горелки для газотермического напыления порошковых покрытий

Когда говорят про газотермическое напыление, многие сразу думают про установки, про порошки, про параметры. А про горелки для газотермического напыления порошковых покрытий — как-то мимо. Мол, трубка с соплом, что там сложного? Вот это и есть главная ошибка. На деле, именно горелка определяет, полетит твое покрытие в утиль или будет держаться десятилетиями. Сам через это прошел, когда думал, что можно сэкономить на ?железе? и выжать всё настройками. Не вышло.

Конструкция: где кроются подводные камни

Взять, к примеру, охлаждение. Кажется, что вода течёт по контуру — и ладно. Но если канал где-то уже, или материал стенки не тот, локальный перегрев гарантирован. У меня был случай с одной горелкой, не буду называть бренд — после трёх часов непрерывной работы на порошках с высоким содержанием карбидов начало ?вести? сопловой узел. Точнее, его медную вставку. Зазор изменился буквально на полмиллиметра, а факел уже раздувался, как ему вздумается. Покрытие пошло с непредсказуемым содержанием оксидов. Пришлось остановить заказ, разбирать, искать причину. Оказалось, производитель сэкономил на качестве меди для водяной рубашки.

Или смесеобразование. Газ-кислород — казалось бы, отрегулировал давление по манометрам, и всё. Ан нет. Важна геометрия смесительной камеры и подводящих каналов. Если там турбулентность лишняя возникает — пламя ?дерётся?, пульсирует. На глаз на работающей горелке это не всегда видно, но на структуре напылённого слоя сказывается сразу: появляются микропоры, слоистость. Приходится снижать производительность, чтобы стабилизировать факел, а это деньги.

Сопло — отдельная история. Износостойкость — это не просто громкое слово. При работе с твёрдыми порошками, теми же WC-Co, абразивный износ колоссальный. Менял сопла раз в неделю на одном проекте по напылению гидротурбин. Пока не перешёл на вариант с керамической вставкой от одного поставщика. Ресурс вырос в разы. Но и тут нюанс — керамика хрупкая, требует аккуратного монтажа и чистки. Не каждый оператор к этому готов.

Взаимодействие с порошком: не всё, что сыпется, одинаково летит

Точка ввода порошка — критически важный узел. Слишком близко к ядру пламени — порошок перегреется, может испариться или окислиться сверх меры. Слишком далеко — не успеет полноценно расплавиться. Идеальная точка — это не паспортная величина, её под каждый тип порошка и желаемую структуру покрытия подбирают эмпирически. Помню, работали с никель-хром-боридным порошком для защиты от коррозии. По паспорту от горелки ввод должен быть на 6 мм от среза. На практике же лучшая плотность и адгезия получились при 8 мм. Видимо, из-за специфики гранулометрии именно этой партии.

А ещё есть проблема с ?залипанием? порошка в канале подачи, особенно если порошок гигроскопичен или просто не идеально сухой. Бывало, вроде и сушили, и продували, а в канале горелки образуется пробка. Давление растёт — и весь этот ком вылетает одним сгустком в факел. На детали получается капля-наплыв, которую потом только стачивать. Решение — регулярная продувка чистым сухим воздухом и, что важно, правильная конструкция самого порошкового патрубка, без ?мёртвых? зон.

Скорость подачи газа-носителя тоже часто недооценивают. Слишком высокая — порошинки проскакивают зону расплава, не успев нагреться. Слишком низкая — порошок зависает в факеле, перегревается. Настраивать это лучше не по учебнику, а с помощью диагностики — высокоскоростной съёмкой факел-порошкового потока, если есть возможность. Мы так отладили процесс для алюминиевых покрытий, когда важно было минимизировать окисление.

Из практики: когда оборудование подводит, а сроки горят

Работал как-то на объекте по восстановлению шахтных валов. Своей горелки не было, использовали то, что предоставил заказчик — старый, но, как говорили, ?проверенный? аппарат. Горелка, внешне вроде целая. Но при попытке выйти на номинальную мощность для никелевого сплава начало ?чихать? и гаснуть. Разобрались — микротрещина в корпусе смесительной камеры. Воздух подсасывался, соотношение газ/кислород плавало. В полевых условиях, под открытым небом, искать эту трещину — то ещё удовольствие. Пришлось импровизировать: обматывать термостойким герметиком на время работы, постоянно мониторя пламя. Покрытие, слава богу, вышло сносное, но нервы были потрачены немалые. После этого случая я всегда требую полноценный техосмотр горелки перед началом работ, особенно если она не из нашего парка.

