1

Laborator RRP

Tehnici de reconditionare prin metalizare

Student: Branzea Nicoleta Profesor univ.dr.ing:

Grupa: 642CB Marius Gabriel Dumitru

2

Tehnici de reconditionare prin metalizare

Esenţa procedeului de metalizare constă în pulverizare, într-un fel oarecare, a metalului

topit, cu ajutorul unui jet de aer comprimat sau de gaz inert, în particule extrem de fine, cu

diametrul între 0,010 şi 0,015 mm, şi în proiectarea lui cu o viteză mare (140 - 300 m/s) pe

suprafaţa special pregătită a piesei uzate sau deteriorate.

Acest procedeu tehnologic este relativ nou şi în comparaţie cu alte procedee de

recondiţionare prin încărcare cu metal prezintă următoarele avantaje:

• permite aplicarea unui strat din orice fel de metal cu grosimi de la 0,01 mm până la 10 mm;

• stratul de metal depus are o bună rezistenţă la uzură (de 2- 3 ori mai bună decât a piesei noi);

•metalul depus este tenace şi are o mare porozitate capilară îmbunătăţind frecarea lichidă sau

semilichidă;

• în timpul metalizării şi după aceasta, structura metalului de bază nu suferă nici o modificare;

• este economic şi productiv în comparaţie cu acoperirile galvanice.

Metalizarea nu a căpătat o răspândire suficient de mare, deoarece prezintă şi o serie de

neajunsuri:

• stratul de metal depus are o slabă aderenţă cu metalul de bază;

• în cazul pieselor cu călire superficială, se produce slăbirea secţiunii prin operaţia de pregătire;

• are pierderi mari de metal de adaos (circa 50%).

Procesul de metalizare constă din: topirea materialului de aport (sârmă sau pulberi

metalice), pulverizarea şi proiectarea particulelor topite; fuzionarea materialului provenit din

pulberi metalice. Fenomenele care se produc în timpul metalizării sînt arderi ale unor elemente

metalice din materialul de aport, oxidări parţiale, atomizări (pulverizări) în particule fine şi

deformări ale acestora la ancorarea lor pe piesă.

3

Proprietăţile fizico-mecanice ale piesei bimetalice (materialul de bază şi stratul de metal

pulverizat termic) sînt determinate de structura etapelor tehnologice succesive: pregătirea

suprafeţelor pentru aplicarea stratului superficial, depunerea stratului de material de aport şi

prelucrarea mecanică ulterioară a stratului depus.

În funcţie de procedeul de încălzire şi topire a materialului de aport, metalizarea

termică se clasifică:

• cu arc electric;

• cu curenţi de înaltă frecvenţă;

• cu jet de plasmă;

• oxigaz (oxiacetilenică);

• hidrooxigen;

• prin detonare.

Procesul tehnologic de reparare a pieselor uzate prin metalizare se compune din trei

operaţii principale şi anume:

• pregătirea suprafeţei piesei;

• depunerea stratului de metal prin pulverizare;

• prelucrarea mecanică.

a. Pregătirea suprafeţei piesei pentru metalizare.

Calitatea pregătirii suprafeţei piesei este hotărâtoare pentru aderenţa dintre metalul de bază şi

stratul încărcat. Pentru a realiza o aderenţă durabilă între metalul de bază al piesei şi stratul de

încărcare, suprafaţa piesei trebuie să satisfacă următoarele cerinţe:

• pe suprafaţă nu trebuie să fie oxizi, apă, grăsimi şi alte impurităţi;

• suprafaţa trebuie să fie rugoasă, pentru a i se mări aria şi pentru a se îmbunătăţi condiţiile de

aderenţă a particulelor pulverizate cu metalul de bază.

Pornind de la aceste cerinţe, procesul de pregătire a suprafeţei piesei în vederea

metalizării trebuie să fie format din:

• degresarea şi curăţirea pieselor;

• prelucrarea prealabilă a suprafeţei piesei uzate pentru a i se da o formă geometrică corectă;

• crearea rugozităţii.

4

Degresarea şi curăţirea pieselor se fac prin metodele descrise la spălarea pieselor.

Prelucrarea prealabilă este necesară pentru a i se da piesei cu suprafaţa uzată forma geometrică

corectă, precum şi pentru asigurarea unei grosimi minime a stratului de încărcare a piesei

metalizate; această grosime depinde de diametrul piesei şi este de obicei de 0,3 - 0,5 mm.

Necesitatea pregătirii suprafeţei piesei în vederea metalizării, limitează folosirea procesului, în

special pentru piesele care au coeficientul de siguranţă mic sau diametrul redus.

Prelucrarea prealabilă a pieselor pentru metalizare se face la strunguri universale,

strunguri revolver, maşini de frezat şi alte maşini.

