پاشش حرارتی

صفحه 1:
به نام خدا Thermal Spray ‏پاشش حرارتی‎ 

صفحه 2:
مقدمه با توجه به افزایش نرخ تولید و کارایی تجهیزات , پدیده هایی مانند سایش و خوردگی اجزا مختلف ماشین آلات و سازه ها نیز به طور قابل ملاحظه ای رشد یافته است . این موضوع باعث توسعه روش های ‎gee‏ وشات ده است تا مقاومت قطعات را نسبت به سایش و خوزدگی افزایش دک . با اين روش ها می توان بسیاری از قطعات فرسوده را بازسازی نمود و از هزینه تامین قطعات نو کاست ایجاد لایه های سطحی روی قطعات میتواند به منظور های متفاوتی صورت گیرد از جمله مي توان به : این موارد اشاره كرد افزایش مقاومت نسبت به سایش افزایش مقاومت نسبت به خوردگی * بهبود خواص سطحی بهبود هدایت حرارتی یا عایق حرارتی ۴ هدایت یا عایق الکتریکی * بهبود ظاهر قطعه ترمیم و بازسازی قطعات 

صفحه 3:
فرآیند سطح پوشانی ترمومکانیکی ( پاشش حرارتی ) در سال های اخیر فرایند های ترمومکانیکی در ساخت قطعات و یا بازسازی آن ها کاربرد زیادی یافته است . اين توسعه روز افزون کاربرد : به دلایل زیر می باشد در پاشش حوارتی امکان ترکیب مواد گوناگونی بصورت لایه و سطح پایه وجود دارد بدلیل انعطاف پذیری قریند پاشش حرارتی امکان ترمیم بسیاری از قطعات وجود دارد .در مقایسه با سایر روش های ترمیم يأشيش حرارتی دارای هزینه کمتر و زمان توقف کوتاه تری می ‎ABU‏ قطعه پوشش شد پا این روش حرارت کمی می پیند در تیجه دجار تغيير ميكروساختار و پیچیدگی کمتری می شوند . البته روش هاي که پا عملیات حررتی تکمیلی همراه هستند استثنا می باشند * کاربرد این روش به ابعاد قطعه بستگی ندارد حتی قطعات پیچیده را می توان با رعایت شرایط خاص پوشش داد بسته به نوع پوشش و فرایند می توان به ضخامت های مختلف دست یافت , حد مینیمم 30 میکرو متر است. روش , مواد و تکنولوژی مورد استفاده در سال های اخیر توسعه قابل توجهی یافته است پدلیل شرایط خاص فرایند پوشش حرارتی, پوشش های ایجاد شده با اين روش رفتارمتفاوتی تسبت به مواد متراکم از خود نشان می از معایب این روش می توان موارد زير را فهرست كرد تداخل میکرونی لایه پوشش استحکام اتصال محدود ایه پوشش حساسیت پوشش نسبت به فشار لبه ها : خمش و ضربه محدودیت های موجود ناشی از ابعاد هندسی مانند هنگامی که سطح داخلی لوله هایی با قطر کم پوشش می شون . 

صفحه 4:
اصول فرایند پاشش حرارتی شامل فرایند هایی می شود که در آن ها ذرات ریز مذاب یا گداخته روی سطح آماده شده یک قطعه می شوند . سطوح پایه گداخته نمی گردد . در اثر انرژی حرارتی و جنبشی ذرات , این ذرات به سطح فلز و ذرات بعدی متصل می شوند . مکانیزم اصلی اتصال قفل شدن فیزیکی ذرات و سطح در یکدیگر است مکانیزم های دیگری که در اتصال دخیل هستند عبارتند از: جوش خوردگی سطوح فرایند های شیمیایی و متالوژیکی ( نفوذ , ترکیب و تشکیل فاز های جدید ) چسبندگی فیزیکی و شیمیایی بدین ترتیب لایه ها پشت سرهم پوشش داده می شوند و یک ساختار لایه ای ایجاد می ‎MIS‏ ‎Figure 2: Niro secton ofa tea estan! sprayedayer‏ هد ‎ ‎1.2 atom te at tos nn to coating matorat oar resistant tel ayer ‏وميه‎ ict base material tel ‎ ‎sorying process: laser spraying ‎structure description: perlct prayed layer with ow parosty and god adhesion ‎eniagement approx. 140-1 ‎ 

