Ochrana proti opotřebení žárovým stříkáním plamenem a HVOF

Nezávazná poptávka

Žárové stříkání plamenem patří k nejstarším a zároveň nejprověřenějším procesům žárového stříkání. Plamen hořák-kyslík taví přídavný materiál – jako prášek, drát nebo tyčinku – urychluje částice a nanáší je na předem připravený povrch součásti. Tam se okamžitě splošťují a tvoří lamelární vrstvu pro ochranu proti opotřebení, korozi, erozi a oxidaci nebo pro obnovu rozměrů opotřebených součástí.

Na rozdíl od svařovacích procesů základní materiál zpravidla není roztaven. Přilnavost nastává převážně mechanicky vzájemným zaklíněním s zdrsněným povrchem, doplněna částečnými mechanismy difuze a adheze. Tím zůstává tepelný příkon relativně nízký – proces je zvláště vhodný pro součásti citlivé na teplotu nebo deformace.

Prostřednictvím procesních variant drátové žárové stříkání plamenem, práškové žárové stříkání plamenem a vysokorychlostní žárové stříkání plamenem (HVOF) a dále stříkání a vtavení lze pokrýt spektrum od hospodárné protikorozní ochrany po vysoce otěruvzdornou funkční vrstvu.

Žárové stříkání plamenem pro protikorozní ochranu, ochranu proti opotřebení a obnovu rozměrů

Žárové stříkání plamenem nasazujeme cíleně tam, kde je třeba součásti plošně povlakovat, chránit před opotřebením a korozí nebo obnovit jejich geometrii – bez roztavení základního materiálu a s nízkým tepelným příkonem. Prostřednictvím drátových, práškových a HVOF variant a dále stříkání a vtavení lze proces přizpůsobit materiálu, požadavku na vrstvu a geometrii součásti.

Drátové žárové stříkání plamenem pro protikorozní ochranu a rozměrový návar

Robustní technologie s relativně vysokými rychlostmi nanášení – ideální pro kovové ochranné povlaky, antikorozní vrstvy a rozměrové návary na ocel, hliník, bronz nebo zinkové slitiny.

Práškové žárové stříkání plamenem pro ochranu proti opotřebení a speciální slitiny

Velká materiálová rozmanitost – tvrdokovové materiály, samovolně tekoucí slitiny, kompozitní materiály. Tvrdost, houževnatost a třecí chování vrstev lze cíleně nastavit přes složení prášku.

HVOF / vysokorychlostní žárové stříkání plamenem pro nejvyšší kvalitu vrstvy

Vyšší energie částic vytvářejí hustší, pevně přilnavé vrstvy s nižší porozitou – vlastnosti vrstev se blíží výkonnějším procesům stříkání, při ekonomicky přijatelných nákladech na zařízení.

Tvrdé návary pomocí stříkání a vtavení

Nastříkat samovolně tekoucí slitinu, poté vtavit plamenem nebo v peci – výsledkem je hustá, bezpórová vrstva se skutečným metalurgickým spojením se základním materiálem.

Obnova rozměrů opotřebených funkčních ploch

Hřídele, ložisková místa, těsnicí plochy a tělesa lze cíleně obnovit do jejich původní geometrie – hospodárná alternativa k výměně součásti.

Výhody žárového stříkání plamenem v průmyslovém použití

Žárové stříkání plamenem kombinuje hospodárné povlakování s velkou materiálovou flexibilitou a nízkým tepelným příkonem. Základní materiál zpravidla není roztaven, takže geometrie součásti a mikrostruktura zůstávají do značné míry nezměněny.

Prostřednictvím drátového žárového stříkání plamenem, práškového žárového stříkání plamenem, HVOF a stříkání s vtavením lze proces přizpůsobit aplikaci, materiálu a rozpočtu na zařízení – od tenké protikorozní ochrany po vysoce otěruvzdornou vrstvu tvrdokovu.