Cele mai răspândite metode de pregătire a suprafeţei piesei în vederea metalizării sunt :

• curăţirea prin sablare sau curăţirea cu alice fine;

• prelucrarea mecanică prin tăierea unui filet întrerupt sau a unui filet întrerupt cu secţiunea

dreptunghiulară care apoi se randalinează;

• prelucrarea prin electroeroziune creând pe suprafaţa piesei eroziuni adânci.

Mai există şi alte metode de pregătire ca de pildă: cere starea cu o daltă tocită, zimţuirea etc. Dar

în practică ele nu şiau găsit o utilizare largă.

Aderenţa cea mai bună (110 -130 kg/cm2) dintre stratul încărcat şi metalul de bază al

piesei se obţine după prelucrarea mecanică, iar aderenţa cea mai mică (40 kg/cm2) – la

prelucrarea prin sablare; prelucrarea prin electroeroziune asigură rezistenţă cu o valoare mijlocie

de 70 kg/cm2.

Prelucrarea prin sablare sau curăţirea cu alice fine se foloseşte în special pentru crearea

rugozităţii pe suprafeţele plane ale pieselor sau pe piese cu duritate superficială mare.

La curăţirea prin sablare se foloseşte nisip de cuarţ (grăunţi duri, cu muchii ascuţite, cu diametrul

de 1,5 - 2,0 mm).

Curăţirea se face în camere speciale de sablare. Pregătirea pentru metalizare a suprafeţelor

cilindrice se face prin executarea unui filet întrerupt. Acest procedeu se foloseşte de obicei la

piesele cu duritatea de cel mult 300 - 325 HB. Filetul întrerupt se taie cu un cuţit de oţel rapid,

ascuţit la un unghi de 50-60° şi cu o rază de racordare la vârf de 0,5-1,0 mm. Se recomanda

următorul regim de filetare: viteza de aşchiere 25 - 35 m/min, avansul la o rotaţie 0,3 – 0,4 mm şi

adâncimea de aşchiere 0,5 - 0,6 mm.

Suprafeţele prelucrate, racordările, găurile - care nu se metalizează - se protejează cu

hârtie, carton sau tablă moale.

5

b. Depunerea stratului de metal topit prin pulverizare este un proces complex, însoţit

de un şir de fenomene fizico-chimice. Particulele de metal topit de pe arcul electric ajung pe

suprafaţa piesei de bază la o temperatură înaltă şi în stare plastică fiind puternic împinse de jetul

de aer comprimat. Când lovesc suprafaţa piesei, ele se deformează, se lipesc de piesă şi de

particulele ce vin după ele. În timpul zborului, particulele metalice se vor răci

foarte puţin deoarece au o viteză mare (circa 200 m/s) şi durata de deplasare foarte scurtă (0,003

0,005 s), însă imediat ce aderă de piesă suportă o răcire intensă. Astfel se explică temperatura

foarte redusă la care se încălzesc piesele metalizate, precum şi posibilitatea de a acoperi cu metal

pulverizat şi piese nemetalice (lemn, marmură, gips etc.).

În timpul topirii, particulele metalice se oxidează puternic şi se saturează cu azot din aer.

Datorită temperaturii ridicate a arcului electric, de circa 2400-2600°C, o parte însemnată a

elementelor chimice ce intră în componenţa metalului pulverizat arde. De aceea, compoziţia,

macrostructura şi proprietăţile mecanice ale stratului metalizat se deosebesc mult de compoziţia

şi proprietăţile metalului din care au provenit (a sârmei pentru metalizat).

Stratul de metal depus prin metalizare are o culoare neagrăruginie, iar după prelucrare se prezintă

ca o suprafaţă mată cenuşie, cu mici incluziuni (puncte negre) de oxizi. Aceasta se explică prin

faptul că stratul metalizat reprezintă o suprapunere aglomerată de particule metalice învelite într-

o peliculă de oxizi care provoacă acestuia o mare porozitate, împiedicând contactul total între

particule. De aceea, problema principală a reglării procesului de metalizare constă în alegerea

unor regimuri de lucru (tensiune, intensitate, presiunea jetului de aer etc.) care să producă o

oxidare minimă şi o ardere cît mai mică a elementelor de aliere (în special a carbonului).

Factorii care influenţează calitatea şi aderenţa stratului de

metal depus sînt următorii:

• temperatura de topire a electrozilor (sârmei);

• calitatea materialului de adaos;

• viteza de înaintare a electrozilor (viteza de formare

a picăturilor de metal lichid);

• presiunea jetului de aer care condiţionează mărimea şi

viteza particulelor metalice.

6

Temperatura de topire a electrozilor depinde de regimul de lucru al aparatului electric de

metalizat. Intensitatea curentului variază între 100 şi 200 A, tensiunea arcului - între 20 şi 55 V,

iar temperatura de topire a particulelor atinge 2400-2600°C.

