Ievads: Desmitgade nodilumizturības noteikšanai, izmantojot siltumenerģijas un kinētiskās enerģijas simfoniju
Uz vārsta lodītes V- formas griezuma virsmas pārklājumam, kura biezums ir tikai 200 mikrometri, ir uzdevums izturēt nepārtrauktu eroziju vairākus gadus vai pat vairāk nekā desmit gadus. Šo "mikrobruņu" veiktspēja ir tieši atkarīga no tā, kā tās tiek radītas - izsmidzināšanas procesā, katrai pulvera daļiņai tiek piešķirta noteikta temperatūra, ātrums un stāvoklis. Starp daudzajām virsmas inženierijas metodēm,virsskaņas liesmas izsmidzināšana (HVOF)unAtmosfēras plazmas izsmidzināšana (APS)ir kā divi atšķirīgi "mikrokalšanas meistari", veidojot pārklājumu pasauli ar ievērojami atšķirīgiem fizikālajiem principiem.
Nepareiza izvēle ne tikai nozīmē, ka pārklājums var priekšlaicīgi sabojāties, bet arī var izraisīt pārklājuma nolobīšanos augstās temperatūras un spiediena atšķirības, izraisot katastrofālu sekundāro nodilumu. Tongbols uzskata, ka izpratne par šo divu pamattehnoloģiju būtības būtiskām būtiskām atšķirībām nav specializēta tēma procesu inženieriem, bet gan galvenā zināšanu bāze katram lēmumu pieņēmējam, kurš cenšas nodrošināt vārstu uzticamu darbību ilgtermiņā,zinātnisku izvēli.
Tehniskā analīze: kinētiskā dominēšana pret termisko pārākumu - Divu procesu fiziskās būtības un veiktspējas kartes
Galvenā atšķirība starp HVOF un APS ir enerģijas pārnešanas veidā uz pulvera daļiņām un iegūtajā daļiņu stāvoklī, kas tieši nosaka pārklājuma galīgo struktūru.
1. Virsskaņas liesmas izsmidzināšana (HVOF): "auksti blīvs" process, ko virza kinētiskā enerģija.
Darbības princips:Degviela (petroleja, ūdeņradis utt.) tiek enerģiski sadedzināta sadegšanas kamerā, radot augstspiediena gāzi, kas tiek paātrināta līdzvirsskaņas ātrums (parasti > 1500 m/s)caur aunu sprauslu. Pulveris tiek ievadīts šajā ātrgaitas{1}}gāzes plūsmā, tiek paātrināts un uzkarsēts līdz pus-izkusušam vai plastiskam stāvoklim, ar ārkārtīgi lielu kinētisko enerģiju, kas ietekmē substrātu.
Galvenās īpašības: "Liels ātrums, salīdzinoši zema temperatūra". Daļiņu temperatūra parasti ir tikai nedaudz virs tās kušanas temperatūras, bet ātrums ir ārkārtīgi augsts.
Pārklājuma veiktspējas priekšrocības:
Īpaši-blīva un augsta līmēšanas izturība:Intensīvā plastiskā deformācija, ko izraisa liela ātruma{0}} daļiņu trieciens, ir kā "kalšana", saspiežot daļiņas kopā,ar pārklājuma porainību, kas ir mazāka par 1%un savienojuma stiprība parasti pārsniedz 70 MPa.
Īpaši-augsta cietība un nodilumizturība:Zemās siltuma padeves dēļ tiek novērsta cieto fāžu, piemēram, volframa karbīda, sadalīšanās un oksidēšanās lidojuma laikā, ļaujot maksimāli saglabāt oriģinālā pulvera cietību. WC-Co pārklājuma cietībaviegli sasniedz virs HV1200.
Zema oksidēšanās un zems stress:Zemāka daļiņu temperatūra samazina oksidāciju, un izveidotais pārklājums galvenokārt ir pakļauts spiedes spriedzei, kas veicina biezu pārklājumu sagatavošanu.
Ierobežojumi:Ierobežota kausēšanas spēja keramikas materiāliem ar augstu kušanas temperatūru (piemēram, alumīnija oksīdu, cirkoniju); pārklājuma virsma ir salīdzinoši raupja, un parasti tai nepieciešama turpmāka slīpēšana un pulēšana.
2. Atmosfēras plazmas izsmidzināšana (APS): "izkausēta nogulsnēšanās" process, ko virza siltumenerģija.
Darbības princips:Smidzināšanas pistolē elektriskā loka jonizē darba gāzi (piemēram, argonu, slāpekli, ūdeņradi), veidojotplazmas strūklu pārsniedz 10 000 grādus.Pulveris tiek nosūtīts strūklas centrā un tiek uzreiz uzkarsēts līdz pilnībā izkusušam stāvoklim, un pēc tam ar lielu ātrumu (apmēram 200–400 m/s) tiek izsmidzināts uz pamatnes, saplacināts un ātri sacietēt, veidojot pārklājumu.
