Питатель порошка

Когда слышишь ?питатель порошка?, первое, что приходит в голову многим, — это какой-то ящик с вибратором, который сыпет порошок в факел. На деле, если так думать, можно наломать дров. Я лет десять назад сам на этом обжёгся, когда пытался на старом советском УМП-5 адаптировать импортный порошок для напыления карбида вольфрама. Подача шла рывками, то густо, то пусто, покрытие получалось с просыпами и окислами. Тогда и понял, что питатель — это сердце процесса, а не вспомогательная железяка. Особенно в термическом напылении, где стабильность потока — это 80% успеха. У нас в ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования через это прошли все, кто занимается разработкой установок. Сайт наш, https://www.lijiacoating.ru, не просто так в разделе ?Оборудование? выносит питатели в отдельную категорию — потому что знаем, насколько это критичный узел.

Конструкция: где кроются главные проблемы

Взять, к примеру, самый распространённый дисковый питатель. Казалось бы, всё просто: бункер, вращающийся диск с лунками, скребок для снятия излишков. Но вот нюансы. Материал диска — это отдельная история. Для абразивных порошков, тех же карбидов, обычная сталь стирается за считанные часы работы. Появляется люфт, зазор между диском и корпусом увеличивается, и начинается подсос воздуха или, наоборот, просыпание. Мы в своих установках, которые производим, давно перешли на использование твёрдых сплавов для пар трения в этих узлах. Но и это не панацея.

Ещё один момент — система подачи газа-носителя. Часто её недооценивают. Если газ подаётся с пульсациями (а они почти всегда есть от компрессора), то и порошок будет идти порциями. Мы ставим дополнительные ресиверы-стабилизаторы давления прямо на линии перед питателем. Мелочь? Нет. Без этого о равномерном покрытии можно забыть. Особенно при напылении тонких слоёв, где нужна точность до граммов в минуту.

И вибрация. Многие думают, что чем сильнее вибрирует бункер, тем лучше сыпется порошок. Это заблуждение. Сильная вибрация приводит к уплотнению порошка в бункере, особенно если он мелкодисперсный и склонный к слёживанию. Получается обратный эффект — поток перекрывается. Правильнее использовать лёгкую, но высокочастотную вибрацию, и обязательно не на самом бункере, а на его горловине, где формируется столб материала. Это мы отрабатывали на порошках для напыления керамики типа оксида алюминия.

Практика: случаи из цеха

Был у нас случай, лет пять назад. Клиент жаловался, что при напылении никель-хромового сплава на валы турбин покрытие имеет разную твёрдость по длине. Приехали, смотрим. Установка вроде новая, питатель дисковый, с компьютерным управлением. Начинаем проверять. Оказалось, проблема в банальном — в порошке. Партия была с повышенной влажностью, хотя и в sealed bags поставлялась. В бункере порошок начал комковаться, и скребок не снимал ровный слой, а сдирал эти комки. Поток шёл неравномерно. Решение было простым — сушильный шкаф для прокалки порошка перед загрузкой. Но догадаться до этого сразу — нужно иметь опыт таких ?глюков?.

А вот с вихревыми питателями другая история. Их часто хвалят за плавную регулировку. Но они очень чувствительны к гранулометрическому составу. Если в порошке есть фракционная разница, более тяжёлые частицы оседают в камере быстрее, и состав газопорошковой смеси на выходе со временем меняется. Мы это заметили, когда тестировали подачу смешанных порошков для функциональных градиентных покрытий. Пришлось дорабатывать конструкцию, добавляя внутренний отражатель для лучшего перемешивания потока внутри камеры.

Или взять шнековые питатели. Кажется, идеально для дозирования. Но для термического напыления, где порошок разогревается в факеле, шнек, особенно металлический, становится аккумулятором тепла. После часа работы он настолько горячий, что начинает спекать порошок в зоне загрузки. Видел такое на одной старой линии. Решение — использовать шнеки с охлаждаемым валом или делать их из специальных материалов с низкой теплопроводностью.

