الدرس 11.11الطلاءالفصل 11 · الطلاءات وتشطيب الأسطح

الرش البارد

حبيبات معدنية صلبة تلتحم بمجرد سرعتها

يطلق الرش البارد مسحوق معدن صلب على القطعة بسرعة تجعل الحبيبات تلتحم عند الاصطدام، دون أن تنصهر أبدًا. فكّر فيه كرشّ حراري (الرش الحراري) دون لهب. يصلح قطع الطائرات والسفن البالية، ويمكنه حتى بناء قطع معدنية كاملة طبقةً بعد طبقة.

الصورة: Александр Шоринов, CC BY-SA 4.0, عبر Wikimedia Commons

الرش البارد · المسخّن، تغذية المسحوق، الفوهة فوق الصوتية، لقطة مقرّبة للاصطداميبيّن الأعلى المسدس من المسخّن إلى الفوهة؛ وتبيّن اللقطة المقرّبة ما يحدث عند الاصطدام. والأرقام المدوّرة تطابق الخطوات أدناه.

كيف تعمل

تسخين الغاز. يُسخَّن النيتروجين أو الهيليوم عند ضغط عالٍ (غالبًا أعلى بعشرات المرات من ضغط الهواء العادي)، عادةً إلى بضع مئات من الدرجات وحتى 1,000 °C على الأكثر. وهذا يبقى أدنى بكثير من درجة انصهار المسحوق.
إضافة المسحوق. تدفع مغذّية حبيبات معدنية دقيقة، عادةً بعرض 10–50 µm، بمقدار مضبوط في تيار الغاز.
التسريع. فوهة متقاربة متباعدة (تضيق ثم تتسع، وتسمى فوهة دي لافال) تجعل الغاز أسرع من الصوت. فيسحب الحبيبات إلى نحو 500–1,000 m/s.
الاصطدام والالتحام. تنسحق كل حبيبة صلبة عند الاصطدام. يكسر الاصطدام قشرتها الرقيقة من الأكسيد، فيضغط معدن نظيف على معدن نظيف ويلتحمان في الحالة الصلبة (دون انصهار).
التراكم والتشغيل. يمرّر روبوت الفوهة على القطعة، فتتراكم الحبيبات في ترسيب كثيف بسماكة من جزء من المليمتر إلى عدة سنتيمترات. ولأنه خشن، يُشغَّل الترسيب بعد ذلك ليأخذ شكله.

حقائق أساسية

المواد: المعادن المطيلة: الألومنيوم، النحاس، التيتانيوم، النيكل، التنتالوم، أنواع الفولاذ؛ وبعض خلائط المعدن والسيراميك. المساحيق الصلبة الهشة تُرَشّ بشكل سيئ
القطع النموذجية: أغلفة وأعمدة مُصلَحة، طلاءات مقاومة للتآكل، طبقات نحاس، فوهات صواريخ، حلقات
حجم القطعة: من إصلاحات صغيرة إلى ترسيبات بسماكة عدة سنتيمترات على قطع كبيرة؛ بحسب مدى وصول الروبوت
الدقة: خشنة كما تُرَشّ، نحو ±1 mm؛ والشكل النهائي يأتي من التشغيل
تشطيب السطح: خشنة ومطفأة كما تُرَشّ؛ والأسطح المشغّلة تبدو كمعدن مصمت
حجم الدفعة المناسب: الإصلاحات، القطع المفردة والسلاسل الصغيرة؛ وطلاءات الإنتاج
كلفة العدّة والآلة: لا قوالب؛ والأنظمة غالبًا بمئات الآلاف من الدولارات، إضافةً إلى الغاز (الهيليوم غالٍ)
السرعة: ترسيب سريع، عادةً كيلوغرامات في الساعة للألومنيوم أو النحاس