Центр защитных покрытий - Урал (ЦЗПУ) освоил процесс электродуговая металлизация (ЭДМ), данный процесс позволяет создать защитное покрытие за счет плавления двух проволок (одинаковых или разных по составу) электрической дугой, горящей между ними при температуре 5000 — 6000 С, с их последующим распылением и переносом на поверхность обрабатываемой детали с помощью газовой струи со скоростью более 100 метров в секунду (аргон, азот, струя сжатого воздуха). Таким образом создается создаётся коррозиестойкое защитное покрытие с высокой прочностью сцепления и низкой пористостью, увеличивается срок их службы деталей в несколько раз. Электродуговая металлизация на нашем предприятии ЦЗПУ производится в специальных, автоматизированных камерах. Наше высокотехнологичное оборудование, позволяет создавать защитные покрытия высокого качества, с долгим сроком службы и с заданными характеристиками.
ЭДМ — электродуговая металлизация
Электродуговая металлизация в России распылением эффективная защита металлов. Детали прошедшие ЭДМ не корродируют, устойчивы в агрессивных средах, работают в разы дольше. Сцепление при ЭДМ (электро дуговая металлизация) частиц с подложкой происходит на шероховатой поверхности. Нанесенные защитные покрытия обладают высокой адгезией к металлу и не отслаиваются от самой конструкции. В результате ЭДМ на поверхность стальных изделий наносятся мелкие частицы, которые формируют покрытие сплошного типа. Достоинства ЭДМ большая (до 15 мм) толщина получаемого защитного слоя. Для улучшения антикоррозионных свойств покрытие металлом поверхности, производится в несколько проходов. При электродуговой металлизации применяется напыление алюминия, цинка, как замена горячего цинкования.
Детали прошедшие электродуговую металлизацию по своему строению, химическому составу и свойствам значительно отличаются от исходных металлов.
Достоинства ЭДМ
- Электродуговая металлизация позволяет наносить различные металлы и сплавы, а также большое число соединений и их смеси. Можно напылять различные материалы в несколько слоев, что позволяет получать покрытия со специальными характеристиками.
- Равномерное покрытие можно напылить как на большую площадь, так и на ограниченные участки больших изделий.
- Напыление является наиболее удобным и высокоэкономичным методом в случаях, когда необходимо нанести покрытие на часть большого изделия.
- Основа, на которую производится напыление, мало деформируется.
- Технологический процесс ЭДМ обеспечивает высокую производительность нанесения покрытия.
В исключительных случаях электродуговая металлизация является единственным возможным способом долгосрочной защиты конструкций от коррозии и разрушения. Металлические защитные покрытия, нанесённые ЭДМ, имеют протекторные свойства самовосстановления. При механическом повреждении защитного слоя такие места закупориваются окислами металла покрытия. Антикоррозионные металлические покрытия не отслаиваются и не разрушаются при низких температурах, что позволяет использовать их в различных климатических поясах.
Электродуговая металлизация представляет собой процедуру послойного нанесения на нагретые изделия металла малой толщины. Высота электродуги при этом минимальна, а расплавленная проволока рассеивается газовым потоком, направленным вдоль оси присадочного материала. Технология разработана еще в 50-х годах XX века и широко используется для предохранения конструкций различного назначения от коррозии.
Для выполнения металлизации применяется косвенная электродуга, горящая между токопроводящими проволочными элементами. Металл электрода, нагретый до капельного состояния, распыляется на обрабатываемое изделие струей защитного газа либо сжатого воздуха. По мере расплавления присадки одновременно поступают в область дуги двумя парами роликов.
Антикоррозионная защита способом металлизации характеризуется:
- малыми энергозатратами;
- высокой производительностью и эффективностью расхода распыляемой присадки;
- возможностью создания покрытия толщиной до 15 мм без ограничения по размерам деталей;
- небольшое температурное воздействие на основной материал обрабатываемых изделий;
- надежность, простота обслуживания оборудования;
- возможность полной или частичной автоматизации процесса, создания поточных линий.
