Công ngh phun ph.
Khái ni m và ph m vi ng c a công ngh phun ph
Khái ni m
Phun ph kim lo c mt k i Th y S tên là Max Ulrich Schoop phát minh ra t nh u c a th k 20 Nguyên lý c công ngh này là dùng ngu n nhi t (h quang, khí cháy, plasma) làm nóng ch y kim lo i l c dòng không khí nén i m nh làm phân tán thành th các h t nh , b n lên b m t v c chu n b s n (làm s ch, t o nhám) t o ra m t l p kim lo i ph dày theo yêu ct kim loi
1.1.1.2 m và ph m vi ng d ng ca p
Phun kim lo i có th ph c các kim lo i nguyên ch t, các h p kim c a chúng ho c v t li u phi kim lên m t kim lo i ho c b m t v t c ng khác B ng phun kim lo t o ra nh ng l p d n trên v t không d n, t o các l p chu nhing công d ng này r c k thut
Hình 1-u phun b ng khí cháy
i d ng kính kho ng 1.2÷3mm
Các ng d n khí ôxy, axêtylen và không khí nén có áp su u phun H n h p khí ôxy và axêtylen cháy cho ta ng n l i tác d ng c a ng n l u dây b t nóng ch ng th i không khí nén th i gi t kim lo i l ng
-9- làm b n ra nh ng h t kim lo i nh bay theo dòng khí nén v i t cao (kho ng 100
p lên b m t v p L p kim lo i ph trên b m t v t s c ng l n
i dây và có s c b n kéo không l n l m S c b n liên k t v i v t li
t c a l p ph s có nhi u tác d ng u mài
ch và t o nh p nhô, t t nh t là ti n hành phun ngay và không ch N lâu b m t làm s ch l i b ôxy hoá b i không khí
Kim lo i ho c h ng h p không th t i d ng dây thì có th i d ng b t (g u phun b t kim lo i)
Hình 1-2: nguyên t c làm vi c cu phun bng h n
Nhit cháy kim lo i có th c b ng ng n l a ôxy-axêtylen ho c b ng h n Hình 1- u phun s d ng h n, bu phun loi này có th phun các kim lo i m nóng ch y cao
gây cháy h i ta dùng ngu i v i hàn
n Kim lo i phun b ng d u phun h quang không nh t thi t ph i có tính ch t chung
M t khác kh d ng phun kim lo i không b h n ch b l n, nh c a v t ph Vì thi t b phun kim lo i r t d dàng di d ng và có th xách tay Phun
-10- kim lo i r t thích h p cho vi c ph c h i các ti t b c khu u, c c l p tr bi, cha ch a các khuy t t t c a v
i t u phun v i ng n l phun các kim lom nóng chPhun kim lo i hi n nay dùng cho các m
- Phc h i các chi ti t máy mòn
- S a ch a các khuy t t t xu t hi
- B o v chng g ng khí quy n
- B o v các chi ti t làm vi c nhi cao
- Thay th kim lo i m u b ng kim lo i phun
Tuy nhiên phun kim lo i còn có nh ng nh m sau:
- M i liên k t gi a các l p ph và kim lo i n n còn th p
- T n th t kim lo i nhi u d n giá thành s n ph m cao
- b n c a chi ti t (gi m gi i h n m i c a chi ti t)
- B m t phun luôn luôn yêu c u ph i làm s ch và t o nh p nhô
- i trình tay ngh công nhân k thuu ki n làm vi nh c
S hình thành và c u trúc c a l p phun ph
Nh m v s xu t hi n hi n l p phun ph
Phun kim loc bi t t lâu và t t hi n nhi u công trình nghiên cu khác nhau v c gi i thích s hình thành và tính ch t c a l p ph Có vi th m lý thuy
- Lý thuy t c a Karg, Katsch, Reininger
- Lý thuy c a Schenk t a Lý thuy t c a Pospisil sehyl
Theo pospisil-sehyl: l p ph b ng phun kim lo t hi n do các gi t kim lo i l ng b phun b ng m t dòng khí nén v i t r t cao (trung bình kho ng 200m/s) Các gi t này b phá v thành r t nhi u h t nh d ng c a các h , b ng kim lo i c a nó Theo b n ch t có th chia lo i thành hai nhóm
- Các kim lo i mà ôxyt c a nó khi phun l ng thì luôn t o thành các h t có th d ng hình c u
- Các kim lo i mà ôxyt c a nó khi phun r th nhôm, km) s t o thành nh ng h nh)
D ng c a các h i mà ch y u ch x y ra s ôxy hoá S ôxy hoá kim lo i th c ch t b u x y ra t quá trình làm ch y dây phun và ti p t c khi kim lo i l ng b u tách thành các h t nh thì b m t c a các h t
p ôxyt S ng ôxyt nhi u, ít là m t nhân t chính ng
p c a các h t r nh b ng th c nghi m vì quá trình này x y ra trong m t th i gian r t ng n, mà trong th ng r t l n t i t bám c a các phân t v i kim lo i n n
T các th c nghi m tác gi c a lý thuy t này tính toán và k t lu n r ng: các ph n t kim lo i trong th p trên b m t phun là th l ng
Theo Schoopa các h t kim lo c cung c p b i áp l c c p lên b m t phun th c t có s thay
i nhi t Th c nghi c r ng: nh ng h t kim lo i miêng vòi phun, b u b ngu c r t nhanh do tác d ng c a dòng khí nén Trong thp chúng s có s bi n d ng d o, do v y chúng liên k t v i nhau thành l p liên k t c Lý thuy t c a Kag, Katsch, Reininger
Lý thuy t này cho r ng nh ng h t kim lo i b ngu c là do tác d ng c a ngu a khí nén M vòi phun các h ng thái ngutr y s không x y ra s bi n d ng d o d Lý thuy t c a Schenk
Theo Schenk: nhi c a các h t phun ph i l ch y l x y ra s hàn ch t chúng v u này không th c t vì th p trên b m t b phun, kim lo i l p b m t n n có kh n nhi ch có th x y ra s hàn g n gi a các ph n t v i kim lo i n n
C u trúc c a l p phun kim lo i
L p ph b ng phun kim lo i có tính ch t và thành ph n khác h n v i v t li u
Trên hình 1 3 là c i c a l p ph b ng phun y r ng:
c a c u trúc này là nh ng t m kim lo i v c t 0,1 0,2 mm và chi u dày là 0,005 0,01 mm Các ph n t bi n d ng khác nhau và b phân cách v i nhau b ng m t l p ôxy m ng v i chi u dày 0,001 mm
C u trúc c a l p kim lo i ph a các c u trúc b ngu i l t ng t l ng có cn c u trúc bainit Ngoài nh ng ph n t n n này ra, trong l p ph còn ch a các ph n t nh không bi n d ng, nh ng ph n t p lên b m t n tr ng thái r n
S ngu i l nh c a các ph n t x y ra r t nhanh và b tác d ng b i t ngui l nh r t l n, nên trong c u trúc, ngoài dung d ch Fe-C còn có dung d c c a Fe- oxy do vc s xu t hi n trong m ch m ng, nh ng trung tâm này có bám c a l p ph
Trong l p ph thép có th có ôxyt, m t lo i ôxyt c hình thành riêng bi t, loi khác bao b c quanh các ph n t kim lo i bi n d ng Lo ng coi là bt l i, làm x u tính ch t tính ch c c a l p ph Lo i th m v liên k t các ph n t kim lo i riêng bi t Bên c nh các c u trúc trên, trong thành ph n c u trúc c a l p ph ph i k n m n các l x p Các l x c hình thành do s liên k t không ch t ch c a các ph n t kim lo i khi b bi n d ng Các l x p có trong c u trúc c a l p ph s t o cho l p ph nh ng tính ch t t t khi làm viu ki n c - 4)
Ngoài ra chúng ta phn thành ph n hoá h c c a l p ph kim lo i Nói chung thành ph n hoá h c (các nguyên t kim lo i) c a l p ph ng gi v i kim lo u (dây phun ho c b t phun)
B ng 1-1 cho ta th y s so sánh thành ph n hoá h c c a l p ph v i dây phun
y thành ph n hoá h c c a l p ph so v i thành ph n g ng b m 40 50% Nguyên nhân cgi ng b m là do b ôxy hoá trong quá gi trình phun
Hình 1-4: C u trúc a m t s l p ph a Vt liu phun III HA b V t li u III 10H 01 200 c Vt liu IIC 124 BK 01 200
Do phun kim lou dùng nhi nung ch y kim lo i và dùng dòng khí có áp su th i kim lo i l ng phân tán ra thành b ph lên b m t kim lo i n n Vì vi phun kim lo i b ng nhi t khí
Tu m v d u hi i b ng nhi t khí có các tên g i khác nhau:
Theo dng có: n n l a ga Theo ngu n nhi n quang
n c m ng cao t nh n l a ga bao g n lháp dùng nhi t b ng kích n khí
ng b o v ng (ngoài không khí) và
Theo d ng v t li u ph thì phun kim lo i còn chia ra: Phun b ng dây và phun b ng b t
1.1.3.1 b ng ng n l a oxy-axetylen a Khái ni m
V t li u ph (có th d ng dây ho c b c nung nóng ch y b ng ng n l a ga Kim lo i l ng b dòng khí nén phân tán thành b i v n t ng vào b m t kim lo c chu n b T i b m t chi ti t di n ra quá trình liên k t gia các ph n t c a hai pha kim lo t o thành l p ph b m c-5)
Hình 1- nguyên lý phun ph b ng ng n l a ôxy- axêtylen
1 Khí nén, 2- khí ôxy axetilen, 3- D y v t liu ph , 4- u phun, 5- Tâm ng n l a, 6 Vùng nóng c y, 7 - Ng n l a, 8 Dòng khí nén, 9 - L p ph , 10 Dòng ph n t kim lo i ph , 11- Kim lo i n n
Dây vt li u ph c p theo l trung tâm 2 và b nung ch y t i vùng tâm ng n l a
5 Dòng khí nén 8 phân tán lo i l ng thành b i và th n t 10
ng vào b m t kim lo 11 t o ra l p ph 9
Ph n ng khí cháy axetilen:
c gi i thích ph n ôxy còn l c l y t không khí xung quanh c Các thông s n chng phu ph
- ng kính l ng kính l u phun
- Áp su t khí cháy Pc, áp su t khí th i P t , mc tiêu th khí cháy G, t l h n h p khí ng dùng P c = (30 35) 10 3 Pa; Pt = (300 400) 10 3 Pa; (1KG/cm 2 100.000 pa; 1Mpa = 1.000.000 Pa) G = 0,5 2,5 m 3 /h, butan)
