Tema III Termorrociado

VIDEO TERMORROCIADO 1

Prof. Dra. Linda Gil. UNEXPO

El material fundido es proyectado seguidamente sobre la pieza a recubrir en estado plstico con una alta energa cintica y trmica, que ceden a la misma, provocando la unin con una fuerza que va a depender de: Procedimiento empleado, Parmetros utilizados, Material de aportacin,Material del sustratoPreparacin del sustratoTemperatura antes, durante y despus de la proyeccin.

TERMORROCIADO


Mejora el desempeo de partes y componentes de maquinarias por la combinacin de materiales base, no costosos, con recubrimientos adecuados Baja en los costos Amplia variedad de materiales: metales, carburos, cermicas , plsticos. Durezas controlables desde recubrimientos muy blandos como el estao 120-180 HV300 hasta muy duros como carburo de tungsteno(1200-1500 HV300) VENTAJAS DE LOS RECUBRIMIENTOS TERMORROCIADOS


Proceso de deposicin en fro, la pieza no alcanza 250C No habr problemas de deformacin, esfuerzos y cambios metalrgicos que puedan llevar a la rotura de la pieza. Espesores mnimos (0.05 mm) hasta gruesos (5mm). Realizar recubrimientos en sitio. Recuperacin de maquinaria y partes componentes sometidas a desgaste y corrosin VENTAJAS DE LOS RECUBRIMIENTOS TERMORROCIADOS

VIDEO TERMORROCIADORicardo metalizando su mano un proceso frio




Los recubrimientos termorrociados pueden virtualmente aplicarse en casi cualquier tipo de material: metales, cermicas, vidrios, polmeros, materiales compuestos, etc. La caracterstica esencial de un sustrato es que debe presentar cierta rugosidad, de forma tal que el recubrimiento pueda adherirse de forma adecuada. El enlace entre el sustrato y el recubrimiento puede ser mecnico, qumico, metalrgico o una combinacin de estos.

CARACTERSTICAS DE LOS RECUBRIMIENTOSPorosPartculas no fundidasoxido

CARACTERSTICAS DE LOS RECUBRIMIENTOSPOROSIDAD aspecto crtico puede variar desde 1% hasta 20% . LAS PARTCULAS NO FUNDIDAS, no llegaron a la temperatura de fusin y fueron incorporadas al recubrimiento, ella interrumpe la continuidad del mismo y disminuye su fuerza cohesiva. OXIDOS. Cuando se rocan metales o aleaciones, las partculas antes de impactan estn en contacto con la atmosfera y parte de ellas se oxidan y aparecen en el recubrimiento. Esto no siempre es malo, inclusive, un alto porcentaje de xidos en el recubrimiento puede mejorar la dureza y resistencia.


. FOTOMICROGRAFIA DE POLVOS POR MEB . 800X

Deben fundirse o llegas a estado pastoso sin degradarse, es decir no deben descomponerse trmicamente, sublimarse o reaccionar con los gases del proceso.

Los materiales deben estar disponibles como polvos y/oAlambres de caractersticas apropiadas, tales como tamao de grano, distribucin y forma del grano.


-Metales puros : Al, Cr, Ni, Mo

Aleaciones Ni-Cr, Pb- Sn, Ni-Al, Co-Mo-Cr, Ni-Cr-Al, MCrAlY(M =Co,Ni,Fe), Co-Cr-Ni-W, Co-Mo-Ni-Si,Cu-Sn-An, Co-Cr-W-Ni-V, NiCrSiBFe.Ceramicas : Boruros : TiB2 ZrB2.Carburos : TiC Nitruros : TiN, ZrN, TaNOxidos : Al2O3, TiO2, Cr2O3, ZrO2 . Cermets:

- Metales+ carburos: Cr3C2- NiCr, WC-Co.

- Oxidos + Metal : Al2O3- NiAl, Cr2O3 - NiAl, CoCrTaAlYC- Al2O3, CoCrWNiVC- Cr2O3. Otros : plsticos: poliester, Naylon , Teflon AlSi- poliester Ni+Grafito+Naylon

VIDEO TERMORROCIADOrecuperacin de un cilindro de laminacin


Parmetros Importantes del proceso de termorrociadoLA VELOCIDAD DE PARTCULA para los distintos procesos, en orden decreciente es: (HVOF), plasma, arco por alambre y rociado por llama.LA TEMPERATURA es gobernada por la transferencia de calor entre el gas y las partculas fundidas o ablandadas antes de impactar el sustrato.