Металлизация при помощи электродуги имеет и недостатки:
- ограниченность ассортимента присадочного материала;
- содержание в покрытии большого количества оксидов, снижающих ударную прочность;
- недостаточно высокую прочность сцепления с основным материалом;
- высокую пористость слоев, препятствующую постоянной эксплуатации изделий в подверженных коррозии средах без дополнительной защиты.
Технология процесса обработки металла
Поступление расплавляемых присадочных проволок сечением 1,5–2 мм производится сквозь отверстия в горелке. Между присадочными стержнями возбуждается электродуга, являющаяся причиной их расплавления.
Из сопла, расположенного посередине прибора для металлизации, выходит сжатый воздух, подхватывающий мелкие расплавленные капли металла и переносящий их на обрабатываемую поверхность.
Для распыления и переноса расплава обычно используется сжатый воздух. Если в качестве присадочного материала для электродугового покрытия используется нержавеющая сталь либо алюминиевые сплавы, то применяется азот.
Интенсивность поступления разжиженной присадки при электродуговой металлизации подбирается в соответствии с требуемым режимом дуги, влияющим на расстояние между проволочными элементами.
Электродуговые металлизаторы имеют следующие стандартные режимы работы:
- напряжение – 24–35 В;
- сила тока – 75–200 А;
- давление подаваемого воздуха – 0,5 МПа;
- выработка аппаратов – 30–300 г/мин.
Процесс электродуговой металлизации стабилен при постоянном токе, позволяет создавать напыления с тонкозернистой структурой.
На рисунке указаны основные элементы металлизатора:
- 1 – дюзы;
- 2 – точка проведения присадочного материала;
- 3 – точка выхода сжатого воздуха.
Подлежащая металлизации поверхность предварительно очищается от масел, загрязнений, очагов коррозии. Подготовку крупных изделий выполняют с применением песко- или дробеструйной очистки после предварительного обезжиривания.
Для повышения сцепления временной период между окончанием подготовительных работ и выполнением электродугового покрытия должен составлять не более 120 минут.
Для минимизации температурных напряжений и недопущения перегрева изделий послойная металлизация осуществляется с перерывами для остывания и формирования покрытия.
Металл сначала наносится на участки изделия в местах резких переходов, галтелей, углов, выступов или уступов. Затем выполняется металлизация основных площадей при условии равномерного нанесения присадки за один либо несколько проходов.
Необходимый вид, размеры и формы изделия получают после электродугового распыления при завершающей обработке.
Присадочные материалы
В качестве присадочного материала преимущественно применяется проволочный стержень непрерывной длины. Присадки поставляются двух видов:
- сплошного сечения;
- порошковые.
Интенсивность поступления назначается 220–850 м/ч.
Для создания защитного слоя металлических элементов с последующей их посадкой либо при неподвижном соединении применяется сплошная проволочная нить. Для создания поверхностей повышенной твердости при электродуговой металлизации должны использоваться стержни порошковые.
Для формирования антикоррозийных слоев используются высоколегированные присадочные материалы на основе железа, проволоки из цветных металлов.
Для нанесения методом электродуговой металлизации чаще всего используются алюминий, цинк и соединения на их основе.
Присадка от катушек поступает через два гибких шланга к металлизатору. Кассеты и пульт располагаются на тумбе 3 и могут разворачиваться по вертикальной оси.
Электродуговой аппарат для металлизации ЭДМ-3 обладает малой массой (1,8 кг), а возможность разворота кассеты и управляющего блока по горизонтали делают его удобным для применения.
Электродуговой аппарат иной конструкции ЭМ-6 подлежит установке на суппорт токарного станка, на вал которого устанавливается напыляемая деталь. Между металлизатором и изделием крепится стальная воронка. На ее поверхность наносится порошкообразный графит, жидкое калиевое либо натриевое стекло. Благодаря такому решению эффективность применения присадочного материала повышается на 10–15%.