Calitatea materialelor de adaos. Materialul pentru electrozi cel mai des folosit este sârma de oţel

cu conţinut mare de carbón tip OSC (oţel carbon de scule, cu 0,6-1,2%C). Cantitatea mare de

carbon a metalului de adaos este necesară pentru a compensa pierderile prin oxidare ale

carbonului în timpul topirii şi al pulverizării. Această pierdere reprezintă 25-35% din conţinutul

total de carbon. Dar pentru a obţine o aderenţă cît mai bună este necesar ca materialul de adaos

să fie plastic (moale), adică să aibă un conţinut redus de carbon. Pentru a îmbina aceste două

aspecte, la alegerea electrozilor, se va ţine seama de natura şi funcţiunile pe care le îndeplineşte

piesa respectivă, de duritatea superficială şi de condiţiile de lucru. Astfel, pentru piesele a căror

suprafaţă necesită o rezistenţă crescută la uzură (în special fusurile arborilor) se impune folosirea

unor materiale de adaos cu conţinut bogat de carbon.

La alegerea calităţii electrozilor trebuie să se ţină seama de faptul că stratul metalizat va avea o

duritate mai mare decât duritatea sârmei din care a provenit, deoarece se produce răcirea rapidă a

particulelor în timpul pulverizării, însoţită de o ecruisare prin lovire.

Viteza de avansare a electrozilor trebuie să asigure stabilitatea arcului electric şi în acelaşi timp

să permită topirea uniformă şi omogenă a metalului de adaos pentru ca acesta să fie apoi

pulverizat în particule egale. Mărimea vitezei de avans a electrozilor influenţează direct

productivitatea aparatului de metalizat şi a procedeului însuşi şi este cuprinsă între 2 şi 6 m/min.

Ea se stabileşte în funcţie de grosimea electrozilor, de presiunea aerului şi de distanţa dintre arcul

electric şi piesa ce se metalizează. Această distanţă - pentru o bună aderenţă - trebuie menţinută

între l00 şi 150 mm.

Presiunea jetului de aer are o mare importanţă pentru obţinerea unei metalizări de calitate. O

presiune de aer mărită provoacă micşorarea dimensiunilor particulelor metalice (de

la 0,4 mm până la 0,005 mm) şi împingerea lor cu putere pe suprafaţa metalului de bază. Pe de

altă parte, în cazul unei presiuni scăzute, se măreşte oxidarea particulelor pulverizate şi se obţine

o aderenţă nesatisfăcătoare. Pentru a se obţine o aderenţă corespunzătoare este necesar ca

particulelor metalice să li se imprime o viteză de 150-200 m/s; această viteză se poate

asigura cu aer la presiuni de lucru cuprinse între 4,5 şi 6 kgf/cm2. Timpul necesar pentru

metalizarea pieselor cilindrice se determină cu relaţia :

7

Procesul tehnologic de metalizare a pieselor uzate se realizează cu ajutorul unor instalaţii.

Pentru lucrările pregătitoare sau pentru cele de finisare a suprafeţei metalizare se folosesc

maşini-unele (strunguri), maşini de rectificat, polizoare etc. – din cadrul secţiei de

prelucrări mecanice. Operaţia de metalizare a unei piese cilindrice cuprinde următoarele

faze:

• fixarea piesei (arborelui) în dispozitivul de antrenare ;

• rotirea piesei cu 30- 60 rot/min ;

• pulverizarea metalului pe suprafaţa care se roteşte.

Aparatul de metalizare fiind fixat pe sania strungului care roteşte piesa, va trimite jetul de

aer cu metal topit perpendicular pe axa de rotaţie a piesei, în acelaşi timp el se va

deplasa de-a lungul axei piesei cu un avans de1,0-2,5 mm/rot. Metalizarea se execută până se

obţine dimensiunea nominală plus adaosul de prelucrare, adică 0,40-.0,90 mm pe fiecare parte.

Indiciul unei corecte alegeri a parametrilor metalizării care să asigure depunerea unui strat

omogen, aderent, având duritatea necesară este temperatura piesei. Ea nu trebuie să depăşească

60-70°C deoarece altfel se creează zone de influenţă termică foarte periculoase pentru piesă

(canalele filetului vor deveni puncte de concentrare a tensiunilor şi vor provoca ruperea

arborelui).

c. Prelucrarea mecanică. După operaţia de metalizare se face prelucrarea mecanică de netezire

prin aşchiere a suprafeţelor piesei. Procedeele tehnologice şi regimurile de lucru sînt cele pentru

prelucrările obişnuite. Astfel, în cazul metalizării suprafeţelor rotunde, degroşarea manşonului

8

metalizat se face prin strunjire cu cuţite înzestrate cu plăcuţe de metal dur

Viteza de aşchiere se ia de 15-20 m/min, avansul de 0,20- 0,25 mm/rot, iar adâncimea de

aşchiere de 0,4-0,5 mm. Finisarea suprafeţei se execută prin rectificare cu pietre din

carburi de siliciu cu granulaţie medie (46-48 unităţi).

