Детонационно-газовое напыление - процесс нанесения покрытий на поверхность детали путем напыления порошкообразного материала продуктами сгорания, возникающими в результате направленного взрыва газовой смеси. Этот способ напыления, при котором химическая энергия газов периодически освобождается в форме детонационных волн, позволяет получать наивысшее качество покрытий по сравнению с альтернативными способами напыления. Получение различных покрытий на подложке является важнейшей частью современного производственного процесса и одним из важных направлений в конструировании материалов будущего с уникальными свойствами. Существует ряд различных технологий нанесения покрытий на подложку, включая обычную плазму, плазму низкого давления, дуговую электрометаллизацию, высокоскоростное газопламенное напыление (ВГПН), детонационное напыление и др. Среди этих процессов ВГПН и детонаци-онно-газовое напыление позволяют наносить высококачественные покрытия с низкой остаточной пористостью и высокой адгезией с подложкой, которые способны эффективно противостоять сильному износу, воздействию коррозии и высокой температуры. Существует несколько ограничений самого процесса высокоскоростного газопламенного напыления, включая большой расход рабочих газов, большой тепловой поток на подложку и ограниченный срок службы сверхзвукового сопла. Эти недостатки относятся к самой природе этого процесса и не наблюдаются в процессе детонационно-газового напыления, для которого характерен другой механизм нагрева и ускорения напыляемых частиц. Детонационно-газовое напыление является наиболее эффективным способом увеличения ресурса работы деталей машин и механизмов, работающих в условиях повышенных нагрузок, интенсивного изнашивания, воздействия высоких температур и агрессивных сред. Применение детонационно-газового способа напыления обеспечивает экономию материальных средств за счет увеличения срока службы узлов и механизмов, замены дорогостоящих конструкционных материалов более дешевыми.
Этот способ позволяет получать высококачественные, практически беспористые покрытия с высоким уровнем адгезии с материалом основы. С его помощью можно улучшить и даже полностью изменить поверхностные свойства деталей, получить заранее прогнозируемые свойства поверхности, с тем, чтобы наилучшим образом удовлетворить условиям эксплуатации деталей машин, приборов и механизмов. Детонационно-газовый способ позволяет наносить покрытия из металлов, окислов тугоплавких соединений, из механических смесей плакированных и композиционных порошков. Применение различных порошков дает возможность получать износостойкие, коррозионностой-кие, электроизоляционные, фрикционные, антифрикционные, жаростойкие, со специальными свойствами, электропроводящие покрытия, а также покрытия, работающие в условиях агрессивных сред. Во многих случаях покрытия могут обладать несколькими из перечисленных свойств.
Этот способ применяют при производстве и ремонте лопаток и других деталей авиационных двигателей, при восстановительном ремонте коленчатых и распределительных валов ДВС, торцевых уплотнений валов, роликов валков в металлообработке и металлургическом производстве, арматуры в химическом машиностроении, ножей и фрез для резки пластмасс, кожи, дерева, асбоцементных плит, медицинского инструмента, измерительного инструмента, подающих роликов в сварочном производстве, форм для литья под давлением, электродов различного назначения и т. д.
Детонационно-газовые установки для напыления впервые были разработаны и запатентованы в США фирмой Union Carbide Corp в 1955 г. и независимо в 1969 г. - в ИПМ АН УССР (Киев). До сих пор, поддерживая монополию на уникальную технологию, американцы не продают свое оборудование, а лишь оказывают услуги по нанесению защитных порошковых покрытий в сервисных центрах компании в Америке, Европе и Азии.
Многие преимущества детонационно-газового напыления были очевидны для специалистов сразу же после появления первой информации о новой технологии. Никому не удалось достичь такого уровня свойств другими способами, хотя такие попытки предпринимали исследователи во многих странах мира. В 1970-1980-х гг. ряд организаций бывшего СССР приступили к разработке технологического оборудования для детонационно-газового способа нанесения порошковых покрытий. В их числе Институт проблем материаловедения, Институт электросварки им. Е. 0. Патона, Институт гидродинамики СО Академии наук СССР, НИАТ, ЦНИИ "Прометей", НИИТавтопром и др.
В конце 1970-х гг. появляются вначале опытные образцы детонационно-газовых установок ("Союз", "Молния" и др.), а затем и первые промышленные ДГУ: "Днепр", "Катунь", "Обь", "Азов", "Корунд" и "Прометей".
Достаточно высокое качество покрытий, наносимых некоторыми из этих установок, способствовали быстрому внедрению их в производство на многих машиностроительных и всех авиамоторостроительных объединениях (Уфа, Омск, Куйбышев, Запорожье, Киев, Москва и др.).
Однако в связи с распадом СССР работы по совершенствованию и созданию новых конкурентоспособных на международном рынке образцов детонационно-газовых установок или прекратились, или их эффективность существенно снизилась.
В настоящее время только Научно-инженерный центр "АДМ" выпускает промышленные сертифицированные образцы (сертификат соответствия №РОСС RU.АЮ21.B00191) детонационно-газо-вых установок. Накопленный его коллективом пятнадцатилетний опыт работы в области нанесения порошковых покрытий, серьезный анализ имеющихся в этой области научно-технических наработок позволили создать промышленные образцы детонационно-газовых установок АДМ-2Д и АДМ-4Д.
Качество покрытий, наносимых установками АДМ, по основным техническим показателям не уступает качеству покрытий американской компании "Praxair", а стоимость отечественных установок существенно ниже американских. Эти обстоятельства позволили Научно-инженерному центру "АДМ" успешно представлять свою научно-техническую продукцию не только внутри страны, но и на международном рынке.
Так, только за последние три года детонационно-газовые установки АДМ были поставлены по контрактам в США, Бельгию, Югославию, Иран и на Тайвань.
В настоящее время совместно с американской фирмой "Demeton Technologies" на базе ДГУ АДМ-2Д разработан, изготовлен и поставлен в США автоматизированный детонационно-газовый комплекс с полным контролем процесса и управлением им от компьютера, включая контроль параметров напыления и движения детонационно-газовой установки и манипулятора. Внедрение такого комплекса в производство позволило существенно улучшить экономические показатели процесса нанесения покрытий и условия труда оператора.
Управление детонационно-газовой установкой АДМ осуществляют со специального пульта, который входит в комплект поставки ДГУ. При поставке детонационно-газовой установки без манипулятора термонапыляющее устройство (пушка) обычно закрепляют на балке, связанной с суппортом токарного станка, который используют в качестве манипулятора. В этом случае заказчик самостоятельно разрабатывает и устанавливает в помещении оператора пульт управления этим станком. При поставке детонационно-газовой установки в комплексе с манипулятором в комплект поставки входит и пульт дистанционного управления манипулятором.
Детонационно-газовые установки оснащают бункером для порошка, обеспечивающим непрерывную работу без дозаправки в течение 1,5 ч. По желанию заказчика можно устанавливать бункер и большей вместимости. ДГУ обеспечивают качественное нанесение покрытий на основе карбидов вольфрама, титана, хрома. Максимальные размеры и масса деталей вращения, закрепляемых в патроне токарного станка, используемого в качестве манипулятора, зависят от его характеристик. При использовании манипулятора, поставляемого в комплекте с детонационной установкой АДМ, максимальные размеры напыляемой детали: диаметр - 300 мм, длина - 1500мм, масса -200кг.
Для напыления поверхностей деталей сложной формы, а также внутренних поверхностей отверстий ствол термонапыляющего устройства установок может поворачиваться на угол ±45°. Однако необходимо, чтобы глубина отверстия не превышала его диаметра, а дистанция напыления не превышала 200 мм.