Распыляющая система электродугового аппарата модернизирована благодаря установке конусовидной воздушной дюзы. Это позволяет сократить угол раскрывания конуса, увеличить энергию распылительного потока и наносить слои под давлением 0,45–0,5 МПа.
Конструктивные элементы электродугового прибора для металлизации ЭМ-6:
- Металлизатор.
- Конусообразная дюза.
- Подлежащее обработке изделие.
- Патрон.
- Устройство, используемое для перемещения суппорта станка вместе с электродуговым металлизатором в продольном направлении.
Металлизатор электродуговой — комплекс оборудования для дуговой металлизации поверхностей деталей и оборудования с целью защиты от коррозии и восстановления износа напылением металлических покрытий. Для работы используются алюминий, цинк, сталь и их сплавы. Получаемое покрытие имеет повышенные износостойкие, антикоррозионные свойства.
Мы предлагаем следующие металлизаторы:
Комплект оборудования электродуговой металлизации ТСЗП-LD/U2 300
Назначение комплекта оборудования электродуговой металлизации ТСЗП-LD/U2 300:
Основное назначение — нанесение антикоррозийных покрытий на большие поверхности: мосты, металлоконструкции, аппараты, емкости, выхлопные шахты ГПА, дымовые трубы. С помощью данного комплекта можно осуществлять алитирование и цинкование конструкций после монтажа. Установка отличается производительностью, высокой надежностью, легкостью настройки. Широко используется в России и за границей для защиты сооружений от коррозии в морской и пресной воде и в атмосфере. Конструкция установки включает в себя блок питания, выносной блок пуш-двигателей с системой управления и горелку. Использование возможно как в условиях цеха, так и в полевых
Комплектация оборудования электродуговой металлизации ТСЗП-LD/U2 300:
- Ручной пистолет LD/U2 с системой открытых и закрытых сопел
- Распыление проволоки осуществляется за счет сжатого воздуха
- Регулируется на диаметр 1,6, 2,0 и 2,5 мм
- Набор шлангов LD/U2 300 А длиной 3,5 м, комплектуется фитингами
- Подающий шланг LD/U2 длиной 8 м имеет с одной стороны быстро-съемное соединение
- Набор инструмента для обслуживания комплекта оборудования
- Документация на русском языке
- Устройство для подачи проволоки
Технические характеристики:
Назначение комплекта оборудования:
Основное назначение — автоматизированное нанесение защитных металлических покрытий на особо сложные поверхности деталей и оборудования. Отличается большим набором настроек, удобством в эксплуатации и легкостью обучения работе. Кроме того, возможно использование в составе автоматизированных комплексов.
Группа компаний ТСЗП осуществляет поставку установок и комплексов, оборудуя их промышленными роботами Kuka и ABB, манипуляторами, вращателями, шумозащитными камерами, системами вытяжно-проточной вентиляции и воздушными фильтрами. Кроме того, мы осуществляем техническое обслуживание, поставку запасных частей и выполняем наладку комплексов напыления. Вы всегда можете обращаться к нам за квалифицированной помощью.
Комплектация оборудования электродуговой металлизации ТСЗП SPARK 400:
Технические характеристики:
В последние годы возросла потребность в электродуговой металлизации. Электродуговая металлизация (ЭДМ) имеет широкие возможности по сравнению со всеми известными методами нанесения металлопокрытий. С применением ЭДМ можно восстанавливать детали машин широкой номенклатуры в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, обеспечивать долговременную алюминием и цинком диффузионных агрегатов сахарных заводов, труб, резервуаров и других металлоконструкций, получать покрытия из псевдосплавов, например, из алюминия и стали, меди и стали, бронзы и стали, а также декоративные покрытия цветными металлами (медью, бронзой, латунью, алюминием).
