2,5 kg для напыления до 15 кг/час на месте эксплуатации оборудования
Все оборудование охлаждается воздухом, управляется мобильным промышленным компьютером и PLC.
www.plackart.com [email protected] 9
Сравнение покрытий
HVAF и HVOF
Свойства покрытий WC-10Co-4Cr
Типичный HVOF Режим Kermetico HVAF
Economy Balanced Ultra
КИМ, % 40-55 60-70 48-58 36-42
Твердость, HV300 1050- 1250
1050-1250
1250-1350
1450-1700
Модуль Юнга E, Gpa 300 400 450 450
Пористость <0.8 <0.8 <0.5 <0.1
Адгезия, PSI 12,000 + Шероховатость напыленного покрытия µm
3.5-4.5 1-3.2
Источники: VTT, Finland, CPRI, India
www.plackart.com [email protected] 10
Кавитационная стойкость Покрытий WC-10Co-4Cr HVOF и HVAF
( dw/dt ) AF1 (5O) = 0.23 mg/h
( dw/dt ) AF3 (5E) = 0.71 mg/h
( dw/dt ) AF2 (5L) = 0.96 mg/h
( dw/dt ) HVOF = > 3.26 mg/h
Nozzle 5O
Nozzle 5L
Nozzle 5E
( dw/dt ) Сталь Х16Н5 =
2.0 - 2.5 мг/час
www.plackart.com [email protected] 11
Стойкость к эрозии Покрытия WC-10Co-4Cr HVOF и HVAF
www.plackart.com [email protected] 12
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
We
igh
t lo
sss,
mg
Tets time, hour
Weight loss of WC-10Co-4Cr coatings during silt erosion testing
JP5000 HVOF
AK06-N 5L
AK06-N 5E
AK06-N 5O
www.plackart.com [email protected] 13
Эрозия при разных углах атаки: Покрытия WC-10Co-4Cr HVAF ведут себя
как пластичный материал
www.plackart.com [email protected] 14
Midwest Thermal Spray (MI, USA)
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
AK06-HVAF: WC-Co-Cr HVOF MTS: WC-Co-Cr SHS8000, fused
Vo
lum
e lo
ss, m
m3
/min
Dry erosion rate of hard coatings
Angle 30 deg. Angle 90 deg.
Газонепроницаемые коррозионно-стойкие слои
Напыляемые HVAF сплавы не окисляются, что позволяет увеличить плотность и когезию напыляемых слоев, и наносить их с меньшей дистанции
17 www.plackart.com [email protected]
125 мм 100 мм 100 мм шлифованные
Специализированные
системы Превосходные функциональные покрытия Оборудование, разработанное специально для напыления определенных покрытий с минимальной ценой при требуемом качестве STi – система для напыления титана и его сплавов SL – установка для напыления металлов с низкой температурой плавления: алюминий, бронза, латунь, медь, олово, цинк SP – установка для нанесения покрытий из благородных металлов: золота и серебра
STi напыляет титан SL наносит олово
20 www.plackart.com [email protected]
Оптимально для производства
Наши системы созданы специалистами по напылению: Могут работать на имеющейся инфраструктуре HVOF Единое управление для всех горелок → легко изучить Высокая технологическая эффективность → сложно ошибиться Осевая подача порошка и простая конструкция → долгоживущие, просто
заменяемые детали Отклонение твердости 6% → меньше рисков качества Напыляемый порошок не испаряется → меньше риска для здоровья
АСО и напыление одной горелкой В 10 раз быстрее и надежнее
Напыление двойного колена установкой AK-ID
24 www.plackart.com [email protected]
Резюме
26
Оборудование HVAF позволяет наносить:
1. Пластичный WCCoCr твердостью 1450-1700 HV
2. Газонепроницаемые коррозионно-стойкие материалы
3. Плотные беспористые слои олова, алюминия, меди толщиной в десятки мм
www.plackart.com [email protected]
Контакты
27 www.plackart.com [email protected]
ЗАО «Плакарт»
• www.plackart.com
• ЦКП Сколково
• НИОКР в области покрытий
• 6 заводов покрытий в РФ: Москва, Санкт-Петербург, Н. Челны, Н. Новгород, Пермь, Тюмень
Kermetico, Inc
• www.kermetico.com
• 11 видов горелок
• 60 установок по миру, в т.ч. 7 в РФ
• США, Италия, Канада, Китай, Польша, Сингапур, Япония