горелки для газотермического напыления покрытий

Если говорить о газотермическом напылении, многие сразу представляют установку целиком, но ключевой элемент, от которого всё по-настоящему зависит — это горелка. И тут часто кроется первое заблуждение: будто бы все они примерно одинаковы, главное — газ подать и порошок вдуть. На практике же разница между хорошей и посредственной горелкой — это разница между прочным, однородным покрытием и браком, который отлетит при первом же термическом ударе.

Конструкция: где кроются главные проблемы

Взять, к примеру, конструкцию сопла и системы смешения. Казалось бы, всё просто: кислород/воздух, горючий газ, центральный канал для порошка. Но именно геометрия смесительной камеры и профиль сопла определяют стабильность факела. Видел я образцы, где при повышении расхода пропана факел начинал ?плясать?, а порошок летел неравномерно. В итоге — пористое покрытие с включениями непроплавленных частиц. Проблема была именно в канале подачи порошка — он был слишком близко к краю факела, частицы не успевали нормально прогреться.

Ещё один момент — охлаждение. Особенно критично для процессов напыления в среде защитного газа или при работе с порошками с высокой температурой плавления, вроде оксида алюминия. Горелка без эффективного водяного охлаждения быстро перегревается, деформируется сопловой узел, и параметры процесса уходят в неконтролируемую область. Приходилось экстренно останавливать работу, хотя по графику — ещё полсмены. Потери и времени, и материалов.

Материалы изготовления — отдельная история. Сопла, работающие с порошками на основе карбидов, изнашиваются не равномерно, а часто по внутреннему контуру, что меняет скорость истечения газа. Это не всегда заметно сразу, но толщина и адгезия покрытия начинают ?плыть?. Поэтому сейчас многие, включая специалистов из ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования, делают акцент на износостойких материалах для критичных узлов. На их сайте https://www.lijiacoating.ru видно, что компания профессионально занимается не только производством, но и R&D, а это как раз про такие тонкие, но vital доработки.

Подбор горелки под задачу: типичные ошибки

Часто заказчик хочет одну универсальную горелку ?на все случаи жизни?. Для цинка на мост и для керамики на лопатки турбин. Это путь к компромиссам, которые всех потом разочаруют. Для низкотемпературных металлов (цинк, алюминий) важна не столько максимальная температура факела, сколько его ширина и мягкий нагрев, чтобы не испарить материал. А для тугоплавких покрытий — наоборот, нужен концентрированный, очень горячий факел.

Был у нас опыт с напылением никель-алюминиевого композита для восстановления посадочных мест. Использовали горелку, рассчитанную на более крупную фракцию порошка. В итоге мелкодисперсная фракция частично перегревалась в факеле, теряла активность, и адгезия была ниже расчётной. Пришлось экспериментировать с расстоянием, давлением газа, пока не подобрали приемлемый режим. Итог — понимание, что под каждый тип и гранулометрию порошка параметры горелки нужно калибровать заново.

Здесь как раз полезно обращаться к производителям, которые ведут собственные исследования. Как указано в описании ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования, они занимаются разработкой оборудования. На практике это означает, что они могут предложить не просто ?коробку с горелкой?, а консультацию по её адаптации под конкретный техпроцесс, что дорогого стоит.

Эксплуатация и то, о чём молчат инструкции

Регулярная чистка — это святое, но все её делают? Остатки порошка в каналах, особенно после работы с композитными материалами, спекаются и меняют аэродинамику. Один раз после работы с никель-хромистым сплавом не прочистили вовремя центральный канал — в следующий запуск факел бил в сторону. Хорошо, что не повредили изделие.

Ещё из ?неочевидного? — влияние качества газа. Колебания давления пропана или ацетилена — это мгновенное изменение тепловой мощности и скорости частиц. Если на линии нет стабилизаторов давления и осушителей, даже самая продвинутая горелка будет давать нестабильный результат. Ставили датчики, снимали параметры — разброс по температуре факела достигал 70-80 градусов при скачке давления, что для точных работ неприемлемо.

Износ уплотнений. Маленькие кольца в местах соединений шлангов и на быстросъёмах. Кажется, мелочь. Но подсос воздуха в систему подачи горючего газа или порошка — это и риск обратного удара, и нарушение состава газовой смеси. Менять их нужно по регламенту, а не когда уже пошёл ?сипящий? звук.

Кейс: переход на новую модель и неожиданные результаты

Помню, пробовали одну из новых моделей, которую позиционировали как оптимизированную для напыления карбида вольфрама. Заявленный КПД использования порошка был выше. На тестовых образцах всё выглядело отлично. Но когда перешли на реальную деталь — корпус арматуры сложной формы — начались проблемы. Система подачи порошка в новой горелке была более инерционной. При частом перемещении факела, необходимом для обхода рёбер, возникали кратковременные ?провалы? в подаче, что вело к неравномерной толщине покрытия в углах.

Пришлось дорабатывать программу для робота-манипулятора, вводя задержки в точках смены направления, чтобы дать системе подачи ?догнаться?. Вывод: даже самая технологичная горелка — часть системы. Её нужно интегрировать, а не просто подключить. Интеграция — это как раз та область, где важен опыт производителя в полном цикле, от исследований до производства, как у упомянутой компании.

В итоге, после настройки, результат превзошёл ожидания. Экономия порошка действительно была, плюс покрытие получилось более плотным за счёт лучшей фокусировки факела. Но путь к этому результату был не таким прямым, как обещала брошюра.

Взгляд вперёд: на что обращать внимание сейчас

Сейчас тренд — это большая диагностика и контроль процесса в реальном времени. Горелки начинают оснащать датчиками температуры факела (пирометры, направленные прямо в ядро), датчиками акустической эмиссии для контроля стабильности горения. Это уже не просто механическое устройство, а ?умный? узел. Пока это дорого, но для ответственных применений в аэрокосмической или энергетической отраслях быстро окупается.

Ещё один вектор — гибридные решения, например, комбинация газопламенного и HVOF-принципов в одной горелке для расширения диапазона применяемых материалов. Тут сложность в управлении двумя разными процессами горения, но потенциал огромен.

В конечном счёте, выбор и работа с горелкой — это всегда баланс между технологическими картами, практическим опытом настройщика и пониманием физики процесса. Нельзя слепо доверять паспортным данным, нужно тестировать на своих материалах, под свои задачи. И сотрудничество с производителями, которые сами погружены в тему термического напыления, а не просто собирают оборудование из купленных компонентов, как ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования, может сэкономить массу времени и ресурсов на этом пути. Потому что они, скорее всего, уже проходили через подобные ?узкие места? и могут подсказать верное направление для поиска.