Принципиальная схема дуговой металлизации показана на рис. Через два канала в горелке непрерывно подают две проволоки, между концами которых возбуждается дуга и происходит расплавление проволоки. Расплавленный металл подхватывается струей сжатого воздуха, истекающего из центрального сопла электрометаллизатора , и в мелкораспыленном виде переносится на поверхность основного материала. Распыление и транспортирование расплавляемого металла осуществляются обычно сжатым воздухом, хотя при напылении коррозионно-стойкой сталью 308 и алюминиевыми сплавами используют азот. При дуговом напылении на постоянном токе процесс протекает стабильно, обеспечивая получение слоя покрытия с мелкозернистой структурой при высокой производительности процесса. Поэтому в настоящее время для дугового напыления применяют источники постоянного электрического тока со стабилизатором напряжения или источники со слегка возрастающей характеристикой.
Дуговая металлизация обладает следующими преимуществами. Применение мощных электрометаллизационных установок (электродуговой металлизатор , ) позволяет значительно повысить производительность процесса и сократить затраты времени. Например, при силе тока 750 А можно напылять стальное покрытие с производительностью 36 кг/ч, а при силе тока 500 А - цинковое покрытие с производительностью 1,2 кг/мин, что в несколько раз превышает производительность газопламенного напыления.
К числу недостатков дугового напыления относится опасность перегрева и окисления напыляемого материала при малых скоростях подачи распыляемой проволоки. Кроме того, большое количество теплоты, выделяющейся при горении дуги, приводит к значительному выгоранию легирующих элементов, входящих в состав напыляемого материала (например, содержание углерода в материале покрытия снижается на 40-60 %, а кремния и марганца - на 10-15 %).
При нанесении слоя покрытия на поверхность детали ее нагрев до 50 - 70 °С не вызывает никаких структурных изменений в металле детали, т. е. его механические свойства сохраняются, благодаря чему можно наносить слой покрытия на любые материалы: металл, пластмассу, дерево, резину и т. п. Металлизация обеспечивает высокую твердость напыленного слоя, что способствует увеличению сроков службы восстанавливаемых деталей. На-пыляют самые разнообразные металлы. Например, для напыления может быть использована биметаллическая проволока из алюминия и свинца, что позволяет не только заменять дорогостоящие оловянистые баббиты и бронзы, но и значительно увеличить срок службы подшипников.
Однако, применяя металлизацию , необходимо учитывать, что металлизированный слой, нанесенный на поверхность детали, не повышает ее прочности. Поэтому применять металлизацию для восстановления деталей с ослабленным сечением не следует. При восстановлении деталей, находящихся под действием динамических нагрузок, а также деталей, работающих при трении без смазочных материалов, необходимо знать, что сцепляемость напыленного слоя с основным металлом детали недостаточна.
Получение качественных покрытий возможно лишь при строгом соблюдении режимов и тщательной подготовке поверхностей деталей, подвергающихся металлизации.
При подготовке поверхности деталей к металлизации отдельные операции выполняют в такой последовательности: очищают детали от загрязнений, пленок, окислов, жировых пятен, влаги и продуктов коррозии; выполняют предварительную обработку резанием поверхности для придания ей правильной геометрической формы; получают на поверхностях деталей шероховатость, необходимую для удержания нанесенного слоя металла; обе-спечивают защиту смежных поверхностей деталей, не подлежащих металлизации.
Поверхности деталей, подлежащих металлизации , очищают от загрязнений в моечных машинах, щетками, промывают в бензине или растворителях, нагревают в печах пламенем газовой горелки или паяльной лампы. Обработкой резанием исправляют геометрическую форму детали и доводят размеры детали до размеров, при которых возможно нанесение покрытий заданной толщины. На концах цилиндрических поверхностей оставляют буртики и протачивают замки в виде кольцевых канавок, предо-храняющие покрытие от разрушения.