Metalizarea cu arc electric

Procedeul a fost inventat in 1914 de Schoop in colaborare cu Bauerlin.

In procesul de pulverizare cu arc electric, doua sarme conductibile electric, sunt topite cu

ajutorul unui arc electric. Materialul topit este atomizat cu un jet de aer comprimat si proiectat

catre suprafata substratului (piesa de metalizat). Particulele topite, la impactul cu substratul, se

vor solidifica rapid pentru a forma o acoperire.

Acest proces de pulverizare cu arc realizat in mod corect este numit „proces rece”

deoarece suprafata substratului poate fi mentinuta la temperatura scazuta in timpul procesului

evitand deteriorarea, schimbari metalurgice si deformari geometrice ale substratului. Acoperirile

obtinute cu arc electric sunt mai dense si mai puternice (aderente) decat echivalentul lor obtinute

prin procesul de combustie, costuri scazute de functionare, rate ridicate de eficienta, toate acestea

fac procesul foarte competitiv in acoperirea suprafetelor mari.

Dezavantajul procesului este ca nu poate preincalzi substratul (este nevoie de o alta sursa)

si foloseste numai sarme cu conductibilitate electrica.

9

Diagrama schematica a procesului de pulverizare (metalizare) termica cu arc electric

Principiul de operare

Sistemul HVAF-ARC (viteza ridicata aer combustibil-arc) produce acoperiri dense si fin

structurate din sarma. Pistolul TSR300H foloseste un arc electric pentru topirea sarmei si un jet

aer-combustibil (propan, propilena, GPL) supersonic pentru atomizarea metalului topit si

accelararea particulelor fine rezultate. Capul de pulverizare contine o camera de combustie

toroidala, cu o insertie catalitica din ceramica pentru a stabiliza arderea, unde are loc arderea

propilenei. Gazele de ardere formeaza un jet supersonic lipsit de oxigen (nu oxideaza metalul

topit) directionat spre zona arcului electric. Metalul topit, rezultat in arcul electric format intre

cele doua sarme, este atomizat si accelarat spre un substrat (piesa) unde se depune si se raceste

rapid formand acoperirea.

10

Aici puteti vedea:

http://www.youtube.com/watch?v=oQ9pjivjgDo

http://www.youtube.com/watch?v=5qO2qcpu7cM

Metalizare cu jet supersonic cu metal

Jet supersonic din gaze de

ardere

Durificare prin metalizare

in arc electric cu 40Cr130 a unui cilindru hidraulic presa (inlocuieste cromarea)

11

http://www.youtube.com/watch?v=_LpbG9UZrV4

http://www.youtube.com/watch?v=pnf5nxaAbeY

Microstructura depunerilor in arc electric

Strat pulverizat in arc electric din doua sarme diferite

pseudoaliaj: otel 13Cr / bronz aluminiu

http://www.gordonengland.co.uk/

12

Metalizari rezistente cu porozitate redusa

Acoperirile dense si foarte fin structurate se obtin datorita atomizarii in particule extrem

de fine a sarmelor topite (0.002 mm), accelararii la viteze foarte mari a particulelor metalice si

protectiei la oxidare.

Modelul de pistol TSR300H depune diferite sarme tubulare sau din aliaje, rezultand

acoperiri foarte dure (> 60 HRC) cu rezistenta crescuta la uzura de eroziune si abraziune.

Aceste acoperiri inlocuiesc cromarea dura in multe aplicatii industriale.

13

Metalizare HVAF-ARC TSR300H

ZINCARE, CROMARE, CUPRARE, DURIFICARE SUPRAFETE, MOLIBDENARE,

STANARE etc, sunt principalele aplicatii ale procesului de pulverizare termica in arc

electric.

Metalizarea cu zinc

14

Avantajele metalizarii cu arc electric

Procesul de metalizare cu arc electric este caracterizat prin eficienta deosebita, datorata în

principal, reducerii numarului de operatii de pregatire pentru suprafata, premergatoare aplicarii

zincului. Utilizând metalizarea cu arc electric, se reduc costurile de operare, fiind necesara

15

doar sablarea în prealabil a suprafetei, renuntând astfel la spalarea, degresarea, uscarea

suprafetei.

Costuri scazute de functionare

Eficienta ridicata

Posibilitatea zincarii reperelor mari. Nu exista limita de marime pentru repere.

