Page 24 - SHY2012

Basic HTML Version

6/2007
[ www.shy-hitsaus.net ]
22
Petri Vuoristo
Termisellä ruiskutuksella tarkoitetaan
sellaisia pinnoitusprosesseja, joissa
pinnoitteen valmistamiseen käytet-
tävä jauheena, lankana tai puikkona
oleva pinnoiteaine kuumennetaan
kokonaan tai osittain sulaan tilaan
ruiskun sisä- tai ulkopuolella ja vie-
dään hienojakoisena partikkelisumuna
nopean kaasuvirtauksen avulla esikä-
sitellylle pinnalle. Pinnoiteaineen su-
lattamiseen on eri vaihtoehtoja, kuten
polttoliekki (esim. happi/asetyleeni),
sähkövalokaari tai plasmaliekki (ar-
gon- tai typpipohjainen).
Johdanto
Termisen ruiskutuksen eri menetelmät on
esitelty tarkemmin Hitsaustekniikka-lehden
aikaisemmassa termisen ruiskutuksen tee-
manumerossa (Petri Vuoristo: Terminen ruis-
kutus – menetelmät, pinnoitteet ja teolliset
sovellukset, Hitsaustekniikka 5/2004, s.
5-18). Termisesti ruiskutettu pinnoite muo-
dostuu sulapisaroiden törmätessä pinnoitet-
tavan materiaalin pintaan, jossa ne litistyvät
ja jäähtyvät suurella nopeudella. Lopullinen
pinnoitekerros muodostuu useista päällek-
käisistä pyyhkäisyistä. Pinnoitteen rakentee-
seen vaikuttaa merkittävästi sulapisaroiden
terminen (lämpötila) ja kineettinen energia
(nopeus). Pinnoitepaksuudet ovat tyypillisesti
luokkaa 0,1 - 1 mm. Kaikkia materiaaleja,
jotka kuumennettaessaan muodostavat
riittävän suuren sula-alueen ja jotka eivät
sulatettaessa hajoa, voidaan ruiskuttaa ter-
misesti.
Termistä ruiskutusta voidaan pitää kaikista
pinnoitusteknologioista kaikista monipuo-
lisimpana. Tämä johtuu mm. seuraavista
tekijöistä:
- käytettävissä on hyvin laaja valikoima eri-
laisia pinnoitemateriaaleja sisältäen mm.
useita puhtaita metalleja, metalliseoksia,
kovametalleja, keraameja, muoveja ja mo-
nia näiden erilaisia yhdistemiä
- pinnoitteiden ominaisuudet, kuten kulumis-
kestävyys, kovuus ja tar tuntalujuus ovat
erinomaisia moniin teollisiin sovelluksiin
- pinnoitteen valmistusnopeus suuri – mene-
telmä sopii myös laajoilla pinnoille
- lämmöntuonti työkappaleeseen yleensä
hyvin alhainen (poikkeuksena ns. sulau-
tuspinnoitus)
- pinnoituksen kustannukset ovat riittävän
alhaiset useimpien sovellusten kannalta.
Aikaisemmin terminen ruiskutus tunnettiin
lähinnä korjaukseen ja kunnostukseen käy-
tettävänä menetelmänä. Nykyisin termisel-
lä ruiskutuksella valmistetaan pinnoitteita
myös erilaisiin teknisesti vaativiin käyttö-
sovelluksiin ja menetelmä on vakiinnutta-
nut asemansa myös uustuotannossa ja
voi olla jopa yhtenä osavaiheena teollisen
valmistusketjussa.
Tyypillisimpiä termisesti ruiskutettujen pin-
noitteiden käyttötarkoituksia ovat:
- kuluneiden tai väärin koneistettujen ko-
neenosien kunnostus
- kulumiskestävyyden parantaminen (abraa-
sio, eroosio, adheesiokuluminen jne.)
- osien painon pienentäminen (esim. alumiini-
nen perusaine ja kulutustakestävä pinnoite)
- korroosionesto (ilmastollinen ja märkäkor-
roosio)
- pintaominaisuuksien muuttaminen
- korkeissa lämpötiloissa tapahtuvan hapet-
tumisen ja korrosion estäminen
- lämmöneristys korkeissa lämpötiloissa
- lämmönjohtokyvyn parantaminen
- sähkönjohtokyvyn parantaminen
- sähköneristys
- pinnan kitkaker toimen muuttaminen (pie-
nentäminen tai nostaminen)
- välyksensäätö kuluvilla pinnoitteilla
- bioiner tti tai bioaktiivinen pinnoite
- koristepinnoitus.
Tämän ar tikkelin takoituksena on ker toa
termisen ruiskutuksen lisäaineista, jauheis-
ta ja langoista, ja niiden valmistusmenetel-
mistä. Esityksen pääpaino on jauhemaisis-
sa materiaaleissa, joiden valmistamiseksi
maailmalla on teollisessa käytössä hyvin
erilaisia tekniikoita, jotka osaltaan vaikutta-
vat jauheiden soveltumiseen ja käyttäytymi-
seen erityyppisissä ruiskutusprosesseissa.
Lankamaiset materiaalit käydään lyhyesti
ja vain pääpiir tein, koska ruiskutuslangat
ovat samantapaisia hitsauslankojen kans-
sa. Lopuksi esitellään lyhyesti jauheiden laa-
duntavalvontakeinoja ja standardeja sekä
erityyppisten pinnoitemateriaalien teollisia
käyttökohteita.
Termisen ruiskutuksen
materiaalityypit
Termisen ruiskutuksen materiaalivalikoima
on erittäin suuri. Erityisesti tämä johtuu jau-
hemaisten materiaalien suuresta valikoimas-
ta. Tästä huolimatta määrällisesti suurin rooli
on termisen ruiskutuksen langoilla, erityises-
ti korroosiosuojaukseen käytettävillä materi-
aaleilla, kuten sinkki ja alumiini, ks. kuva 1.
Määrällisesti termisen ruiskutuksen jauhei-
den osuus on noin 25 %. Yleensä jauheiden
hinnat ovat huomattavasti lankojen hintoja
korkeammat. Tämän vuoksi jauhemaisten
materiaalien markkinaosuus on todellisuu-
dessa paljon merkittävämpi kuin mitä kuvan
1 määrät antavat ymmär tää. Monet kalliit
erikoissovelluksiin räätälöidyt erikoismateri-
aalit ovatkin nimenomaan jauheita.
Termisen ruiskutuksen lisäaineet
Kuva 1. Maailmanlaajuisesti vuosittain käytettävät termisen ruiskutuksen pinnoitemateriaa-
lit tonneina ilmoitettuna (tilanne v. 2000).