Сравнителен анализ: Предимствата и недостатъците на свръхзвуковото пламъчно пръскане и плазменото пръскане в устойчиви на износване покрития на сферични клапани

Въведение: Десетилетие на определяне на устойчивостта на износване чрез симфонията на топлинна енергия и кинетична енергия

Върху V--образната изрязана повърхност на сферична клапа, покритие с дебелина само 200 микрометра е натоварено да издържи на непрекъсната ерозия в продължение на няколко години или дори повече от десетилетие. Ефективността на тази „микроброня“ зависи пряко от начина, по който е създадена - по време на процеса на пръскане, на всяка прахова частица се дава определена температура, скорост и състояние. Сред множество техники за повърхностно инженерство,свръхзвуково пламъчно пръскане (HVOF)иатмосферно плазмено пръскане (APS)са като двама различни „майстори на микро коване“, оформящи свят на покрития със значително различни физически принципи.

Правенето на грешен избор не само означава, че покритието може да се повреди преждевременно, но също така може да доведе до отлепване на покритието при високи разлики в температурата и налягането, причинявайки катастрофално вторично износване. Tongball вярва, че разбирането на фундаменталните разлики в същността на тези две основни технологии не е специализирана тема за инженерите по процеси, а по-скоро ключово базово ниво на знания за всеки-лице, което взема решения, което се стреми към дългосрочна-надеждна работа на клапаните,правейки научен избор.

Технически анализ: Кинетично доминиране срещу термично превъзходство - Физическата същност и картите на ефективността на два процеса

Основната разлика между HVOF и APS се крие в начина, по който енергията се прехвърля към прахообразните частици и полученото състояние на частиците, което директно определя крайната структура на покритието.

1. Свръхзвуково пламъчно пръскане (HVOF): „студен плътен“ процес, задвижван от кинетична енергия

Принцип на работа:Горивото (керосин, водород и др.) се изгаря енергично в горивната камера, генерирайки газ под високо-налягане, който се ускорява досвръхзвукова скорост (обикновено > 1500 m/s)през накрайник за накрайник. Прахът се инжектира в този високо-скоростен газов поток, като се ускорява и нагрява до полу-разтопено или пластично състояние, с изключително висока кинетична енергия, въздействаща върху субстрата.

Основни характеристики: "Висока скорост, относително ниска температура". Температурата на частиците обикновено е само малко над точката им на топене, но скоростта е изключително висока.

Предимства на покритието:

Изключително{0}}плътна и висока якост на свързване:Интензивната пластична деформация, причинена от удара на високо-скоростните частици, е като „коване“, притискане на частиците една към друга,с порьозност на покритието под 1%и якостта на свързване обикновено надвишава 70 MPa.

Ултра{0}}висока твърдост и устойчивост на износване:Благодарение на ниското подаване на топлина се избягват разлагането и окисляването на твърди фази като волфрамов карбид по време на процеса на полет, което позволява максимално запазване на оригиналната твърдост на праха. Твърдостта на покритието WC-Coлесно достига над HV1200.

Ниско окисление и нисък стрес:По-ниската температура на частиците намалява окисляването и образуваното покритие е главно под напрежение на натиск, което благоприятства получаването на дебели покрития.

Ограничения:Ограничена способност за топене за керамични материали с висока точка на топене (като алуминиев оксид, цирконий); повърхността на покритието е сравнително грапава и обикновено изисква последващо шлайфане и полиране.

2. Атмосферно плазмено пръскане (APS): Процес на "разтопено отлагане", управляван от топлинна енергия

Принцип на работа:В пистолета за пръскане електрическа дъга йонизира работния газ (като аргон, азот, водород), за да образуваплазмена струя надвишава 10 000 градуса.Прахът се изпраща в центъра на струята и незабавно се нагрява до напълно разтопено състояние, след което се разпръсква с висока скорост (около 200-400 m/s) към субстрата, сплесква се и бързо се втвърдява, за да образува покритие.

Основни характеристики: "Висока температура, относително ниска скорост".Има способността за супер висока температура да разтопи почти всички материали.

Предимства на покритието:

Универсалност на материала:Може да се пръска върху почти всичкиметали, сплави, керамика и композитни материали,особено добър при приготвяне на оксидни керамични покрития (като Al2O3, Cr2O3, YSZ).

Отлична химическа стабилност и устойчивост на корозия:Подготвеното керамично покритие има еднаква структура и изключително силна химическа инертност, което го прави идеален избор за справяне с химическа корозия, високо-температурно окисляване и изисквания за изолация.

Контролируемост на структурата на покритието:Чрез регулиране на параметрите може да се получи определен диапазон на порьозност, който може да се използва за приготвяне на термични бариерни покрития или устойчиви-на износване покрития, които изискват съхранение в порите.

Ограничения:Покритието може да съдържаповече оксидни включвания и микроскопични пори(обикновено над 2-5%); силата на свързване обикновено е по-ниска от HVOF; изключително високото подаване на топлина може да има термично въздействие върху субстрата на топката на вентила и да причини по-голямо вътрешно напрежение в покритието.