Các th ng s c a v t li u ph g m:
- C h t: 10 100 m, h t càng l n nóng ch y càng kém, m c tiêu hao b t: 0,5
ng kính dây v t li u ph , 1,5 mm, v n t c c p v t li u ph , 0,15 1m/s Các th ng s ngo i vi g m:
- Khong cách phun: 75 200mm, góc phun, 30 o C 90 o C;
Các thông s c a tia l a ga và dòng phân t g m:
- V n t c tia l a ga: 150 300 m/s, v n t c c a ph n t ph , 20 100 m/s, nhi t
cho v t li u b t 2473 o K, v t li u dây 2973 o K (O o ng v
1.1.3.2 b ng kích n khí a Khái ni m
n nhi t t o ra do kích n khí v i công su t hàng triu oát, v n t c ph n t ph t t i 800 1500 m/s, nhi t 3000 4000 o K b m c 6)
Hình 1 6 : nguyên lý phun ph b ng kích n khí
1 - Bung cháy, 2- B n, 3- Sóng nhi t, 4- Sóng n , 5- Kênh d n, 6-
Trong buc n p h n h p khí, ví d : C 2 H2 - O2 N 2 Khi b
n làm cháy h n h p khí, t o ra s ng nhi t 3, s ng n 4, t o ra s n ph m cháy c a h n h p khí 6 V t li u ph ng th i n p vào kênh Ng n l a 7 làm nóng ch y v t li u ph và b dòng khí có áp su o thành dòng ph n t 8 c Các thông s n chng l p ph
Thông s k t c u phun gng kính kênh d n d c , chi u dài kênh d n 1 c ,
ng l y d c = 8 10mm, l c = 1200- 2000 mm Hình d ng bóng b m t ng, t l d c /lcng nhin chng l p ph
M c tiêu hao khí G, t l khí cháy và ôxy , áp su t khí P
L y G = 0,2 6m 3 /h cho axetinle và ôxy, = 1,21, Portland = 0,05 0,15Mpa Thông s ngo i vi g m:
- Khong cách phun, 50 200mm
B n ch t c a n là l i d ng ng n l a h nung nóng ch y v t li u, r i dùng dòng khí có áp su t th i nh ng gi t kim lo i l ng thành dòng b i v i v n t ng vào b m t kim lo b m c 1-7)
1- Ng n l a h quang, 2- Dây kim lo i ph , 3- u phun, 4- - Công t c, 6- Dòng v t li u
Dây v t li c n i v i hai c n khác nhau nh công t c 5 Khi m ch
ng th i dây kim lo i 2 chuy ng nh p c n t dây 2 xu t hi n h quang làm nóng ch y kim lo i Khí th i phân tán nh ng gi t kim loi vào b m t kim lo i n n c Các thông s n chng l p ph
- u phun d c = 3 6 mm, hình d u phun, góc chéo nhau ca
- Công su t dòng h quang N d ; tiêu hao khí th i G
Kinh nghi m cho th y ch n N d 2000 10.000 KJ/kg và =
- ng kính dây, d T c ng l y d = 1 3,5 mm
Các th ng s ngo i vi g m:
- ng góc phun ch n 65 o 90 o , kho ng cách phun 60 150 mm
Các th ng s c a dòng v t li u gm:
- ng ch n c h t 10 100 m, v n t c bay c a h t t i ph u c a dòng ht n gn b m t kim lo i n n còn 50 150 m/s
Khi nhi tuyi (không) thì tr ng thái c a 2 nguyên ch t khí (H 2 , N2 bu có tr ng thái (a) chuy ng song song theo tr c X,Y, Z nhi 10 o K thì xu t hi n thêm chuy ng quay, n u ti p t n 1000 o K thì các phn thì các ph n t ng (b) S va ch m m nh l n nhau d n phân chia phân t (c) try m i ch t khí có nhi riêng, ví d : khí ôxy 3000 o
4500 o K Ti p t u ki n áp sut không khí b u nhi 10.000 o K Tr c t o thành v i ph n l n nguyên t ho c phân t n tích và ion âm bng
1- - n tích a - ng thái bTr u, b-Trng, c-Tr ng thái phân chia phân t , d-
ch thì t i v u phun giu vonfram (cc âm) và u thân
ng (ct hi n h quang, dòng khí 1 (argon ho xung
ng thc c p vào vùng nhi c nung ch y Khi g p khí th ii có áp su t l n, kim lo i l ng phân tán thành b i và bay v i v n t c cao
Hình 1-9: nguyên lý phun ph plasma
1- Dòng khí plasma, 2- ng c p v t li u ph , 3-Ngu n, 4-C c âm, 5-
1.1.3.5 b ng b c bay trong chân không a m và b n ch t c
c kim lo i trong chân không là làm b i ph , dòng ph n t d ng vào b m t kim lo i n t trên nó, t o ra l p lên k t
Thi t b ph kim lo ng chân không trên hình 1- 10
Hình 1-10: nguyên lý thi t b ph kiem lo i trong chân không
1- , 2- Bung ph , 3- V t li u ph , 4- Ngu ng, 5- Dòng v t li u ph , 6 - C a, 7 Chi ti t ph , 8- L p ph , 9- C a c p khí, 10 - T
Quá trình x y ra trong bu t lic b d ng dây nh ho c b c nung nóng b ng nhi n Chi ti t c n ph c treo phía trên bu ng (2) Khi nhi n yêu c u, v t li u ph (3) t c kh c b to ra bu ng chân không (2) Dòng phân t (5) ( ng khkác nhau, chuy ng và
p vào b m t kim lo i n t o ra l p ph (8)
c di n ra trong bu n kín có áp su t 13,3 133.10 -3 Pa Nh u kic nh y t do c n thi t cho ph n t lo i kim ph L c tác d ng làm chuy n r i dòng ph n t n b m t kim lo i n n (7) chính là do s chênh l ch áp su t c
Giá tr áp su t cao nh c vùng g n b m t b nh nht vùng b m t kim lo i n n (7) Ngoài chuyên nhân chênh l ch áp su t còn có nguyên nh khác làm chuy n r i ph n t ân n t tr
ng c a các ph n t tr ng thái ion còn làm cho l p ph có ch ng cao
Quá trình ph kim lo c các nhà khoa h c chia ra làm 3
n 1: S chuy n t tr ng thái r n ho c l ng c a v t li u ph sang tr ng thái r n ho c l ng c a v t li u ph sang tr ng thái kh
n 2: S hình thành dòng phân t và s chuyng cn b m t kim lo i n n
n 3: S c a các ph n t trên b m t kim lo i n n và s t o thành liên kt p ph
V n t c hình thành l p ph nh theo công th c [75]: cos 2
(1 - 4) Công th c (1-3) dùng cho ngu n b m
Công th c (1-4) dùng cho b m t b ng
- Góc phun a dòng ph n t m t ph ng h p ngu n b m;
- Góc phun a dòng ph n t i b m t kim lo i n n khi ngu n b t ph ng
Các v t li u chính dùng t phun
V t li u phun ph d ng dây
V t li u d m c p liên t u vào vùng ch y, thông
ng có các v t li a Nhôm (99,85% Al)
L p ph b b o v kim lo ng h p khuy ch tán v i m nhôm khuy ch tán và kim lo i n n, t c mt l p b o v ôxy hoá nhi c ph b ng nhôm có th dùng làm dây d n
ph b o v cho kim lo ôxy hoá Lo i k m này ch a 99,995% Zn c
Có kh t v b m t lo i n n, do v ph i phun ph l p kim i khác L lo p ph chng mu i, axit nóng
Tráng thi u axit cho chi ti t, ch ng ôxy hoá,
thi c trong s n xu gia d ng cho th c ph m e ng và hng
S d ng vi c phun ph ng và h p kim c ng có các lo i sau:
ng nguyên ch t ( 99,9% Cu) dùng cho m n;
ng nhôm ( 5 12% Al) v i b sung thêm thành ph n s ng
c bi n, ch ng ôxy hoá và ch u mòn t t;
ng ph t pho (0,03 0,35% Portland) lo i l p ph này ch u mòn cao vì v y dùng cho ving ho c ph c h i các ngõng tr c, b u ca t u thu
ng latun - lo i h p ch ng có tính ch ng s d ng các chi ti t
ng chì ( 23 42% P b ) l p ph b ng h ng chì có kh u mài mòn cao vì v m lót các chi ti t làm vi c t cao và t i tr ng l n f.Niken và h p ch t c a niken
Niken nguyên cht niken có kh c ph n l ng hoá ch t, không b c
Niken crôm (80% Ni và 20% cr) trên th c t v t li u này không b g trong
ng nhi ng axit và kim. g Thép cácbon và h p kim th p c a thép cá cbon
ng b m u mòn cho các chi ti t máy Thép ch
Loi thép này g m có: thép mactenxit và austenit
Mactexit dung ng ch ng mài mòn, ch p kim Fe Cr) Austenit (Fe Cr Ni và Fe Mn) có kh Cr
V t li u d ng thanh
D ng v t li u này ph bi c dùng b i các hãng c a M
V t li u d ng b t
- Xét v s n xu t thì kim lo i b i d ng dây và d ng th i
- m: t o ra nhi u ôxyt trong quá trình nung ch y trong phun ph
- chênh l c các h t d n v n t c và m c nóng chy khác nhau nên d n ch lo i tr c nhm này ch dùng kim lo i b c 44 74 m [4]
Nhôm, kng và hp kim bacbit
i v t li c t p h p t 2 lo i v t li u khác nhau nên mang tính ch t c a 2 v t li u t o ra nó
B t h p kim t t o x có tác d ng làm l p ph không b b t khí, r ng, ng m x
y t ng hp kim t a trên niken, crôm niken, coban có thêm thành ph n Bo và silic L p ph t h p kim trên cho kh u mòn, ch không khí v i nhi cao.
Keramic
Keramic là lo i v t li u có nhi nóng ch y cao (còn g i là vt li u khó nóng chy) Nhi nóng ch y có th n 3000 o C Keramic là h p ch t c a ôxy kim lo i, borit, nitrit, silicat, cacbit Trong s các h p ch c s d ng r
Thi t b phun ph kim lo i b ng nhi t khí
Khái ni m chung v ch t b
Thit b phun ph b ng nhi ng bao g m các b ph n và thi t b sau: ngung, b c p v t li u ph , b u khi ch trên hình 1-22
Hình 1-cha thi t b phun ph
H ng c p li u c a thi t b phun ph b ng nhith ng là:
Bunke - ng - thit b v n chuy c p li c trình bày trên hình 1-12
1- bunke, 2-ng, 3-thi t b v n chuy n , 4- u phun c c p v t li c yêu c u k t, trong h ng ngoài bun ke 1 dùng
c p v t li ng 2 cho phù h p v i yêu c u c a quá trình phun Thi t b v n chuy n 3 là khâu trung gian n ng 3 v i thi t b phun 4
Các d ng thi t b c p li u b t th hi n hình 1-13
Hình 1- nguyên lý các d ng thi t b c p li u b t a- dng, b- D ng rôto, c- d - d ng vít t i.