Parmetros Importantes del proceso de termorrociadoLAS PROPIEDADES DEL RECUBRIMIENTO, dependen del material de alimentacin, del proceso de Termorrociado, de los parmetros de aplicacin y del postratamiento del recubrimiento.


Tipo, tamao, flujo de polvos a rociarTipo, flujo, presin, relacin oxgeno/combustibleTipo, flujo, presin del gasde transporteTipo y dimensin de laboquillaDistancia de rociadoCondiciones de enfriamientoy precalentamiento

Presin de la cmara

Velocidad de rotacin de la piezaVelocidad de deplazamientode la pistolaPreparacin superficialMicroestructura(fases presentes)PorosidadResistencia a la corrosinDurezaResistencia a laAdhesinRugosidad superficialEspesor delrecubrimientoCondicin de esfuerzos residualesDesgaste, DuctilidadProceso deRociadoParmetros primarios (pistola)Parmetros secundarios (sustrato)Propiedades del RecubrimientoPARAMETROS-HVOF


La tecnologa de recubrimiento por Termorrociado puede dividirse, de acuerdo al tipo de proceso de calentamiento involucrado, de la siguiente manera:

Procesos de Rociado Trmico por Electricidad:Plasma.Arco Elctrico.2. Procesos de Rociado Trmico por Combustin:Hipersnico HVOF (High Velocity Oxy-Fuel).Llama.

Tipos de Termorrociado



La tecnologa de recubrimiento por Termorrociado puede dividirse, de acuerdo al tipo de proceso involucrado, de la siguiente manera:

Procesos de Rociado Trmico por Electricidad:Arco Elctrico.Plasma.2. Procesos de Rociado Trmico por Combustin:Hipersnico HVOF (High Velocity Oxy-Fuel).Llama.



1. PROCESO DE ROCIADO POR PLASMAUtiliza como fuente de calor energa elctrica,se fundamenta en hacer pasar un gas, usualmente argn, a travs de un ctodo de tungsteno y un nodo de cobre. El arco elctrico ioniza el gas generando un flujo de plasma gaseoso con muy altas temperaturas que acta como la fuente de calor y velocidad, el polvo se introduce dentro del plasma se funde y es impulsado hacia el sustrato .


1. PROCESO DE ROCIADO POR PLASMA


VIDEO TERMORROCIADO POR PLASMA y OTROS


VENTAJAS DEL ROCIADO POR PLASMA Anclaje optimo al metal base Baja porosidad, altas velocidades y temperatura de la partcula Resistencia a la erosin y a la oxidacin. Se pueden Rociar materiales con alto punto de fusin tales como cermicas y metales refractarios o cualquier combinacin de estos materiales por la alta temperatura de partculaCuando el termorrociado se realiza en condiciones inertes, mejor distribucin de temperatura lo que genera un menor contenido de xido y mayor densidad en el recubrimiento y de una mejor calidad en comparacin con procesos equivalentes por combustinpoco calentamiento del sustrato.


Usa como fuente de calentamiento energa elctrica para generar la energa trmica necesaria para fundir los materiales.

Utiliza dos barras de metal como alimentacin que actan como electrodos que son continuamente consumidos mientras se funden debido al arco elctrico presente entre ellos.TERMORROCIADO ARCO ELECTRICO


Las dos barras deben estar cargadas elctricamente, una negativa y otra positiva y dispuestas de tal forma que el ngulo entre ellas se reduzca gradualmente.

Una diferencia de potencial entre 15 y 50 voltios es aplicada y el calor que se genera funde las puntas de las barras y el gas atomizante(Aire C, N2,Ag) proyecta las gotas hacia el substrato. TERMORROCIADO ARCO ELECTRICO


VIDEO TERMORROCIADO POR ARCO ELECTRICO


VENTAJAS TERMORROCIADO ARCO ELECTRICOLa combinacin de las altas temperaturas del arco (6000K) y las altas velocidades de las partculas (100m/seg) producen recubrimientos con mayor fuerza de enlace y menor porosidad que el rociado por llama. Bajos costos de operacin.Fcil uso y multitud de nuevos alambres.

Tiene aplicaciones tan variadas como recubrimientos de grandes estructuras como puentes, postes de luz, etc, y de componentes electrnicos


Procesos de Rociado Trmico por Electricidad:Arco Elctrico.Plasma.2. Procesos de Rociado Trmico por Combustin:Hipersnico HVOF (High Velocity Oxy-Fuel).Llama.


Emplea como fuente de calor la combustin que se produce entre la mezcla de un gas combustible y oxigeno. TERMORROCIADO POR COMBUSTIONProf. Dra. Linda Gil. UNEXPOLas pistolas de combustin estn disponibles para rociar materiales en forma de barras, alambres o polvos. En el caso de los polvos, estos son introducidos a la tobera de la pistola, calentados y arrastrados por la corriente de aire hacia el substrato a altas velocidades.