                                        Nízký tepelný příkon bez roztavení

Nízký tepelný příkon bez roztavení

Protože základní materiál není roztaven, geometrie součásti a mikrostruktura jsou do značné míry zachovány. Ideální pro součásti citlivé na teplotu nebo deformace.


                                        Široká materiálová rozmanitost

Široká materiálová rozmanitost

Drát, prášek nebo tyčinka jako přídavný materiál – od nelegovaných ocelí přes nerezové oceli, hliník a bronz po tvrdokovové materiály a samovolně tekoucí speciální slitiny.


                                        Vrstvy od desetin milimetru po několik milimetrů

Vrstvy od desetin milimetru po několik milimetrů

Prostřednictvím varianty procesu a parametrů lze nanášet tenké funkční vrstvy i silné rozměrové návary pro obnovu opotřebených součástí.


                                        Hospodárné i pro velké plochy

Hospodárné i pro velké plochy

Ve srovnání s PTA nebo laserovým navařováním jsou náklady na zařízení a provoz výrazně nižší – žárové stříkání plamenem je hospodárnou volbou pro plošné povlakování a protikorozní ochranu.


                                        Definovaná porozita cíleně využitelná

Definovaná porozita cíleně využitelná

Vrstvy žárového stříkání plamenem mají lamelární strukturu s definovanou porozitou – podle aplikace cíleně výhodná, například pro ukládání maziv v kluzných plochách.


                                        Metalurgické spojení pomocí stříkání a vtavení

Metalurgické spojení pomocí stříkání a vtavení

Nastříkat samovolně tekoucí slitiny a poté vtavit – výsledkem je hustá, bezpórová vrstva se skutečným metalurgickým spojením. Vrstvy kompozitů s tvrdými materiály s wolframovými karbidy jsou možné.


                                Kdy je žárové stříkání plamenem vhodnou volbou?

Kdy je žárové stříkání plamenem vhodnou volbou?

Žárové stříkání plamenem je vhodnou volbou vždy, když je třeba součásti plošně povlakovat, chránit před korozí nebo opotřebením nebo obnovit jejich geometrii – aniž by základní materiál mohl být tepelně namáhán. Také tam, kde je definovaná porozita cíleně využívána, například pro ukládání maziv, ukazuje proces své přednosti.

Typické oblasti použití jsou dopravní technika, strojírenství a výroba zařízení, údržba, protikorozní ochrana a obnova rozměrů a tvaru hřídelí, ložiskových míst, těsnicích ploch a těles.

Žárové stříkání plamenem je zvláště vhodné pro aplikace, kde:

  • základní materiál musí být tepelně chráněn, například u tenkostěnných nebo deformacemi ohrožených součástí.

  • plošné protikorozní nebo protiopotřebové vrstvy mají být hospodárně nanášeny.

  • hřídele, ložisková místa, těsnicí plochy nebo tělesa musí být rozměrově obnoveny.

  • definovaná porozita má být cíleně využívána, například jako zásobník maziva v kluzných plochách.

  • skutečné metalurgické spojení s tvrdými návary wolframového karbidu má být dosaženo pomocí stříkání a vtavení.

Žárové stříkání plamenem v porovnání s jinými svařovacími procesy

Zařazení a charakteristiky žárového stříkání plamenem

Žárové stříkání plamenem, mezinárodně Flame Spraying, je proces žárového stříkání s plamenem hořák-kyslík jako zdrojem energie. Přídavný materiál – drát, prášek nebo tyčinka – je roztaven v plameni a vrhán na připravenou součást. Charakteristické je, že základní materiál zpravidla není roztaven – přilnavost nastává převážně mechanicky.

Tím zůstává tepelný příkon relativně nízký a geometrie součásti a mikrostruktura jsou chráněny. Tloušťky vrstev od několika desetin milimetru po několik milimetrů jsou možné. Ve vysokorychlostní variantě (HVOF) jsou energie částic a kvalita vrstvy výrazně zvýšeny – při mírných nákladech na zařízení.