صفحه 5:
آماده سازی سطوح قطعات جهت پاشش از ملزومات قرایند پاشش جهت ایجاد پوششی با چسبندگی خوب , آماده سازی سطوح قطعات می باشد . آماده سازی شامل مراحل زیر می گردد : ز کاری سطح : باید از پوسته , اکسید , زنك , چربی , رنگ و سایر آلودگی های ممکن پاکسازی شود . بدین منظور باید از مواد حلال ء بخار و یا امواج فراصوت استفاده گردد . زیر سازی سطح: سطح باید توسط روش های خاصی زبر شود مانند بلاست و ذرات آهنی اعمال لایه های میانی : در مواردی که ضریب انبساط فلز پایه و پوشش تفاوت زیادی دارد جهت افزایش استحکام و قدرت چسیندگی پوشش از لایه های میانی استفاده می شود . مواد مورد استفاده بعنوان لایه های میانی نیکل - آلومینیم , نیکل - کروم و مولیبدن می باشد . پس از آماده سازی بدلیل اکسید شدن سریع سطح ایجاد شده باید پاشش سریعا انجام شود 

صفحه 6:
فرایند پاشش حرارتی .هاي پاشش بر اساس موارد زیر دسته بندي مي گردند : - شکل ماده پاششي (سیم , يودر. مفتول و فلز مذاب ) - هدف كاربردي (ضد خوردكي , ضد سايش ) وع اجرا (نيمه ماشيني .تمام ماشيني و اتوماتيك ) - نوع انرژي مصرفي (شعله , الکتریسیته , پلاسما , لیزر ) جهت ايجادپوششهاي پاششي تمامي فرآیندها به دو نوع انرژي نیازدارند: - انرژي حرارقي - انرژي جنبشي مقدارنرژي توسط انتخاب نوع روش (نرژي مصرف ) تعیین مي شود . انرثي حرارتي جهت كداختن و ذوب ذرات مورد نیاژ است . انرژي جنبشي از سرعت حرکت ذرات محاسبه مي گردد و در دانسیته پوشش استحکام جسبددكي آن تاثير دا ان جنبشي در فرآيندهاي مختلف متفاوت است و به نوع ماده پاششي و ابعاد ذرات بستكي دارد . بدليل سطوح انري مختلفي كه در يك فرآيند قابل دستيابي است . هر يك از فرآيندهاي ياشش داراي محدوده كاربري خاصي است 

صفحه 7:
فرایند پاشش حرارتی > ‘elornation inetices transformation es 300 400 500 500 ۵ velocity ‏سب‎ تج سس 200 ery 160 fame saying 3000 re} 2000 1000 temperature —> Figure 3: Energy levels of thermal spraying processes (illustration by Linde AG). 

صفحه 8:
‎oly‏ شش اكسي استیلن با سیم ‎ ‏در این حالت سیم تغذیه توسط شعله بطور مداوم ذوب شده و همراه شعله روي سطح قطعه ياشيده ‏مي شود . اين روش بدليل ايجاد يوشش با كيفيت مناسب بسيار متداول است . در صنايع اتومبيل سالانه صدها تن موليبدن به اين روش روي قطعات مانند رينك ييستون يوشش داده مي شود ‎ ‎Figure 4: Oxyacetylene wire spraying {ilustration by Linde AG) ‎ ‎ ‎1 avetylenstonyen 2 ww, spray material 3 torch nozzle 4 acetylene-onygen fame + spray particles 5 workpiece Gases: Flame- Particle-elocity Deposition rat: aeaiyiene temperature: mostly metals ‘up to 200 mvsee. 5-0 ethylene max. 3160 °C oxygen Spray material: hydrogen wire oF rod ‎ ‎Propane ‎ 