Suprafata reperului zincat este mentinuta la o temperatura scazuta în timpul procesului,

evitând astfel, o posibila deteriorare, schimbari metalurgice si deformari geometrice ale

materialului.

Tubulaturile etanse pot fi metalizate fara riscul de a exploda.

Procesul nu este limitat doar la utilizarea zincului. Materialul de acoperire se poate alege în

functie de aplicatia dorita, putând aplica orice material conductiv ce poate fi tras în sârme.

Stratul acoperirii poate varia în functie de necesitati, oferind astfel o protectie suplimentara

pe suprafetele critice.

Reperele pot fi procesate la fata locului, fara a necesita mutarea acestora într-un loc special

amenajat.

Aplicatii ale metalizarii cu arc electric si gaze combustibile

Protejarea anticoroziva cu zinc si aluminiu;

Reconditionarea sau conditionarea arborilor cotiti;

Reconditionarea lagarelor;

Metalizarea inelelor de piston;

Metalizarea cilindrilor de laminor;

Metalizarea capetelor de condensator;

Realizarea de matrite pentru mase plastice si materiale neferoase;

Reconditionarea camasilor de rulmenti;

Reconditionarea valturilor din industria tipografica;

Cuprari, nichelari, cromari dure, etc;

Protejarea pieselor de otel sau fonta la temperaturi ridicate;

16

Metalizarea anti-scânteie a cârligului de macara;

Metalizari decorative;

Metalizarea cilindrilor hidraulici.

http://www.youtube.com/watch?gl=SG&feature=related&hl=en-GB&v=c_8akBHg7mk

Metalizarea cu sarma in flacara oxi-gaz

http://www.plasmajet.ro/ro/content/metalizarea-cu-sarma

17

Procesul de metalizare cu sarma in flacara de combustie

Metalizare cu sarma in flacara oxi-gaz: schema procesului

Instalatia completa de metalizare in flacara cu sarma

Este cel mai vechi procedeu de pulverizare termica, a fost inventat in 1910 de elvetianul

Schoop. Procesul are la baza pulverizarea unui metal sub forma de sarma, topit intr-o flacara

oxiacetilenica. Pulverizarea se face cu un jet de aer comprimat.

Spray-ul, format din picaturi fine de metal topit, ajunge pe substratul pregatit (piesa

metalica) unde se raceste rapid formand o acoperire.

Acest proces realizat in mod corect se numeste „proces rece” deoarece temperatura substratului

18

poate fi mentinuta la valori scazute (100 – 150 grade C) pe durata procesului de metalizare,

evitand modificarile structurale sau de forma ale substratului.

Procesul se foloseste si in prezent pentru acoperiri anticorozive cu zinc, aluminiu, staniu

pentru depunere de compozitie pe lagare de alunecare (cuzineti), pentru depunere de cupru,

alama, bronz etc pe fonte cu grafit sau inoxuri austenitice si nu in ultimul rand pentru metalizare

cu sarme din aliaje dure pe baza de crom, nichel, molibden etc.

Instalatie Metco 10 E

Microstructura acoperirilor din sarma prin combustie

19

http://www.plasmajet.ro/ro/content/procesul-de-pulverizare-termica-de-combustie-cu-pulbere

Metalizare LVOF(procesul de pulverizare térmica de combustie cu pulbere)

Pulverizare termica cu pulbere in flacara de combustie cu viteza scazuta

Metalizare oxiacetilenica cu pulbere - schematic

20

Acest proces este cunoscut si sub numele de LVOF (proces oxigen-combustibil de viteza

scazuta), a fost inventat in anul 1930 de Fritz Schori.

In principal acest proces consta in pulverizarea unui material topit pe o suprafata pentru a obtine

o acoperire.

Instalatie de metalizare Metco 6P

21

Materialul sub forma de pulbere este topit intr-o flacara (oxiacetilenica sau alt

combustibil) pentru a forma un spray fin. Cand spray-ul ajunge la suprafata pregatita a unui

material substrat, picaturile fine topite se solidifica rapid formand acoperirea .

Procesul de metalizare in flacara realizat corect este denumit „proces rece” deoarece

temperatura substratului este mentinuta scazuta pe durata metalizarii evitand deformari,

schimbari de structura etc.

Exista pulberi metalice de fuziune care dupa operatia de pulverizare sunt fuzionate de

substrat cu o torta (oxiacetilenica) sau in cuptor la 1040 -1100 grade C rezultand un strat cu

legatura metalurgica si lipsit de porozitate. Acesta nu este considerat un proces rece.

Microstructura depunerilor din pulberi prin pulverizarea termica de combustie

Microstructura acoperiri prin combustie a pulberii de bronz aluminio

http://www.gordonengland.co.uk/

22

Metalizare cu pulbere a unui ax concasor din industria cimentului

Reconditionare prin metalizare cu pulbere a unei carcase din fonta din industria

energetic

23

Metalizare in jet de plasma atmosferica

Reprezentarea schematica a procesului de metalizare in jet de plasma.

