رش اللهب الأسرع من الصوت ، ويشار إليه أيضًا باسم وقود الهواء عالي السرعة (HVAF) أو رش اللهب بسرعة عالية ، هي عملية رش حراري حديثة تمثل تقدمًا مقارنة بالرش باللهب التقليدي. تستخدم هذه التقنية غاز الوقود (عادةً البروبان أو البروبيلين أو الكيروسين) الممزوج بالأكسجين أو الهواء المضغوط، ويتم إشعاله لإنتاج طائرة احتراق تصل إلى سرعة تفوق سرعة الصوت. يتم حقن مادة الطلاء المسحوق في هذه النفاثة وتسريعها نحو الركيزة، حيث تشكل طبقة طلاء كثيفة ومترابطة بإحكام.

بالمقارنة مع رش اللهب التقليدي وحتى بعض تقنيات الرش الحراري الأخرى، فإن رش اللهب الأسرع من الصوت يوفر تحسينات متميزة في الأداء. فيما يلي المزايا التفصيلية:

1. سرعة الجسيمات العالية والطاقة الحركية

واحدة من أهم مزايا رش اللهب الأسرع من الصوت هي سرعة الجسيمات العالية للغاية التي يحققها. يتم دفع جزيئات الطلاء بسرعات تتجاوز 1000 متر في الثانية ، أعلى بكثير من تلك الموجودة في رش اللهب التقليدي. تؤدي الطاقة الحركية العالية لهذه الجسيمات إلى تشوه قوي عند الاصطدام، مما يساهم بشكل مباشر في:

قوة التصاق أفضل سواء الميكانيكية أو المعدنية.
تحسين التماسك بين الطبقات المترسبة، مما يؤدي إلى طبقات كثيفة وموحدة.
تعزيز مقاومة التآكل ، حيث أن الهيكل المحكم يكون أكثر متانة تحت الضغط.

تعتبر سرعة الجسيمات العالية هذه العامل الرئيسي الذي يميز رش اللهب الأسرع من الصوت عن الطرق القديمة.

2. الطلاءات الكثيفة ومنخفضة المسامية

المسامية هي عامل حاسم في تقييم جودة الطلاء. غالبًا ما ينتج الرش باللهب التقليدي طبقات ذات مستويات مسامية عالية نسبيًا، مما يجعلها أقل فعالية ضد التآكل أو اختراق السوائل. ومع ذلك، ينتج عن رش اللهب الأسرع من الصوت الطلاءات ذات مستويات المسامية غالبًا ما تكون أقل من 1٪ .

تترجم هذه الكثافة إلى:

مقاومة فائقة للتآكل لأن العوامل المسببة للتآكل لا يمكن اختراقها بسهولة.
خصائص حاجز أفضل ضد الغازات والسوائل.
زيادة العمر الافتراضي للطلاء ، نظرًا لوجود عدد أقل من نقاط الضعف لبدء الضرر.

3. انخفاض الأكسدة وتدهور المواد

لأن العملية تعتمد أكثر على الطاقة الحركية مقارنة بدرجة حرارة اللهب المرتفعة بشكل مفرط، يكون وقت تعرض الجزيئات لحرارة الاحتراق أقصر. وهذا يعني تقليل الضرر الحراري والأكسدة للمادة المرشوشة.

لمساحيق الطلاء الحساسة للحرارة، مثل كربيد التنغستن (WC-Co) أو كربيد الكروم ، وهذه ميزة كبيرة. تحافظ الكربيدات على صلابتها وتركيبتها الطورية بشكل أفضل عند رشها بعمليات اللهب الأسرع من الصوت، مما يؤدي إلى طلاءات تحتفظ بخصائص المواد الأصلية.

4. قوة التصاق قوية

يؤدي تأثير الجسيمات التي تنتقل بسرعات تفوق سرعة الصوت إلى ترابط ممتاز مع سطح الركيزة. على عكس رش اللهب التقليدي، حيث قد تتقشر الطلاءات أو تتمزق أحيانًا تحت الضغط، فإن رش اللهب الأسرع من الصوت يحقق ما يلي:

قوة السندات عالية وغالبا ما تتجاوز 80 ميجا باسكال.
تحسين مقاومة التصفيح تحت الأحمال الميكانيكية.
أداء موثوق حتى في البيئات الصناعية الصعبة، مثل التوربينات أو المضخات أو أدوات القطع.

5. كفاءة ترسيب عالية

ميزة أخرى مهمة هي الاستخدام الفعال للمواد . تلتصق نسبة أكبر من المسحوق المرشوش بالسطح بدلاً من فقدانه في الرش الزائد. غالبًا ما تتجاوز كفاءة الترسيب في رش اللهب الأسرع من الصوت 70%، وهو أعلى بكثير من الطرق التقليدية.

هذا يترجم إلى:

انخفاض تكاليف التشغيل ، حيث يتم إهدار كمية أقل من المسحوق.
معدلات بناء أسرع مما يتيح طلاء أسرع للأسطح الكبيرة.
تقليل الوقت الإجمالي للمشروع ، وتحسين الإنتاجية في كل من عمليات التصنيع والإصلاح.

