Sissejuhatus: Kümme aastat kulumiskindluse määratlemist soojusenergia ja kineetilise energia sümfoonia kaudu
Klapikuuli V-kujulisel lõikepinnal on vaid 200 mikromeetri paksune kate ülesandeks taluda pidevat erosiooni mitu aastat või isegi üle kümne aasta. Selle "mikrosoomuse" jõudlus sõltub otseselt selle loomise viisist - pihustusprotsessi käigus, igale pulbriosakesele antakse teatud temperatuur, kiirus ja olek. Paljude pinnatehniliste tehnikate hulgasülehelikiirusega leegi pihustamine (HVOF)jaAtmosfääriplasma pihustamine (APS)on nagu kaks erinevat "mikrosepistamise meistrit", kes kujundavad oluliselt erinevate füüsikaliste põhimõtetega kattemaailma.
Vale valiku tegemine ei tähenda mitte ainult katte enneaegset purunemist, vaid ka kõrge temperatuuri ja rõhu erinevuste mõjul katte mahakoorumist, mis põhjustab katastroofilist sekundaarset kulumist. Tongball usub, et nende kahe põhitehnoloogia põhiliste erinevuste mõistmine ei ole protsessiinseneride jaoks spetsiaalne teema, vaid pigem võtmeteadmiste baas iga otsustaja jaoks, kes soovib ventiilide pikaajalist usaldusväärset toimimist,{2}teaduslike valikute tegemine.
Tehniline analüüs: kineetiline domineerimine vs. termiline ülimuslikkus - Kahe protsessi füüsiline olemus ja jõudluskaardid
Põhiline erinevus HVOF ja APS vahel seisneb energia ülekandumises pulbriosakestele ja sellest tulenevas osakeste olekus, mis määrab otseselt katte lõpliku struktuuri.
1. Ülehelikiirusega leekpihustamine (HVOF): "külm tihe" protsess, mida juhib kineetiline energia
Tööpõhimõte:Kütus (petrooleum, vesinik jne) põleb põlemiskambris intensiivselt, tekitades kõrgsurvegaasi, mis kiirendatakseülehelikiirus (tavaliselt > 1500 m/s)läbi rammiotsiku. Pulber süstitakse sellesse kiiresse-gaasivoolu, seda kiirendatakse ja kuumutatakse pool-sula või plastilise olekuni, kusjuures substraati mõjutab äärmiselt kõrge kineetiline energia.
Põhiomadused: "Kiire kiirus, suhteliselt madal temperatuur". Osakeste temperatuur on tavaliselt vaid veidi üle oma sulamistemperatuuri, kuid kiirus on äärmiselt suur.
Katte toimivuse eelised:
Ultra-tihe ja kõrge nakketugevus:Suure kiirusega osakeste löögist põhjustatud intensiivne plastiline deformatsioon{0}}on nagu sepistamine, mis surub osakesed kokku,katte poorsus on alla 1%ja sidumistugevus on tavaliselt üle 70 MPa.
Ultra-kõrge kõvadus ja kulumiskindlus:Tänu madalale soojussisendile välditakse kõvade faaside, näiteks volframkarbiidi lagunemist ja oksüdeerumist lennuprotsessi ajal, võimaldades maksimaalselt säilitada algse pulbri kõvadust. WC-Co-katte kõvadusulatub kergesti üle HV1200.
Madal oksüdatsioon ja madal stress:Madalam osakeste temperatuur vähendab oksüdatsiooni ja moodustunud kate on peamiselt survepinge all, mis soodustab paksude kattekihtide valmistamist.
Piirangud:Kõrge sulamistemperatuuriga keraamiliste materjalide (nt alumiiniumoksiid, tsirkooniumoksiid) piiratud sulamisvõime; kattepind on suhteliselt kare ja vajab tavaliselt järgnevat lihvimist ja poleerimist.
