Külmpihustus on tahkes olekus sadestamise protsess, mille käigus alumiiniumpulber kiirendatakse kuumutatud rõhu all olevas gaasivoolus ülehelikiiruseni ja seotakse aluspinnaga tugeva plastilise deformatsiooniga löögi ajal. Kuna osakesed ei sula kunagi, sadestub protsess alumiiniumi temperatuuril, mis on palju madalam materjali sulamistemperatuurist, mistõttu on sellest saanud väljakujunenud meetod kulunud või kahjustatud alumiiniumkomponentide taastamiseks, selle asemel, et need lammutada. Remonditööd ehitatakse üles kiht-kihilt, seejärel viimistletakse tavapärase töötlusega, seega kasutatakse tehnoloogiat mõõtmete taastamiseks, poorsuse tihendamiseks ja olemasolevale detailile korrosioonikindla või juhtiva kihi lisamiseks.
Kuidas alumiiniumist külmpihustusliimimine toimib
Sidumine sõltub pigem osakeste kiirusest kui kuumusest. Iga pulbriosake peab ületama konkreetse materjali ja osakese suuruse kriitilist kiirust; sellest lävest allpool põrkub osake lihtsalt tagasi ja erodeerib pinda, samas kui sellest tunduvalt kõrgemal osake deformeerub ja moodustab metallurgilise sideme all oleva kihiga. Puhta alumiiniumi puhul jäävad kriitilised kiirused tavaliselt vahemikku 600–700 m/s ja täpne väärtus sõltub pulbri suuruse jaotusest, hapnikusisaldusest ja raketikütusest.
Raketigaas:lämmastik on alumiiniumi standardvalik, samas kui heelium võimaldab sama kiirust madalamal gaasitemperatuuril ja madalamal stagnatsioonirõhul.
Gaasi tingimused:Alumiiniumi sadestamisel on tüüpiline sisselaskerõhk ligikaudu 2 kuni 5 MPa gaasi eelsoojendusega kuni ligikaudu 500 kraadi C.
pulber:sfääriline gaasipihustatud alumiiniumpulber vahemikus umbes 15–45 mikromeetrit annab kõige ühtlasema sadestusefektiivsuse.
Seisund ja travers:düüsi ja substraadi vaheline kaugus on ligikaudu 10–30 mm robottraversiga, mis hoiab sadestamisnurka peaaegu risti.
Sadestamise efektiivsus:tavaliselt 70–90 protsenti alumiiniumi puhul õigete parameetritega alumiiniumist aluspinnal, ülejäänu on ülepihustus, mis kogutakse kokku ja ringlusse võetakse.
Osakeste kiirust ei mõõdeta otse joa sees, seetõttu kasutatakse voolu iseloomustamiseks ja jälgimiseks selliseid instrumente nagu Doppleri kiirusmõõturid; nende seadmete kalibreerimine kindlaksmääratud töötundide intervallidega on standardne kvaliteedinõue kvalifitseeritud külmapihusti töökodades. Protsessi aknad luuakse katseliselt iga pulbri ja substraadi kombinatsiooni jaoks, kuna kriitiline kiirus nihkub sulamisisaldusega ning suure magneesiumi- või ränisisaldusega alumiiniumsulamid käituvad erinevalt kaubanduslikult puhtast alumiiniumist.
Substraadi ettevalmistamine ja mõõtmete taastamine
Võlakirja kvaliteet otsustatakse enne esimest läbimist. Aluspind rasvatustatakse, seejärel aktiveeritakse oksiidi eemaldamiseks ja ankurdusprofiili loomiseks liivapritsiga puhta alumiiniumoksiidi või sarnase abrasiiviga. Pinnale jäänud õli, niiskus või lahtine oksiid muutub kihistumise tasapinnaks, seega kontrollitakse ettevalmistuse ja pihustamise vahelist intervalli ning pind hoitakse kogu aeg kuiv ja tolmuvaba.