Procesul de metalizare cu plasma are la baza pulverizarea unui material (pulbere ceramica,

metalica, etc) topit in jetul de plasma pe un suport pentru a obtine o acoperire. Procedeul a fost

inventat in 1920 de H. Gerdien in Germania. Sistemele comerciale au aparut dupa 1950.

Materialul sub forma de pulbere este injectat in jetul de plasma care are o temperatura foarte

ridicata 10.000-16.000 grade C si peste 3000 m/s. In jet pulberea este incalzita rapid si accelarata

la viteze peste 600 m/s.. Pulberea ajunsa la punctul de inmuiere este proiectata pe substrat unde

se raceste brusc formand acoperirea.

http://www.youtube.com/watch?v=7I-an8kDIdU

http://www.youtube.com/watch?v=pvm4R2wBjvA

http://www.youtube.com/watch?v=W0-V6lmaMfs

24

Metalizare in jet de plasma cu pulbere nanometrica de ZrO2-8%Y2O3 pe o galeria de evacuare auto

25

Microstructura depunerii de ZrO2-8Y2O3

Acest procedeu realizat corect este numit „Proces rece” deoarece temperatura

materialului substrat poate fi mentinuta scazuta in timpul procesului evitandu-se deformarile,

schimbarile metalurgice, sau distorsiunile in substrat.

Pistolul de metalizare in plasma este compus dintr-un anod de cupru si un catod de

wolfram, ambele fiind racite cu apa. Gazul de plasma curge in jurul catodului si prin anod care

are forma unei diuze. Plasma este initiata printr-o descarcare sub tensiune mare (>10.000 V),

ducand la ionizarea locala a gazului de plasma care devine bun conducator electric pentru un arc

de curent continuu ce se formeaza intre catod si anod.

La trecerea prin arcul electric gazul se disociaza si se ionizeaza formand plasma.

La iesire din diuza ionii se recombina cedand energia absorbita intr-un timp foarte scurt, ceea ce

duce la formarea unui jet de plasma foarte fierbinte.

In acest jet este injectata pulberea dintr-un dozator. Pulberea este imediat incalzita pana la

punctul de inmuiere si accelarata pe distanta de pulverizare 25 -150 mm la 450 - 650 m/s.

Procesul de metalizare in plasma este folosit cel mai adesea in conditii atmosferice normale

avand denumirea APS. Se practica si metalizarea in camere vacumate in care s-a introdus un gaz

de protectie la presiune scazuta, procesul numindu-se VPS sau LPPS. Metalizarea in jet de

plasma are avantajul ca poate folosi materiale cu punct de topire foarte ridicat cum ar fi

refractarele sau ceramicele.

Procesele de combustie (AC-HVAF, HVOF) nu pot depune aceste tipuri de materiale.

26

Metalizare prin electroscanteie

Procedeul este cunoscut si sub denumirea de Electro-Spark Deposition (ESD) - depunere

prin scanteie electrica, a fost dezvoltat in ultimii 15 ani si este mai putin cunoscut.

Procesul ESD utilizeaza energia stocata in condensatori pe care o transfera la un electrod

consumabil din: carburi (de W, Ti, Cr etc), otel inoxidabil, inconel, aluminiu etc., pentu o durata

foarte scurta de 1/ 1000 secunde. Temperatura scanteii la varful electrodului este intre 8.000 si

25.000 grade C, materialul (electrodul) ionizat este transferat la suprafata substratului, producand

un aliaj cu acesta si o depunere peste interfata aliata electrod – substrat. Stratul depus are o

aderenta metalurgica pe substratul impregnat sau aliat cu materialul electrodului.

Impregnarea se realizeaza mai ales atunci cand electrodul este o carbura (WC, TiC)

Echipamentul pentru ESD are o greutate de 25-30 kg, este usor de folosit si permite

aplicatii in-situ (portabil). In timpul depunerii prin ESD, substratul nu se incalzeste.

27

Caracteristicile stratului depus sunt controlate din parametrii procesului: energia scanteii,

tensiunea, durata scanteii, inductanta, frecventa, temperatura, numarul de treceri, forta de

apasare, viteza etc. Pe substrat se depune un strat cu o grosime de 0,03 -0,17 mm si o aliere in

substrat, sau impregnare, pe o adancime de 0.03 mm.

Metalizarea ESD se aplica pentru:

http://www.youtube.com/watch?v=SDMGbkmQ2WM

- rezistenta la uzura de toate tipurile

Bordul de atac al paletelor se durifica prin depunere de carbura de wolfram (WC)

28

Domenii de utilizare ale metalizarii

Metalizarea este folosita in toate ramurile industriale

Lagare de alunecare - cuzineti

Acoperirile obtinute prin pulverizare termica pentru suprafete moi de alunecare, permit

inglobarea particulelor abrazive si deformarea cauzata de aliniamente nepotrivite.