u c p li c chia ra theo d ng v t li u ph :
1- u c p li u b t (dùng cho v t li u ph d ng b t)
2- u c p li u dây (dùng cho v t li u ph d ng dây)
u c p li u b n li u có các d ng sau: d ng
ng, d ng rôto, d ng vít t i
dùng vt li u ph d nhiu c p li u S c p li nh v u mút nóng ch y c trò r t quan trong B i v y c u c p li c thi t k b u ch nh dây D n c u c p dây ph bi n mô t b (hình 1-14)
ch- Gi m t c, 3- n dây,4- u ch nh dây, 5- u phun
Thi t b phun ph b ng khí cháy Ôxy- axetylen
Phun ph b ng nhi t có ngu n nhi t ng n l bi n do kh ng d ng r ng rãi, v n, vp M t trong nh ng thi t b t b phun b ng khí cháy dùng cho c v t li u dây và b t
Nguyên lý chung c u t o c a thi t b trên hình 1-15
Hình 1- nguyên lý thi t b phun b ng khí cháy ôxy- axêtylen
u phun, 2 Bun ke c p li u, 3 - T u khi n,
4 B l c khí nén, 5 - h t Nguyên lý làm vi c c a thi t b c tóm t
Sau khi ch t khí ôxyaxêtylen và
ng d c t p trung vào t u khi n 3 và
c d u phun 1 Khi m i vi c chu n b , v t li c c p qua
T u khi l u ti t khí ti u phun 1
Các y u t n ch ng l p ph
Chng l p ph b ng b i các nhóm y u t sau:
c và c u t o bu ng chân không n ch ng c a quá trình ph S mt trong c a bu ng gây ng tn quá trình ph
Thng s làm vi c c a thi t b là công su t riêng tiêu hao cho vi c t n t ) m t riêng
ng tiêu hao cho m di n tích b m t kim lo i n n N t riêng
t ph i t các ph n và n chng l p ph Tóm l u ch nh công su t c a dòng ph n t s làm thay
i c u trúc và tính ch t c a l p ph
Lý hoá tính c a v t li u ph ng l n s b t
ng phun còn ph thu c vào hình d c c a v t li u ph V t li u có th d t
M i lo i v t li n mp lin vào vùng bn chng l p ph và xu t hi n c a quá trình phun
ng nhi v t li u ph nh
ng ion thì nhi c a v t li u ph không có vai trò quynh
Các thông s u t này là: Kho ng cách phun, góc góc c a c a dòng ph n t ng phun, nhi c c a chi ti t, áp sut trong bu
Khong cách phun ng ln chng l p ph nh lu t c a Lambert Knutxen
ng vào m t chi ti t thì t l thu n cosin góc c a dòng ph n t
nh lu ng phân t b m t chi ti t t l ngh ch v i bình
ng cách phun Kho ng cách phun thích h p 150 200 mm
* Áp su t trong bu ng (P) Áp su t tác d ng vào ph n t gây tr c ti p c nh y t do c a
u c a l p ph Áp su t trong bu ng ch n P 10 -2 Pa Khi P > 1,33.10 -1 Pa thì t b m gi
Nhi c a b m t chi ti t ng tr c ti bám c a l p ph , c u trúc l p ph , ng su p ph và các tính ch t khác c a nó Nhi t i thiu 0,3 nhi t nóng ch y c a v t li u n n
Các thông s a nhóm này là: M dòng ph n t ph (N, s ph n tng c a ph n t ph (W, EV/nguyên t ), m c ion hoá c a dòng ph n t )ni, %), v n t c c a dòng ph n t ng vào chi ti t (v, m/s)
M dòng ph n t t cao, t dày l p ph có th t 1 m/phút
M C KIM LO I B NG NHI T KHÍ B NG 1
pháp Phun ph b ng ng n l a khí ôxyaxêtylen Phun ph b ng h quang
n Phun ph b ng kích n khí Phun ph b ng plasma Ph bakh
- Các l p ph có công d ng khác nhau
- Ph bi phun b o v s n ph m CK d ng k t c u
- Các l p ph có công c ng khác nhau
- Dùng cho v t li u ph có nhi nóng chy cao (keramic)
- Phun ph c các v t li u có nhi nóng ch y cao
m - Không phun ph c vt liu có nhi nóng ch y cao > 3000 o
- Ch dùng cho v t li u có d ng dây
- Yêu c u có bu ng cách âm
CÔNG NGH CHU N B B M T KIM LO I N N
M a Công ngh chu n b b m t
T nh p nhô nh nh trên b m t kim lo i n n có kh h c v i ph n t kim lo i ph
Hin nay trên th gi n b b m c ph bi n s d ng
Công ngh chu n b b m c khi phun ph
Công ngh chun b b m t theo c khi phun ph có th bi u th sau ( hình 1-17)
T y r a chi ti t ki m tra khuy t t t
ng tròn và Gia công h quang (gai
Chng dính b m t không c n phun
Dùng các ch t hoà tan h ch c a các thành ph n xút
Khi làm s ch các ch t hoà tan h i ta dùng trichoet
ng ti n hành nhi 70 100 0 C và dùng cho ph n l n các kom lo i (k c kim lo i không ph o là s t) Sau khi làm s ch trong dung d ch hoà tan ph i nhúng chi ti c s b m c kh n t nh ng ch t b n còn l i
Làm s ch trong dung d ch ki m b ng tác s ng phân lý V c n i v i c c âm,
i tác d ng c n, trên b m t kim lo i thoát ra khí, ch ng h n Na và l p t c chúng ph n ng v c t c và hydrô Các hydrôxyt này s có tác d ng làm s ch d u m b ng b ng tác d ng hoá h pc Làm s ch b n phân là
t cho b m t hoàn toàn s ch vì th râ c m
Ngâm kim loch b ng hoá h c B ng cách ngâm này, b m t chi ti c kh ch t b y, gc khi ngâm v t ph c làm s ch d u m Ngâm làm sng dùng 10 20% dung d ch
Vic t o nhám l p b m c khi phun ph là nguyên công quan tr ng v i mm b b dính k t c a kim lo i ph v i b m t chi tic ph
m t kim lo i ho c phun bi, c t ren, gia công tia l n (gn)
i ta áp dt ren tròn, c t ren b ng cùng c i vi c s a lu ren, cu n dây có gia công phun cát là nh m khi ph các l p dày
Khi ch n m g pháp chu n b b m t c n ph b n dính kt c a l p ph , t i d ng b m t chi ti u ki n làm vi c c a b m t
Chiu dày l p ph chi tit hình tr
Thi t b d ng c Phm vi s d ng Min Max Công nhân B c
Phun cát 0,02 3,0 Phun cát 3 - 4 Thit b phun cát
S a ch a các khe n t c a chi ti ng g trang trí b ng phun kim lo i và cho các l p m khác
Dùng cho nh ng l p ph m ng và trong vi c ph c h i các tr c khu u c a ô tô
C t ren b ng 0,5 20,0 Tin 4 - 5 Máy ti n và dao c t ren
ph các chi ti t máy mòn (tr c và b c lót) b m c xêmentit và b m t không qua tôi
0,5 30,0 Tin 4 - 5 Máy ti n và dao c t ren, d ng c cán
ng h p trên và dùng cho các b m t tr trong c a các xi lanh
0,5 30,0 Tin 4 - 5 Máy ti n và dao c t ren, d ng c cán
Dùng cho các b m t qua xementit ho c qua
c bi t dùng cho chi ti t làm vi c v i t i trng l n
Máy ti n, náy bi n th và gá l p g i
Dùng cho các b m t qua xementit và tôi, chun b các b m t trong c a các xi lanh
t b và vt li u phun ph kim lo i b ng nhi t khí có th n nh
Có kh ng v t li u ph , không b h n ch v kíc h
c c a chi ti t, ít gây bi n d ng cho chi ti t và t u dày l p ph khá l n t 0,1 3mm
b ng ngn l a ôxyaxêtylen r t thông d ng do có thi t b không ph c t p, v n giá thành th p, tính v cao, dùng c cho các v t li u có nhi nóng chn 3000 o K
Nhng h n ch c i ch a ch t khí có ho t tính
Nhóm h p kim Ni Cr Si B có kh ng g , ch u mài mòn, ch u
c t p, lo i tr c ôxy và b t khí trong l p ph khi x lý nhi t, t c ng b m t chi ti t l p v i công ngh ph c h i chi ti t máy
kim lo i b ng b c bay trong chân không
T o ra l p ph kim lo i ch ng cao v c liên k t và m thu sut cao
h n ch do ph i có bu c s n ph m, thi t b ph c t p và chi phí cao nên ch ng d ng cho s n ph m có
c nh i chng và m thut cao có l p ph m ng
: NGHIÊN C U LÝ THUY T V BÁM DÍNH
Quá trình phun kim lo i quy c nhi u v v lý thuyc nghi lý thuy t khuy ch tán, quá trình hoá h c, các quy trình công ngh bám c a l p ph b ng phun kim lo i v i v t li u n n v n còn là m t v mà nhc, nhi u nhà khoa h c còn ph n m Nh ng nh n th c lý thuy t cho
n nay v bám c a l p ph v i v t li u n n có th c tóm ti các d ng sau:
L c dính bám c a h t kim lo i l ng bên b m t các ch t r n
Gi thuy t h p vào b m t chi ti tr ng thái l s có hi ng dính bám c m t gi t l ng lên b ma t c a ch t r n d a vào l b m t c a gi t l ng xung quanh nó
Hình 2 1: N u g i 12 là la gi t l ng và ch t r n
23 là la gi t l ng và không khí
13 là la ch t r n và không khí
cho gi t l ng gi li ng thái cân b ng thì [10] tr
Hình 2 1: S dính bám c a gi t l ng trên v t r n
1 Ch t r n 2 Ch t l ng 3 Không khí
Góc ph thuc vào b n ch t c a ba th , nó thay i tr s ch c a b m t N a th r n và th khí l a th r n và th l ng thì góc 0 < < 90 0
- Khi cos > 0 gi t l ng có d ng c p vào (hình 2 i t l ng dính
- Khi cos > 90 0 t c là 13 12 c góc (t là góc tù) gi t l ng có d ng cong ra (hình 2 ng h p này gi t l t b mt ch t r n Vì cos không l n, ta có:
Hình 2 2: Hình d ng gi t l ng a D ng c p vào b D ng cong ra
V i b m t làm nh 1) ph i có d ng (2 n h s K H s K là t l a di n tích m t nhám và di n tích b m t nh n gi n p
Làm gi m nhám thì di n, K luôn luôn l góc giu ki n dính bán t
Khi m t phân t hay mt nguyên t va vào b m t kim lo i, gi a chúng có l c liên kt phân t Vandervan L c này do tác d gi ng cc c a hai nguyên t hay phân t Khi tr ng tâm di n tích c n t do b không trùng v i tâm di n tích c a h t nhân nguyên t thành m t
ng c c Giá tr ng ci theo th i gian và giá tr trung bình theo th i gian b ng 0 N u m t phân t hay m t nguyên t ng cc
ng c a nguyên t ng c c thì gi a chúng có l c tác dng gi a chúng là:
- mômng cc r0 - Khong cách gi a hai nguyên t
hay phân t tác d ng v i b m t kim lo ng
i r nh b i vì các nguyên t kim lo i n m trong tr ng liên k t v i các nguyên t khác
c t cho th y l c liên k t c a nguyên t ch nguyên t n m b m t và nh ng nguyên t n m trong nh ng h sâu (hình 2 3b) có l c liên k i các nguyên t n m ch lõm (hình 2 c bi t l c liên k t nh nh p nhô là th p nh u này có th i thích là các nguyên gi t n m ch lõm liên k t v i nhi u nguyên t n m trong m ng tinh th k t l
Hình 2 3: ng c a v trí nguyên t n l c liên k t a Ch lõm b H sâu.
2.1.3 L c liên k t do ng c a l n tích kép:
Trong quá trình chuy ng nhi t các phân t d n có th chuy ng
t ra kh i ranh gi i c a b m t và t o thành m t l n t b m t kim lo i
Gi a l p n t và các nguyên t t o thành m t l n tích kép, m t c c là l p
n t , c c kia là các nguyên t b m t L c g i là l n t kép Khi có hai kim lo i ti p xúc v i nhau thì do s chênh l ch hi n th hai b m t, gia c n l c tác d ng L c
- di n tích riêng trên m di n tích c a l n t
S - di n tích ti p xúc (di n tích này ph thuc vào lc làm cho h t kim lo i b t l i vùng ti p xúc)
Lc F này ph thuc nhi u vào b n ch t c a kim lo i và các y u t b m t c a kim lo i ti p xúc
Liên k t kim lo i
Khi hai kim lo i ti p xúc v i nhau thì nguyên t c a kim lo i nh
ng c a các y u t nhi ng, khu ch tán vào m ng c a kim lo i kia t o thành nh ng vùng chuy n ti ch r n gi a hai kim lo a chúng có m i liên k t kim lo i M i liên k t này ph thuc nhi u nhi p xúc và ti trng thái b m kim lo i t
B ng các công trình th c nghi m các nhà nghiên c sung nh ng nh n thc v dính bám c a l p ph v i kim lo i b n b ng các hình th c sau:
- B ng s khu ch tán c a hai kim lo i v i nhau (k c kh ch tán t vi)
- B ng s hàn ho c hàn t vi v i nhau
- B ng s liên k t c a các ph n ng hoá h c
- B ng l c c a s co rút kim lo i khi k t tinh
c bi u th t s gi cht các ph n t kim lo p vào nh ng v trí nh p nhô c a m t kim lo i n bám dính này là m t nhân t quan tri vi toàn b bám dính c a l p ph
Khi nghiên c bám c a l p ph kim lo i và v t b ng cách phun N.N
ng minh r ng t ng vùng c a b m t có th n sau:
- T o nên m t ti o nên s d ch g n nhau c a các nguyên t kim lon m t kho có tác d ng hoá h c
- Hot tính và s tác d ng hoá h c c a các nguyên t kim lo i g n nhau s
n hình thành m i liên k t hoá h c b n v ng
- Các quá trình ph c h i (k t tinh l i, khuy ch tán t o ra pha m y ra tip theo có th nâng cao ho c làm gi m s c b n c a m i liên k t
u bi u hi n s bi i b mn ba bi u th s i tính ch t c liên k t b n v ng gi a l p ph và v t li u
c ph c n thi t ph i th c hi n t t u Còn s khu ch tán không
-41- nh t thi t ph i th c hi n ng do k t q a khi gia công nung nóng nhi cao (hoc sau khi ph )
2.1.5 Nhng nhân t nh h bám:
1.1.2.2 ng c a l c co rút kim lo i:
Lc t s co rút c a kim lo i có bám l p ph Nh ng ph n t kim lo p lên b m sau m t th i gian s t ngu i d n và trong l p ph xu t hi n ng su t do s co rút c a kim lo i ph ng su t xu t hi n do s dính k t c a l p ph v i kim lo i n c l i
Khi phun nhng b m t ngoài hình tr , ví d c l sinh ra do s co c rút c a l p ph là các n i l c nên r t y u do v y ng c (hình 2 4a) a) b) c) d) e)
Hình 2 4: ng su t trong l p ph
Nhng h p phun v i l p dày và kim lo co rút l n (ví d thép 0,1% cacbon) thì ng c a n i l c có th d n s n t d c trên l p ph
N i l c sinh ra do s i v i các b m t trong hình 2 4b, có ng x bám c a l p ph ng h p này s co rút tác d ng tâm, gây nên s tách r i l p ph v i b m kh c ph c nh m này, có nhi u bi n
t ph, làm ngu i l p ph t t ho c phun v i các l p ph m ng t n 0,1mm và ng v i m i l p ph c làm ngu i t t
i v i các l p ph trên b m t ph ng, ng su t sinh ra do s co rút c a kim loi ph có th d n s bi n d ng l p ph kim lo i n n ho c làm bong l p ph (hình 2 4 c, e, d)
t ph n t nh l p ph AB có chi u dài l, chi u cao h v i di n tích ti t di n chc gng th nh AB (hình 2 5)
Hình 2 5: Mô hình ph n t phun
Sau khi gi thi t r ng nhi c a ph n t trong th p là t 2 , nhi cng xung quanh là t 3 , ng su t sinh ra trong l p ph là:
1 - h s dãn n nhi t c a kim lo i ph (1/grad)
Vì l p ph có chi u dày nh u so vi m b qua s bi n d ng ti p theo khác Do v y s co ng n l p ph khi làm ngu i s là:
Do s co ng n cl cho nên trong l p ph s sinh ra ng su t kéo l l E
Và l c tách l p ph (theo các mép) kh i b m t chi ti t là:
[N] (2 15) Thay các giá tr 18) ta có:
T c vi c a các ph n t c lúc va ch m thì ng l ng làm tách l p ph ra kh i n s
Nói chung khi nghiên c bám c a l p ph kim lo i v i v t li u n n, c n thit phn ho t tính c a b m t n n, ho t tính này có ng l bám l p ph
Hot tính c a b m ng tr ng thái v ng Nguyên t trong kim lo i ng hc b trí trong các m ng và dao
ng xung quanh v trí c a nó
g n u xét v v trí c a nó, các nguyên t trên b m t khác v i các nguyên t b trí phía trong
Trên hình 2 6, bi u th s b trí nguyên t trên b m t chúng có m
Hình 2-6 S b trí nguyên t trong mng
Nguyên t 4 m t c u trúc không b phá v , có mng thoát kh i l n nh t
c l i nh ng nguyên t trong nh ng l p không liên t 1 có giá tr ng nh nh t.
