Pulverización de llama supersónica , también conocido como aire-combustible de alta velocidad (HVAF) o pulverización de llama a alta velocidad , es un moderno proceso de pulverización térmica que representa un avance con respecto a la pulverización con llama convencional. La técnica utiliza un gas combustible (comúnmente propano, propileno o queroseno) mezclado con oxígeno o aire comprimido, encendido para producir un choro de combustión que alcanza una velocidad supersónica. En este chorro se inyecta material de recubrimiento en polvo y se acelera hacia el sustrato, donde se forma una capa de recubrimiento densa y fuertemente unida.

En comparación con la pulverización con llama tradicional e incluso con otras técnicas de pulverización térmica, la pulverización con llama supersónica ofrece claras mejoras en el rendimiento. A continuación se detallan las ventajas:

1. Alta velocidad de partículas y energía cinética

Una de las ventajas más importantes de la pulverización con llama supersónica es la velocidad extremadamente alta de las partículas que alcanza. Las partículas de recubrimiento son propulsadas a velocidades superiores 1000 metros por segundo , significativamente superiores a los de la pulverización con llama convencional. La alta energía cinética de estas partículas resulta en una fuerte deformación al impactar, lo que contribuye directamente a:

• Mejor fuerza de adhesión , tanto mecánicos como metalúrgicos.
• Cohesión mejorada entre las capas depositadas, dyo lugar a recubrimientos densos y uniformes.
• Resistencia al desgaste mejorada , ya que la estructura compacta es más duradera bajo tensión.

Esta alta velocidad de las partículas es el factor clave que distingue la pulverización con llama supersónica de los métodos más antiguos.

2. Recubrimientos densos y de baja porosidad

La porosidad es un factor crítico en la evaluación de la calidad del recubrimiento. La pulverización con llama tradicional suele producir recubrimientos con niveles de porosidad relativamente altos, lo que los hace menos eficaces contra la corrosión o la penetración de fluidos. Sin embargo, la pulverización de llama supersónica produce Recubrimientos con niveles de porosidad a menudo inferiores al 1%. .

Esta densidad se traduce en:

• Resistencia superior a la corrosión , ya que los agentes corrosivos no pueden penetrar fácilmente.
• Mejores propiedades de barrera contra gases y líquidos.
• Mayor vida útil del recubrimiento , ya que hay menos puntos débiles para el inicio del daño.

3. Reducción de la oxidación y la degradación del material

Porque el proceso depende más de energía cinética que con una temperatura de llama excesivamente alta, el tiempo de exposición de las partículas al calor de la combustión es más corto. Esto significa menos daño térmico y oxidación del material pulverizado.

Para recubrimientos en polvo sensibles al calor, como carburo de tungsteno (WC-Co) o carburo de cromo , esta es una gran ventaja. Los carburos mantienen mejor su dureza y composición de fases cuyo se pulverizan mediante procesos de llama supersónica, lo que da como resultado recubrimientos que conservan las propiedades originales del material.

4. Fuerte fuerza de adhesión

El impacto de partículas que viajan a velocidades supersónicas conduce a una excelente unión con la superficie del sustrato. A diferencia de la pulverización con llama tradicional, donde los recubrimientos a veces pueden desprenderse o desconcharse bajo tensión, la pulverización con llama supersónica logra:

• Alta fuerza de unión , superando a menudo los 80 MPa.
• Resistencia mejorada a la delaminación. bajo cargas mecánicas.
• Rendimiento confiable incluso en entornos industriales exigentes, como turbinas, bombas o herramientas de corte.

5. Alta eficiencia de deposición

Otra ventaja importante es la uso eficiente del material . Una mayor proporción del polvo pulverizado se adhiere a la superficie en lugar de perderse en el exceso de pulverización. La eficiencia de deposición en la pulverización con llama supersónica suele superar el 70%, lo que es significativamente mayor que los métodos convencionales.

Esto se traduce en:

• Menores costos operativos , ya que se desperdicia menos polvo.
• Tasas de acumulación más rápidas , permitiendo un recubrimiento más rápido de grandes superficies.
• Reducción del tiempo total del proyecto. , mejorando la productividad tanto en las operaciones de fabricación como de reparación.

