Spray Lassen Uitgelegd: Processen, Technieken & Veiligheidsrichtlijnen

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 geatomiseerd wordt met hoge snelheid met geperst gas en op een metaaloppervlak gespoten.

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

Gerelateerd: Wat is Lassen?

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, wat gesmolten wordt door verschillende energiebronnen.

In eenvoudige termen kan het gedefinieerd worden als een industriële coatingproces bestaande uit een warmtebron en een coatingmateriaal gesmolten tot druppels die met hoge snelheid gespoten worden. Het spuiten wordt naar een substraat gedreven door een atomisatiestraal of gas.

Thermisch spuiten is een redelijk veelzijdig proces en bekend als hoogst efficiënt. Het kan een goede alternatief zijn voor verschillende oppervlaktebehandelingen, die omvatten warmte- of nitrureringsbehandelingen, chroom, nikkel verchromen, anodiseren, onder andere methoden.

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

Gerelateerd: Wat is Thermisch Spuiten?

Verschillende Typen Spray Lastechnieken

1. Spray Booglasen

Spray booglasen is een van de methoden van het overbrengen van gesmolten materiaal in de vorm van veel kleine druppels, de diameter van welke kleiner is dan die van de vuldraad. Omdat er geen kortsluitingen zijn, is de boog stabiel en spatter-vrij.

Een voorwaarde voor succesvol spray booglasen is dat de stroom- en spanningswaarden boven bepaalde grenzen liggen. Als resultaat wordt meer warmte aan het werkstuk toegevoerd dan met kortsluitingbooglasen, en alleen materialen met een dikte van 5 mm of meer zijn geschikt voor spray-booglasen.

Vanwege de hoge warmteinvoer is het lasbad ook groot, dus lassen moet in een horizontale positie uitgevoerd worden. Het moet opgemerkt worden dat een zuivere spray boog niet bereikt kan worden met CO2 als beschermingsgas.

Het beschermingsgas moet zuiver argon zijn, bij voorkeur met een kleine hoeveelheid CO2 (maximaal 25%) of O2. Spray booglasen is bijzonder geschikt voor MIG lassen van aluminium en roestvrij staal, waar het beschermingsgas voornamelijk argon is.

Spray booglasen kan succesvol uitgevoerd worden bij lagere stromen met een dunne vuldraad dan met een dikke vuldraad.

De boogspanning moet net zo hoog ingesteld worden om een kortsluitingsvrije boog te handhaven. De vuldraad is meestal aangesloten op de positieve pool.

Voordelen

Spray booglasen is een heel efficiënt proces. Belangrijkste voordelen van dit proces zijn:

• Hoge afzettingsnelheid,
• Goede fusie en penetratie,
• goed uiterlijk van de las,
• Mogelijkheid om grotere diameter electrodedraden te gebruiken en
• Aanwezigheid van heel weinig spatter.

Beperkingen

De beperkingen van spray-booglasen zijn:

• Het wordt alleen gebruikt voor materiaal 1/8 inch (3mm) dik en dikker (handmatig) en
• Het is beperkt tot vlakke en horizontale kevelasposities
• Goede pasvorm is altijd vereist aangezien er geen open wortel mogelijkheid is.

2. Vlam Spuitproces

Vlam spuiten, ook bekend als oxy/acetyleen verbrandingsspuiten, is de oorspronkelijke thermische spuittechniek ontwikkeld ongeveer 100 jaar geleden. 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 ofwel draad- of poedervorm zijn. Vlam spuitcoatings worden vaak na toepassing gesmolten om hechting en coatingdichtheid te verbeteren.

Voordelen

• Hoge afzettingsnelheden
• Laag oppervlakteverwarmen
• Veelzijdig
• Het proces is eenvoudig en gebruiksvriendelijk

Nadelen

• Relatief lage hechting
• Verhoogde verwarmensefficiëntie
• Niet compatibel met metalen met smeltpunten die 2.800°C overschrijden

3. Hoge-Snelheid Oxybrandstof (HVOF)

Het HVOF (High-Velocity Oxy-Fuel) proces verbrandt zuurstof en een selecte groep brandbare gassen inclusief 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 meer grondig gesmolten poeder en meer kinetische energie beschikbaar om de gesmolten deeltjes van coatingmateriaal te "vervlakken". Het HVOF-proces produceert superieure hechtsterkte en coatingdichtheid.