6. خصائص السطح متفوقة

تختلف البنية المجهرية للطلاءات المطبقة برش اللهب الأسرع من الصوت بشكل ملحوظ عن تلك التي تم إنشاؤها بواسطة ترسيب الجسيمات الأبطأ. تظهر هذه الطلاءات عادة:

صلابة عالية بسبب التعبئة الكثيفة والحد الأدنى من الأكسدة.
مقاومة التآكل متفوقة ضد التآكل، والاتصال المنزلق، وتآكل الجسيمات.
مقاومة تأثير جيدة لأن الالتصاق القوي يمنع التقطيع أو التقشر.

بالنسبة للصناعات التي تتطلب أجزاء تتحمل الاحتكاك أو التأثير أو الجزيئات المسببة للتآكل، مثل التعدين والنفط والغاز والفضاء - هذه الصفات ذات قيمة خاصة.

7. مجموعة واسعة من المواد القابلة للتطبيق

يعتبر رش اللهب الأسرع من الصوت متعدد الاستخدامات للغاية من حيث مواد الطلاء التي يمكن تطبيقها. تشمل الخيارات ما يلي:

المعادن : الفولاذ المقاوم للصدأ، سبائك النيكل، الألومنيوم، النحاس.
كربيدات : كربيد التنغستن - الكوبالت، كربيد الكروم - النيكل كروم.
السيراميك والمواد المركبة : للتطبيقات التي تتطلب مقاومة شديدة للتآكل.

تتيح القدرة على تطبيق مثل هذه المجموعة الواسعة من المواد للمهندسين تخصيص الطلاءات لمتطلبات أداء محددة للغاية، بدءًا من الحماية من التآكل وحتى العزل الحراري.

8. تشطيب سطحي أفضل ومعالجة أقل بعد المعالجة

تعتبر الطلاءات التي يتم إنتاجها عن طريق رش اللهب الأسرع من الصوت أكثر سلاسة من تلك الناتجة عن تقنيات رش اللهب التقليدية. غالبًا ما تقلل هذه اللمسة النهائية المحسنة أو حتى تلغي الحاجة إلى الطحن أو التصنيع أو التلميع على نطاق واسع بعد الطلاء.

تشمل الفوائد ما يلي:

توفير الوقت أثناء عمليات التشطيب.
انخفاض التكلفة الإجمالية في إنتاج الأجزاء الصالحة للاستخدام.
تحسين دقة الأبعاد ، وهي ذات أهمية خاصة في مجال الطيران أو المكونات ذات الهندسة الدقيقة.

9. مرونة التطبيق والإصلاح في الموقع

رش اللهب الأسرع من الصوت، مثل طرق الرش الحراري الأخرى، هو أ عملية باردة نسبة إلى اللحام . لا يتضمن ذوبان الركيزة، مما يعني أن هناك حدًا أدنى من خطر التشوه الحراري. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تطبيقه في الموقع دون إزالة المكون.

هذه المرونة ذات قيمة كبيرة من أجل:

المعدات والهياكل الكبيرة والتي لا يمكن نقلها بسهولة إلى ورشة العمل.
عمليات الصيانة والإصلاح ، تقليل وقت التوقف عن العمل.
استعادة سريعة للأسطح البالية ، مثل أعمدة المضخة أو شفرات التوربينات أو البكرات.

10. المزايا البيئية والسلامة

بالمقارنة مع رش البلازما أو رش اللهب التقليدي، غالبًا ما يستخدم رش اللهب الأسرع من الصوت الهواء كمؤكسد بدلاً من الأكسجين النقي وغازات الوقود الأكثر أمانًا والأقل تكلفة. تحتوي العملية أيضًا على:

انخفاض درجات حرارة اللهب ‎التقليل من التأثيرات الحرارية الضارة.
انخفاض إنتاج الدخان والغبار ، وتحسين السلامة في مكان العمل.
عملية صديقة للبيئة ، مع استهلاك أقل للغاز وكفاءة أعلى.

ملخص

يعد رش اللهب الأسرع من الصوت بمثابة تحسن كبير مقارنة بعمليات رش اللهب التقليدية الكفاءة والأداء والمرونة . تشمل المزايا الأساسية ما يلي:

لأقصى حد سرعة الجسيمات العالية مما يؤدي إلى طلاءات كثيفة ودائمة.
مسامية منخفضة و انخفاض الأكسدة ، تحسين طول عمر الطلاء.
قوة التصاق متفوقة و الانتهاء من السطح .
كفاءة ترسيب عالية ، وخفض تكاليف المواد والعمالة.
القدرة على معطف أ مجموعة واسعة من المواد لتطبيقات متنوعة.
الملاءمة ل الإصلاح والترميم في الموقع دون التفكيك الكبير.

وبسبب هذه الصفات، يتم الآن اعتماد رش اللهب الأسرع من الصوت على نطاق واسع في صناعات مثل الطيران وتوليد الطاقة والنفط والغاز والسيارات والآلات الثقيلة، حيث تؤثر متانة الطلاءات بشكل مباشر على الكفاءة التشغيلية وتوفير التكاليف.

يشارك: