Lewati ke konten
MecAgentMecAgent
Pelajaran 11.10MelapisiBab 11 · Pelapisan dan finishing permukaan

Thermal spraying (plasma, HVOF, arc)

Tetesan cair yang ditembakkan ke part menumpuk menjadi satu lapisan

Thermal spraying melelehkan bahan pelapis menjadi tetesan kecil dan menembakkannya ke part. Tetesan memipih saat menumbuk dan menumpuk menjadi lapisan tebal. Seng yang disemprotkan melindungi jembatan baja, keramik yang disemprotkan melindungi part mesin jet dari panas, dan logam yang disemprotkan membangun kembali poros yang aus.

Thermal spraying (plasma, HVOF, arc): foto nyata
Foto: zircotec.com, Attribution, melalui Wikimedia Commons
Tetesan cair terbang dengan kecepatan tinggi dan memipih menjadi lapisan pada partPistol plasma ditampilkan; pistol HVOF dan wire-arc melelehkan material dengan cara lain (bawah)gas plasmaargon, hidrogenserbuk masuklogam, keramik, karbidapelapis, 0,1–1 mmparttetap cukup dingin2busur listrikmengubah gas menjadi plasma3tetesan cairratusan m/sClose-up: tetesan menyplat, membeku, dan menumpuk menjadi lapisantetesan cair5pelapis, dibangun lapis demi lapis4splatmemipih dan membeku1permukaan kasardi-grit-blast duluTiga cara melelehkan materialPlasmabusur listrik mengubah gasmenjadi plasma, sekitar 10.000 °CHVOFbahan bakar dan oksigen terbakar di bawahtekanan: semburan supersonikBusur kawatdua kawat berbusur dan meleleh;udara meniup lelehan keluarpart, serbuk, dan pelapispistol semprotbusur dan semburan plasmagas plasma
Thermal spraying · pistol plasma, splat tetesan, tiga sumber panasBagian atas menunjukkan pistol plasma bekerja; close-up menunjukkan bagaimana lapisan terbangun. Angka berlingkar sesuai dengan langkah di bawah.

Cara kerjanya

  1. Siapkan permukaan. Part dibersihkan, area yang harus tetap polos ditutup, dan permukaan di-grit-blast (disemprot dengan grit keras) untuk mengkasarkannya. Permukaan kasar memberi pegangan bagi tetesan.

  2. Lelehkan material. Pistol melelehkan serbuk atau kawat. Pistol plasma memakai busur listrik untuk mengubah gas menjadi plasma (gas bermuatan listrik) pada sekitar 10.000 °C. Pistol HVOF (high-velocity oxygen fuel) membakar bahan bakar dengan oksigen, dan pistol wire-arc melelehkan dua kawat logam dengan busur listrik.

  3. Tembakkan tetesan. Semburan gas panas melontarkan tetesan cair ke part dengan kecepatan ratusan meter per detik.

  4. Splat dan membeku. Setiap tetesan menumbuk, memipih menjadi pancake tipis yang disebut splat, dan membeku hampir seketika. Part itu sendiri tetap cukup dingin, sering di bawah sekitar 150 °C.

  5. Bangun dan finishing. Robot menyapukan pistol bolak-balik, sehingga splat menumpuk menjadi lapisan setebal biasanya 0,1–1 mm. Permukaan keluar kasar, sehingga part presisi digerinda atau dipoles sesudahnya.

Fakta kunci

Material
Logam (seng, aluminium, baja nirkarat, paduan nikel), karbida (tungsten karbida-kobalt), keramik (alumina, zirkonia), beberapa plastik
Komponen khas
Poros, rol, bilah turbin, pipa boiler, part pompa, implan, jembatan
Ukuran komponen
Dari implan kecil hingga seluruh jembatan dan tangki penyimpanan; pistol hanya perlu menjangkau permukaan
Presisi
Lapisan setebal kira-kira 0,05–3 mm, sekitar ±0,05 mm saat disemprot; lebih ketat setelah penggerindaan
Hasil permukaan
Doff dan kasar saat disemprot, seperti amplas halus; karbida dapat digerinda hingga seperti cermin
Ukuran batch yang cocok
Perbaikan satu buah hingga produksi part kedirgantaraan dan mobil
Biaya perkakas dan mesin
Ribuan dolar untuk pistol flame atau arc; sering ratusan ribu untuk sel plasma atau HVOF dengan robot dan booth
Kecepatan
Biasanya beberapa kilogram pelapis per jam; satu part memakan menit hingga jam