صفحه 9:
ياشش شعله 3 پودر ل ی ی ‎soagastai a‏ مي تدان از ده ها الكتريكي در . فظه پودر استفاده کرد . بازده آين دستگاه نسبت به نوع معمول سپ و مقدار اسپاتر آن کمتر است . اما در مقايسه با نوع سيمي , از این روش نمی توان در تمامي جهات استفاده كرد . ساختار پوشش ايجاد شذة مشابه روش سيمي مي باشد . نتحکام چسبندگي و کاهش تخلخل پوشش موادي مانند بور و سیلیس به پودر آضافه مي گردد و دماي پوشش توسط شعله اكسى استيلن به 1020 تا . 1140 درجه مى رسد Figure 3: Powder tame sprayng (alstaion by Lin A). 1 acaieneonygen ۳ ‏مماماممم رسو ل‎ Gases: Matera Particle-elocity: Deposition rate: acetylene a upto sd misee ‏اه ویو‎ ‏و2 1 0 رد‎ oxygen Spray materia: neon: powder propane 

صفحه 10:
پاشش شعله اي پلاستيك این روش با روشهاي دیگر پاشش متفاوت است چرا آه مواد يلاستيكي را نمي توان بطور مستقیم در معرض شعله قرار داد .نازل مورد استفاده در اين روش داراي يك خروجي پودر در وسط و دو خروجي دور خروجي اول مي باشد . خروجي داخلي جهت هو پا گاز خنشي و خروجي بیرونی جهت شعله |آسي استیلن استفاده مي شود .در نتیجه ذوب پلاستيك دراثرهواي كرم اطراف أن صورت مي كيرد نه در اثر تماس مستقیم شعله Figure 6: Powder flame spraying (ilustration by Linde AG). acetyieneionygen 1 2. plastic granulate, spray material e e 3 toren nozzle ۰ 4 ac jocket 5 _acelylene-oxygen flame 6 fused plastic 7 workpiece Gases: Materia Particle-velocity: acetylene plastics up to 30 misec 2-49 ethylene oxygen indirect Spray material: heat transfer granulate 

صفحه 11:
پاشش شعله اي با سرعت بالا در این روش گاز سوختي با فشار بالا و بصورت مداوم در محفظه تورج مي سوزد و پودر در راستاي محور مركزي محفظه وارد مي گردد . استفاده از فشار بالا و نوع محفظه باعث افزایش قابل توجه شتاب ذرات مي كردد و تولید پوششهایي ضخیم با چسبندگي عالي و تخلخل کم مي گردد . 7 تا 3 بار مي باشد بنابراین تنها از گازهاي مقاوم به فشار مانند پروپان , اتیلن . هیدروژن و پروپیلن مي توان استفاده کرد . - علاوه بر مساثل اقتصادي بایدتثیرگاز بر ماده پوشش نیز در انتخاب گاز مد نظر قرار Figure 7: Highvelocty tame spraying {istration by Linde AG), 1 fel gasonvgen 2 ponder + conveying ‏مم‎ lor nazie with or nowt water cooing ٩ tuo gas-oxygen-tame + prey pares موم و Gases: Flame- Material: Particlewelocity: Deposition rate propane temperature: all up to 550 msec: 4-8kgh metals ethylene max. 3160°C. 2-4 9۳ 8016 hyrogen Spray materia propylene powder (propene) oxygen 

صفحه 12:
پاشش شعله اي با سرعت بالا 50 یستم هاي جديدي با استفاده از اين روش ابداع شده ۱ پاشش با گاز سرد مي باشد . در این روش انرژي افزايش داده شده و انرژي حرارت مي توان پوششهایي بدون اکسید ایجاد کرد دماي گاز 600 درجه سرعت بیشتر از 100 متربر نيا شش دهي 3 تا 15 کیلوگرم بر ساعت مي باشد پوششهاي تولید شده به روش ياشش ث اي با سرعت بالا داراي خواص زير مي باشند : ‎oot‏ توليدي روشها : شش بسیار صاف بوده و هزینه عملیات تكميلي را ‏کاهش ‎SC‏ دهد . ‏+ تبديل كاربيد ها به مواد ترآيبي در اثر گاز گرم در این روش بسیار کمتر است . ‏با این روش تمامي مواد را میتوان اسپري کرد ‎ ‎Figure 8: Cold Gas Spraying (llustraton by Linde AG), ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 13:
پاشش با نازل انفجاري در این روش جهت ایجاد انرژي جنبشي مناسب از انفجارهاي کنترل شده استفاده مي شود . نازل مورد استفاده بصورت لوله اي بلند است که درون آن مخلوط گازاآسیژن - استیلن قرر درد و مواد پودري به آن اضافه مي كردد و اذ اشي از انفجار باعث ذوب شدن و شتاب گرفتن ذرآت مي كردد . . فركانس فرآيند 4 تا 8 پاشش بر ثانیه مي باشد . پس از هر انفجار , نازل بايد از محصولات انفجار پاكسازي گردد که اين امر توسط اکسیژن صورت مي گیرد .آلودگي صوتي فرآیند بسیار زیاد است حدود 0 دسی بل بنابراین باید دريك محفظه با عایق صوتي اجرا گردد . بدليل شرايط خاص اين فرآيند تنها ذرات با .ابعاد 5 تا 60 میکرو متر قابل استفاده مي باشند Figure 8: D-Gun Spraying (@lustration by Linde AG). acetylene oxygen nirogen powder pray mateil ‘anton device escape tube with water cooling SS Eee Gases: Flame- Material Particle-velocity: Deposition rate: acetylene temperature: all approx600 misec «3-8 kgih ‘oxygen > 3960 °C 