Необходимую шероховатость на поверхности деталей, подлежащих металлизации, получают следующими способами. На поверхности термически необработанной круглой детали на токарно-винторезном станке нарезают «рваную» резьбу резцом, установленным с большим вылетом ниже оси детали на 3 - 6 мм. Вибрация резца приводит к появлению шероховатой поверхности с заусенцами. Резьбу нарезают при скорости резания 8 - 10 м/мин (без охлаждения) за один проход резца на глубину 0,6 - 0,8 мм. Шаг резьбы составляет 0,9 - 1,3 мм, а для вязких и мягких материалов - 1,1 -1,3 мм. На галтелях резьбу не нарезают. Для выхода резца при нарезании резьбы и устранения выкрашивания покрытия у торца детали делают кольцевые канавки, глубина которых должна быть на 0,2 - 0,3 мм больше глубины резьбы. В ряде случаев кольцевые канавки заменяют черновой обточкой с оставлением буртиков шириной 1 - 2 мм. В табл. 31 приведены некоторые режимы при нарезании рваной резьбы.
Часто нарезание резьбы заменяют более производительным процессом - накаткой резьбы . Прочность связи основного металла с покрытием при этом несколько ухудшается.
Производительность напыления электрическими аппаратами зависит от применяемого материала. Если режим напыления выбран правильно, то при толщине покрытия 0,5 - 0,7 мм поверхностный слой нагревают до 70 °С; при толщине покрытий 2 - 3 мм и более температура этого слоя достигает 100 - 150 °С. Нагрев может явиться причиной возникновения высоких напряжений. Для уменьшения нагрева детали покрытие наносят тонкими слоями отдельными участками. Так, при напылении шеек валов диаметром 150 мм и значи-тельной длине этих шеек за один проход напыляют поверхность площадью не более 800 - 1000 мм 2 .
Твердость покрытия можно регулировать подбором исходного материала или режима охлаждения в процессе нанесения покрытия.
Как указывалось ранее, технологический процесс нанесения покрытия изменяется в зависимости от формы детали. На детали с плоскими поверхностями покрытия наносят чаще всего вручную. В отдельных случаях для нанесения распыленного материала используют металлорежущие станки. При напылении покрытий плоских деталей возникает ряд трудностей, которые являются прежде всего результатом появления остаточных растягивающих напряжений, стремящихся оторвать покрытие от детали. При толщине слоя более 0,3 мм возможен отрыв покрытия по концам плоских поверхностей.
Для предупреждения скалывания или выкрашивания покрытия по внешнему периметру плоской поверхности делают специальные канавки .
Подготовка плоских деталей под покрытия состоит в нарезании «рваных» канавок на строгальных станкахили создании грубой шероховатой поверхности электрическими способами. На поверхностях небольших плоских деталей нарезают на токарных или карусельных станках «рваные» канавки в виде архимедовой спирали. На строгальных станках отрезными резцами с закругленным лезвием можно нарезать параллельные канавки и прикатать вершины канавок. Прикатанные поверхности подвергаются пескоструйной обработке. Канавки должны располагаться перпендикулярно к направлению действия нагрузки.
При толщине покрытия более 0,5 мм подготовка детали состоит внарезании канавок в форме ласточкина хвоста с шагом 2 - 3 мм или в установке шпилек (в шахматном порядке) с насечкой промежутков зубилом.
У деталей сложной формы для заделки трещин, раковин и плоских деталей применяют пескоструйную обработку сухим кварцевым песком с размером частиц 1,5 - 2 мм.
В отдельных случаях шероховатые поверхности и получают, наматывая на деталь очищенную от окалины проволоку диаметром 0,5 - 1,6 мм с шагом, равным двум - пяти диаметрам проволоки. Намотанную проволоку закрепляют сваркой, после чего проводят пескоструйную обработку.
Для получения высокого качества покрытия струю распыленного металла направляют перпендикулярно к обрабатываемой детали и выдерживают расстояние от сопла металлизатора до изделия (детали) в пределах 150 - 200 мм. Вначале металл наносят на участки детали с резкими переходами, углами, галтелями, уступами, а затем осуществляют металлизацию всей поверхности, равномерно наращивая металл. Требуемые размеры, качество отделки и правильную геометрическую форму поверхностей, покрытых распыленным металлом, получают при окончательной механической обработке.
