Газополуменевий спосіб напилення покриття складається з форму­вання на поверхні виробу шару з часток напилюваного матеріалу, які мають достатній запас теплової та кінетичної енергії внаслідок взаємодії зі струменем газового полум’я. Його рекомендують для напилення по­криттів з дроту металів і сплавів, а також гнучких шнурів, прутків (рис. 4.1) та порошків металів, сплавів, композицій, оксидів тощо (рис. 4.2).

При газополуменевому напиленні покриття в якості пального газу може використовуватись ацетилен та його замінники: пропан, водень, а також рідинні пальні. Окислювачем е кисень або повітря.

Температура струменя продуктів спалення залежить від складу паль­ної суміші. Наприклад, температура струменя ацетиленокисневого по­лум’я становить 3200 °С, пропан-бутан-кисневого 2600-2700 °С.

Швидкість часток напилюваного матеріалу залежить від співвідно­шення кисню та пального газу в суміші, кількості газу, який обдуває по­лум’я, відстані від зрізу сопла, кількості порошку, який вдувається у полум’я, його щільності, гранулометрічного складу та ін., і знаходиться в межах 20...80 м/с.

Удосконалення способу газополуменевого напилення іде у напряму підвищення швидкості струменя продуктів горіння.

Для підвищення швидкості часток, при газополуменевому напилен­ні використовують різні технічні рішення. Це визначене розташування соплових отворів для витоку горючої суміші і конструкція передньої час­тини соплового наконечника, яка дозволяє формувати потрібну геомет­рію високотемпературного струменю та здійснювати ефективне нагрі­вання та прискорення часток порошку.

Знизити витрати тепла та кінетичної енергії утвореного струменю можна шляхом ізолювання його від навколишнього середовища пери­ферійним супутним струменем газу або охоплюючими струмінь насад­ками. Це веде до збільшення швидкості часток матеріалу, що напи­люється, на 10...20 м/с.

Використання додаткових пристосувань з прискорюючими соплами, вісі яких розташовані під кутом до струменю продуктів горіння дозволяє збільшити швидкість до 120... 130 м/с. Для додаткового нагрівання і при­скорення часток порошку у струмені відповідно до вісі пальника розта­шовують кільцеподібну вставку із соплами для подавання пального газу.

Таким чином, нагріті та прискорені у низькошвидкісному газополу­меневому струмені частки матеріалу, що напилюються за допомогою різних пристосувань, набувають підвищену швидкість перед поверхнею, на яку напилюється матеріал, порівняно із звичайним напиленням газо - полуменевим пальником.

Новим шляхом розвитку газополуменевого напилення є створення установок для високошвидкісного напилення.

Спосіб отримання газополуменевого покриття з використанням струменю надзвукової швидкості у світовій практиці отримав назву “High Velocity Oxygen Fuel" (HVOF) або “Високошвидкісне киснево-паливне напилення”.

Для напилення використовують надзвуковий газовий струмінь, який генерується спеціальним пальником з камерою прискорення ракетного типу при спаленні ацетилену, пропану, водню, пропілену або метіл - ацетиленпропану при тиску 0,6...0,8 МПа у суміші з киснем під тиском до 1,2 МПа.

Швидкість струмерю продуктів спалення при використанні способу HVOF сягає від 1350 до 2880 м/с, а швидкість часток матеріалу, що на­пилюється, від 300 до 1000 м/с, температура горіння 3100 °С.

З 1992 року фірма "Browning Thermal Systems Со” (США) почала випуск пальника для надзвукового напилення, в якому в якості окислю­вача замість кисню використовується стиснуте повітря, тому цей спосіб по аналогії з HVOF, названий “Високошвидкісне повітряно-паливне на­пилення" або HVAF (High Velocity Air Fuel).

