питатель порошка для газотермического напыления

Когда говорят про газотермическое напыление, все сразу думают про горелки, плазмотроны, параметры газа. А про питатель порошка часто вспоминают постфактум, когда начинаются проблемы: нестабильный поток, забивание, сегрегация фракций. Считается, что это просто емкость, откуда порошок подается в поток. На деле — это один из ключевых узлов, определяющих качество покрытия. От его работы зависит, попадет ли в струю именно та порция порошка с нужной скоростью и без перерывов. Много раз видел, как на объектах пытаются сэкономить на этой ?мелочи? или доработать кустарно, а потом месяцами ловят нестабильность в покрытии.

Основная ошибка: недооценка роли дозирования

Самое распространенное заблуждение — что любой вибрационный или шнековый дозатор подойдет. Берется универсальный питатель для сыпучих материалов, и все. Но порошки для напыления — особая история. Возьмем, к примеру, самофлюсующиеся сплавы типа NiCrBSi или карбиды вольфрама в кобальтовой связке. У них разная сыпучесть, разная склонность к налипанию, разный размер частиц. Универсальный питатель либо забьется, либо начнет ?плеваться? порциями, а не давать непрерывный поток.

В свое время на одном из проектов по нанесению износостойкого покрытия на валы мы столкнулись с постоянным изменением толщины по длине. Горелка работала идеально, параметры газа выверены, а результат ?плыл?. Оказалось, что в винтовом питателе из-за вибрации происходила сегрегация — более тяжелые частицы карбида вольфрама концентрировались в одной зоне бункера, а более легкие — в другой. На выходе получалась то густая, то бедная смесь. Пришлось глубоко разбираться именно с конструкцией узла подачи.

Кстати, многие производители оборудования, особенно широкого профиля, не заморачиваются с глубокой разработкой питателей. Они закупают готовые узлы или делают простейшие конструкции. Поэтому, когда ищешь по-настоящему сбалансированную систему, стоит обращать внимание на компании, которые специализируются именно на технологиях напыления и делают свое оборудование ?под ключ?. Вот, например, на сайте ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования (https://www.lijiacoating.ru) видно, что они профессионально занимаются не только напылением, но и разработкой оборудования для него. У таких узких профилей обычно подход к питателям более осмысленный.

Конструктивные нюансы, которые решают все

Итак, что важно в хорошем питателе? Первое — это способ перемешивания и разрушения сводов. Простая мешалка не всегда спасает. Для мелкодисперсных порошков, склонных к агломерации (тот же оксид алюминия), нужна активная дезинтеграция прямо в зоне выдачи. Часто используют комбинированные системы: вращающийся диск с лопатками плюс дополнительная вибрация на бункере. Но вибрация — палка о двух концах. Слишком сильная — уплотняет порошок и опять ведет к сегрегации.

Второй момент — тракт подачи от бункера к соплу. Его геометрия, диаметр, отсутствие резких изгибов. Если есть ?карманы?, где поток завихряется, будут постоянные заторы. Материал тракта тоже важен. Для абразивных порошков это должна быть износостойкая керамическая вставка или карбид вольфрама, иначе за сезон работы канал разобьет, и диаметр изменится, что повлияет на скорость подачи.

Третье, и это часто упускают из виду, — система управления и обратной связи. Хороший питатель — это не просто мотор с реостатом. Современные системы используют масс-расходомеры или датчики контроля потока в реальном времени и корректируют скорость вращения шнека или частоту вибрации, чтобы компенсировать изменение уровня порошка в бункере или его сыпучести. Без этого говорить о стабильности в долгой смене просто наивно.

Из практики: случай с керамическим покрытием

Приведу пример из реальной работы. Нужно было нанести толстое покрытие из диоксида циркония для термобарьера. Порошок — легкий, ?пушистый?, с очень низкой насыпной плотностью. Стандартный шнековый питатель его просто не захватывал — винт вращался вхолостую, порошок сжимался и образовывал полости. Пробовали увеличить скорость — начинались пульсации.

Решение нашли не сразу. Потребовался питатель с особой геометрией шнека — с переменным шагом и уплотняющим участком в начале тракта. Плюс пришлось подавать в бункер инертный газ под небольшим избыточным давлением (псевдоожижение), чтобы улучшить сыпучесть. Это уже не серийный узел, а кастомизированное решение. Кстати, на том же сайте lijiacoating.ru в описании их деятельности упоминаются исследования и разработка оборудования. Именно такие задачи — разработка под конкретный материал — как раз в их компетенции. Универсальных решений здесь нет и быть не может.

После настройки этого узла проблема ушла, но появилась другая — повышенный износ уплотнений на вращающемся валу шнека из-за абразивности порошка. Это тоже типичная история: решили одну проблему, всплыла сопутствующая. Пришлось экспериментировать с материалами уплотнений, пока не подобрали комбинацию, выдерживающую несколько сотен часов работы.

Взаимосвязь с другими системами установки

Питатель — не остров. Его работа жестко завязана на параметры газового потока. Давление и скорость транспортирующего газа (аргона, азота, гелия) должны быть точно синхронизированы с производительностью дозатора. Если питатель выдает порцию, а скорость газа в данный момент упала, порошок может не долететь до струи или попасть в ее периферийную, менее горячую зону. Результат — непроплавы или включения в покрытии.

Поэтому в современных установках все чаще переходят на интегрированные системы управления, где блок управления горелкой и блок управления питателем обмениваются данными. Это позволяет, например, при снижении мощности плазмы автоматически уменьшать подачу порошка, чтобы сохранить соотношение ?энергия/материал?. Без такой интеграции оператору приходится быть сверхвнимательным и постоянно подстраивать параметры вручную, что, согласитесь, не всегда возможно.

Еще один момент — точка ввода порошка в газовый поток. Расположение инжектора, угол ввода — это целая наука. Если ввод сделан неудачно, порошок может бить по стенке газового канала, вызывая эрозию и, опять же, неравномерность потока. Часто эту часть конструкции отрабатывают методом проб и ошибок или с помощью компьютерного моделирования. В описании компании ООО Чжэнчжоу Лицзя прямо указано, что они занимаются исследованиями и разработкой. Думаю, подобные нюансы им хорошо знакомы, и они могут предложить уже отработанные решения, а не сырые прототипы.

Выбор и обслуживание: что смотреть в первую очередь

Итак, если вам нужен надежный питатель порошка, на что смотреть? Первое — на возможность адаптации под ваш конкретный тип порошка. Просите тестовые прогоны на вашем материале. Смотрите на стабильность потока не пять минут, а хотя бы час. Второе — на ремонтопригодность. Как быстро и просто можно заменить шнек, уплотнения, вибромеханизм? Насколько доступны эти запчасти?

Третье — на совместимость с вашей установкой. Электрические интерфейсы управления, диапазоны регулировок, физические присоединительные размеры. Бывает, что купишь ?отличный? питатель, а чтобы его встроить в свою линию, нужно переделывать пол-установки.

И главное — не рассматривайте питатель как отдельную покупку. Это часть технологической цепочки. Его эффективность напрямую влияет на экономику процесса: перерасход дорогостоящего порошка из-за нестабильной подачи, брак покрытия, простои на чистку и ремонт. Инвестиции в качественный, правильно подобранный узел окупаются очень быстро, хоть поначалу его цена и может казаться высокой по сравнению с более простыми аналогами. Специализированные производители, вроде упомянутой компании, обычно предлагают именно такие, технологически выверенные решения, потому что сами погружены в процесс напыления и понимают все взаимосвязи.