6. Propiedades superiores de la superficie

La microestructura de los recubrimientos aplicados mediante pulverización con llama supersónica es notablemente diferente de la creada mediante una deposición más lenta de partículas. Estos recubrimientos suelen presentar:

• Alta dureza debido al embalaje denso y la oxidación mínima.
• Resistencia superior al desgaste contra la abrasión, el contacto deslizante y la erosión de partículas.
• Buena resistencia al impacto , ya que la fuerte adherencia evita que se astille o se descame.

Para industrias que requieren que las piezas soporten fricción, impacto o partículas erosivas, como minería, petróleo y gas, y aeroespacial —Estas cualidades son particularmente valiosas.

7. Amplia gama de materiales aplicables

La pulverización con llama supersónica es muy versátil en cuanto a los materiales de recubrimiento que puede aplicar. Las opciones incluyen:

• Rieles : acero inoxidable, aleaciones de níquel, aluminio, cobre.
• Carburos : carburo de tungsteno-cobalto, carburo de cromo-níquel cromo.
• Cerámica y composites : para aplicaciones que requieren extrema resistencia al desgaste.

La capacidad de aplicar una gama tan amplia de materiales permite a los ingenieros personalizar los recubrimientos para requisitos de rendimiento muy específicos, desde protección contra el desgaste hasta aislamiento térmico.

8. Mejor acabado superficial y menos posprocesamiento

Los recubrimientos producidos mediante pulverización con llama supersónica son más suaves que los de las técnicas de pulverización con llama convencionales. Este acabado mejorado a menudo reduce o incluso elimina la necesidad de realizar un esmerilado, mecanizado o pulido exhaustivo después del recubrimiento.

Los beneficios incluyen:

• Ahorro de tiempo durante las operaciones de acabado.
• Menor costo general en la producción de piezas utilizables.
• Precisión dimensional mejorada , especialmente importante en componentes aeroespaciales o de ingeniería de precisión.

9. Flexibilidad de aplicación y reparación in situ

La pulverización con llama supersónica, al igual que otros métodos de pulverización térmica, es una Proceso en frío en relación con la soldadura. . No implica fundir el sustrato, lo que significa que existe un riesgo mínimo de distorsión térmica. Además, se puede aplicar en sitio sin quitar el componente.

Esta flexibilidad es muy valiosa para:

• Grandes equipos y estructuras. que no pueden transportarse fácilmente a un taller.
• Operaciones de mantenimiento y reparación. , reduciendo el tiempo de inactividad.
• Restauración rápida de superficies desgastadas. , como ejes de bombas, álabes de turbinas o rodillos.

10. Ventajas medioambientales y de seguridad

En comparación con la pulverización por plasma o la pulverización con llama tradicional, la pulverización con llama supersónica a menudo utiliza aire como oxidante en lugar de oxígeno puro y gases combustibles que son más seguros y menos costosos. El proceso también tiene:

• Temperaturas de llama más bajas , reduciendo los efectos térmicos nocivos.
• Reducción de la producción de humos y polvo. , mejorando la seguridad en el lugar de trabajo.
• Operación respetuosa con el medio ambiente , con menor consumo de gas y mayor eficiencia.

Resumen

La pulverización con llama supersónica es una mejora significativa con respecto a los procesos de pulverización con llama convencionales, ya que combina eficiencia, rendimiento y flexibilidad . Las principales ventajas incluyen:

• Extremadamente alta velocidad de partículas dando lugar a recubrimientos densos y duraderos.
• Baja porosidad and oxidación reducida , mejorando la longevidad del recubrimiento.
• Fuerza de adhesión superior and acabado superficial .
• Alta eficiencia de deposición , reduciendo costes de material y mano de obra.
• La capacidad de recubrir un amplia gama de materiales para diversas aplicaciones.
• Idoneidad para reparación y restauración en el sitio sin mayor desmontaje.

Debido a estas cualidades, la pulverización con llama supersónica ahora se adopta ampliamente en industrias como la aeroespacial, de generación de energía, de petróleo y gas, automotriz y de maquinaria pesada, donde la durabilidad de los recubrimientos impacta directamente en la eficiencia operativa y el ahorro de costos.