Do nhm c a l p b m t mà ta th y r ng toàn b c a t t c các ph n t b m t s tham gia vào trong các ph n ng v i các nguyên t trong
ng gn v i b m p ph ) Nguyên nhân là trên b m t kim lo i
u v ng, nh ng khu v ng th
ng cao s sinh ra hing chênh l ch v ng cao có ho ph n ng v ng và tính
-44- cht lý hoá c a v t li u n n có th sinh ra s h p th , s dính và các ph n ng hoá h c
Nhng vùng khác nhau v ng không ch t o trong c còn ngay trong ph m vi nguyên t ng c a m t s nguyên t t t p trên b m t có th u ki n nh nh s r i kh i b m ng c n thi tách 1 nguyên t t m ng c c gng thoát hay còn gng ho t tính tách r i c a nguyên t
Chun b b m t là m t nhân t quy n chng c a l p ph kim lo i Chun b c khi ph ch y u là làm s ch d u m và t o nh p nhô b m t Có r t nhin b b m t
i v i b m t chu n b b c u trúc có tác d ng hoá h c c a ngâm s d n nâng cao ho t tính b m t Trong
i hình dáng hình h c ch y u B trên b m t hình thành m t l p màng m ng, l p này có th gi c ho t tính cao c a b m t trong th i gian dài, ho t tính này bi u hi n trong vi c gi m công thoát ra kh i b m t c n t , t n t d
Hot tính là b n ch t lý hoá cho nên trong m t s ng h p có ng t i
bám c a l p ph bám c t o nên do tác d a các phgi n t b ng l c liên k t Vandervan
n trên và c l i b m t Ho t tính b m t sau khi chu n b s gim d n theo th i gian vì do ph n ng c ng xung quanh ho c do s h p th cng làm ging t do c a b m t
ng v nh p nhô t vi c a b m t th c t chng minh r nh p nhô r t nh c t o nên b ng cách ngâm vào hoá ch t ch có th dùng cho quá trình hoá lý nh t i Còn các hình thp ph kim lo i ph i n nh p nhô b m t b
T nh ng khái quát trên, ta th c s ph thuc nhnh gi a tr ng thái b m t và ho t tính b m t có bám c a l p ph
Xét v hình d ng t vi b m t c a v t li u n n n l p ph c nhi u tác gi u công trình nghiên c c bám c a l p ph kim lo i ph thu nh p nhô c a v t li u n ng hình h ng hình h l n c a b m t th c t Nh ng k t qu thí nghi m cho th y r bám c a l p ph ng v i s nh p nhô b m n m t ph m vi gi i h n nh nh
Hình 2 7: Bi u th m i quan h v nh p nhô b m t
Hình 2-7 S ph thu c gi a s c b nhám b m t.
c n ng c a ch ng b m t sau khi chu n b bám dính c a l p ph , nhi u tác u th ng nh t r ng: chu n b b m t b gi hu dn các k t qu là:
- T o nên b m t có ho t tính cao
Hình 2 8 ng c a m t s y u t bám dính a ng c a kh ng cách phun h t kim lo nh p
- b n kéo, 2 - b n c t b ng c bi n c bám dính k c ng c a m l ch m bám dính
I Niken b - n n thép, II t Al203 b - n n thép t
Các ph n t kim lo p trên b m t o thành nh khác nhau so v i m t ph u phun và v trí g n nh t c a b m t chi ti t t u phun S p thng ch x y ra trung tâm c a trùm tia (hình 2 9)
u ki n c a t t c các v trí c u Do vy mà c u trúc c a m i l p ph xu t hi n trong t t c các ti t di theo dõi v này trên (hình 2 10)
Khi d ch chuy u phun t trái sang ph i trên b m t c a chi t b ti u ph b ng l p c a các ph n t biên (2), các ph n t này t o ra l p m ng (3), g i là l p trung gian (hình 2 ng v phía chi ti u phun s ph lên l p trung gian nhng ph n t trung tâm (1), nh ng ph n t nào t o ra l p ng thi các ph n t bên ngoài (2) l i t o ra l p trung gian m i gi p trung gian
(3) trên b m t c a chi tio ra l p ph m i (5) (hình 2 10c, d)
bám c a l p ph nh b ng m i liên k t tác d ng hoá h c qua l i c a các ph n t và b ng s nâng cao kh n d ng c a chúng trong th p và b ng s m s gi ng ôxyt trên b m t các ph n t B i v bám c a l p trung gian là nh nh t so v bám c a l v i v t li u n n t th th y r ng: s khác nhau v c u trúc l p có u c a l p ph kim lo i v i n và s phân b tích kim lo i trong chùm tia phun th
u, phía gi a tia phun có s t p trung n l n nh t và vùng này bi u th các thông s có l i nh t c a các ph n t Khu v c t o thành nh ng ph n t v nên không có s bi n d ng, có nhi u l p ôxyt và t o nhi u l x p L p phun kim lo c t o thành t nh ng ph n t trung tâm có
bám cao g p 6 l n so v bám c a các ph n t biên
1.1 NG C A CÁC Y U T CÔNG NGH B N BÁM DÍNH C A L P PHUN PH KIM LO I
1.1.2.6 ng ca các y u t công ngh b n bám dính
R t nhi u các y u t n chng l p h b n bám
u t công ngh ng r t ph c t n ch ng l p phun kim lo i M i y u t u có nh ng thông s Nghiên c u ng c a các y u t công ngh là xem xét s c ng tác c a các thông s n chng l p ph Nh ng y u t công ngh c g n li n v i quá trình công ngh phun ph có th t ch phun t
1.1.2.7 nh ng c a ch c p v t li u phun:
a y u t c p v t li u phun là t c p li u và m c tiêu hao v t li u phun
T c p li u n t c dài c a v t li u phun(có th là d ng dây ho c d ng b y V n t c gây n chng phun
V n t c l n thì li u phun c p vào nhi u, nóng ch y không k p, h t thô nhi u, ch t
ng b m t l p ph n t c nh , tiêu hao nhi t phun
-49- thp, hi u su t phu ph kém Do v y v n t c ph i l a ch n phù h p Tu pháp phun, v n t c c p v t li u phun khác nhau:
C h t c a v t li u: c h t l n có th nóng ch y h t, c h t quá nh tuy nóng chy nhanh kh g bám dính t s m t mát kim lo
- ng kính dây v t li u phun: 1 3,5mm
T phân tích trên rõ ràng là các thông s c a ch c p v t li n t c c p liu, m c tiêu hao v t li u phun và c h t c a v t lin các y u t khác Mu n tho u ki n k thu t ch có làm b c nghi m
1.1.2.8 ng c a ch làm vi c c u phun:
Mu có m t ch làm vi c, các thông s là: áp sut khí th i, áp su t khí cháy, m c tiêu hao khí cháy, t l gi a ôxy và khí
Tu mà các thông s m riêng
- b ng ng n l a ga thì thông s t khí cháy, áp su t khí ôxy, t l a ôxy và khí cháy gi
- b ng kích n khí, các thông s
các thông s ng giá tr t
Hình 2-11 Quan h gi b n bám dính ( a ) công su t riêng (N d ) và h s s d ng v t li u (K M )
b ng h n, các thông s t dòng h quang và m c tiêu hao khí th i (không khí nén) Công su c
ng riêng (Ndng cho 1kg vt li u phun Công sut dòng h quang quy t phun M t khác công su t dòng h quang l i
u ch nh công su t dòng Khi công su t dòng
n t c dòng tia h n t c chùm ph n t phun Trong gi i h n nh bám dính ( a ) Song l o làm gi m h s s d ng v t li u (KM) (hình 2 11) C hai thông s u ph i l a ch n b ng th c nghi chng l p ph bám dính)
b ng plasma, có các thông s t c a dòng plasma và mc tiêu hao khí th i
Công su t c a plasma g m có công su t toàn ph n và công su t hi u d ng n u
c công su t nói chung s c t chng l p ph
M c tiêu hao khí th i quy nh v n t c c a dò t c a ph n t kim lo c tiêu hao khí th i nhi làm nhi t c a dòng h quang plasma Trong th i gi i h n nh i làm nâng cao ch t l p ph t gi i h n tác d c l i (xem hình 2-12)
Hình 2- bi u di n s th ng c a công su t dòng plasma N d n m t s thông s k thut. a VC - v n t c nóng ch y, d h - C h t ph n t ph b Th - Nhi c a ph n t V , h - V n t c c a các ph n t
1.1.2.9 ng c a y u t chùm h n và dòng v t li u ph
Các thông s m: nhu c a dòng h quang và v n t c bay c a chùm phân t ph có th u ch c trong quá trình phun ph
Nhi c a dòng h nóng ch y kim lo i ph sung l p ph t
V n t c bay c a các ph n t u ch nh áp l c khí th
- V n t c trung bình c a dòng ph n t c a m có th khác nhau
- Phun ph b ng ng c l a ga: 20 100m/s
Hình 2- bám dính ph thuc vào kho ng cách phun l p t thép 45
T cho ta th y: kho ng cách phun g th bám dính th p, kho ng cách
rong gi i h n nh b ng cách phun l b n bám dính gi u này có th gi ng cách phun g n thì áp l c khí th i tác d ng lên b m t kim lo i n n m t l p kim lo i ph , còn kho ng cách phun quá l n thì áp l c khí th i gi m nhi u nên không
làm bám dính kim lo i ph
gây nhi u n chng phun nói chung
bám nói riêng gi a hai pha kim lo i (kim lo i phun và kim lo i n n)
Khi góc phun càng nh 0 thì t o nên s phun xiên càng nhi ng kim lo i b m t mát do không bám v i kim lo i n n càng l c l i góc phun càng g n 90 0 thì t o nên phun th bám c a các ph n t v t li
i ta ng minh r ng góc phun có th c là t 45 0 90 0 và góc 90 0 là t t nh t.
