Phun phủ nhiệt (plasma, HVOF, hồ quang)

Cách hoạt động

1. 1

   Chuẩn bị bề mặt. Chi tiết được làm sạch, các vùng phải để trần được che lại, và bề mặt được phun hạt mài (phun bằng hạt cứng) để làm nhám. Bề mặt nhám cho các giọt chỗ bám.

2. 2

   Làm chảy vật liệu. Súng làm chảy bột hoặc dây. Súng plasma dùng hồ quang điện biến khí thành plasma (khí mang điện) ở khoảng 10.000 °C. Súng HVOF (nhiên liệu oxy tốc độ cao) đốt nhiên liệu với oxy, còn súng hồ quang dây làm chảy hai sợi dây kim loại bằng hồ quang điện.

3. 3

   Bắn các giọt. Luồng khí nóng văng các giọt nóng chảy vào chi tiết với tốc độ hàng trăm mét mỗi giây.

4. 4

   Dẹt ra và đông cứng. Mỗi giọt va vào, dẹt ra thành một chiếc bánh kếp mỏng gọi là splat, và đông cứng gần như tức thì. Bản thân chi tiết vẫn khá mát, thường dưới khoảng 150 °C.

5. 5

   Dày dần lên và hoàn thiện. Một robot quét súng qua lại, nên các splat xếp chồng thành lớp phủ thường dày 0,1–1 mm. Bề mặt ra nhám, nên chi tiết chính xác được mài hoặc đánh bóng sau đó.

Thông số chính

Vật liệu

Kim loại (kẽm, nhôm, thép không gỉ, hợp kim niken), cacbua (cacbua vonfram–coban), gốm (alumina, zirconia), một số loại nhựa

Chi tiết thường gặp

Trục, con lăn, cánh tuabin, ống nồi hơi, chi tiết bơm, implant, cầu

Kích thước chi tiết

Từ implant nhỏ đến cả cây cầu và bồn chứa; súng chỉ cần với tới bề mặt

Độ chính xác

Lớp phủ dày khoảng 0,05–3 mm, khoảng ±0,05 mm khi vừa phun; chặt hơn sau khi mài

Bề mặt hoàn thiện

Mờ và nhám khi vừa phun, như giấy nhám mịn; cacbua có thể mài đến sáng như gương

Số lượng phù hợp

Từ sửa chữa đơn lẻ đến sản xuất hàng loạt chi tiết hàng không vũ trụ và ô tô

Chi phí khuôn dụng cụ và máy

Vài nghìn USD cho súng lửa hoặc hồ quang; thường hàng trăm nghìn USD cho cụm plasma hoặc HVOF có robot và buồng

Tốc độ

Thường vài kilôgam vật liệu phủ mỗi giờ; một chi tiết mất vài phút đến vài giờ

Ưu điểm và hạn chế

Ứng dụng

• Hàng không vũ trụGốm chắn nhiệt trên cánh tuabin, cacbua cứng trên càng hạ cánh
• Hạ tầngKẽm và nhôm chống gỉ trên cầu, tháp gió và bồn chứa
• Năng lượngLớp chống ăn mòn trên ống nồi hơi và chi tiết bơm
• Nhà máy giấy và thépLớp phủ cacbua cứng trên các con lăn lớn
• Y tếTitan xốp hoặc hydroxyapatit (khoáng chất giống xương) trên implant khớp háng, để xương mọc vào
• Sửa chữaPhục hồi trục mòn, gối ổ trục và vỏ bơm

Cách nhận biết

• Lớp phủ mờ, hơi nhám, thường màu xám, sờ như giấy nhám mịn.
• Mép lớp phủ dừng lại ở một đường che sắc nét.
• Dưới kính phóng đại, thấy cấu trúc phân lớp như những chiếc bánh kếp, với các lỗ rỗng nhỏ.
• Một dải cacbua đã mài, sáng như gương trên trục hoặc con lăn, khác màu với thép xung quanh.

So sánh với

Xem video

What is HVOF? - Austchrome

Austchrome · Súng HVOF tạo lớp phủ đặc, cứng như thế nào

Curtiss-Wright Surface Technologies: Thermal Spray Process

Curtiss-Wright Surface Technologies · Toàn bộ quy trình xưởng: che chắn, phun hạt mài, robot phun phủ

Plasma Spraying in Engine Construction - Thermal Processes at MTU

MTU Aero Engines · Robot phun plasma các chi tiết động cơ phản lực

Metallization

Alec Steele · Thử phun lửa, hồ quang và bột trong một xưởng

Xem ảnh thật

• Wikipedia: Thermal spraying — mọi biến thể (plasma, HVOF, hồ quang dây, lửa) và ứng dụng, kèm liên kết đến ảnh
• Tìm ảnh trên Wikimedia Commons