Mõõtmete taastamiseks valmistatakse kahjustatud ala esmalt ette töötlemise või lihvimise teel, et eemaldada pragunenud ja saastunud materjal ning paljastada terve metall, ning parandusõõnsuse serv on üldiselt faasitud nii, et pihustatud kiht ankurdatakse mehaaniliselt piirile. Pihustusnurgad hoitakse risti ja kate on ehitatud kontrollitud käigudesse, mis piiravad komponendi temperatuuri tõusu. Õhukeseseinalised konstruktsioonid saavad sellest lähenemisviisist eriti kasu, sest madal soojussisend väldib moonutusi ja kuumuse mõjutsooni, mida tekitavad sulamisprotsessid, nagu keevitamine või laserkatted.
| Remondi etapp | Tüüpiline kontrollpunkt |
|---|---|
| Pulbri käitlemine | Partii jälgitavus, niiskuse kontroll, osakeste suuruse kontrollimine |
| Pinna ettevalmistamine | Lõhkeprofiil ja puhtus, maksimaalne säilivusaeg enne pihustamist |
| Sadestumine | Gaasi rõhk ja temperatuur, liikumiskiirus, seisak, läbimiste arv |
| Järel{0}}töötlemine | Kuumtöötlus või kuumisostaatpressimine, töötlemine lõppmõõtmeteni |
| Ülevaatus | Poorsusaste, sideme tugevus, kõvadus, juhtivus, jääkpinge |
Postitus-töötlemine, mis parandab remondi kvaliteeti
Kuna pihustatud alumiinium on töödeldud, kergelt poorne struktuur ja parandatud ala omadusi parandatakse tavaliselt pärast sadestamist termilise või mehaanilise töötlemisega.
Kuum isostaatiline pressimine:umbes 350 kraadi C või kõrgemal temperatuuril pressimine võib sulgeda enamiku osakestevahelistest tühimikest ning tõsta tihedust ja väsimusjõudlust sepistatud väärtuste lähedale.
Kuumtöötlus:substraadi sulamile kohandatud kontrollitud lõõmutamistsükkel või vananemistsükkel leevendab jääkpingeid ja taastab sademetega kõvenevate sulamite puhul osa algse kasutuskahjustuse käigus kaotatud tugevusest.
Laseršokk- või löökpiening:tekitab pinnale survepinget ja võib pikendada väsimust, kui parandatud piirkond on tugevalt koormatud.
Mikro-kaaroksüdatsioon või anodeerimine:pakub viimistletud pinnale korrosioonikaitset ja on sageli ette nähtud osadele, mis puutuvad kokku niiskete või soolaste tingimustega.
CNC viimistlus:toob sademe tagasi joonise mõõtmetele ja võib saavutada pinnaviimistluse Ra 0,8 mikromeetrit või paremat, sobides kokku ümbritseva töödeldud pinnaga.
Standardid, kvalifikatsioon ja ülevaatus
Kvalifitseeritud külmpihustustööd reguleerivad ametlikud protsessi spetsifikatsioonid; sõjaliste materjalide sadestamise standard külmpihustuse jaoks on tavaline võrdlusraamistik, mida toetavad mujal tootmises kasutatavad üldised metallurgilised katsemeetodid. Pingetestimine järgib standardit ASTM E8/E8M, mikrosisendumise kõvaduse testimine järgib ASTM E384 ja valmis sademe korrosioonikontrollimisel kasutatakse neutraalset soolapihustustesti vastavalt standardile ISO 9227 või ASTM B117. Kui parandatud osa peab jääma elektrit juhtivaks, kasutatakse pöörisvoolu juhtivuse mõõtmist, et kinnitada, et sade jääb kindlaksmääratud protsendi piiresse põhimaterjali väärtusest.