i v i kho ng cách phun ph i có th c nghi m m i có th c giá tr t ng h p c th
M t s bi u di n s th phthuc tính chlý c a c a l p ph ph thuc vào kho ng cách phun theo (hình 2-14, 2-15) Kho ng cách phun quá g c ng thp là vì lúc này l p phun b quá nóng M t khác kho ng cách phun g n, các h t phun
n khít v x c ng gi b mt gi chu mài mòn gi m
125 150 175 Hình 2- c ng ph thuc vào kho ng cách phun ph t thép C45
Hình 2- u mài mòn ph ch thuc vào kho ng cách phun l p ph t thép
th hình 2-14 và hình 2-15 ch bi u th s ph thu c c c ch u
u t kho ng cách phun (l) cho cá v t li u nêu trên
Tình tr ng b m t là y u t t r t quan tr ng cho vi c bám dính c a hai pha kim loi v bám dính ph thu c vào hình dáng t vi l p b m nh p nhô b m t là y u t t c gi a ph n t c a pha kim lo i phun v i pha kim lo i n n
t tính b m t kim lo i n i hình dáng hình h c ch là th y u
Hot tính gi a các ph n t và t bám b ng l c liên k t Vandervan
Chun b b m t b nh p nhô Các nhà khoa h ng minh r ng: trong m t gi u h n nh
NGHIÊN C U NH NG NG TH I C A NHI U Y U T CÔNG NGH T I B N BÁM DÍNH
Ki m tra m s và tính thích ng c a mô hình toàn h c
- di n tích riêng trên m di n tích c a l n t
S - di n tích ti p xúc (di n tích này ph thuc vào lc làm cho h t kim lo i b t l i vùng ti p xúc)
Lc F này ph thuc nhi u vào b n ch t c a kim lo i và các y u t b m t c a kim lo i ti p xúc
Khi hai kim lo i ti p xúc v i nhau thì nguyên t c a kim lo i nh
ng c a các y u t nhi ng, khu ch tán vào m ng c a kim lo i kia t o thành nh ng vùng chuy n ti ch r n gi a hai kim lo a chúng có m i liên k t kim lo i M i liên k t này ph thuc nhi u nhi p xúc và ti trng thái b m kim lo i t
B ng các công trình th c nghi m các nhà nghiên c sung nh ng nh n thc v dính bám c a l p ph v i kim lo i b n b ng các hình th c sau:
- B ng s khu ch tán c a hai kim lo i v i nhau (k c kh ch tán t vi)
- B ng s hàn ho c hàn t vi v i nhau
- B ng s liên k t c a các ph n ng hoá h c
- B ng l c c a s co rút kim lo i khi k t tinh
c bi u th t s gi cht các ph n t kim lo p vào nh ng v trí nh p nhô c a m t kim lo i n bám dính này là m t nhân t quan tri vi toàn b bám dính c a l p ph
Khi nghiên c bám c a l p ph kim lo i và v t b ng cách phun N.N
ng minh r ng t ng vùng c a b m t có th n sau:
- T o nên m t ti o nên s d ch g n nhau c a các nguyên t kim lon m t kho có tác d ng hoá h c
- Hot tính và s tác d ng hoá h c c a các nguyên t kim lo i g n nhau s
n hình thành m i liên k t hoá h c b n v ng
- Các quá trình ph c h i (k t tinh l i, khuy ch tán t o ra pha m y ra tip theo có th nâng cao ho c làm gi m s c b n c a m i liên k t
u bi u hi n s bi i b mn ba bi u th s i tính ch t c liên k t b n v ng gi a l p ph và v t li u
c ph c n thi t ph i th c hi n t t u Còn s khu ch tán không
-41- nh t thi t ph i th c hi n ng do k t q a khi gia công nung nóng nhi cao (hoc sau khi ph )
2.1.5 Nhng nhân t nh h bám:
1.1.2.2 ng c a l c co rút kim lo i:
Lc t s co rút c a kim lo i có bám l p ph Nh ng ph n t kim lo p lên b m sau m t th i gian s t ngu i d n và trong l p ph xu t hi n ng su t do s co rút c a kim lo i ph ng su t xu t hi n do s dính k t c a l p ph v i kim lo i n c l i
Khi phun nhng b m t ngoài hình tr , ví d c l sinh ra do s co c rút c a l p ph là các n i l c nên r t y u do v y ng c (hình 2 4a) a) b) c) d) e)
Hình 2 4: ng su t trong l p ph
Nhng h p phun v i l p dày và kim lo co rút l n (ví d thép 0,1% cacbon) thì ng c a n i l c có th d n s n t d c trên l p ph
N i l c sinh ra do s i v i các b m t trong hình 2 4b, có ng x bám c a l p ph ng h p này s co rút tác d ng tâm, gây nên s tách r i l p ph v i b m kh c ph c nh m này, có nhi u bi n
t ph, làm ngu i l p ph t t ho c phun v i các l p ph m ng t n 0,1mm và ng v i m i l p ph c làm ngu i t t
i v i các l p ph trên b m t ph ng, ng su t sinh ra do s co rút c a kim loi ph có th d n s bi n d ng l p ph kim lo i n n ho c làm bong l p ph (hình 2 4 c, e, d)
t ph n t nh l p ph AB có chi u dài l, chi u cao h v i di n tích ti t di n chc gng th nh AB (hình 2 5)
Hình 2 5: Mô hình ph n t phun
Sau khi gi thi t r ng nhi c a ph n t trong th p là t 2 , nhi cng xung quanh là t 3 , ng su t sinh ra trong l p ph là:
1 - h s dãn n nhi t c a kim lo i ph (1/grad)
Vì l p ph có chi u dày nh u so vi m b qua s bi n d ng ti p theo khác Do v y s co ng n l p ph khi làm ngu i s là:
Do s co ng n cl cho nên trong l p ph s sinh ra ng su t kéo l l E
Và l c tách l p ph (theo các mép) kh i b m t chi ti t là:
[N] (2 15) Thay các giá tr 18) ta có:
T c vi c a các ph n t c lúc va ch m thì ng l ng làm tách l p ph ra kh i n s
Nói chung khi nghiên c bám c a l p ph kim lo i v i v t li u n n, c n thit phn ho t tính c a b m t n n, ho t tính này có ng l bám l p ph
Hot tính c a b m ng tr ng thái v ng Nguyên t trong kim lo i ng hc b trí trong các m ng và dao
ng xung quanh v trí c a nó
g n u xét v v trí c a nó, các nguyên t trên b m t khác v i các nguyên t b trí phía trong
Trên hình 2 6, bi u th s b trí nguyên t trên b m t chúng có m
Hình 2-6 S b trí nguyên t trong mng
Nguyên t 4 m t c u trúc không b phá v , có mng thoát kh i l n nh t
c l i nh ng nguyên t trong nh ng l p không liên t 1 có giá tr ng nh nh t.
Do nhm c a l p b m t mà ta th y r ng toàn b c a t t c các ph n t b m t s tham gia vào trong các ph n ng v i các nguyên t trong
ng gn v i b m p ph ) Nguyên nhân là trên b m t kim lo i
u v ng, nh ng khu v ng th
ng cao s sinh ra hing chênh l ch v ng cao có ho ph n ng v ng và tính
-44- cht lý hoá c a v t li u n n có th sinh ra s h p th , s dính và các ph n ng hoá h c
Nhng vùng khác nhau v ng không ch t o trong c còn ngay trong ph m vi nguyên t ng c a m t s nguyên t t t p trên b m t có th u ki n nh nh s r i kh i b m ng c n thi tách 1 nguyên t t m ng c c gng thoát hay còn gng ho t tính tách r i c a nguyên t
Chun b b m t là m t nhân t quy n chng c a l p ph kim lo i Chun b c khi ph ch y u là làm s ch d u m và t o nh p nhô b m t Có r t nhin b b m t
i v i b m t chu n b b c u trúc có tác d ng hoá h c c a ngâm s d n nâng cao ho t tính b m t Trong
i hình dáng hình h c ch y u B trên b m t hình thành m t l p màng m ng, l p này có th gi c ho t tính cao c a b m t trong th i gian dài, ho t tính này bi u hi n trong vi c gi m công thoát ra kh i b m t c n t , t n t d
Hot tính là b n ch t lý hoá cho nên trong m t s ng h p có ng t i
bám c a l p ph bám c t o nên do tác d a các phgi n t b ng l c liên k t Vandervan
n trên và c l i b m t Ho t tính b m t sau khi chu n b s gim d n theo th i gian vì do ph n ng c ng xung quanh ho c do s h p th cng làm ging t do c a b m t
ng v nh p nhô t vi c a b m t th c t chng minh r nh p nhô r t nh c t o nên b ng cách ngâm vào hoá ch t ch có th dùng cho quá trình hoá lý nh t i Còn các hình thp ph kim lo i ph i n nh p nhô b m t b
T nh ng khái quát trên, ta th c s ph thuc nhnh gi a tr ng thái b m t và ho t tính b m t có bám c a l p ph
Xét v hình d ng t vi b m t c a v t li u n n n l p ph c nhi u tác gi u công trình nghiên c c bám c a l p ph kim lo i ph thu nh p nhô c a v t li u n ng hình h ng hình h l n c a b m t th c t Nh ng k t qu thí nghi m cho th y r bám c a l p ph ng v i s nh p nhô b m n m t ph m vi gi i h n nh nh
Hình 2 7: Bi u th m i quan h v nh p nhô b m t
Hình 2-7 S ph thu c gi a s c b nhám b m t.