صفحه 14:
1 نتول لوله اي شکل از جنس ماده پوشش توسط ایجاد قوس ذوب شده و تور ‎cee‏ رده ) ياشيده شده و به سطح قطعه مي چسبد . قوس الكتريکي بین دو سیم تغذیه و در آثر تماس ایجاد مي گردد . خواص پوششهاي ایجاد شده بدلیل تفاوت در رفتار مود در آند وکاند و تفاوت اندزه ذرات ایجاد شده غیر همسان مي باشد . تفاوت در انرژي جنبشي و دماي انجماد ذرات پاششي و از بین رفتن عناصر آلياژي ( حداکثر 2 تا 3 درصد ) در عمل نمي عمده مطرح گردد . تاثیر اکسیژن روي ذرات پاششي در ناحیه ذوبي مي تواند نامطلوب باشد که با استفاده ازكاز نيترون مي توان این اثر را کاهش داد کیفیت لایه ها پوشش شده توسط این روش نسبت به/ است . بدلیل نرخ رسوب بالاي پاشش قوسي از این روش بیشتر جهت لایه هاي مقاوم به سایش و خوردگي استفاده مي شود (ison By inde Aretemperature: Mato Partclevelocty: —_Doposton rate ‎Spr 4000"E" ay lec Sppocisomecc 820g‏ اا ‎Aen gee ۱ ۲‏ ‎shaped‏ سس ‎oon‏ و ‎ ‎ 

صفحه 15:
پاشش پلاسما در این روش مواد پودري توسط پلاسما ذوب شده و با انرژي جنبشي زیاد به سسطح قطعه پاش یده مي شوند . پلاسما توسط ایجاد قوس در گاز آرگون , هلیم , نیتروژن » هیدروژن و یا تركيبي از آنها آیجاد مي گردد . در اين حالت قوس بین يك الکترود مركزي تنگستن و نازل خنك شونده با آب ایجاد مي گردد . در ناحيه قوس كاز يونيزه شده و با سرعت بالا بسمت قطعه كار از نازل خارج مي كردد ذرات توسط گاز پلاسما همزمان ذوب شده و بسمت قطعه شتاب مي گیرند . پاشش پلاسما مي تواند در محیط اتمسفر عادي . در گاز محافظ منند آرگون و یا در خلا اجرا گردد . همچنین با استفاده از نازلهاي خاص مي توان به پلاسما با سرعت بالا دست يافت . بیشتر مصارف این روش در صنایع هوا فضا و پیومتریال است ‎J‏ Figure 11: Plasma Spraying (ilustration by Linde AG), is 1 plasma gas 1 2 cootng.water 9 3 be i 4 powdery epray materia < 5 tungsten elcrode (cathode 5 water-cooled spray gun anode) 7 Energy: Plasma- Material: Particlo-votocity: Deposition rate: lett current tomperature: 3 ‏عم 450 16 ما‎ 8 Upto 20.000 °c Plasma gases: ‘Spray material: argon. hel, powder nitogen hysregen and thelr mixtures 