Aceste acoperiri necesita lubrefiere si trebuie sa fie ieftine deoarece se uzeaza in zona de contact.

Unele acoperiri sunt poroase si au avantajul ca porii functioneaza ca rezervoare de lubrefiant.

Cele mai uzuale metalizari pentru lagare de alunecare moi, sunt cele pe baza de bronz de

aluminiu, bronz fosforos, argint grafitat, babbitt (YSn88), bronz-polimer composit etc.

Acoperirile obtinute prin pulverizare termica pentru suprafete dure de alunecare, au o rezistenta

ridicata la uzura. Lagarele dure sunt folosite acolo unde nu este necesara inglobarea particulelor

abrazive si autoalinierea, iar lubrefierea este putin importanta. Natura straturilor depuse prin

metalizare, produce beneficii in plus fata de materialele laminate sau turnate, datorita porozitatii

care actioneaza ca rezervor de lubrefiant si naturii composite a oxizilor inclusi in fazele amorfe

ce duc la cresterea rezistentei la uzura. Desi au o macroduritate mai mica decat laminatele si

turnatele, straturile obtinute prin metalizare sunt mai rezistente la uzura. Cele mai folosite

metalizari, in cazul lagarelor dure, sunt pe baza de cermeti precum carburile de wolfram – cobalt

29

sau crom-nichel/crom, oxizi ceramici precum cel de crom, cel de aluminiu sau titan, molibden si

aliaje diferite de fier, nichel, crom si cobalt .

Inlocuire cromare dura

Cromarea dura (obtinuta prin electrodepunere) are neajunsuri cum ar fi: grosime maxima

a stratului 0,1 mm, duritate limitata 600 - 650 HV, electrolitii sunt puternic poluanti. Pe plan

mondial, acolo unde calculele economice o permit, electrocromarea a fost inlocuita cu depunerea

de tip HVAF sau HVOF a pulberilor WC-Co-Cr 86-10-4. Straturile pot atinge grosimi de ordinul

milimetrilor, duritati > 1000 HV si o aderenta superioara electrocromarii.

Electrozi de impamantare - cuprare

Otelul sub forma de bara, platbanda etc, poate fi acoperit cu un strat gros din cupru pur.

Reperul obtinut are conductibilitatea electrica a cuprului si rezistenta mecanica a oteluli.

Grosimea stratului de cupru depus pe otel, poate fi de ordinul milimetrilor.

Acoperiri rezistente la abraziune

Ideal ar fi ca straturile depuse prin metalizare pentru rezistenta la abraziune sa aiba o

duritate superioara suprafetei cu care vine in contact sau particulelor abrazive ce o uzeaza.

Acoperirile folosite sunt cele din carburi de wolfram-cobalt (pana la 540 grade C), carburi de

crom-nichel-crom (pana la 850 grade C), stellitarea cu diferite tipuri de stellite (900 grade C),

oxizi ceramici precum cel de crom si aluminiu, aliaje autofuzionante (Ni-Cr-B-Si) si diferite alte

aliaje dure.

Acoperiri rezistente la eroziune

Alegerea acoperirilor rezistente la uzura prin eroziune se face in functie de severitatea si

tipul eroziunii. Pentru o eroziune severa prin lovire sub un unghi mic de atac, unde uzura este

asemanatoare cu cea de abraziune, sunt necesare acoperiri cu duritate mare. Pentru unghiuri mari

de lovire, in jur de 90 grade, mai importanta devine tenacitatea acoperirii.

30

Pentru cavitatie si lovire cu lichide in general, este necesara o suprafata cu rezistenta ridicata la

oboseala. Cele mai uzuale straturi rezistente la eroziune se obtin din carburi, aliaje cu baza

cobalt (stellite), aliaje autofuzionabile, oxizi ceramici, aliaje diferite, aliaje neferoase, monel etc.

Aliajele polimer tip PTFE, cu un coeficient de frecare foarte scazut, sunt adesea folosite.

Acoperiri rezistente la coroziune

Pulverizarea térmica este des folosita in protectia anticoroziva a materialelor. Acoperirile

rezistente la coroziune obtinute prin pulverizare termica se impart in trei grupe principale:

- acoperiri anodice

- acoperiri catodice

- acoperiri neutre

Acoperirile anodice pentru protectia aliajelor fierului sunt aproape in totalitate acoperiri cu Zn

si Al sau aliajele lor.

ZINCAREA

Zincarea prin pulverizare termica poate fi facuta in flacara sau arc electric, un proces

simplu si deosebit de eficient.