c n ng c a ch ng b m t sau khi chu n b bám dính c a l p ph , nhi u tác u th ng nh t r ng: chu n b b m t b gi hu dn các k t qu là:
- T o nên b m t có ho t tính cao
Hình 2 8 ng c a m t s y u t bám dính a ng c a kh ng cách phun h t kim lo nh p
- b n kéo, 2 - b n c t b ng c bi n c bám dính k c ng c a m l ch m bám dính
I Niken b - n n thép, II t Al203 b - n n thép t
Các ph n t kim lo p trên b m t o thành nh khác nhau so v i m t ph u phun và v trí g n nh t c a b m t chi ti t t u phun S p thng ch x y ra trung tâm c a trùm tia (hình 2 9)
u ki n c a t t c các v trí c u Do vy mà c u trúc c a m i l p ph xu t hi n trong t t c các ti t di theo dõi v này trên (hình 2 10)
Khi d ch chuy u phun t trái sang ph i trên b m t c a chi t b ti u ph b ng l p c a các ph n t biên (2), các ph n t này t o ra l p m ng (3), g i là l p trung gian (hình 2 ng v phía chi ti u phun s ph lên l p trung gian nhng ph n t trung tâm (1), nh ng ph n t nào t o ra l p ng thi các ph n t bên ngoài (2) l i t o ra l p trung gian m i gi p trung gian
(3) trên b m t c a chi tio ra l p ph m i (5) (hình 2 10c, d)
bám c a l p ph nh b ng m i liên k t tác d ng hoá h c qua l i c a các ph n t và b ng s nâng cao kh n d ng c a chúng trong th p và b ng s m s gi ng ôxyt trên b m t các ph n t B i v bám c a l p trung gian là nh nh t so v bám c a l v i v t li u n n t th th y r ng: s khác nhau v c u trúc l p có u c a l p ph kim lo i v i n và s phân b tích kim lo i trong chùm tia phun th
u, phía gi a tia phun có s t p trung n l n nh t và vùng này bi u th các thông s có l i nh t c a các ph n t Khu v c t o thành nh ng ph n t v nên không có s bi n d ng, có nhi u l p ôxyt và t o nhi u l x p L p phun kim lo c t o thành t nh ng ph n t trung tâm có
bám cao g p 6 l n so v bám c a các ph n t biên
1.1 NG C A CÁC Y U T CÔNG NGH B N BÁM DÍNH C A L P PHUN PH KIM LO I
1.1.2.6 ng ca các y u t công ngh b n bám dính
R t nhi u các y u t n chng l p h b n bám
u t công ngh ng r t ph c t n ch ng l p phun kim lo i M i y u t u có nh ng thông s Nghiên c u ng c a các y u t công ngh là xem xét s c ng tác c a các thông s n chng l p ph Nh ng y u t công ngh c g n li n v i quá trình công ngh phun ph có th t ch phun t
1.1.2.7 nh ng c a ch c p v t li u phun:
a y u t c p v t li u phun là t c p li u và m c tiêu hao v t li u phun
T c p li u n t c dài c a v t li u phun(có th là d ng dây ho c d ng b y V n t c gây n chng phun
V n t c l n thì li u phun c p vào nhi u, nóng ch y không k p, h t thô nhi u, ch t
ng b m t l p ph n t c nh , tiêu hao nhi t phun
-49- thp, hi u su t phu ph kém Do v y v n t c ph i l a ch n phù h p Tu pháp phun, v n t c c p v t li u phun khác nhau:
C h t c a v t li u: c h t l n có th nóng ch y h t, c h t quá nh tuy nóng chy nhanh kh g bám dính t s m t mát kim lo
- ng kính dây v t li u phun: 1 3,5mm
T phân tích trên rõ ràng là các thông s c a ch c p v t li n t c c p liu, m c tiêu hao v t li u phun và c h t c a v t lin các y u t khác Mu n tho u ki n k thu t ch có làm b c nghi m
1.1.2.8 ng c a ch làm vi c c u phun:
Mu có m t ch làm vi c, các thông s là: áp sut khí th i, áp su t khí cháy, m c tiêu hao khí cháy, t l gi a ôxy và khí
Tu mà các thông s m riêng
- b ng ng n l a ga thì thông s t khí cháy, áp su t khí ôxy, t l a ôxy và khí cháy gi
- b ng kích n khí, các thông s
các thông s ng giá tr t
Hình 2-11 Quan h gi b n bám dính ( a ) công su t riêng (N d ) và h s s d ng v t li u (K M )
b ng h n, các thông s t dòng h quang và m c tiêu hao khí th i (không khí nén) Công su c
ng riêng (Ndng cho 1kg vt li u phun Công sut dòng h quang quy t phun M t khác công su t dòng h quang l i
u ch nh công su t dòng Khi công su t dòng
n t c dòng tia h n t c chùm ph n t phun Trong gi i h n nh bám dính ( a ) Song l o làm gi m h s s d ng v t li u (KM) (hình 2 11) C hai thông s u ph i l a ch n b ng th c nghi chng l p ph bám dính)
b ng plasma, có các thông s t c a dòng plasma và mc tiêu hao khí th i
Công su t c a plasma g m có công su t toàn ph n và công su t hi u d ng n u
c công su t nói chung s c t chng l p ph
M c tiêu hao khí th i quy nh v n t c c a dò t c a ph n t kim lo c tiêu hao khí th i nhi làm nhi t c a dòng h quang plasma Trong th i gi i h n nh i làm nâng cao ch t l p ph t gi i h n tác d c l i (xem hình 2-12)
Hình 2- bi u di n s th ng c a công su t dòng plasma N d n m t s thông s k thut. a VC - v n t c nóng ch y, d h - C h t ph n t ph b Th - Nhi c a ph n t V , h - V n t c c a các ph n t
1.1.2.9 ng c a y u t chùm h n và dòng v t li u ph
Các thông s m: nhu c a dòng h quang và v n t c bay c a chùm phân t ph có th u ch c trong quá trình phun ph
Nhi c a dòng h nóng ch y kim lo i ph sung l p ph t
V n t c bay c a các ph n t u ch nh áp l c khí th
- V n t c trung bình c a dòng ph n t c a m có th khác nhau
- Phun ph b ng ng c l a ga: 20 100m/s
Hình 2- bám dính ph thuc vào kho ng cách phun l p t thép 45
T cho ta th y: kho ng cách phun g th bám dính th p, kho ng cách
rong gi i h n nh b ng cách phun l b n bám dính gi u này có th gi ng cách phun g n thì áp l c khí th i tác d ng lên b m t kim lo i n n m t l p kim lo i ph , còn kho ng cách phun quá l n thì áp l c khí th i gi m nhi u nên không
làm bám dính kim lo i ph
gây nhi u n chng phun nói chung
bám nói riêng gi a hai pha kim lo i (kim lo i phun và kim lo i n n)
Khi góc phun càng nh 0 thì t o nên s phun xiên càng nhi ng kim lo i b m t mát do không bám v i kim lo i n n càng l c l i góc phun càng g n 90 0 thì t o nên phun th bám c a các ph n t v t li
i ta ng minh r ng góc phun có th c là t 45 0 90 0 và góc 90 0 là t t nh t.
i v i kho ng cách phun ph i có th c nghi m m i có th c giá tr t ng h p c th
M t s bi u di n s th phthuc tính chlý c a c a l p ph ph thuc vào kho ng cách phun theo (hình 2-14, 2-15) Kho ng cách phun quá g c ng thp là vì lúc này l p phun b quá nóng M t khác kho ng cách phun g n, các h t phun
n khít v x c ng gi b mt gi chu mài mòn gi m
125 150 175 Hình 2- c ng ph thuc vào kho ng cách phun ph t thép C45
Hình 2- u mài mòn ph ch thuc vào kho ng cách phun l p ph t thép
th hình 2-14 và hình 2-15 ch bi u th s ph thu c c c ch u
u t kho ng cách phun (l) cho cá v t li u nêu trên
Tình tr ng b m t là y u t t r t quan tr ng cho vi c bám dính c a hai pha kim loi v bám dính ph thu c vào hình dáng t vi l p b m nh p nhô b m t là y u t t c gi a ph n t c a pha kim lo i phun v i pha kim lo i n n
t tính b m t kim lo i n i hình dáng hình h c ch là th y u
Hot tính gi a các ph n t và t bám b ng l c liên k t Vandervan
Chun b b m t b nh p nhô Các nhà khoa h ng minh r ng: trong m t gi u h n nh
M a vi c x lý nhi t l p phun ph
L p ph x p, có th t i 25%, ng su t
t khí, do vm ch t ng c a l p phun ph c bi bám dính còn th p
M a gi i pháp x lý nhi t là kh x p, ng su bám dính và s liên k t gi a các ph n t c a l p phun ph
X lý nhi t l p phun ph u: Nung kt, nung chy
B n ch t c c phun ph nhi b ng (0,8 0,9) nhi nóng ch y c a v t li u ch , Có 2 lo i nung k t:
- Nung kt ng trái pha r n có tr nung gn nhi nóng ch y,
bi ng dùng bi n pháp chèn ép l p ph c khi nung k t sau khi x lý l p ph c ci thin
- Nung kt ng thái pha vtr a r n v a l ng bi chèn l p ph t v t li u composit B n ch t c p ph n nóng ch y c a m t trong thành ph n c a v t li u l p ph , ho c ch n nhi b t
u nóng ch y b ng cách này l p ph c c i thi n có c u trúc m làm m x p trong l p ph
B n ch t c y l p ph n nhi nóng ch y và duy trì tr t th i gian r t ng n, nh p ph c chèn ép và làm cho các l x p m ng suc kh , các ôxít có th thoát ra ngoài l p phng ng d ng cho v t li u l p ph t nhóm h p kim Ni
Trong quá trình phun b ng v t li u này thì các ôxít B 2 O, Cr2O2, Si2 c t o thành còn bao b c trong l p ph Khi nung ch y, các ô xít trên nh có kh i
ng riêng nh p ph m t l p ph Nh v y, l p ph sau
c x lý nhi i thi n ch c bi b n bám dính gi a các ph n t c a v t li u ph và gi a l p ph v i kim lo i n n Vi b c gii thích b ng nguyên nhân sau:
- Do nóng ch y l p ph c chèn ép các phân t kim lo i liên k t v i nhau t t
- c thoát ra ngoài làm cho l p ph
ng nh t không b có l x p, ng m x
- Khi nung ch y thì l p b m t kim lo i n nung ch y làm các phân t kim lo i n n khu ch tán vào l p ph , nh hi o nên liên k t gi a hai pha kim lo i t
Tuy nhiên phân t kim lo i n n pha tr n nhi u vào l p ph l i làm gi c ng c a l p ph Song mu n có l p ph có ch ng ph i có ch nung ch y thích hy phù h p
vào ngu n nhi c phân ra: a ung nóng ch y b ng ng c l a ga
c ph bi n trên th gi t có th là ôxy-axêtylen ho c là oxy- c và khng c a chi tit mà vi c nung ch y b ng m t hay nhi t Vi c nung nóng ch c tin hành v i t t t n nhi nóng ch y c a l p ph và duy trì nhi nóng ch y trong m t th i gian nh nh Th i gian duy trì ph i tính sao cho h l p ph không b bi n d b n bám sính l p ph v i kim i n n, gi lo
c ng b m t l p ph t v i ph i có th c nghi m và thao
y b ng ng n l c ph bi n do có nh ng
ng khá t p trung trên m t di n tích nh , do v y t làm nung ch y b m t chi ti nung ch y toàn b b m t l p ph thì chi ti t ph i di chuy n h p lý sao cho v t nung ch y bao ph liên ti p v i nhau trên m t chi tit
Sau khi nung ch y thì các nguyên t c a h p kim l p ph c phân b u theo th ng c a các nguyên t r i so v
Thi t b và v n hành ph c t i tay ngh cao
y b n cao t ch y l p ph nh nhi t c a vòng c m ng cn cao t
c ng d ng cho các chi ti t có hình d n và trong s n xu t hàng lo t