صفحه 16:
۰ پاشش ليزري دراین روش مواد پودري توسط يك نازل مناسب دريك يرتو ليزري قرار مي كيرند . يرتو ليزري مواد پودري را همزمان با ‎ch‏ قسمت کوچك از پایه ذوب مي کند و موآد پاششی با فلز پیه پیوند متالورژيكي آیجاد مي کنند . جهت محافظت از حوضچه مذاب از گاز محافظ استفاده مي گردد . بدلیل دقت بالاي لیزر مي توان با اين روش دقیقا" نقاط مورد نظر از سطح قطعه را پوشش داد . موارد مصرف اي هاي برش و ابزار برش مي باشد خاصیت در پوشش جزئي قالب Figure 12: Laser Spraying ilusration by Linde AG). 2 hielaing ge 3 pour spray materi موی و ‎Shielding gases: Tomporature: Matoria: Partcle-velocity: Deposition rate:‏ ‎cearbon diexde > 10.000°C 3 21 1-2‏ argon, helium nitrogen Spray materia ‎mixtures powder‏ ب ‎ 

صفحه 17:
مواد پاششي وا ماس بر زسایی شکل دسته بندي مي شوند , آنها را مي توان بضورت سیم : مفتول/ رلته سيم هاي معردار "لوله ها و بودر تقسیم کرد ۱ اشش فوسي و شعله اي استفاده مي شوند . مواد مهم سيمي * . فولادها, فلزات غیر آهني و آلياژهاي آنها مي باشد مفتولها در تازلهناي خاص پاشش شعله اي استفاده مي شوند . مواد مهم مفتولي ۰ اکسیدها هستند . رشته هاي فلزي و اکسيدي نیز در فرآين‌دهاي شعله اي استفاده . مي گردند سیم هاي مغزدار و لوله هاي كارييدي (کرین آهن و کروم ) اغلب در فرآیند قوسي استفاده * ‎٠‏ مي نقولد * ‏استفاده مي شوند بجز فرآیند قوسي . انواع مختلفي از مواد‎ bari] ya ‏كا‎ yo) Ubyoay ‏]الب ارسط اسياب مكأانيكي صواد ويا اتميزه کردن مذاب‎ ٠ a eset so . فلزات توليد مي شوند 

صفحه 18:
مواد پاششي Wear protection e.g, deflection sheave for eables, whieh ae aloyed ۱۸۸ ۱۵۷ ‘essed zone via high-velocity fame spraying, Repaiing eg turbine blades of tubular turbines via powder Fame spraying with & Layers ofaloyes stet ‏مسار سا‎ High-temperature wearing Rejectons protection Layers of low) alyed tee! Non-corosive wear Friction elemens (ison rags, synehvon angs) Ani slipping and wear protection, gat cylinders in paper industry Table 2: Overview of spraying maierais and their areas of application. Layers of malyosenum Layers of white metal ‏مس‎ Babbt metal Layers ofzine ‏تس‎ ‎Layers of aluminium ‏ا‎ ‎Layers of bronce Stock Layers oftn (Gorosion protection i food industiy Layers oflead ‏اماي‎ ‎۱۳۳11 525۵ ‏ميمه‎ ‎‘low temperatures against ۳0 ‏عمامج ام 0 ۳ و‎ Layers of ion nickel, cobalt and ‘| Particle erosion a conveyor worms stance steel Repaining and rejection protection higher temperatures up to 840 °C motor. gas turtine and driving gear constructon Resstance layers against Ficbon ‘Grain abrasion and particle erosion Rejection protection Layers of can stee!— dependant Jonharcness 

صفحه 19:
مواد پاششي |] peres layer saves ubicant heror emergency ning popes and wear Layers ‏امه امه اه‎ [pretation ery good سا تا 037 ‎Casing machine‏ ‎Marge seal ind of wres‏ ‎Forms n glass ndusry‏ ‎ring alr cate th se lovng CN aly‏ ‎Fore od‏ ‎Isciang vane‏ ‎Antisiping dee oon‏ Layers fe owing ays [cap tga tines Layers fn fous mals | ‏اوه هم‎ همع ‎Mighy wear pctecive and covoson east ayes‏ ‎cremica an extends ound racic,‏ ‎Print nds fr rt coings‏ ‎Ieolatng character alec nou‏ ‎Hera protection jes‏ ‎coating pans and ersionnzzes‏ areata ayers Dring gears, art xtuder, ener caves tungsten care Ctromum ect) | Puno punge's oxi corms jer [Cromiom end, Aluminum onde Zecanum ox} Tangient ard Melee ayers Pass | ‏و و اه‎ nema nut, 9 pup even container Hightemperatveresstance