Aceste straturi functioneaza ca anod si sunt de sacrificiu, sunt exceptional de rezistente in

conditii severe de coroziune putand rezista pana la 50 ani fara alta intretinere.

Aluminiul este cel mai eficient in protectia otelului din structurile metalice ce functioneaza sau

sunt expuse la apa de mare.

Acoperirile catodice contin un metal care este catod in raport cu substratul. Acoperirile

cu nichel sau otel inoxidabil sunt catozi in raport cu otelul obisnuit pe care il protejaza cu succes.

Procedeul de pulverizare termica permite aplicarea de straturi din materiale exotice precum tantal

pentru medii extrem de corozive.

In aceste cazuri de protectii este necesara ermetizarea straturilor depuse (inchiderea porilor)

pentru a impiedica accesul mediului coroziv la substratul protejat.

31

Sunt preferate procesele care dau cele mai dense acoperiri ( HVAF, HVOF, plasma si acoperiri

fuzionabile). Acoperirile mai groase dau o protectie mai buna decat cele subtiri.

Acoperirile neutre precum cele ceramice pe baza de oxid de crom sau aluminiu asigura

o protectie excelenta la coroziune in aproape toate mediile izoland substratul de mediu. In

general un material neutru nu va accelara coroziunea materialului de baza chiar daca acoperirea

este penetrabila (poroasa), dar trebuie evitata corodarea substratului pentru a evita exfolirea. Este

recomandata ermetizarea acoperirii.

Sculele si matritele acoperite prin pulverizare termica au un cost semnificativ influentat

de aceasta operatie. Gratie unei investitii consistente, folosind pulverizarea termica, durata de

viata a matritelor si sculelor acoperite duce la o perioada de folosire indelungata in comparatie cu

cele neacoperite. Materialele de acoperire care maresc durata de functionare a matritelor, includ

materialele cu rezistenta ridicata la uzura in conditii de temperatura si mediu agresiv chimic.

Refacerea geometriei (Restaurarea) pieselor uzate sau gresite in timpul prelucrarilor

mecanice este o aplicatie curenta pentru pulverizarea termica. Beneficiile sunt: costuri scazute,

performante ingineresti crescute si/sau marirea duratei de folosire.

In plus fata de aplicatiile originale, acoperirile prin pulverizare termica folosite pentru repararea

reperelor uzate, ca de exemplu lagarelor subdimensionate, role de tipografie etc, sunt un mod

rapid si economic pentru refacerea dimensiunilor.

Acoperirile dielectrice, realizate prin pulverizarea termica a pulberilor ceramice, sunt

cele mai des folosite in industria aerospatiala, industria electronica, industria energetica (centrale

eoliene) si a automobilelor.

Oxidul de aluminiu depus in jet de plasma realizeaza o acoperire densa care este capabila sa

reziste la mii de volti in functie de grosimea acoperirii.

Acoperirile de emisie folosesc o matrice impregnata cu un agent de eliberare (antilipire)

pe baza de teflon sau silicon. Aceste straturi antilipire sunt folosite in industria cauciucului,

adezivilor, plasticului sau produselor alimentare.

32

Acoperirile de tractiune sunt folosite pe rolele de tiparire sau in industria hartiei pentru

a apuca sau alimenta hartia. Deoarece tractiunea acoperirii depinde substantial de rugozitatea

suprafetei sale, aproape orice material poate fi utilizat pentru a realiza o suprafata de tractiune.

Totusi in majoritatea cazurilor unde este recomandata o astfel de acoperire, este prezenta in mare

masura si uzura si de aceea cele mai bune acoperiri sunt pe baza de carburi sau aliaje de nichel.

Bibliografie:

http://library.utm.md/lucrari/Tipografia/2008/68/Reconditionarea_pieselor_auto_DS.pdf

http://www.scribd.com/doc/17429314/Metode-de-Repatatii-Proiect-Complet

http://ro.wikipedia.org/wiki/Metalizare

http://www.plasmajet.ro/ro/content/metalizarea-cu-sarma

http://www.plasmajet.ro/ro/content/procesul-de-pulverizare-termica-de-combustie-cu-pulbere

http://www.gordonengland.co.uk/

http://www.youtube.com/watch?v=oQ9pjivjgDo

http://www.youtube.com/watch?v=5qO2qcpu7cM

33

http://www.youtube.com/watch?v=_LpbG9UZrV4

http://www.youtube.com/watch?v=pnf5nxaAbeY

http://www.youtube.com/results?search_type=&search_query=Plasma+Jet+Romania&gl=US&h

l=uk

http://www.youtube.com/watch?gl=SG&feature=related&hl=en-GB&v=c_8akBHg7mk

http://www.messer.ro/Messer_in_Romania/Castolin_Eutectic/index.html