Kekuatan dan batasan

Kekuatan

  • Lapisan tebal, hingga beberapa milimeter
  • Hampir semua material yang meleleh: logam, keramik, karbida
  • Part tetap cukup dingin, sehingga tidak melengkung atau kehilangan perlakuan panasnya
  • Membangun kembali part yang aus atau salah mesin

Batasan

  • Garis pandang: pistol harus melihat permukaan, sehingga lubang dalam sulit
  • Lapisan memuat pori kecil dan mencengkeram secara mekanis, bukan melebur
  • Kasar saat disemprot; part presisi perlu digerinda
  • Berisik, berdebu, dan silau: butuh booth tertutup atau robot

Di mana dipakai

  • DirgantaraKeramik penghalang panas pada bilah turbin, karbida keras pada roda pendarat
  • InfrastrukturSeng dan aluminium melawan karat pada jembatan, menara angin, dan tangki
  • EnergiLapisan tahan korosi pada pipa boiler dan part pompa
  • Pabrik kertas dan bajaLapisan karbida keras pada rol besar
  • MedisTitanium berpori atau hidroksiapatit (mineral seperti tulang) pada implan pinggul, agar tulang tumbuh masuk
  • PerbaikanMembangun kembali poros yang aus, dudukan bantalan, dan casing pompa

Cara mengenalinya

  • Lapisan doff yang agak kasar, sering abu-abu, yang terasa seperti amplas halus.
  • Tepi lapisan yang berhenti pada garis masking yang tajam.
  • Di bawah pembesaran, struktur berlapis seperti pancake dengan pori kecil.
  • Pita karbida yang digerinda dan mengilap seperti cermin pada poros atau rol, dengan warna berbeda dari baja di sekitarnya.

Bandingkan dengan

Cold spray11.11menembakkan partikel yang tetap padat dan menyatu saat menumbuk; thermal spray melelehkannya lebih dulu.Galvanisasi celup panas11.4melapisi baja dengan seng dengan mencelupkan seluruh part; seng semprot cocok untuk struktur raksasa atau tetap.Directed energy deposition8.7melelehkan serbuk dengan laser menjadi lapisan logam yang melebur sepenuhnya; splat thermal spray mencengkeram secara mekanis.

Tonton

Austchrome · Bagaimana pistol HVOF membuat lapisan padat dan keras

Curtiss-Wright Surface Technologies · Seluruh proses bengkel: masking, grit blasting, penyemprotan robot

MTU Aero Engines · Robot menyemprot plasma pada part mesin jet

Alec Steele · Penyemprotan flame, arc, dan serbuk yang dicoba di bengkel

Lihat foto asli

Ingat

  • Thermal spraying melelehkan material, menembakkan tetesan ke part, dan membiarkannya menumpuk menjadi lapisan.
  • Lapisan tebal (biasanya 0,1–1 mm) dan kasar, tetapi part tetap cukup dingin.
  • Pistol plasma, HVOF, dan wire-arc berbeda terutama dalam cara menghasilkan panas.

Lainnya di Pelapisan dan finishing permukaan

Semua 100 proses
11.1Pengecatan semprotCat cair diatomisasi menjadi kabut halus yang mengering atau mengerasBuka pelajaran11.2Powder coatingSerbuk kering bermuatan menempel pada komponen, lalu meleleh di ovenBuka pelajaran11.3SablonTinta didorong melewati stensil meshBuka pelajaran11.4Galvanisasi celup panasBaja dicelup ke seng cair membentuk lapisan seng yang terikatBuka pelajaran11.5Elektroplating (krom, nikel, seng)Arus listrik mengendapkan logam dari bakBuka pelajaran11.6AnodisasiArus listrik menumbuhkan oksida keras dari aluminium itu sendiriBuka pelajaran11.7ElectroformingPelapisan ditumbuhkan tebal pada model, lalu dilepasBuka pelajaran11.8Pelapisan PVD (lapisan tipis dalam vakum)Atom yang terlepas dari target melapisi part dalam vakumBuka pelajaran11.9Pelapisan CVDGas bereaksi di permukaan panas dan meninggalkan filmBuka pelajaran11.11Cold sprayButiran logam padat menyatu karena kecepatan semataBuka pelajaran

Coba sekarang

Manfaatkan AI dalam CAD Anda.

Buat model komponen, hasilkan gambar teknik, dan otomatisasi pekerjaan berulang di dalam perangkat lunak CAD Anda.

Unduh (Gratis)Pesan demo