Lennukriitilise alumiiniumremondi tüüpilised aktsepteerimiskriteeriumid hõlmavad poorsust alla 0,3 protsendi sadestatud kihis, sideme tugevust, mida mõõdetakse tunnistajakupongide tõmbe- või nihketestiga, jääkpinget, mida kontrollitakse röntgendifraktsiooniga, kui nõue on nõudlik, ja mõõtmete kontrollimist joonise tolerantsiga. Mittepurustav kontroll ühendab sisemiste defektide ultraheliuuringu ja paksude, tavaliselt üle 3 mm paksuste lõikude kompuutertomograafiaga skaneerimise, et kinnitada, et pole jäänud sidumata ala ega tühimikku. Iga pulbripartii, iga gaasiballoon ja iga protsessi parameetrite komplekt salvestatakse, et parandus oleks täielikult jälgitav selle sisendmaterjalidega.
Kus külmapihusti remonti kasutatakse
Alumiiniumist külmpihusti remonti kasutatakse lennunduses, raudteel, energeetikas ja üldtehnikas. Kompressori korpused, käigukasti korpused, pumba korpused, klapipesad, silindripead ja soojusvaheti komponendid taastatakse regulaarselt, nagu ka õhukeseseinalised paneelid, mille moonutusi tuleb vältida. Seda tehnoloogiat kasutatakse ka materjalide lisamiseks uutele osadele, näiteks ehitades erinevale aluspinnale juhtiva alumiiniumikihi või kandes valandile korrosioonikindla kattekihi. Kaasaskantavad süsteemid on muutnud väliremondi praktiliseks: remondi, mis kunagi nõudis täielikku keevitusprotseduuri ja pikka seiskamist, saab nüüd lõpule viia ühes vahetuses ning kohapeal teostatakse järeltöötlus.
Korduma kippuvad küsimused
K: Milleks kasutatakse külmpihustusega alumiiniumi remonti?
See taastab kulunud, korrodeerunud või mõõtmetelt alamõõdulised alumiiniumkomponendid, ehitades metalli ilma seda sulatamata, ning seda kasutatakse korpustele, korpustele, pumba- ja klapikorpustele, paneelidele ja soojusvahetitele, millele järgneb töötlemine lõpliku suuruseni.
K: Miks on osakeste kiirus olulisem kui temperatuur?
Liimimine tekib plastilise deformatsiooni teel löögi ajal, nii et iga osake peab ületama materjali spetsiifilise kriitilise kiiruse, puhta alumiiniumi puhul umbes 600–700 m/s. Sellest väärtusest madalamal põrkuvad osakesed kinni ja kleepumise asemel pinda erodeerivad.
K: Kas külmpihusti nõrgendab või moonutab põhikomponenti?
Kuna sade jääb sulamistemperatuurist tunduvalt allapoole, on kuumusest mõjutatud tsoon väike ja moonutused piiratud, mis on keevitamise ja laserkattega võrreldes peamine eelis, eriti õhukeseseinalistel osadel.
K: Kas pärast külmpihustamist on vaja kuumtöötlust?
Mitte alati, kuid kuumisostaatiline pressimine või sulamile vastav vananemistsükkel sulgeb osakestevahelise poorsuse, leevendab jääkpinget ja parandab väsimust, nii et see on tavaline suure koormusega või ohutusega seotud remonditööde puhul.
K: Kuidas külmpihustatud alumiiniumi remonti kontrollitakse?
Poorsust kontrollitakse kupongidel ja detailidel, sideme tugevust kontrollitakse tunnistajaproovidega, juhtivust kinnitatakse pöörisvoolutestiga ning ultraheli- või kompuutertomograafia abil tuvastatakse sisemised tühimikud ja sidumata alad.
K: Millist pinna ettevalmistamist on vaja?
Aluspind rasvatustatakse ja seejärel pritsitakse puhta abrasiiviga, et eemaldada oksiid ja luua ankurdusprofiil, ning pihustamine algab kontrollitud hoidmisaja jooksul, et aktiveeritud pind ei oksüdeeruks uuesti{0}} ega saastu.