Se stříkáním a vtavením lze charakter spojení vrstvy cíleně změnit: samovolně tekoucí slitina je nejprve nastříkána a poté vtavena – výsledkem je hustá, bezpórová vrstva se skutečným metalurgickým spojením se základním materiálem.

Rozdíly oproti obloukovému stříkání, plazmovému stříkání a PTA svařování

Obloukové stříkání

Obloukové stříkání je nejpřímější alternativou v rámci procesů žárového stříkání – rovněž drátové, ale s elektrickým obloukem mezi dvěma dráty jako zdrojem energie místo plamene hořák-kyslík. Výhodami jsou vyšší rychlosti nanášení a lepší adhezní pevnost v tahu. Omezení: zpracovat lze pouze elektricky vodivé drátové materiály. Žárové stříkání plamenem si zachovává výhodu s širší materiálovou rozmanitostí – s práškem, tyčinkami a nevodivými materiály – a jednodušší technologií zařízení a mobilní aplikací.

Plazmové stříkání

Plazmové stříkání je vysoce kvalitní protějšek v procesech žárového stříkání – s výrazně vyššími teplotami procesu lze zpracovávat i vysokotavitelné materiály jako keramiku a oxidy. Vrstvy jsou hustší a kvalitativně hodnotnější. Žárové stříkání plamenem je ve srovnání jednodušší, robustnější a méně nákladné – hospodárná volba, když specifická kvalita vrstvy plazmového stříkání není pro aplikaci nezbytně nutná.

PTA svařování

PTA navarovací svařování (Plasma Transferred Arc) není proces stříkání, ale tavným metalurgickým navarovacím procesem: základní materiál je lokálně roztaven, navarovací vrstva je plně metalurgicky spojena – s odpovídajícím promísením a vyšším tepelným příkonem. Žárové stříkání plamenem naproti tomu vytváří čistě mechanicky přilnavou vrstvu bez promísení základního materiálu. Se stříkáním a vtavením lze tuto mezeru překlenout tím, že vrstva žárového stříkání plamenem je metalurgicky spojena následným vtavením.

Precizní technologie. Jasný proces. Jak pracujeme.

Každý projekt navařování probíhá podle strukturovaného pracovního postupu – od počáteční analýzy součásti až po zkontrolovanou navarovací vrstvu. Výsledkem jsou reprodukovatelné výsledky přizpůsobené podmínkám zatížení, materiálu a provoznímu prostředí.

1. Analýza součásti

V prvním kroku jsou zaznamenány geometrie, materiál a provozní podmínky součásti. To zahrnuje typ zatížení – jako opotřebení, koroze nebo tepelné namáhání – a také požadované vlastnosti vrstvy. Na tomto základě je vybrán vhodný svařovací proces a navržen postup.

2. Výběr svařovacího přídavného materiálu

V závislosti na požadavcích se používají různé svařovací přídavné materiály a slitiny, například pro ochranu proti opotřebení, protikorozní ochranu nebo tepelnou odolnost. Výběr materiálu je přizpůsoben základnímu materiálu a následnému zatížení, aby bylo dosaženo trvale stabilního spojení.

3. Příprava součásti

Před navařováním je součást odpovídajícím způsobem připravena. To zahrnuje čištění povrchu, odstranění nečistot a případně mechanickou přípravu oblasti povlakování. Čistý povrch je základem pro metalurgické spojení a reprodukovatelnou kvalitu vrstvy.

4. Navařování

Navařování se provádí s přesně nastavenými procesními parametry. Tepelný příkon, přívod materiálu a rychlost svařování jsou řízeny specificky, aby se řízeně nastavila tloušťka vrstvy a chování penetrace. Výsledkem jsou homogenní navarovací vrstvy s definovanými vlastnostmi.

