Порошковая горелка металлизационная¶

Порошковая горелка металлизационная — это устройство для газотермического напыления (металлизации), в котором напыляемый материал подаётся в зону нагрева в виде порошка, расплавляется пламенем (обычно ацетилен-кислородным или пропан-кислородным) и переносится на поверхность изделия сжатым воздухом. Относится к классу оборудования для газопламенного напыления покрытий и применяется для восстановления изношенных деталей, защиты от коррозии и нанесения функциональных слоёв.

¶Устройство и принцип действия

Основными элементами порошковой металлизационной горелки являются:

• Корпус с рукояткой — содержит каналы для подачи горючего газа, кислорода и сжатого воздуха.
• Смесительная камера — обеспечивает образование горючей смеси.
• Сопло (мундштук) — формирует факел пламени.
• Порошковый дозатор (бункер) — ёмкость с порошком, оснащённая регулировочным краном.
• Транспортирующий канал — трубка, по которой порошок под действием эжекции (разрежения) или избыточного давления подаётся в центр пламени.

Принцип работы: порошок подхватывается потоком газа-носителя (часто тем же кислородом или воздухом) и впрыскивается в ядро пламени. Частицы нагреваются до пластичного или жидкого состояния, ускоряются струёй сжатого воздуха и ударяются о подложку, образуя покрытие. В отличие от проволочной металлизации, порошковая схема позволяет напылять не только металлы, но и композиционные смеси, а также материалы, которые сложно получить в виде проволоки (например, самофлюсующиеся сплавы).

¶Классификация

По способу подачи порошка горелки делятся на:

• Инжекторные (эжекционные) — порошок всасывается в поток за счёт разрежения, создаваемого струёй кислорода или воздуха. Просты по конструкции, но чувствительны к размеру частиц.
• Напорные (с принудительной подачей) — порошок подаётся из бункера под давлением или шнековым механизмом. Обеспечивают более стабильный расход и подходят для мелкодисперсных порошков.

По типу горючего газа различают ацетиленовые, пропановые и водородные модификации. Ацетиленовые горелки дают более высокую температуру пламени (до 3100 °C), что необходимо для тугоплавких материалов; пропановые — экономичнее и безопаснее, но применяются для легкоплавких порошков (цинк, алюминий, полимеры).

¶Применяемые материалы

В порошковой металлизации используются порошки с размером частиц преимущественно от 40 до 160 мкм. Основные группы материалов:

• Металлы и сплавы: никель, алюминий, цинк, медь, бронза, нержавеющая сталь.
• Самофлюсующиеся сплавы на основе никеля с добавками бора и кремния (для последующего оплавления).
• Композиционные смеси: например, никель-графит, алюминий-оксид алюминия, карбид вольфрама в металлической матрице.
• Оксиды и керамика (при использовании специальных горелок с повышенной тепловой мощностью).

¶Достоинства и недостатки

Преимущества порошковых металлизационных горелок:

• Возможность нанесения покрытий из любого порошкообразного материала, включая смеси с заданным составом.
• Высокая универсальность: одна горелка может работать с разными материалами при смене бункера и режимов.
• Относительно низкая стоимость оборудования по сравнению с плазменными или детонационными установками.
• Мобильность и возможность работы в полевых условиях.

Недостатки:

• Меньшая прочность сцепления покрытия с основой по сравнению с плазменным напылением (обычно 20–50 МПа).
• Повышенная пористость покрытия (до 5–10 %), что требует последующей пропитки или оплавления для герметичности.
• Неравномерность нагрева частиц: крупные фракции могут недоплавляться, мелкие — перегреваться и испаряться.
• Зависимость качества покрытия от квалификации оператора.

¶Применение

Порошковые металлизационные горелки широко используются в следующих отраслях:

• Ремонтное производство: восстановление посадочных мест под подшипники, шеек валов, шпинделей, корпусных деталей сельскохозяйственной и дорожной техники.
• Машиностроение: нанесение антифрикционных и износостойких покрытий на направляющие, кулачки, тормозные механизмы.
• Химическая промышленность: защита ёмкостей и арматуры от коррозии напылением цинка или алюминия.
• Нефтегазовый сектор: восстановление и упрочнение насосного оборудования, запорной арматуры.
• Судостроение и мостостроение: антикоррозионная защита металлоконструкций алюминиевыми и цинковыми покрытиями.

¶Технологические особенности

Для получения качественного покрытия требуется предварительная подготовка поверхности: очистка от загрязнений, обезжиривание и создание шероховатости (струйно-абразивная обработка, нарезание «рваной» резьбы). Напыление ведут при дистанции 100–200 мм от сопла до детали, перемещая горелку равномерно со скоростью 10–30 м/мин. Температура подогрева детали обычно не превышает 150–200 °C, что исключает структурные изменения основного металла.

После напыления покрытие может подвергаться оплавлению (для самофлюсующихся сплавов) при температуре 1000–1100 °C, что снижает пористость до минимума и повышает адгезию, либо механической обработке (шлифование, точение) для достижения требуемых размеров и шероховатости.

¶Источники

• Балдаев Л. Х. «Газотермическое напыление: учебное пособие». — М.: Кнорус, 2012.
• Кудинов В. В., Бобров Г. В. «Нанесение покрытий напылением: технология и оборудование». — М.: Металлургия, 1992.
• Хасуи А., Моригаки О. «Наплавка и напыление». — М.: Машиностроение, 1985.
• Лившиц Л. С. «Газопламенная металлизация: справочник». — М.: Машиностроение, 1978.