Het HVOF-proces wordt het meest gebruikt om hoge smelttemperatuur metalen en metaallegeringen aan te brengen zoals wolfraramcarbide, en chroomcarbide.

Voordelen

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

Nadelen

• Relatief luid met een geluidsniveau tot 130 dB
• Lage afzettingsnelheid
• Iets duurder

4. Plasma Spuitproces (PTA)

Het plasma spuitproces (niet-overgedragen boog), gebruikt inerte gassen voorgeleid aan een electrode wat de "plasma" toestand van de gassen induceert. Wanneer de gassen de mondstuk van de pistoolapparatuur verlaten en terugkeren naar hun normale toestand, wordt een enorme hoeveelheid hitte vrijgemaakt.

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

Keramische Coatings worden meestal toegepast met plasma spuiten vanwege hun hoge smelttemperaturen. (Vaak > 3500 F). Verschillende typen keramische coatings kunnen toegepast worden met plasma spuiten.

Voordelen

• Makkelijk toe te passen
• Cermet deeltjes zijn groter in formaat
• Slijtvaste
• Zeer lage of nul porositeit
• Dikke coating
• Laag substraatverwarmen vergeleken met GTAW

Nadelen

• Hoge oxidatie op het gespoten materiaal
• Moeilijk om een dunne laag van 1mm 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 aan te brengen om de 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, vetten, afval, 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 aandrijft) 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 aan te brengen die beschermen tegen corrosie, slijtage, en hechting onder lage belasting.

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

Algemene materialen die op componenten gespoten worden tijdens detonatie spuiten zijn poeders van metalen, metaallegeringen, en cermets; alsook hun oxiden (aluminium, koper, ijzer, etc.).

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

6. Koud Spuitproces

Koud spuiten (CS) is een coatingafzettingsmethode. 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 aangebracht worden met koud spuiten.

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

Voordelen Van Spray Lassen

• Spray lassen zorgt voor een gladde las
• Het heeft hoge penetratie en is geschikt voor metaal dikker dan 3/16
• Het heeft hoge lasafzettingsnelheden, wat de productiviteit verhoogt
• De aanwezigheid van heel weinig spatter
• Goedkoop: gebruik van minder duur materiaal en versterken door spuiten
• Spray lassen is veelzijdig, meeste metalen, keramieken, en kunststoffen kunnen gespoten worden
• Werkt in een verscheidenheid aan diktes
• Snelle verwerkingssnelheid: spuit tijden van 3 tot 60 lb/uur (afhankelijk van het gebruikte proces)

Nadelen Van Spray Lassen

• Vereist speciale lasker training voor spuiten
• Gaskosten zijn hoger (>85%) door hogere argon concentraties.
• Aanbevolen alleen voor vlakke positie en horizontale kevelassen
• Hoge hitte kan laskers ongemakkelijk maken
• Mogelijkheid van onderinsnijding, vooral aan de rand van lassen
• De coating is mechanisch gebonden, niet metallurgisch
• line of sight proces
• Lage weerstand van de coatings tegen puntbelasting

Veelgestelde Vragen.

Spray lassen is een term gebruikt om verschillende lasprocedures in de vorm van thermisch spuiten te classificeren. Het is een industriële activiteit die betrekking heeft op het atomiseren en spuiten van een poeder of draad op een metaaloppervlak met hoge snelheid met geperst gas.

Spray booglasen is een van de methoden van het overbrengen van gesmolten materiaal in de vorm van veel kleine druppels, de diameter van welke kleiner is dan die van de vuldraad. Omdat er geen kortsluitingen zijn, is de boog stabiel en spatter-vrij.

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

Thermisch spuiten kan dikke coatings leveren (benaderende dikterange is 20 micron tot diverse mm, afhankelijk van het proces en feedstock), over een groot oppervlak bij een hoge afzettingsnelheid vergeleken met andere coatingprocessen zoals galvaniseren, fysieke en chemische dampafzetting.