5. Kontrola kvality

Po navařování je vrstva podle potřeby mechanicky opracována, například soustružením nebo broušením, aby bylo dosaženo požadované rozměrové přesnosti. Nakonec se provádí kontrola kvality svaru a navarovací vrstvy, než je součást vrácena zákazníkovi.

capilla-ansprechpartner-andreas-frische.webp
Andreas Frische
Technické vedení

Nalezení správného svařovacího procesu

Nejste si jisti, který svařovací proces je správný pro Vaši aplikaci?

Podporujeme Vás při výběru a kombinování správných procesů.

+49 5202 97790-54
Dostupný od 07:45 do 16:30 hod.
a.frische@capilla-gmbh.de
Dostupný od 07:45 do 16:30 hod.


                                Bez správného svařovacího přídavného materiálu neexistuje stabilní řešení.

Bez správného svařovacího přídavného materiálu neexistuje stabilní řešení.

Při žárovém stříkání plamenem prášek, drát nebo tyčinkový přídavný materiál, energie částic a varianta procesu (drát, prášek, HVOF) určují vlastnosti vrstvy – od tenkých protikorozních vrstev přes rozměrové návary po povlaky tvrdokovů s wolframovými karbidy.

capilla dodává prášky, dráty a samovolně tekoucí slitiny pro drátové žárové stříkání plamenem, práškové žárové stříkání plamenem a HVOF, doplněno o systémy kompozitů tvrdých materiálů pro stříkání a vtavení – přizpůsobeny zatížení, základnímu materiálu a aplikaci.

Přejít na svařovací přídavné materiály

Automatizované svařovací procesy v capilla LKZ

V Laserovém kompetenčním centru (LKZ) capilla spojuje moderní technologie pro automatizované povlakování a výrobu. Pomocí laserových procesů jsou součásti přesně stavěny, tepelně zpracovávány a přizpůsobovány aplikaci. Tloušťka vrstvy, nanášení materiálu a procesní parametry lze přesně řídit – i pro komplexní geometrie a sériové aplikace.

Výsledkem jsou řešení povlakování a výroby, která jdou nad rámec konvenčních svařovacích procesů a v této formě s tradičními přístupy nelze realizovat.

Více o capilla LKZ

Časté dotazy k žárovému stříkání plamenem

Žárové stříkání plamenem je proces žárového stříkání, při kterém je přídavný materiál – jako drát, prášek nebo tyčinka – roztaven plamenem hořák-kyslík a nanášen na předem připravený povrch součásti. Roztavené stříkané částice se při dopadu splošťují, okamžitě tuhnou a tvoří vrstvově budovaný povlak.

Na rozdíl od svařovacích procesů základní materiál zpravidla není roztaven. Přilnavost nastává převážně mechanicky vzájemným zaklíněním se zdrsněným povrchem, doplněna částečnými mechanismy difuze a adheze. Tím zůstává tepelný příkon nízký – proces je zvláště vhodný pro součásti citlivé na teplotu nebo deformace.

capilla nasazuje žárové stříkání plamenem pro protikorozní ochranu, ochranu proti opotřebení, obnovu rozměrů a tvrdé návary pomocí stříkání a vtavení.

Při žárovém stříkání plamenem je přídavný materiál nepřetržitě přiváděn do plamene hořák-kyslík – jako prášek, drát nebo tyčinka. Plamen generuje jak teplo pro tavení, tak urychlení vznikajících stříkaných částic. Dodatečné procesní plyny zvyšují rychlost částic a podporují transport materiálu na povrch součásti.

Částice dopadají na připravený – obvykle tryskáním zdrsněný – povrch, okamžitě se splošťují a tuhnou v lamelární struktuře. Přilnavost vzniká primárně mechanickým zaklíněním s hloubkou drsnosti, doplněna mechanismy difuze a adheze. Pečlivá příprava povrchu je rozhodující pro pevnost přilnavosti a kvalitu vrstvy.

capilla radí k vhodné variantě procesu a správné přípravě povrchu pro každou aplikaci.