Galvenās iezīmes: "Augsta temperatūra, salīdzinoši mazs ātrums".Tam ir īpaši augstas temperatūras spēja izkausēt gandrīz visus materiālus.
Pārklājuma veiktspējas priekšrocības:
Materiāla daudzpusība:Var izsmidzināt gandrīz uz visiemmetāli, sakausējumi, keramika un kompozītmateriāli,īpaši labi sagatavo oksīda keramikas pārklājumus (piemēram, Al2O3, Cr2O3, YSZ).
Lieliska ķīmiskā stabilitāte un izturība pret koroziju:Sagatavotajam keramiskajam pārklājumam ir viendabīga struktūra un ārkārtīgi spēcīga ķīmiskā inerce, kas padara to par ideālu izvēli, lai cīnītos pret ķīmisko koroziju, augstas -temperatūras oksidācijas un izolācijas prasībām.
Pārklājuma struktūras vadāmība:Pielāgojot parametrus, var iegūt noteiktu porainības diapazonu, ko var izmantot, lai sagatavotu termiski barjeras pārklājumus vai nodilumizturīgus pārklājumus, kuriem nepieciešama poru uzglabāšana.
Ierobežojumi:Pārklājums var saturētvairāk oksīdu ieslēgumu un mikroskopisku poru(parasti virs 2-5%); savienojuma stiprība parasti ir zemāka par HVOF; ārkārtīgi liela siltuma padeve var termiski ietekmēt vārsta lodītes pamatni un radīt lielāku iekšējo spriegumu pārklājumā.
3. Atlases lēmumu matrica: “Labākā atbilstība”, pamatojoties uz darbības apstākļiem
|
Novērtēšanas izmēri |
Vēlamā ātrgaitas{0}}liesmas izsmidzināšana (HVOF) |
Vēlamā atmosfēras plazmas izsmidzināšana (APS) |
|
Galvenie atteices režīmi |
Abrazīvs nodilums, erozija (piemēram, ogļu virca, rūda, katalizators) |
Korozija, oksidācija, augstas{0}}temperatūras nodilums, nodilums |
|
Serdes pārklājuma materiāli |
Volframa karbīds (WC), hroma karbīds (Cr3C2) un citi metālu karbīdi |
Alumīnija oksīds, hroma oksīds, cirkonijs un cita keramika |
|
Darba temperatūra |
Vidēji-zema līdz vidēji augsta-(< 800°C |
Ultra-high (>800 grādi, piemēram, siltuma barjeras pārklājumu pamatslānis) |
|
Saistīšanas stiprības prasības |
Īpaši augsts, spēj izturēt lielas spiediena atšķirības un triecienus |
Augstāks, bet ķīmiskās aizsardzības veiktspējas svars ir lielāks |
|
Pārklājuma blīvuma prasības |
Īpaši blīvs, necenšas iekļūt |
Pieļaujamā kontrolētā porainība, uzsverot ķīmisko barjeru |
Pamatojoties uz gadu pieredzi, pielāgojoties darba apstākļiem, TongBall ir apvienojis šo lēmumu matricu ar faktiskajiem lietas datiem, lai izveidotu standartizētu atlases vadības sistēmu, kas atvieglo ātru un precīzu procesu saskaņošanu.
Gadījuma pārbaude: Dažādiizsmidzināšanas metodes nodrošina ļoti atšķirīgus servisa rādītājus vienā un tajā pašā darbības stāvoklī
Akmeņogļu pulvera padeves regulēšanas vārsts lielā termoelektrostacijā, vārsta lodītei jādarbojas ātrgaitas-ogļu pulvera gāzes plūsmā, kas satur augstas-cietības silikāta daļiņas. Sākotnējais plāns bija izmantotplazmas izsmidzināšanas hroma oksīda pārklājums, betpārklājums stipri sabojājās smaga nodiluma dēļ vidēji ik6 mēneši.
Tehniskā diagnostika un shēmu salīdzināšanas pārbaude:
Neveiksmju analīze:TongBall tehniskās komandas pārbaudē atklājās, ka pārklājuma virsma ir pārklāta arkailcirtes vagas,un daži pārklājuma apgabali nolobījās loksnēs no saskarnes. Analīze norādīja, ka galvenais atteices cēlonis bija nepietiekama cietībaAPS hroma oksīda pārklājums un nepietiekama saķere ar pamatni,nespēj pretoties cieto daļiņu mikroskopiskai griešanai.