B n ch t c và nhi t k t h chèn ép l p ph Khi l p ph c nung kn nhi nhnh nh ng th i b m t l p ph c ép b nung kt làm cho l p ph b m m nên d b bi n d ép b m t làm l p ph b chèn ép K t qu là c u c c i thi n,
b n liên k t c a l p ph i có ngu n nhi nung nóng chi ti t và thi t b ph c v m t chi ti c phun ph
Nhn xét: Qua phân tích m t s nung ch y nêu trên cho th y
y b ng ng n l a ga có nhi u thu n l i trong vi c ng d ng
u ki n thi t b và công ngh Vit Nam
1.1.2.24 ng ca nhi và thi gian thiêu kn tính ch h c c a l p phun ph a Khái ni m v nhi và th i gian thêu k t
Khi ta nung l p phun ph n nhi nóng ch y và duy trì tr m t th i gian nh nh, k t qu cho th y: các ph n t c a l p ph b nóng ch y và xu t hi n s khuy ch tán c a các nguyên t kim lo i n n sang l p ph Nhi
c g i là nhi thiêu k t và th i gian thiêu k t b S ng c a nhi và th i gian thiêu k n tính chc c a l p phun ph
n nhi thiêu k c n y u t th i gian thiêu kn nhi nóng ch y thì c n ph i có th các phn t kim lo i ph nóng ch y và x y ra s khuy ch tán c a các y u t t kim lo i n n
Khi b nung ch y thì các ph n t c a v t li u ph b nung ch y và nèn ch t vào
ng thc thoát ra ngoài, kh c ng su
M t s h p kim còn có kh m t l p ph loi Ni Ct Si B Do v y tính ch c c a l p phun ph c ng b m t,
1.1.2.25 ng c a th i gian thiêu k t t i s khuch tán c a hai pha kim lo i
tình tr ng nóng ch y c u trúc c a l p ph có bi i do s nóng ch y c a các ph n t v t li u ph và có s khu ch tán các nguyên t c a kim lo i n n sang l p ph
S khu ch tán c a các nguyên t kim lo i n c x y ra t i vùng chuy n ti p c a hai pha kim lo i ph thuc vào th i gian duy trì nhi nóng ch ch c r ng chi u dày l p ph t o thành b ng các nguyên t khu ch tán vùng chuy n ti p là hàm s ph thuc vào th i gian duy trì nhi nóng ch y (công thc 2 31)
- Chiu dày c a l p khu ch tán t i theo th i gian t - Thi gian duy trì nhi nóng ch y
H s khu ch tán (D) s i gian thiêu ku này kéo theo chi u dày l p khu ch tán ( ) trong th i gian thiêu k t (t) nh nh tuân theo quy lu t parabol
T phân tích trên cho th y:
+ nhi thiêu k t có s khuy ch tán c a các nguyên t kim lo i n n sang l p ph
+ S khuy ch tán c a hai pha kim lo liên k t gi a l p ph kim lo i v i b mt kim lo i n n
T phân tích lý thuy t v bám dính c a l p phun ph n kt lu
1 bám dính c a l p phun ph kim lo i ph thu c vào các y u t sau: l c bám c a gi t kim lo i l ng lên b m t ch t r n, l c vandervan, l c liên k t do nh
ng cn tích kép, l c liên k t kim lo i
2.Không có mt thông s công ngh t
3.Nhng nhân t bám dính: l c co rút kim lo i, tr ng thái b m t kim lo i n n, hình dáng t vi và hình d ng b m t kim lo i n n và c u trúc l p phun
4 ch th c nghi m cho phép nghiên c u ng th i c a nhi u y u t công ngh t bám dính
5.Nhi và th i gian thiêu k t là y u t gây ng nhi u t i ch ng l p phun ph
B N BÁM DÍNH C A L P KIM LO I B NG TH C NGHI M 3.4.1
Hình 3- quy trình công ngh phun ph
3.4.2.XÂY D NG MÔ HÌNH TOÁN H C BI U TH QUAN H GIA
B N BÁM DÍNH PHÁP C A L P PHUN PH V I 3 THÔNG S : KHO NG CÁCH PHUN, ÁP L C KHÍ TH I VÀ ÁP L C KHÍ ÔXYT
b n bám dính pháp c a l p phun ph i ng su t bám kéo
Các trang thi t b thí nghi m và v t li u ph b n kéo (m c 4.2.1)
M u thí nghi m th ng su t pháp
Hình 4 ng su t bám dính pháp
1 - L p ph 2 - , Cht kéo, 3 Chi ti t m u
Hình 4 8: nh m u th b n bám dính pháp
3.4.2.2.u ki n biên và ch thí nghim
M t s thông s c a ch thí nghi m: góc phun 90 0 , chi tiê ng yên, gia nhi t cho chi ti t 130 140 0 C, vn t c di chuy n c u phun: di chuy n b ng tay kho ng 30 40 mm/phút, m c tiêu hao kim lo i ph 100g/phút
Mc làm theo nhóm cáo v i lo c hi n theo trình t sau
1 Làm s ch b m t là s ch m t ch t 5 và l ch t 5, làm nhám toàn b b m t b ng phun cát theo ch
2 Gá m u chi ti gá chuyên dùng, gá có th có góc phun thích h p, chi ti t và gá ph c cách nhi h n ch truyn nhi t nghi u trong khi phun
4 Làm ngui chi tic làm ngu
sau khi ki m tra ch ng l p ph , chi ti c gia công
6 Ki m tra ng su t bám dính - m tra ng su ki c th c hi n trên
ng su t bám dính nh theo công th c (3 4), k t qu c ghi trong b ng (3-2)
3.4.2.4.K t qu lý s u thí nghi m li
K t qu 2 thí nghi m song song (MPa)
Giá tr trung bình yJ(MPa)
King nh t c a thí nghi m:
T k t qu thí nghi m có th l p ma tr ng (3-2)
Y u t ng Giá tr bi i c a các y u t ng su t
Khong cách phun (mm) Áp sut khí thi (Mpa) Áp sut khí ôxyt (Mpa)
Giá tr trung bình 14,87 ng trình d ng chung :
vào k t qu thí nghi m trong b ng 3-2 có th c các h s h
Theo công th c (4 3), (2 20) có Sb t = 0,06 1,8 = 0,12
V y các h s h i quy h vào công th c (4 4) và (2 24) nh
Vu th quan h gi b n bám dính v i 3 thông s : kho ng cách phun (x1), áp su t khí th i (x 2 ) và áp su t khí ô xy (x 3 ) có d ng sau:
Khi kho ng cách phun, áp su t khí th i và sáp su b n bám
ng cách phun có ng nhi ng ng th i c a c hai ho c ba thông s
3.4.2.5.Tìm vùng ta 3 thông s công ngh
Tìm giá tr t a 3 thông s công ngh b n bám dính c n th c hi n m t s thí nghi m trung gian b sung, ch và k t qu th c nghi m th hi n trong
-84- b ng 4 u có chc x lý nhi t v i th i gian thêu k t 10s
Thông s công ngh ng su t bám dính (MPa)
Thi gian thiêu kt (s) x1 (mm) x2 (MPa) x3 (MPa)
K t qu thí nghi m trong b ng 4 9 cho ta th y:
b n bám dính c a m u có thiêu k t l b n bám dính c a m u không thiêu k t
b n bám dính c a thí nghi m có giá tr b n bám dính
y ch phun ph t c xây d ng b ho ch th c nghi m: kho ng cách phun 170 200mm, áp su t khí th i: 0,3 0,4 MPa và áp su t khí ô xy 0,20 0,22 MPa
3.4.2.6.Bn cht v t lý v s ng c a 3 thông s : kho ng cách phun áp sut khí th i và áp su bn bám c a l p ph
1 ng c a kho ng cách phun : Kho t gi i h n nhm b o giá tr c a áp su t khí th i h p lý d n v n t c bay (V) c a h t kim lo c giá tr thích h ng va ch m c a h t
( mV 2 2 ) v i b m t kim lo i n n phù h làm các h bám t t v i các ph n t c a kim lo i n n
c l i khi kho ng cách phun nh thì v n t c bay (v) c a h t quá l n, d n
n l c va ch m c a h t v i b m t c a kim lo i n n quá l y l c bám gi a các ph n t kim lo kh ng áp l c va ch m, k t qu làm các ph n t kim lo i b bay ra kh i b m t kim lo i n ng h p kho l n d n v n t c bay c a h t gi m d n 0 thì kh a các ph n t
2 ng c a áp su t khí th i : Khi áp su t khí th n thì v n t c bay c a h t kim lo n, d n l c bám gi a các ph n t kim lo i không
kh ng l c va ch m c a h t K t qu các ph n t kom lo i bay ra kh i b m t kim lo i n n
ng h p áp su t khí th i th m thì v n t c bay (V) c a h t gi n l c va ch m c a phân t kh n d ng khi va ch m v i phân t c a kim lo i n n k t qu các ph n t kim lo i không th liên k t v c
3 ng c a áp su t khí ô xy: m a khí ô xy là duy trình s cháy
m b o cho công su t nhi t c a ng n l a làm cho kim lo i ph nóng ch y h p lý Song khí ô xy có áp su t nên tác d ng vào làm h i v n t c c a h t Do v y áp sung cho hn ch i áp su t khí thi
* Tóm l i : 3 thông s ng th bám ca các ph n t trong quá trình phun m t kho ng giá tr nh nh c a 3 thông s trên s b n bám ta các ph n t c a l p ph n t c a l p ph v i kim lo i n n
T k t qu c nghi m cho phép k t lu th
1 Trong gi i h n kho ng cách phun 100 -200mm, áp su t khí th i 0,3 0,4 MPa và áp su b n kéo, b n bám dính l p phun ph kim looa
ng cách phun ng nhi l b n l i gi m xu ng S ng th i c a c 2 ho c ba thông s b
2 Sau x lý thích h p l n phun ph kim lo c c i thi n v b n và c u
c ng ph 20 25% so v c khi x lý nhi t
3 Th i gian duy trì nhi thiêu ku dày l p khu
b c ng b m t l p ph i v i l p ph có chi u dày < 0,5mm)
4 Th i gian duy trì i nh thiêu k t khi thiêu k t nên ch n trong kho ng 5 10s cho l p ph có chi n 0,5 mm, 10 20s cho l p ph dày >1mm
5 Ch phun t a ôxytaxêtylen, v t li u ph t nhóm h p kim Ni Cr Si b n bám dính v i b 3 thông s là:
- Khong cách phun: 170 200mm
- Áp su t khí th i: 0,3 0,4 MPa
- Áp su t khí ô xy: 0,20 0,22 MPa
Flare boom là m t k t c c l p trên giàn công ngh ph c v c khai thác d vi c l t ngoài tr i, nó có ch
nh áp su t trong gi ng và h thng ng d n khí c a giàn Flare boom ho u ki n nhi cao, mng oxy hóa cao Tu i c ng ph thuc vào th i gian khai thác c a giàn, tuy nhiên nó kéo dài t
Do nhng yêu c u kh t khe v u ki n làm vi y nên vi c ch n m t công ngh ch i r i v i các thi t k m t s flare boom v nhii th c a thi t b không lâu, do vng h p này r t h u d ng Vì l p nhôm ph v a có tác d ng ch ng oxi hóa v a có tác d ng d n nhi t t t làm gi m nhi c a k t c u trong quá trình làm vi c.
Hình 4.1 Flare boom sau khi s lý b m t bt nhôm
chu n b cho vi c gia công nhi c tiên ph i xây dc m t quy trình thi công h p lý v u ki n khí h m b o các thông
-90- s tiêu chu n c a l p ph m b o theo các yêu c y sau khi
ng xong quy trình công ngh thi công thì s làm ti p m n là làm th c nghi m và test các thông s u ra trên m u th có cùng tính ch t hóa lý
Hình 4.3 Kim tra s ho ng c a thi t b c khi ti n hành làm th c nghim (test panel)
Hình 4.4 Ki m mu i c a h c khi s d làm s ch b m t gia công
Hình 4.5 m u th c ph l p nhôm bt phun
u tiên ch t o flare boom cho m t giàn công ngh trung tâm Vit
u tiên vi c thi công l p phun ph ng cho m t c u kin d u khí Vit Nam Vì v y các nên vi c ki m tra và ti n hành thi công ph i có s ph i h p chuy n giao công ngh c i Pháp ci din nhà th u thi công Tuy nhiên k qu c a viêc m t t yêu c c áp d ng thành công cho ng c c vàng
Hình 4.6 ki m tra nhi b mt kim lc khi tin hành nhit phun
Hình 4.8 ki dày khô c a l p ph
Sau n ki m tra các thông s n v u ki n phun ph và cácdi u kin biên sau khi phun thì mc gc khi tiên hành trin khai thi công trên chi ti t th t (b ng 4.1)
Bng 4.1 K t qu test m t ch u v i s giám sát c a ch MCDEMOTT và CUU LONG JOC.