Rozdíl spočívá ve formě přídavného materiálu. Při drátovém žárovém stříkání plamenem je nepřetržitě podávaný drát přiváděn do plamene a roztaven. Tekutý materiál je atomizován a nanášen na součást. Výhodami jsou jednoduchá manipulace, robustní technika a relativně vysoké rychlosti nanášení – typické oblasti použití jsou protikorozní ochrana a rozměrové návary na ocel, hliník, bronz nebo zinkové slitiny.

Při práškovém žárovém stříkání plamenem je přídavný materiál přiváděn do plamene ve formě prášku. Tato varianta nabízí výrazně větší materiálovou rozmanitost – komplexně legované materiály, tvrdokovové materiály, samovolně tekoucí slitiny a kompozitní materiály lze zpracovávat. Tvrdost, houževnatost, odolnost proti korozi a třecí chování vrstev lze cíleně nastavit přes složení prášku.

capilla volí drátovou nebo práškovou variantu v závislosti na materiálovém systému, požadavku na vrstvu a hospodárnosti.

Vysokorychlostní žárové stříkání plamenem (HVOF, High Velocity Oxygen Fuel) je výkonnější varianta práškového žárového stříkání plamenem. Prostřednictvím optimalizovaného výkonu plamene a vyšších rychlostí částic jsou vytvářeny vrstvy s výrazně vyšší hustotou, nižší porozitou a lepší pevností přilnavosti. Vlastnosti vrstev se blíží těm výkonnějších procesů žárového stříkání.

HVOF je nasazováno zvláště tam, kde jsou požadovány vysoce kvalitní protiopotřebové nebo funkční vrstvy – například povlaky tvrdokovů s wolframovým karbidem-kobaltem na válcích, hřídelích nebo funkčních plochách. Investiční a provozní náklady přitom zůstávají ekonomicky přijatelné a výrazně pod těmi procesů laserového navařování.

capilla dodává práškové materiály a kompozitní materiály pro HVOF povlaky s tvrdokovem, speciálními slitinami nebo samovolně tekoucími systémy.

Centrálními výhodami jsou nízký tepelný příkon, široká materiálová rozmanitost, hospodárné náklady na zařízení a provoz a škálovatelnost od tenkých protikorozních vrstev po několik milimetrů silné rozměrové návary. Základní materiál zpravidla není roztaven – geometrie součásti a mikrostruktura zůstávají do značné míry zachovány.

Nevýhodou může být zpravidla jen mechanická přilnavost, doplněná charakteristickou porozitou vrstvy. Podle požadavku je to výhodné (zásobník maziva) nebo nevýhodné (koroze v porozitě). S HVOF lze zvýšit hustotu vrstvy, se stříkáním a vtavením dokonce dosáhnout skutečného metalurgického spojení.

capilla volí vhodnou variantu procesu (drát, prášek, HVOF, stříkání a vtavení) cíleně podle požadavku a součásti.

Spektrum materiálů je výjimečně široké. Při drátovém žárovém stříkání plamenem jsou nelegované a legované oceli, nerezové oceli, hliník, bronz, měď a zinkové slitiny standardem – ideální pro protikorozní vrstvy a rozměrové návary. Při práškovém žárovém stříkání plamenem jsou navíc zpracovávány komplexně legované materiály, tvrdokovové materiály a samovolně tekoucí speciální slitiny.

Zvláště zajímavé jsou kompozitní systémy s podíly tvrdých materiálů, jako je wolframový karbid. V kombinaci se samovolně tekoucími matricemi na bázi niklu a následným vtavením vznikají vysoce otěruvzdorné kompozitní vrstvy se skutečným metalurgickým spojením – zvláště výkonné řešení pro vysoce namáhané funkční plochy.

capilla vede dráty, prášky a samovolně tekoucí slitiny pro všechny průmyslově relevantní materiálové systémy.