Shēmu salīdzināšanas tests:
TongBall izgatavoja trīs vārsta lodīšu paraugus: A paraugs turpināja sākotnējo APS hroma oksīda shēmu; Izmantotais paraugs BHVOF volframa karbīdspārklājums; ParaugsC lietotsHVOF hroma karbīda pārklājums.
100 stundu paātrināts salīdzinošais tests ir veikta ar TongBall simulēto darbības apstākļu erozijas testēšanas iekārtu.
Datu rezultāti:
A paraugs (APS):pārklājums ievērojami zaudēja svaru ar nodiluma ātrumu15 mg/kg.
B paraugs (HVOF-WC):veiktspēja bija vislabākā ar nodiluma pakāpi tikai1,2 mg/kg,pārklājuma virsma bija gluda un tikai nedaudz pulēta.
Spietiekami daudzC (HVOF-Cr3C2):Nodiluma pakāpe ir2,5 mg/kg, kas ir pat labāk nekā A paraugam.
Pielietojums uz vietas un ilgtermiņa ieguvumi-:Pēc elektrostacija pilnībā pieņemtaHVOF volframa karbīda pārklājuma vārstu lodītes, ko iesaka TongBall, to kalpošanas laiks tika pagarināts līdz vairāk nekā 36 mēnešiem. Vienam vārstam ikgadējie ietaupījumi uzturēšanas izmaksās un dīkstāves zaudējumi sasniedza vairākus simtus tūkstošus juaņu. Šis salīdzinošais gadījums ir kļuvis par šīs jaudas grupas fo izsmidzināšanas procesa atlases standartur vārsti ar augstu nodilumizturību sausiem pulvera materiāliem.
Vērtības palielināšana: ne tikai debatēs par procesiem, bet arī koncentrējieties uz būtisku "kļūmes režīmu" saskaņošanu.
Izvēloties izsmidzināšanas procesu, iekļūšana vienkāršās "tehniskā pārākuma" debatēs ir vienpusīga{0}}. Patiesā gudrība slēpjas:
No "pārklājumu pārdošanas" līdz "risinājumu pārdošanai": Tongball vērtība ir balstīta uz todziļu ieskatu jūsu konkrētajā atteices fizikā,ieteikt vai pielāgot visatbilstošāko “materiālu{0}}procesu” kombināciju, nevis nodrošināt standarta procesa izvēlni.
Kopējo dzīves cikla izmaksu optimizācija:Sākotnējās procesa izmaksu atšķirības, ņemot vērā vairākas vai vairākas reizes{0}}atšķirību kalpošanas laikā, ir nenozīmīgas. Pareiza izvēle tieši noved pievisaptverošu izmaksu strukturāls samazinājums, piemēram rezerves daļu, darbaspēka un dīkstāves risku.
Iepriekšēja risku novēršana:Uz zinātnisku analīzi{0}} balstīta procesa atlase var novērst potenciālos, periodiskos atteices riskus piegādes ķēdes pašā sākumā.
TongBall vienmēr ir pieturējies pie pārliecības, ka pārklāšanas procesu izvēle nekad nav tehniskas sacensības, bet gan precīza saskaņošana ar darba apstākļu un atteices modeļu būtību. Tas ir galvenais priekšnoteikums, lai nodrošinātu vārstu uzticamu ilgtermiņa darbību.
Aicinājums uz darbību: nākamā pārklājuma izvēle sākas ar zinātnisku diagnozi
Vai esat neapmierināts ar esošo vārstu pārklājuma kalpošanas laiku? Vai jūs mulsina pārklājuma procesa iespēju izvēle jauno projektu plānošanā?
Ļaujiet Tongball kļūt par jūsu pārklājuma tehnoloģiju "ģimenes ārstu".
Norādiet sava vidējā sastāva, nodiluma formas un ekspluatācijas apstākļu parametrus, unTongBallnodrošinās:
Salīdzināšanas ziņojums par pārklājuma procesu un materiālu izvēli, pamatojoties uz bojājumu analīzi
HVOF un APS procesa paraugu galveno veiktspējas datu salīdzinājums (tostarp izturība, cietība, porainība utt.)
Pielāgota kompozītmateriālu pārklājumu sistēmas projektēšanas shēma jūsu darbības apstākļiem
Strādāsim kopā ar zinātnisku procesu atlasi, lai izveidotu visizturīgāko un noturīgāko pamatu jūsu vārstu nodiluma ceļam.