Hình 4.9 Tin hành phun ph trên chi ti t
c a Vi t Nam vào tháng 4/2008 v i th i gian b o hành cam ku c a T ng công ty c phn D ch v k thut d u khí Vi t Nam trong vi c ti p c n và phát tri n các công ngh m i trong
i và s a ch a các công trình d u khí
Hin nay T p t c tri n khai vi c ch t o Flare boom cho giàn công ngh trung tâm Bi t qu c r t t t khi l p ph b m t b ng
t nhôm cho chng tm b o cho giàn ho c trên 20
T nghiên c u lý thuy t và k t qu c a th c nghi n k t lu n:
b n bám dính c a l p phun ph kim lo i ph thu c vào s liên k c, hoá h c và lý h b n bám dính là ch tiêu mang tính quy nh chng lp phun ph Ch phun gây ng nhi b n bám dính
2 Phun ph b ng ng n l bi n nh t do thi t b và v n, tính v u t d ng các lo i v t li u kim lo i ph
3 Nhóm vt li u Ni Cr Si B phù h p v i công ngh ph c h i chi ti t máy
u ki n công ngh , thi t b Vi t Nam
m tra tính chc c a l b b b c ng và ch kim tra ch tin c y cao và d dàng th c hi u kin công ngh và thi t b Vit Nam
5 B ng th c nghi i u th s ph thu c gi a
b b b n kéo và ba thông s c a ch phun: kho ng cách phun, áp su t khí th i và áp su t khí ôxyt
6 ng c a m t s y u t công ngh b n bám dính trong gi i h n: kho ng cách phun 100 200mm, áp su t khí th i 0,3 0,4 MPa và áp su t khí ô xy 0,15 0,25MPa thì:
c khí th i và áp l b n bám dính l p phun ph ng cách phun ng nhi ng
+ X ký nhi i thi n ch ng l p phun ph c th b b b c c i thi n bi u hi x c gi m h
+ Th i gian duy trì nhi thiêu kt kéo dài s làm gi c ng c a l p phun ph có chi y dày nh < 0,5mm
- Khong cách phun: 170 200mm
- Áp su t khí th i: 0,3 0,4 MPa
- Áp su t khí ô xy: 0,20 0,22 MPa
+ Th i gian duy trì nhi nóng ch y khi x lý nmhi t cho l p ph t nhóm v t li u Ni Cr Si B nên ch n trong kho ng 5 i v i l p ph có chi u dày
n 0,5mm, trong kho ng 10 i v i l p ph có chi u dày l 1mm
ng d ng k t qu c tài phun ph cho 20 tr c ép cúi máy ch i s i K t qu y có t i 6 tháng vch u hi n mòn
XÁC NH NH NG C A M T S Y U T CÔNG NGH N B N BÁM DÍNH C A L P KIM LO I B NG TH C NGHI M
XÂY D NG MÔ HÌNH TOÁN H C BI U TH QUAN H GI
B N BÁM DÍNH PHÁP C A L P PHUN PH V I 3 THÔNG S : KHO NG CÁCH PHUN, ÁP L C KHÍ TH I VÀ ÁP L C KHÍ ÔXYT
b n bám dính pháp c a l p phun ph i ng su t bám kéo
Các trang thi t b thí nghi m và v t li u ph b n kéo (m c 4.2.1)
M u thí nghi m th ng su t pháp
Hình 4 ng su t bám dính pháp
1 - L p ph 2 - , Cht kéo, 3 Chi ti t m u
Hình 4 8: nh m u th b n bám dính pháp
3.4.2.2.u ki n biên và ch thí nghim
M t s thông s c a ch thí nghi m: góc phun 90 0 , chi tiê ng yên, gia nhi t cho chi ti t 130 140 0 C, vn t c di chuy n c u phun: di chuy n b ng tay kho ng 30 40 mm/phút, m c tiêu hao kim lo i ph 100g/phút
Mc làm theo nhóm cáo v i lo c hi n theo trình t sau
1 Làm s ch b m t là s ch m t ch t 5 và l ch t 5, làm nhám toàn b b m t b ng phun cát theo ch
2 Gá m u chi ti gá chuyên dùng, gá có th có góc phun thích h p, chi ti t và gá ph c cách nhi h n ch truyn nhi t nghi u trong khi phun
4 Làm ngui chi tic làm ngu
sau khi ki m tra ch ng l p ph , chi ti c gia công
6 Ki m tra ng su t bám dính - m tra ng su ki c th c hi n trên
ng su t bám dính nh theo công th c (3 4), k t qu c ghi trong b ng (3-2)
3.4.2.4.K t qu lý s u thí nghi m li
K t qu 2 thí nghi m song song (MPa)
Giá tr trung bình yJ(MPa)
King nh t c a thí nghi m:
T k t qu thí nghi m có th l p ma tr ng (3-2)
Y u t ng Giá tr bi i c a các y u t ng su t
Khong cách phun (mm) Áp sut khí thi (Mpa) Áp sut khí ôxyt (Mpa)
Giá tr trung bình 14,87 ng trình d ng chung :
vào k t qu thí nghi m trong b ng 3-2 có th c các h s h
Theo công th c (4 3), (2 20) có Sb t = 0,06 1,8 = 0,12
V y các h s h i quy h vào công th c (4 4) và (2 24) nh
Vu th quan h gi b n bám dính v i 3 thông s : kho ng cách phun (x1), áp su t khí th i (x 2 ) và áp su t khí ô xy (x 3 ) có d ng sau:
Khi kho ng cách phun, áp su t khí th i và sáp su b n bám
ng cách phun có ng nhi ng ng th i c a c hai ho c ba thông s
3.4.2.5.Tìm vùng ta 3 thông s công ngh
Tìm giá tr t a 3 thông s công ngh b n bám dính c n th c hi n m t s thí nghi m trung gian b sung, ch và k t qu th c nghi m th hi n trong
-84- b ng 4 u có chc x lý nhi t v i th i gian thêu k t 10s
Thông s công ngh ng su t bám dính (MPa)
Thi gian thiêu kt (s) x1 (mm) x2 (MPa) x3 (MPa)
K t qu thí nghi m trong b ng 4 9 cho ta th y:
b n bám dính c a m u có thiêu k t l b n bám dính c a m u không thiêu k t
b n bám dính c a thí nghi m có giá tr b n bám dính
y ch phun ph t c xây d ng b ho ch th c nghi m: kho ng cách phun 170 200mm, áp su t khí th i: 0,3 0,4 MPa và áp su t khí ô xy 0,20 0,22 MPa
3.4.2.6.Bn cht v t lý v s ng c a 3 thông s : kho ng cách phun áp sut khí th i và áp su bn bám c a l p ph
1 ng c a kho ng cách phun : Kho t gi i h n nhm b o giá tr c a áp su t khí th i h p lý d n v n t c bay (V) c a h t kim lo c giá tr thích h ng va ch m c a h t
( mV 2 2 ) v i b m t kim lo i n n phù h làm các h bám t t v i các ph n t c a kim lo i n n
c l i khi kho ng cách phun nh thì v n t c bay (v) c a h t quá l n, d n
n l c va ch m c a h t v i b m t c a kim lo i n n quá l y l c bám gi a các ph n t kim lo kh ng áp l c va ch m, k t qu làm các ph n t kim lo i b bay ra kh i b m t kim lo i n ng h p kho l n d n v n t c bay c a h t gi m d n 0 thì kh a các ph n t
2 ng c a áp su t khí th i : Khi áp su t khí th n thì v n t c bay c a h t kim lo n, d n l c bám gi a các ph n t kim lo i không
kh ng l c va ch m c a h t K t qu các ph n t kom lo i bay ra kh i b m t kim lo i n n
ng h p áp su t khí th i th m thì v n t c bay (V) c a h t gi n l c va ch m c a phân t kh n d ng khi va ch m v i phân t c a kim lo i n n k t qu các ph n t kim lo i không th liên k t v c
3 ng c a áp su t khí ô xy: m a khí ô xy là duy trình s cháy
m b o cho công su t nhi t c a ng n l a làm cho kim lo i ph nóng ch y h p lý Song khí ô xy có áp su t nên tác d ng vào làm h i v n t c c a h t Do v y áp sung cho hn ch i áp su t khí thi
* Tóm l i : 3 thông s ng th bám ca các ph n t trong quá trình phun m t kho ng giá tr nh nh c a 3 thông s trên s b n bám ta các ph n t c a l p ph n t c a l p ph v i kim lo i n n
T k t qu c nghi m cho phép k t lu th
1 Trong gi i h n kho ng cách phun 100 -200mm, áp su t khí th i 0,3 0,4 MPa và áp su b n kéo, b n bám dính l p phun ph kim looa
ng cách phun ng nhi l b n l i gi m xu ng S ng th i c a c 2 ho c ba thông s b
2 Sau x lý thích h p l n phun ph kim lo c c i thi n v b n và c u
c ng ph 20 25% so v c khi x lý nhi t
3 Th i gian duy trì nhi thiêu ku dày l p khu
b c ng b m t l p ph i v i l p ph có chi u dày < 0,5mm)
4 Th i gian duy trì i nh thiêu k t khi thiêu k t nên ch n trong kho ng 5 10s cho l p ph có chi n 0,5 mm, 10 20s cho l p ph dày >1mm
5 Ch phun t a ôxytaxêtylen, v t li u ph t nhóm h p kim Ni Cr Si b n bám dính v i b 3 thông s là:
- Khong cách phun: 170 200mm
- Áp su t khí th i: 0,3 0,4 MPa
- Áp su t khí ô xy: 0,20 0,22 MPa
Flare boom là m t k t c c l p trên giàn công ngh ph c v c khai thác d vi c l t ngoài tr i, nó có ch
nh áp su t trong gi ng và h thng ng d n khí c a giàn Flare boom ho u ki n nhi cao, mng oxy hóa cao Tu i c ng ph thuc vào th i gian khai thác c a giàn, tuy nhiên nó kéo dài t
Do nhng yêu c u kh t khe v u ki n làm vi y nên vi c ch n m t công ngh ch i r i v i các thi t k m t s flare boom v nhii th c a thi t b không lâu, do vng h p này r t h u d ng Vì l p nhôm ph v a có tác d ng ch ng oxi hóa v a có tác d ng d n nhi t t t làm gi m nhi c a k t c u trong quá trình làm vi c.
Hình 4.1 Flare boom sau khi s lý b m t bt nhôm
chu n b cho vi c gia công nhi c tiên ph i xây dc m t quy trình thi công h p lý v u ki n khí h m b o các thông
-90- s tiêu chu n c a l p ph m b o theo các yêu c y sau khi
ng xong quy trình công ngh thi công thì s làm ti p m n là làm th c nghi m và test các thông s u ra trên m u th có cùng tính ch t hóa lý
Hình 4.3 Kim tra s ho ng c a thi t b c khi ti n hành làm th c nghim (test panel)
Hình 4.4 Ki m mu i c a h c khi s d làm s ch b m t gia công
Hình 4.5 m u th c ph l p nhôm bt phun
u tiên ch t o flare boom cho m t giàn công ngh trung tâm Vit
u tiên vi c thi công l p phun ph ng cho m t c u kin d u khí Vit Nam Vì v y các nên vi c ki m tra và ti n hành thi công ph i có s ph i h p chuy n giao công ngh c i Pháp ci din nhà th u thi công Tuy nhiên k qu c a viêc m t t yêu c c áp d ng thành công cho ng c c vàng
Hình 4.6 ki m tra nhi b mt kim lc khi tin hành nhit phun
Hình 4.8 ki dày khô c a l p ph
Sau n ki m tra các thông s n v u ki n phun ph và cácdi u kin biên sau khi phun thì mc gc khi tiên hành trin khai thi công trên chi ti t th t (b ng 4.1)
Bng 4.1 K t qu test m t ch u v i s giám sát c a ch MCDEMOTT và CUU LONG JOC.
Hình 4.9 Tin hành phun ph trên chi ti t
c a Vi t Nam vào tháng 4/2008 v i th i gian b o hành cam ku c a T ng công ty c phn D ch v k thut d u khí Vi t Nam trong vi c ti p c n và phát tri n các công ngh m i trong
i và s a ch a các công trình d u khí
Hin nay T p t c tri n khai vi c ch t o Flare boom cho giàn công ngh trung tâm Bi t qu c r t t t khi l p ph b m t b ng
t nhôm cho chng tm b o cho giàn ho c trên 20
T nghiên c u lý thuy t và k t qu c a th c nghi n k t lu n:
b n bám dính c a l p phun ph kim lo i ph thu c vào s liên k c, hoá h c và lý h b n bám dính là ch tiêu mang tính quy nh chng lp phun ph Ch phun gây ng nhi b n bám dính
2 Phun ph b ng ng n l bi n nh t do thi t b và v n, tính v u t d ng các lo i v t li u kim lo i ph
3 Nhóm vt li u Ni Cr Si B phù h p v i công ngh ph c h i chi ti t máy
u ki n công ngh , thi t b Vi t Nam
m tra tính chc c a l b b b c ng và ch kim tra ch tin c y cao và d dàng th c hi u kin công ngh và thi t b Vit Nam
5 B ng th c nghi i u th s ph thu c gi a
b b b n kéo và ba thông s c a ch phun: kho ng cách phun, áp su t khí th i và áp su t khí ôxyt
6 ng c a m t s y u t công ngh b n bám dính trong gi i h n: kho ng cách phun 100 200mm, áp su t khí th i 0,3 0,4 MPa và áp su t khí ô xy 0,15 0,25MPa thì:
c khí th i và áp l b n bám dính l p phun ph ng cách phun ng nhi ng
+ X ký nhi i thi n ch ng l p phun ph c th b b b c c i thi n bi u hi x c gi m h
+ Th i gian duy trì nhi thiêu kt kéo dài s làm gi c ng c a l p phun ph có chi y dày nh < 0,5mm
- Khong cách phun: 170 200mm
- Áp su t khí th i: 0,3 0,4 MPa
- Áp su t khí ô xy: 0,20 0,22 MPa
+ Th i gian duy trì nhi nóng ch y khi x lý nmhi t cho l p ph t nhóm v t li u Ni Cr Si B nên ch n trong kho ng 5 i v i l p ph có chi u dày
n 0,5mm, trong kho ng 10 i v i l p ph có chi u dày l 1mm
ng d ng k t qu c tài phun ph cho 20 tr c ép cúi máy ch i s i K t qu y có t i 6 tháng vch u hi n mòn