3. Матрица за избор на решение: „Най-доброто съвпадение“ въз основа на работните условия

Въз основа на дългогодишен опит в адаптирането към условията на работа, TongBall комбинира тази матрица за вземане на решения с действителни данни за случая, за да формира стандартизирана система за насочване при избора, улесняваща бързото и прецизно съвпадение на процеса.

Проверка на случая: Различнометодите на пръскане водят до много различни експлоатационни характеристики при едно и също работно състояние

Регулиращ вентил за транспортиране на въглищен прах в голяма топлоелектрическа централа, топката на вентила трябва да работи във високо-скоростен газов поток от въглищен прах, съдържащ силикатни частици с висока-твърдост. Първоначалният план беше да се използваплазмено напръскано покритие от хромов оксид, нопокритието се повреди сериозно поради силното износване средно на всеки6 месеца.

Техническа диагностика и проверка на сравнение на схеми:

Анализ на отказите:Проверката на техническия екип на TongBall разкри, че повърхността на покритието е покрита сясни бразди за рязане,и някои участъци от покритието се отлепиха на листове от интерфейса. Анализът показа, че основната причина за повредата е недостатъчната твърдост напокритието от APS хромов оксид и недостатъчната якост на свързване със субстрата,неспособен да устои на микроскопичното рязане на твърди частици.

Тест за сравнение на схеми:

TongBall направи три проби от топката на вентила: Проба A продължи оригиналната схема на APS хромен оксид; Използвана проба BHVOF волфрамов карбидпокритие; пробаC използванHVOF покритие от хромов карбид.

100-часов ускорен сравнителен тест е проведено на машина за изпитване на ерозия при симулирани работни условия на TongBall.

Резултати от данни:

Проба A (APS): Theпокритието отслабна силно, със степен на износване от15 mg/kg.

Проба B (HVOF-WC): Theпроизводителността беше най-добра, със степен на износване само1,2 mg/kg, наповърхността на покритието беше гладка и само леко полирана.

SдостатъчноC (HVOF-Cr3C2):Степента на износване е2,5 mg/kg, което дори е по-добро от това на А пробата.

Приложение на място и дългосрочни-ползи:След като електроцентралата е напълно приетасачмите на клапаните с покритие от волфрамов карбид HVOF, препоръчани от TongBall, експлоатационният му живот беше удължен до над 36 месеца. За един вентил годишните спестявания на разходи за поддръжка и загуби при престой достигат няколкостотин хиляди юана. Този сравнителен случай се е превърнал в стандарт за избор на процеса на пръскане на тази мощностна група заr клапани с висока износоустойчивост за сухи прахообразни среди.

Повишаване на стойността: Отвъд дебата за процесите, фокусирайте се върху същественото съвпадение на „режимите на повреда“

Когато избирате процеса на пръскане, да бъдете въвлечени в простия дебат за „техническо превъзходство“ е едностранчив-. Истинската мъдрост се крие в:

От „продажба на покрития“ до „продажба на решения“: Стойността на Tongball се крие в базирането назадълбочено вникване във вашата специфична физика на повредата,препоръчване или персонализиране на най-подходящата комбинация от „материал-процес“, вместо предоставяне на стандартно меню за процеси.

Оптимизиране на общите разходи за жизнения цикъл:Разликата в първоначалните разходи за процеса, в лицето на многократна или няколко{0}}кратна разлика в експлоатационния живот, е незначителна. Правилният избор директно води доструктурно намаляване на всеобхватните разходи, като например като резервни части, работна ръка и рискове от престой.

Предварително предотвратяване на рискове:Изборът на процес,-базиран на научен анализ, може да елиминира потенциални, периодични рискове от повреда в самото начало на веригата за доставки.
TongBall винаги се е придържал към убеждението, че изборът на процеси за нанасяне на покритие никога не е техническо състезание, а по-скоро прецизно съответствие със същността на работните условия и моделите на повреда. Това е основната предпоставка за постигане на надеждна дългосрочна-работа на клапаните.

Призив за действие: Нека следващият избор на покритие започне с научна диагноза

Недоволни ли сте от живота на покритието на вашите съществуващи клапани? Объркани ли сте от избора на опции за процес на нанасяне на покритие при планирането на нов проект?

Позволете на Tongball да стане вашият "общопрактикуващ лекар" по технологията на покритието.

Осигурете вашия състав на средата, форма на износване и параметри на условията на работа иTongBallще осигури:

Сравнителен доклад за процеса на нанасяне на покритие и избор на материал въз основа на анализ на неизправностите

Сравнение на ключови данни за ефективността на HVOF и APS технологични проби (включително якост, твърдост, порьозност и др.)

Персонализирана схема за проектиране на система за композитно покритие за вашите работни условия

Нека работим заедно, с научен подбор на процеси, да поставим най-здравата и трайна основа за износването на вашите клапани.