Работы по восстановлению изношенных деталей металлизацией связаны с загрязнением окружающего воздуха пылью и парами распыляемого металла, действием электрической дуги, а также шумами, издаваемыми аппаратами. В соответствии с требованиями охраны труда при использовании металлизационной установки в цехе или закрытом помещении должна быть установлена вентиляция. В условиях обычно применяемого типового металлизационного оборудования эта вентиляция состоит из системы местных отсосов, которые должны быть установлены у каждого рабочего места (пескоструйного шкафа, кабины, токарного станка). На основании опыта эксплуатации металлизационных установок скорость движения воздуха в плоскости принимают не менее 1 - 1,2 м/с, а в сечении открытого горизонтального зонта у токарного станка не менее 4 м/с. Воздух, отсасываемый из пескоструйного шкафа, подлежит обязательной очистке от пыли в пылесборниках, устанавливаемых вне помещений, или в циклонах. Кроме того, помещение для металлизационной установки предприятия должно быть оборудовано в зимнее время системой приточной вентиляции с подогревом воздуха, подаваемого в помещение. Для защиты глаз от действия ультрафиолетовых лучей необходимо пользоваться очками с темными стеклами.
Для защиты конструкций от воздействия окружающей среды на них, как правило, наносится тонкий слой другого металла. Это делается для того, чтобы избежать последствий коррозии и других негативных эффектов. Одним из самых часто используемых методов является электродуговая металлизация , что объясняется её дешевизной, простотой и скоростью.
Что представляет собой электродуговая металлизация?
Но для начала, давайте разберёмся в чисто технических аспектах. Суть процесса заключается в том, что между двумя концами проволоки пропускают электрический ток. Именно он нагревает используемый металл до запредельных температур в несколько тысяч градусов. Под действием высоких температур материал начинает распыляться, в этот момент в действие вступает сжатый воздух, подаваемый из специального воздуховода. Фактически, конструкция для проведения всей процедуры представляет собой фиксатор для проволоки, источник тока и воздуховод.
Электродуговая металлизация имеет ряд очевидных преимуществ, по сравнению с другими способами нанесения дополнительного слоя:
- высокая скорость проводимых работ;
- возможность обработки конструкций любых габаритов;
- воздействие температурой в пределах 50-70 градусов;
- универсальность применения.
Несмотря на то, что температура непосредственно рядом с электрической дугой может доходить до 5-6 тысяч градусов, сама обрабатываемая поверхность не нагревается даже до температуры кипения воды. Благодаря этому факту электродуговая металлизация применима для таких поверхностей как дерево, резина и многих других.
Электродуговая металлизация и её недостатки
К сожалению, есть у этой методики и определённые недостатки. Чем медленней выбрана скорость подачи сжатого воздуха, тем сильнее выгорает металл, используемый для нанесения. Попутно он ещё и окисляется, теряя в своём составе углероды и марганец, что сказывается на физико-химических свойствах. Кроме того, поверхность нуждается в дополнительной обработке, что может затянуть срок проводимых работ. Необходимость очистить и выровнять части конструкции - не самая большая проблема. Дело в том, что электродуговая металлизация не укрепляет материал. Да и сцепление дополнительного слоя с изначальной поверхностью оставляет желать лучшего, процесс не применим для плоскостей, которые подвергаются постоянному механическому воздействию.
Сфера применения
Но, несмотря на все перечисленные моменты, методика активно используется для:
- ветряков;
- реставрации автомобилей;
- трубопроводов;
- судостроения.
И этот список можно продолжать довольно долго, ведь электродуговая металлизация позволяет защитить и продлить срок эксплуатации практически любой поверхности. Именно универсальность и безопасность делают её настолько привлекательной. А на сайте сайт вы с легкостью найдете исполнителя этой привлекательной услуги.