2. Atmosfääriplasma pihustamine (APS): "sulatatud sadestamise" protsess, mida juhib soojusenergia
Tööpõhimõte:Pihustuspüstolis ioniseerib elektrikaar töögaasi (nagu argoon, lämmastik, vesinik), moodustadesplasmajoa üle 10 000 kraadi.Pulber suunatakse joa keskele ja kuumutatakse koheselt täielikult sulanud olekusse ning pihustatakse seejärel suurel kiirusel (umbes 200–400 m/s) substraadi poole, tasandatakse ja tahkub kiiresti, moodustades katte.
Põhiomadused: "Kõrge temperatuur, suhteliselt väike kiirus".Sellel on ülikõrge temperatuuriga võime sulatada peaaegu kõiki materjale.
Katte toimivuse eelised:
Materjali mitmekülgsus:Võib pihustada peaaegu kõigilemetallid, sulamid, keraamika ja komposiitmaterjalid,eriti hea oksiidkeraamiliste pinnakatete valmistamisel (nagu Al2O3, Cr2O3, YSZ).
Suurepärane keemiline stabiilsus ja korrosioonikindlus:Valmistatud keraamilisel kattekihil on ühtlane struktuur ja äärmiselt tugev keemiline inertsus, mistõttu on see ideaalne valik keemilise korrosiooni, kõrgel temperatuuril{0}}oksüdatsiooni ja isolatsiooninõuetega toimetulemiseks.
Katte struktuuri juhitavus:Parameetrite reguleerimisega on võimalik saavutada teatud poorsusvahemik, mille abil saab valmistada termotõkkekatteid või kulumiskindlaid -katteid, mis nõuavad pooride säilitamist.
Piirangud:Kate võib sisaldadarohkem oksiidisulguseid ja mikroskoopilisi poore(tavaliselt üle 2-5%); sidumistugevus on üldiselt madalam kui HVOF; äärmiselt suur soojussisend võib avaldada termilist mõju klapikuuli aluspinnale ja põhjustada kattes suuremat sisemist pinget.
3. Valikuotsuste maatriks: "Parim vaste" töötingimuste põhjal
|
Hindamismõõtmed |
Eelistatud kiire{0}}leegiga pihustamine (HVOF) |
Eelistatud atmosfääriline plasmapihustus (APS) |
|
Peamised rikkerežiimid |
Abrasiivne kulumine, erosioon (nt kivisöe läga, maak, katalüsaator) |
Korrosioon, oksüdatsioon, kõrgel{0}}temperatuuril kulumine, kulumine |
|
Südamiku kattematerjalid |
Volframkarbiid (WC), karbiid kroom (Cr3C2) ja muud metallkarbiidid |
Alumiiniumoksiid, kroomoksiid, tsirkooniumoksiid ja muu keraamika |
|
Töötemperatuur |
Keskmine-madal kuni keskmine-kõrge (< 800°C |
Ultra-high (>800 kraadi, näiteks termotõkkekatete aluskiht) |
|
Nõuded liimimistugevusele |
Äärmiselt kõrge, talub suuri rõhuerinevusi ja lööke |
Kõrgem, kuid keemilise kaitse jõudluse kaal on suurem |
|
Katte tiheduse nõuded |
Ülimalt tihe, nulli läbitungiv |
Lubatud kontrollitud poorsus, rõhutades keemilist barjääri |
Tuginedes aastatepikkusele kogemusele töötingimustega kohanemisel, on TongBall ühendanud selle otsustusmaatriksi tegelike juhtumiandmetega, et moodustada standardiseeritud valikujuhiste süsteem, mis hõlbustab protsesside kiiret ja täpset sobitamist.
Juhtumi kontrollimine: Erinevadpihustamismeetodid tagavad samas töötingimustes väga erineva teeninduse
Suures soojuselektrijaamas söepulbrit edastav reguleerimisventiil, klapikuul peab töötama suure-kiire kivisöepulbri gaasivoolus, mis sisaldab suure-kõvadusega silikaadiosakesi. Algne plaan oli kasutadaplasma pihustatud kroomoksiidkate, agakattekiht ebaõnnestus tugeva kulumise tõttu keskmiselt iga6 kuud.
