Spray Lassen Uitgelegd: Proces, Technieken en Veiligheid

Wat Is Spray Lassen?

Spray lassen verwijst naar verschillende lasprocessen in de vorm van thermisch spuiten. Het is een industriële activiteit waarbij een poeder of draad met hoge snelheid geatomiseerd wordt met geperst gas en op een metaaloppervlak wordt gespoten.

Spray lassen omvat het gebruik van industriële plasma, vlam, detonatie pistolen, boog spuit, en hoge-snelheid zuurstofbrandstof. Vanwege de significante hitte die gegenereerd wordt door spatter lassen, moeten procedures en voorschriften zorgvuldig en consistent worden gevolgd om schade aan mensen en het milieu te voorkomen.

Hoe Werkt Spray Lassen?

Thermisch spuiten is een algemene term die meerdere coatingprocessen vertegenwoordigt. Het gehele lassen omvat het gebruik van coatingmateriaal, bijvoorbeeld een staaf, poeder of draad, dat gesmolten wordt door verschillende energiebronnen.

In eenvoudige termen kan het gedefinieerd worden als een industriële coatingproces bestaande uit een warmtebron en een coatingmateriaal dat gesmolten wordt in druppels die met hoge snelheid worden gespoten. De spuit wordt naar een substraat gedreven door een verstooiingsstraal of gas.

Thermisch spuiten is een vrij veelzijdig proces en bekend om zijn hoge efficiëntie. Het kan een goede alternatief zijn voor verschillende oppervlaktebehandelingen, waaronder warmte- of nitrideringsprocessen, chroom-, nikkelplateren, anodiseren, onder andere methoden.

De coatingdikte verschilt op basis van individuele voorkeuren. De coating repareert versleten onderdelen en basismachineonderdelen. Het kan ook worden toegepast om de prestaties en duurzaamheid van het element te verbeteren. Dit kan tot 70% langer duren als goed behandeld.

Verschillende Typen Spray Las Technieken

1. Spray Booglassen (Spray Arc Welding)

Spray booglassen is een van de processen die gebruikt worden om metaal van de elektrode of draad naar de las over te brengen. Kleine druppels gesmolten metaal reizen door de boog en op het basismetaal of de verbinding die bewerkt wordt.

Spray overdracht is ideaal voor gebruik op dikker metalen voor stoot- of zoenlassen. Het is niet geschikt voor positioneerlaswerk omdat de vliegende metaaldruppels en zwaartekracht geen ideale situatie creëren voor de lasser of het laswerk.

Technisch gezien is spray booglassen een spuit van gesmolten metaal dat over de boog wordt overgedragen, vergelijkbaar met water dat ontkomt aan een tuinslang met een beperkte opening. Spray booglassen vermindert lasspatter en creëert een fijne lasnaad.

Proces

Het proces omvat hoge stroom- en spanningsniveaus. Wanneer de draad dicht bij het basismetaal gebracht wordt, genereert het een stroom voordat het het metaal raakt. De stroom verhit de draad heel snel en smelt het. Het gesmolten metaal reist in de vorm van kleine druppels door de gegenereerde boog, wat de naam spray booglassen geeft.

Spray booglassen kan hoge metaaldepositietempo's bereiken wanneer uitgerust met de ideale combinatie van beschermingsgas, metaal, draaddiameter en contact-tip afstand. Met de perfecte combinatie van alles kan het proces zeer hoge piekstromen genereren. Het proces wordt ook assiale spuit genoemd.

De stroomniveaus die in dit proces gebruikt worden, moeten hoger zijn dan de piekstroom. Alleen dan zal het metaal in de vorm van druppels worden overgedragen, en niet alleen gesmolten. Het proces vereist het gebruik van hoge stroomniveaus met voldoende spanningsniveaus om een spatter-vrije las te garanderen.

Voordelen

Spray booglassen is een heel efficiënt proces. Enkele van de significante voordelen die dit proces biedt zijn:

• Hoge metaaldepositietempo's
• Goede metaalfusie en penetratie
• Uitstekende lasnaad uiterlijk
• Mogelijkheid om grotere diameter elektrodraden te gebruiken
• Zeer weinig spatter generatie

Ondanks de aanwezigheid van dergelijke uitgebreide voordelen, heeft de spray-boog overdrachtsmethode substantiële beperkingen.

Beperkingen

De beperkingen van spray-boog overdracht zijn, maar niet beperkt tot:

• Het is alleen geschikt voor gebruik op dikke materialen (ongeveer 3 mm en dikker)
• Het is beperkt tot vlakke en horizontale zoenlasposities
• Het heeft geen open wortel mogelijkheden

2. Vlamspuitproces (Flame Spraying)

Vlamspuiten, ook bekend als oxy/acetyleen verbrandingsspuiten, is de oorspronkelijke thermische spuittechniek die ongeveer 100 jaar geleden ontwikkeld is. Het gebruikt de basisprincipes van een lasbrander met de toevoeging van een hoge-snelheid luchtstroom om gesmolten deeltjes op het substraat te drijven.