TERMORROCIADO POR COMBUSTIONEL MATERIAL es alimentado continuamente hacia la pistola donde es fundido en una llama de combustible gaseoso y propulsado hacia el substrato en una corriente de gas atomizante. Usa material que no sublime y que no funda a temperaturas menores de 2760 C; metales, cermicos o aleaciones alambre o polvo . Los gases : acetileno, metilacetileno-propadine estabilizado, propano, hidrogeno o gas natural.

VIDEO TERMORROCIADO ALAMBRE

TERMORROCIADO POR LLAMA En este proceso la velocidad de la partcula es inferior a la velocidad del sonido lo que lleva a este proceso a ser el mas simple y verstil de todos. La ventaja principal es la de poder procesar fcilmente el material de alimentacin en forma de polvo, lo cual ofrece una opcin en la produccin de capas de distintos materiales con bajo costo.Prof. Dra. Linda Gil. UNEXPO


Procesos de Rociado Trmico por Electricidad:Arco Elctrico.Plasma.2. Procesos de Rociado Trmico por Combustin:Llama.Hipersnico HVOF (High Velocity Oxy-Fuel).


Prof. Dra. Linda Gil. UNEXPOTermorrociado por llama VENTAJASBuena resistencia al desgaste abrasivo y adhesivo. Posibilidad de obtener espesores elevados Utiliza materiales en polvo, varilla y alambre Pueden realizarse aplicaciones en situ. Relativa facilidad de operacin y menor costo de inversin para equipamiento.DESVENTAJAS Bajas velocidades de deposicin y bajas temperaturas de trabajo.Porosidad bastante elevada


PROCESO DE ROCIADO POR HVOFFuente de Calor Combustin entre la mezcla de combustible liquido y oxigeno. Polvos. Son introducidos a la tobera de la pistola convergente-divergente y son calentados y arrastrados por la corriente de gases hacia el sustrato a altas velocidades. Modelo JP - 5000


El proceso COMBINA FUSIN E IMPACTO sobre un sustrato previamente preparado, la calidad del recubrimiento es superior principalmente como resultado de LAS ALTAS VELOCIDADES alcanzadas por las partculas (1200-1500m/seg).PROCESO DE ROCIADO POR HVOF

VIDEO TERMORROCIADO HIPERSONICO VENEQUIP

VIDEO TERMORROCIADO HIPERSONICO




VENTAJAS DE TERMORROCIADO HVOF ALTA VELOCIDADTiempo ms corto de exposicin de partculasCalentamiento de la partcula ms uniforme y eficiente.Densidad mayor (porosidad ms baja) porque la energa de impacto es ms alta debido a las velocidades alcanzadas por las partculas Adherencia ms alta y mayor fuerza cohesiva porque mejora la unin entre las partculas Volumen del xido ms bajo por el menor tiempo de exposicin con el aire.Mayor retencin de las propiedades qumicas del polvo y sus fases debido al tiempo reducido de exposicin a altas temperaturas.


Comparacin entre Procesos

PROCESOTemperatura CVelocidad- m/sCaractersticasCombustion-LLama300040 -100Porosidad y oxidacinHigh Velocity Oxy-Fuel3000400 -800Denso, Buena adhesin,esfuerzos de compresinArco Elctrico3000 - 600050 -150Denso, GruesoPlasma5000 - 25,00080 -300Ceramicas porosas


Comparacin entre Procesos

TIPO DE SISTEMA DE TERMORROCIADOAtributoLlamaHVOFD-GunAlambre-ArcoPlasma en airePlasma al vacoFlujoT del jet (K)350035005500>250001500012000V m/s50-100500-1200>100050-100300-1000200-600Caudal scfh100-200400-1100N/A500-3000100-200150-250GasO2-acetO2CH4O2-acetAire, N2, ArAr, He, H2Ar, He, H2Potencial (KW)20150-300N/A2-540-20040-120PartculaT (K)25003000N/A>3800>3800>3800V m/S50-100250-1000N/A50-100200-80020-50Alimentacin g/min30-5015-50N/A150-200050-15020-50DepsitoDensidad85-90>95>9580-9590-9590-99s enlace (MPa)7-18688210-40>68>68xidosAltosModeradoPocosMod-AltosModeradoNinguno


MANUFACTURA MANTENIMIENTO En la MANUFACTURA DE COMPONENTES ORIGINALES de equipos en la industria siderrgica, hidroelctrica, aeroespacial, marina, automotriz, petrolera. Para RESTAURACIN DIMENSIONAL revestir estructuras y partes de equipos sometidas a condiciones de trabajo que generen corrosin y desgaste. APLICACIONES DE LOS RECUBRIMIENTOS


Turbinas de gas, Cmaras de Combustin :- Proteccin corrosin/oxidacinNiCr,NiAl, MCrAlY, Hastelloy, Stellite.Barreras Trmicas: Mo,Ta,W,Ta y Al203+TiO2, ZrO2(Y2O3,CeO,MgO)Revestimientos Especiales: Aislantes, Conductores.AntifriccinSellos


Recubrimientos Antidesgaste: matriz metlica y/ o cermicas+(Carburos-oxidos): WC- Co, Cr2O3-NiCr, (Al203+TiO2, Cr2O3)Reconstruccin Dimensional y restauracin de Comp. de Maquinas


Industria Petrolera: bombas, recipientes, vlvulas, impelentes de Bombas, Embolos de bombas de subsuelo . Industria aeronautica: Camaras de Combustin de motores de jet, compresores, alabes de turbinas, sellos antidesgaste.Estructuras de puentes, componentes de maquinaria textil. Industria Automotriz : Recubrimientos de anillos de pistones ,casa de compresores de turbocargadores Aplicaciones tipos de industria


Aplicaciones-IndustriaPuentes , Moldes de Bloques, Mezcladoras de cemento, Compresores, Bombas , Vlvulas,Recipientes y TanquesCosechadoras,SembradorasTonillos de extrusin Vlvulas, bombas tanto para la industria metalrgica, y del gas, industria del vidrio-(moldes) y del papel ( rodillos).

VIDEO TERMORROCIADO PLACAS DE ZINC RECUBRIMIENTOS DE TANQUES http://www.proymet.com/index.swf


Hidroxiapatita (Fosfatos de Calcio)Ti- 6Al-4Va, Inoxidable 316S, Cr-Co,


APLICACIONES DEL TERMORROCIADO EN VENEZUELA




PROBLEMA: Desgaste abrasivo y por corrosin por el papel que es revestido por una pelcula plstica transparente durante el proceso UV. Deben poseer una superficie con excelente acabado superficial (pulida), de alta resistencia al desgaste y a la corrosin, ya que cualquier defecto superficial se traduce en un defecto en el producto terminado.

SOLUCIN: La aplicacin de un recubrimiento COLMONOY 88INDUSTRIA GRFICA RODILLO DE CALANDRIA UV


SOLUCIN: Recubrimiento de NiWCrBSi (Colmonoy HVOF) con excelentes caractersticas de resistencia al desgaste abrasivo y a la corrosin sobre aceros nacionales. Las camisas fabricadas con esta tecnologa superan ampliamente la vida de aquellas producidas con sper aleaciones importadas a fracciones de los costos de las mismas. Industria Metalrgica - MineraMANGAS DE BOMBASPROBLEMA: En la produccin de alumina es necesario bombear grandes volmenes de fluidos de alta viscosidad y con gran contenido de slidos (slurry) altamente abrasivo y corrosivo.


INDUSTRIA DE REFRIGERACIN Y AUTOMOTRIZReconstruccin de Cigueales de Compresores y Motores ( Aceros Inoxidables y aceros al Molibdeno)INDUSTRIA HIDRAULICA Y BOMBASImpelentes y cuerpos (NiCrBSi y WC-12 %Co)


INDUSTRIA CERVECERA:Cilindros de rganos de elevacin de maquinas llenadoras de cerveza (Acero Inoxid en sustitucin de cromo duro)INDUSTRIA ELECTRICAAlabes de Turbinas de Gas (WC-12%Co)INDUSTRIA ALFARERA: Tacos Extrusores (desgaste abrasivoWC -12% Co )

EJEMPLOS DE APLICACIONESRECUBRIMIENTO CERMICO PARA ROTOR DE BOMBAS DE TORNILLO

CARBUROS DE TUNGSTENO EN LA INDUSTRIA DE VALVULAS

INOXIDABLES, CERAMICAS O CARBUROS PARA COMPRESORES DE AIRE O DE PROCESO

PROTECCIN CONTRA LA CORROSIN DE ESTRUCTURAS METLICAS INDUSTRIALES POR MEDIO DE RECUBRIMIENTO DE METALES COMO ALUMINIO O ZINC

INOXIDABLES, CERAMICA O CARBUROS PARA BOMBAS CENTRIFUGAS

TIPOS DE PISTOLAS


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