Tehniline diagnoos ja skeemi võrdlemise kontrollimine:
Ebaõnnestumise analüüs:TongBalli tehnilise meeskonna kontrollimisel selgus, et kattepind oli kaetudlageraievaod,ja mõned kattepiirkonnad koorusid liidesest lehtedena maha. Analüüs näitas, et rikke peamiseks põhjuseks oli materjali ebapiisav kõvadusAPS kroomoksiidkate ja ebapiisav nakkuvus aluspinnaga,ei suuda vastu seista kõvade osakeste mikroskoopilisele lõikamisele.
Skeemi võrdluskatse:
TongBall valmistas kolm klapikuuli näidist: proov A jätkas algset APS kroomoksiidi skeemi; Kasutatud näidist BHVOF volframkarbiidkatmine; NäidisC kasutatudHVOF kroomkarbiidkate.
100-tunnine kiirendatud võrdlev test on läbi viidud TongBalli simuleeritud töötingimuste erosioonitesti masinaga.
Andmete tulemused:
Näidis A (APS):kate kaotas oluliselt kaalu, kulumiskiirusega15 mg/kg.
Näidis B (HVOF-WC):jõudlus oli parim, kulumismääraga ainult1,2 mg/kg,katte pind oli sile ja ainult veidi poleeritud.
SrohkeltC (HVOF-Cr3C2):Kulumismäär on2,5 mg/kg, mis on isegi parem kui A proovi oma.
Rakendus välitingimustes ja{0}}pikaajalised eelised:Pärast elektrijaama täielikult vastu võetudTongBalli soovitatud HVOF volframkarbiidiga kaetud klapikuulid pikendati selle kasutusiga üle 36 kuu. Ühe ventiili puhul ulatus iga-aastane hoolduskulude ja seisakukadude kokkuhoid mitmesaja tuhande jüaanini. Sellest võrdlusjuhtumist on saanud selle võimsusrühma fo pritsimisprotsessi valikustandardr ventiilid suure kulumiskindlusega kuiva pulbri kandja jaoks.
Väärtuse suurendamine: lisaks protsesside üle arutlemisele keskenduge "tõrkerežiimide" olulisele sobitamisele.
Pihustusprotsessi valimisel on lihtsalt "tehnilise paremuse" arutelusse sattumine ühepoolne. Tõeline tarkus peitub:
"Katete müümisest" kuni "lahenduste müügini": Tongballi väärtus seisneb tuginemisespõhjalik ülevaade teie konkreetsest rikete füüsikast,standardse protsessimenüü pakkumise asemel kõige sobivama "materjali{0}}protsessi" kombinatsiooni soovitamine või kohandamine.
Elutsükli kogukulude optimeerimine:Erinevus esialgsetes protsessikuludes on mitme---kordse kasutusea erinevuse taustal tähtsusetu. Õige valik viib otseselt selleniterviklike kulude struktuurne vähendamine varuosade, tööjõu ja seisakuriskidena.
Riskide ennetamine:Teaduslikul analüüsil{0}}põhine protsessivalik võib kõrvaldada potentsiaalsed perioodilised rikete riskid juba tarneahela alguses.
TongBall on alati järginud veendumust, et katmisprotsesside valik ei ole kunagi tehniline võistlus, vaid pigem täpne vastavus töötingimuste ja rikete olemusega. See on ventiilide usaldusväärse pikaajalise{1}}töötamise põhieeldus.
Üleskutse tegevusele: järgmine katte valik algab teadusliku diagnoosiga
Kas te pole rahul oma olemasolevate ventiilide katte elueaga? Kas olete uue projekti planeerimisel segaduses katmisprotsessi valikute valikust?
Lubage Tongballil saada teie kattetehnoloogia "üldarstiks".
Esitage oma keskmise koostise, kulumisvormi ja töötingimuste parameetrid ningTongBallannab:
Rikete analüüsil põhinev võrdlusaruanne katmisprotsessi ja materjalivaliku kohta
HVOF-i ja APS-i protsessinäidiste põhiliste jõudlusandmete võrdlus (sh tugevus, kõvadus, poorsus jne)
Kohandatud komposiitkattesüsteemi projekteerimisskeem teie töötingimuste jaoks
Tehkem koostööd teadusliku protsessivalikuga ja loome teie ventiilide kulumise teekonnale kõige kindlama ja püsivaima aluse.