Het coatingmateriaal kan in draad- of poedervorm zijn. Vlamspuitcoatings worden na toepassing vaak gesmolten om hechtingssterkte en coatingdichtheid te verbeteren.

Voordelen

• Hoge depositietempo's
• Lage oppervlakteverhitting
• Veelzijdig
• Het proces is eenvoudig en gebruiksvriendelijk

Nadelen

• Relatief lage hechtingssterkte
• Verhoogde verwarmingsefficiëntie
• Niet compatibel met metalen met smeltpunten die 2800°C overschrijden

3. Hoge-Snelheid Zuurstof-Brandstof (HVOF)

Het HVOF (High-Velocity Oxy-Fuel) proces verbrandt zuurstof en een selecte groep brandbare gassen waaronder propaan, propyleen of waterstof. Hoewel het HVOF-systeem het basisprincipe van verbranding gebruikt, is de spuitpistool anders ontworpen dan de standaard oxy-brandstof spuitpistool.

De HVOF-pistool verschillen produceren hogere vlamtemperaturen en hogere snelheden. Het resultaat is een grondiger gesmolten poeder en meer kinetische energie beschikbaar om de gesmolten deeltjes van coatingmateriaal "plat te drukken". Het HVOF-proces produceert superieure hechtingssterkte en coatingdichtheid.

Het HVOF-proces wordt het meest gebruikt om hoge smelttemperatuur metalen en metalenlegeringen te depositieren zoals wolframcarbied, chroomcarbied.

Voordelen

• Ondersteunt dikke coating sterk
• Lage porositeitsniveaus
• Hoge hechtingsniveaus
• Meer behouden carbiden vergeleken met vlamspuiten of plasma

Nadelen

• Relatief luid met een geluidsniveau tot 130 dB
• Lage depositietempo
• Lichtjes duurder

4. Plasma Spuitproces (PTA)

Het plasma spuitproces (niet-overgedragen boog), gebruikt inerte gassen die langs een elektrode worden gevoerd waardoor de "plasma" toestand van de gassen geïnduceerd wordt. Wanneer de gassen de mondstuk van het pistoolapparaat verlaten en terugkeren naar hun normale toestand, wordt een enorme hoeveelheid warmte vrijgegeven.

Een poeder coatingmateriaal wordt in de plasma "vlam" geïnjecteerd en op het substraat gedreven.

Keramische coatings worden het meest toegepast met plasma spuiten vanwege hun hoge smelt temperaturen (vaak > 3500°F). Verschillende typen keramische coatings kunnen met plasma spuiten worden toegepast.

Voordelen

• Makkelijk toe te passen
• Cermet deeltjes zijn groter in grootte
• Slijtweerstand
• Zeer lage of nul porositeit
• Dikke coating
• Lage substraatverhitting vergeleken met WIG

Nadelen

• Hoge oxidatie op het gespoten materiaal
• Moeilijk om een dunne laag van 1 mm of minder te krijgen

5. Detonatie Spuiten

Detonatie spuiten is een van de vele vormen van thermische spuittechnieken die gebruikt worden om een beschermende coating met supersonische snelheden op een materiaal toe te passen om zijn oppervlakte-eigenschappen te veranderen. Dit is primair om de duurzaamheid van een component te verbeteren.

Het werd voor het eerst uitgevonden in 1955 door H.B. Sargent, R.M. Poorman, en H. Lamprey en wordt toegepast op een component met een specifiek ontworpen detonatie pistool (D-gun). Het component dat gespoten wordt, moet correct voorbereid worden door alle oppervlakteoliën, vettens, vuil, en het oppervlak ruw te maken om een sterk gebonden detonatie spuitcoating te bereiken.

Dit proces omvat de hoogste snelheden (≈3500 m/s schokgolf die de coatingmaterialen drijft) en temperaturen (≈4000°C) van coatingmaterialen vergeleken met alle andere vormen van thermische spuittechnieken.

Dit betekent dat detonatie spuiten in staat is om lage porieuze (onder 1%) en lage zuurstofgehalte (tussen 0,1-0,5%) beschermende coatings toe te passen die beschermen tegen corrosie, abrasie en heching onder lage belasting.

Dit proces stelt de toepassing van zeer harde en dichte oppervlaktecoatings toe die nuttig zijn als slijtvaste coatings. Om die reden wordt detonatie spuiten veel gebruikt voor beschermende coatings in vliegtuigmotoren, plug en ring messen, snijranden (schaafmessen), buizenboormachines, rotor en statorbladen, geleidelijnen, of elk ander metaal dat onderworpen is aan hoge slijtage.

Algemeen zijn de materialen die op componenten worden gespoten tijdens detonatie spuiten poeders van metalen, metalenlegeringen, en cermets; evenals hun oxiden (aluminium, koper, ijzer, etc.).

Detonatie spuiten is een industriële proces dat gevaarlijk kan zijn als niet correct en in een veilige omgeving uitgevoerd. Als zodanig zijn er veel veiligheidsmaatregelen die moeten worden nageleefd bij het gebruik van deze thermische spuittechniek.

6. Koud Spuitproces (Cold Spray)

Koud spuiten (CS) is een coating depositiemethode. Vaste poeders (1 tot 50 micrometer in diameter) worden versneld in een supersonische gasstraal tot snelheden tot ca. 1200 m/s. Tijdens de impact met het substraat, ondergaan de deeltjes plastische vervorming en hechten aan het oppervlak.

Om een uniforme dikte te bereiken, wordt de spuitmond langs het substraat gescand. Metalen, polymeren, keramieken, composietmaterialen, en nanokristallijne poeders kunnen worden gedeponeerd met koud spuiten.

De kinetische energie van de deeltjes, geleverd door de expansie van het gas, wordt geconverteerd naar plastische vervormingsenergie tijdens binding. In tegenstelling tot thermische spuittechnieken, zoals plasma spuiten, boog spuiten, vlam spuiten, of hoge-snelheid zuurstof brandstof (HVOF), worden de poeders niet gesmolten tijdens het spuitproces.

Voordelen van Spray Lassen

• Gladde Lasnaad
• Hoge Penetratie (gebruikt op metaal 3/16" of dikker)
• Hoge Lasdepositietempo's
• Minimale Spatter
• Kostenreductie: spray wordt gebruikt om een lager kost materiaal te versterken
• Lage warmteinvoer: coatings penetreren niet het basismateriaal
• Veelzijdig: De meeste metalen, kunststoffen en keramieken kunnen worden gespoten
• Werkt binnen een breed diktebereik: 0,001 tot 0,1 inch, kan meer dan 1 inch dik zijn
• Snelle verwerkingssnelheid: spray gaat van 3 tot 60 lb/uur (hangt af van het gebruikte proces)

Nadelen van Spray Lassen

• Vereist lasser training
• Gaskosten kunnen hoger zijn door hogere argon niveaus (> 85%)
• Aanbevolen voor vlakke positie en horizontale zoenlassen alleen
• Hoge hitte kan lasser ongemak veroorzaken
• Onderdruk kan veroorzaakt worden, met name op de bovenrand van lassen
• Binding van coating is mechanisch, niet metallurgisch
• Line-of-sight proces
• Slechte weerstand van coatings tegen puntbelasting

Veelgestelde Vragen

Wat is Spray Lassen?

Spray lassen is een term die gebruikt wordt om verschillende lasprocedures in de vorm van thermisch spuiten te classificeren. Het is een industriële activiteit waarbij een poeder of draad geatomiseerd en op een metaaloppervlak met hoge snelheid met geperst gespoten wordt.

Wat is Spray Booglassen?

Spray booglassen is een van de processen die gebruikt worden om metaal van de elektrode of draad naar de las over te brengen. Minuut gesmolten druppels metaal reizen via de boog en op het basismetaal of de verbinding die bewerkt wordt. Spray overdracht is ideaal voor gebruik op dikker metalen voor stoot- of zoenverbindingen.

Hoe Stel Ik Een Spray Boog In?

Voor hogere productiesnelheden gebruik spray overdracht. Meer dan 80% argon mengsel, stel de spanning in op 23-4 volt om te beginnen. Stel de stroom in met ongeveer 300-400 inch draadvoedsnelheid. Verhoog/verlaag weer draadvoedsnelheid tot 150 ampere bereikt zijn.

Hoe Dik Kun Je Spray Lassen?

Thermisch spuiten kan dikke coatings leveren (benaderende dikterange 20 micron tot verschillende mm, afhankelijk van proces en feedstock), over een groot gebied met hoge depositietempo vergeleken met andere coatingprocessen.

Is Spray Lassen Sterk?

Hoge-Snelheid Zuurstof-Brandstof Spray Lassen. Gas bereikt supersonische snelheden terwijl tegelijkertijd poeder in de vlam geïnjecteerd wordt. Het proces levert dichte thermische spuitcoatings met minder dan 1% porositeit. Het resultaat heeft hoge hechtingssterkte en fijn as-gespoten oppervlakteafwerkingen.