Žárové stříkání plamenem se průmyslově používá v širokém spektru aplikací. V protikorozní ochraně jsou nanášeny kovové ochranné povlaky, často drátovým žárovým stříkáním plamenem se zinkem, hliníkem nebo bronzem. V ochraně proti opotřebení se používají práškové varianty a HVOF s tvrdokovmi, karbidovými kompozitními materiály nebo samovolně tekoucími slitinami.

V oblasti obnovy rozměrů jsou hřídele, ložisková místa, těsnicí plochy a tělesa cíleně navařovány, poté mechanicky obrobeny na požadovaný rozměr. Typické odvětví jsou strojírenství a výroba zařízení, dopravní technika, čerpadlový a armaturní průmysl, energetická technika a údržba průmyslových součástí.

capilla nasazuje žárové stříkání plamenem pro protikorozní ochranu, ochranu proti opotřebení a obnovu rozměrů individuálně navržené.

Žárové stříkání plamenem je zvláště vhodné pro opravy opotřebených nebo poškozených součástí, když základní materiál nesmí být tepelně namáhán a je hledána hospodárná alternativa k výměně součásti. Typické opravy jsou obnova rozměrů ložiskových míst, těsnicích ploch, hřídelí a těles a dále stavba ztracených funkčních ploch.

Díky nízkému tepelnému příkonu zůstávají geometrie součásti, mikrostruktura a vlastnosti materiálu do značné míry nezměněny. Po nástřiku je vrstva mechanicky obrobena na požadovaný rozměr – součást je poté funkční, v mnoha případech s vylepšenou odolností proti opotřebení nebo korozi ve srovnání s původním stavem.

capilla podporuje hospodárné opravy vysoce kvalitních součástí prostřednictvím vhodně navržených aplikací žárového stříkání plamenem.

Volba procesu se řídí požadavkem na vrstvu, materiálem a hospodárností. Drátové žárové stříkání plamenem je první volbou pro protikorozní ochranu a rozměrové návary s kovovými přídavnými materiály – robustní, rychlé a relativně levné. Práškové žárové stříkání plamenem se používá, když jsou požadovány materiálová rozmanitost a podíly tvrdokovů, například při ochraně proti opotřebení s tvrdými fázemi.

HVOF (vysokorychlostní žárové stříkání plamenem) je volbou pro nejvyšší kvalitu vrstvy, nízkou porozitu a nejlepší pevnost přilnavosti – například pro povlaky tvrdokovů na válcích nebo vysoce zatěžovaných funkčních plochách. Stříkání a vtavení dosahuje skutečného metalurgického spojení a je první volbou pro nejvýše namáhané vrstvy ochrany proti opotřebení.

capilla volí proces žárového stříkání plamenem přizpůsobený součásti, zatížení a hospodárnosti.

Žárové stříkání plamenem využívá plamen hořák-kyslík jako zdroj energie. Jiné procesy žárového stříkání – například obloukové stříkání, plazmové stříkání nebo stříkání studeným plynem – pracují s elektrickou energií nebo vysokotlakými plyny a dosahují v závislosti na variantě vyšších energií částic, jiných vlastností vrstev nebo vhodnosti materiálů.

Žárové stříkání plamenem je ve srovnání zvláště hospodárné, robustní a flexibilně nasaditelné – i mobilně a bez velké investice do zařízení. Plazmové stříkání dosahuje vyšší kvality vrstvy při výrazně vyšších nákladech na zařízení. Stříkání studeným plynem se vzdává tavení částic a je vyhrazeno pro speciální případy. HVOF je vysokovýkonná varianta žárového stříkání plamenem a překlenuje mezeru k výkonnějším procesům stříkání.

capilla radí k výběru procesu v celém spektru procesů žárového stříkání a navařování.