Ещё один показательный момент — ремонтопригодность. У некоторых производителей горелка — это почти одноразовый узел. Сломалось сопло или прогорела внутренняя гильза — проще выбросить и купить новую. Это неприемлемо для постоянной работы. Хорошо, когда конструкция модульная, и ключевые изнашиваемые элементы (сопла, электроды, инжекторы) можно заменить в мастерской, имея под рукой стандартный инструмент. Это экономит не только деньги, но и, что важнее, время простоя.

Кстати, о времени простоя. У ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования (сайт их — https://www.lijiacoating.ru) в описании заявлено, что они занимаются не только производством, но и исследованиями. Это важно. Когда у тебя на руках горелка от компании, которая сама глубоко в теме напыления, это чувствуется. Конструктивные решения часто более продуманы именно с точки зрения практика, а не просто инженера-теоретика. У них, к примеру, в одной из моделей я обратил внимание на быстросъёмное соединение для порошкового шланга — мелочь, а как упрощает замену или чистку.

Подбор под задачу: универсала не существует

Часто спрашивают: ?Какая горелка самая лучшая для напыления??. Вопрос без контекста бессмысленен. Для нанесения тонких, плотных керамических слоёв нужна одна геометрия факела и диапазон мощностей. Для скоростного напыления алюминия на мосты — совершенно другая. Мощность, конечно, ключевой параметр, но не единственный. Важна и стабильность пламени на низких мощностях тоже. Иногда нужно ?закрасить? мелкую деталь, а не палить на полную катушку.

Например, для работ по восстановлению размеров изношенных шеек коленвалов требуется точность и минимальный нагрев основы. Тут нужна горелка с очень сфокусированным, ?жёстким? факелом и возможностью тонкой регулировки. Мы использовали для таких задач специализированные модели с принудительным дополнительным охлаждением факелом инертного газа. Это позволяло снизить тепловложение в деталь на 20-30%, что критично для сохранения структуры основного металла.

А вот для нанесения толстых покрытий из материалов с высоким тепловым расширением, вроде некоторых никелевых сплавов, наоборот, нужен ?мягкий?, широкий факел, чтобы минимизировать термические напряжения в слое. Иначе трещины от сжатия при остывании неизбежны. Под каждый такой класс задач горелка для газотермического напыления подбирается или даже дорабатывается индивидуально.

Безопасность и эксплуатация: то, о чём молчат в паспорте

В паспорте всегда пишут про давление газа, про требования к чистоте. Но редко кто пишет про обратные вспышки. Это когда пламя проскакивает назад, в смесительную камеру. Опаснейшая штука, может разорвать горелку. Чаще всего случается при затухании факела или если резко перекрыть подачу порошка, но оставить газ. Автоматика безопасности должна быть безупречной. Но и от оператора зависит: нельзя резко сбрасывать давление, нужно соблюдать последовательность пуска и остановки. Выработал для себя правило: остановка — сначала порошок, потом, через пару секунд, плавно газ. Запуск — наоборот.

Ещё момент — визуальный контроль пламени. Цвет, форма, стабильность — это главные диагностические признаки. Опытный оператор по виду факела поймёт, что порошок пошёл влажный, или что сопло начало подгорать. Научиться этому можно только часами у установки. Никакая инструкция не заменит. У нас молодых ребят специально сажали сначала просто ?смотреть на огонь?, запоминать, как должно быть в норме.

И, конечно, чистка. После каждой смены, а при работе с разными порошками — и в середине. Остатки порошка в тракте — это гарантия проблем завтра. Особенно если переходишь с металлического порошка на оксидный или наоборот. Перекрестное загрязнение убивает все свойства покрытия. Поэтому наш стандарт — продувка не менее 10-15 минут чистым сухим воздухом, а лучше — разборка и механическая очистка критических узлов.

Вместо заключения: мысль вслух

Так что, возвращаясь к началу. Горелка для газотермического напыления порошковых покрытий — это не расходник и не простая трубка. Это сложный узел, от которого на 70% зависит успех всего процесса. Экономить на ней, брать ?что подешевле? или не уделять ей должного внимания в эксплуатации — значит заранее закладывать брак в свою работу. Лучше один раз вложиться в качественную, продуманную конструкцию от производителя, который сам варится в этой теме, как та же ООО Чжэнчжоу Лицзя, что и исследованиями занимается, и производством. Их подход, судя по оборудованию, как раз от практики идёт. А потом — не лениться изучать её, чувствовать, ухаживать за ней. Она отвечает тем же. Проверено не одним тонной напылённого порошка и не одним сорванным сроком сдачи объекта.