При звичайних швидкостях струменя продуктів горіння до основних характеристик газополуменевого нанесення покриттів можна віднести:

— можливість отримання покриттів товщиною до 10 мм із матеріа­лів, які плавляться при температурі до 2800 °С без розкладання. Доці­льна товщина від 0,5 до 5,0 мм

— висока продуктивність процесу (до 10 кг/год).

- відносно мала теплова дія на основу (у межах 150...350 °С), що дозволяє наносити покриття на поверхні великого асортименту матері­алів, включаючи пластмасу, деревину тощо;

— можливість регулювання складу пальної суміші, яка подається у пальник. Це дозволяє керувати хімічним складом продуктів спалення (нормальне, окислювальне, вуглецеве полум’я) та енергетичними харак­теристиками струменя та напилюваних часток;

- за наявності необхідного пристосування для механізації робіт мож­ливість нанесення покриттів на вироби практично без обмежень їх роз­мірів;

- відносно низький рівень шуму та випромінювання;

— простота обслуговування, гнучкість технології та мобільність об­ладнання, що дозволяє виконувати напилення на місці без демонтажу виробів;

- можливість автоматизації процесу та встановлення в автоматичні лінії з невеликими витратами, при примусовій подачі порошків можли­вість у більшості випадків нанесення покриттів у всіх просторових поло­женнях апарата.

Показники якості покриття, які можна отримати при газополумене - вому напиленні, наведені у таблиці 4.1.

Основними параметрами технологічного процесу газополуменевого напилення є:

- витрати кисню або повітря, м3/год;

- витрати пального газу (рідинного пального), м3/год (кг/год);

- витрати транспортуючого та обтискаючого газу (це може бути ки­сень або повітря), м3/год;

- тиск газів (кисню, повітря, пального газу, транспортуючого газу), МПа

- співвідношення між окислювачем і пальним газом у суміші;

- витрати порошку, кг/год

- діаметр, мм та швидкість, м/с, подачі дроту, прутка або гнучкого шнура;

- швидкість відносного переміщення пальника для напилення та виробу, м/хв або мм/об;

-число обертів циліндричної деталі, об/хв

-дистанція напилення, мм.

Всі параметри технологічного процесу, які наведені у технічній лі­тературі, як правило, належать до конкретного устаткування для напи­лення та матеріалів, які використовуються.

У кожному конкретному випадку вони вимагають корегування. Час­тіш за все для цього використовуються математичні методи планування експерименту та оптимізації технологічних процесів.

Для вихідних даних при плануванні експерименту та оптимізації технологічних процесів можна використати такі середні статистичні дані, рекомендовані в різних технічних літературних джерелах для звичайних не швидкісних методів напилення,

Тиск пального газу 0,03...0,15 МПа. При цьому витрати знаходяться у межах 0,5...2,5 м3/год. Тиск кисню знаходиться в межах 0,15...0,5 МПа. Співвідношення між пальним газом та киснем для ацетилено-кисневої су­міші р = С2Н2= 1 пропан-кисневої суміші р- Vq^Vq^b = 3,5...4.

Тиск повітря, який використовується для стиснення газового полум’я 0,3...0,4 МПа, витрати у межах до 3,0...5,0 м3/год. Якщо воно використо­вується як транспортуючий газ, його тиск буде у межах 0,1...0,2 МПа, ви­трати - 0,3..,0,6 м3/год.

Дисперсність порошку при дозвуковому газовому напиленні знахо­диться у межах 10... 100 мкм, витрати порошку - 0,5... 10 кг/год.

Для методів надзвукового газополуменевого напилення дисперс­ність порошку повинна бути до 45 мкм, витрати порошку з керамічних матеріалів становлять 2...2,5 кг/год, а з металевих - 4...6 кг/год.

Діаметр присадкового дроту, який використовується при газополу - меневому напиленні знаходиться у межах від 1,0 до 5,0 мм швидкість подачі у межах 1,0.0,15 м/с.

Дистанція напилення, залежно від матеріалу для напилення, паль­ної суміші, яка використовується, та обладнання знаходиться у межах

100.. .200 мм.