Взаимосвязь с другими узлами установки

Питатель — не остров. Его работа напрямую зависит от горелки и системы газоподачи. Частая ошибка — ставить мощный, точный питатель на слабую газовую магистраль. Давление газа-носителя должно быть стабильным и достаточным, чтобы протолкнуть порошок по всему шлангу, особенно если трасса длинная и с изгибами. У нас в ООО Чжэнчжоу Лицзя при проектировании оборудования всегда считаем гидравлическое сопротивление всей трассы от питателя до сопла горелки. Иначе все точные настройки питателя идут насмарку.

Ещё момент — синхронизация. В современных автоматизированных комплексах, которые мы разрабатываем, питатель управляется контроллером, который также регулирует параметры плазмы или газа в горелке. Если между этими сигналами есть даже миллисекундная задержка, при резком изменении режима (например, при начале напыления края детали) можно получить неоднородный участок. Поэтому важна не только механическая часть, но и ?мозги?. Мы используем контроллеры с общей шиной данных, чтобы команды шли синхронно.

И нельзя забывать про обратную связь. Хорошо, когда есть система мониторинга реального расхода порошка, а не просто заданная скорость вращения диска или шнека. Мы пробовали интегрировать оптические датчики в линию подачи, но они забивались пылью. Более надёжным оказалось косвенное измерение через взвешивание бункера в реальном времени. Дороже, но для ответственных работ, где важен каждый грамм дорогого порошка, например, иттрий-стабилизированного циркония, это оправдано.

Про ошибки и ?народные? доработки

В цехах часто встречаешь самодельные или кустарно доработанные питатели. Иногда это вынужденная мера. Помню, на одном заводе видел, как к вибрационному питателю прикрутили обычную компьютерную кулерную вентиляторную систему обдува, чтобы охлаждать зону выдачи. Работало, кстати. Но такие решения — палка о двух концах. Обдув мог вызывать завихрения и нарушать ламинарность потока газа-носителя.

Самая распространённая самодеятельность — это увеличение отверстий в диске или роторе для более быстрой подачи. Делают, когда штатный питатель порошка не тянет по производительности. Но при этом забывают, что меняется аэродинамика. Более крупное отверстие — меньше скорость газа в этом месте, порошок может не подхватываться, а застревать. Потом он всё равно вылетает, но уже сбитым в комок. Результат — нестабильное горение факела и включения в покрытии.

Ещё одна беда — борьба со статикой. Особенно с полимерными порошками для напыления тефлона или полиамидов. Они липнут к стенкам бункера, слипаются. Народные методы — протирка стенок антистатиком или даже установка самодельных ионизаторов. Иногда помогает. Но надёжнее — это использовать питатели с бункерами из специальных материалов, например, полипропилена с антистатическими добавками, или с продуманной системой заземления всех элементов. Мы такие варианты предлагаем для специфических задач, информация есть на https://www.lijiacoating.ru в разделе специсполнений.

Что в итоге? Мысли вслух

Так к чему я всё это? К тому, что выбор и эксплуатация питателя порошка — это не задача для дилетанта. Это всегда компромисс между точностью, производительностью, надёжностью и стоимостью. Для серийного напыления одного типа покрытия можно подобрать и настроить идеальный вариант. Для исследовательской лаборатории, где сегодня карбид, завтра — композит, а послезавтра — металлический сплав, нужна универсальная, но гибко настраиваемая система.

Наша компания, ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования, через это прошла. От ремонта и модернизации старых советских установок до разработки собственных линейок оборудования. Поэтому на сайте мы не просто продаём агрегаты, а стараемся давать информацию, которая поможет избежать типичных ошибок. Потому что знаем: успех термического напыления начинается с мелочей. А питатель — это далеко не мелочь.

В конце концов, хорошее покрытие — это ровный, стабильный поток. И если этот поток прерывается или пульсирует, никакая современная горелка или умный робот не спасут ситуацию. Всё держится на этом, казалось бы, простом узле. Надо просто относиться к нему с должным пониманием и уважением.