3.1.4 Khi phun các bề mặt phẳng nên để đầu phun thẳng góc với bề mặt phun, phạm vi thay đổi góc cho phép từ 45⁰ trở lên so với bề mặt.

3.1.5 Tại các vị trí chuyển tiếp đột ngột của chi tiết phải được phun trước đạt chiều dày khoảng từ 1/3 đến 1/2 chiều dày quy định.

3.1.6 Nên phun phủ một lần để đạt tới chiều dày quy định. Trong quá trình phun, nhiệt độ của chi tiết đảm bảo trong khoảng từ 10 °C đến 80 °C.

3.1.7 Áp suất khí nén tại đầu phun là 6 bar và lượng dao động không được lớn hơn 1 bar. Điện áp hồ quang từ 30 V đến 40 V và cường độ dòng điện phun chọn phù hợp với công suất đầu phun.

3.1.8 Đối với đầu phun bằng khí cháy axêtylen và ôxy, chọn tỷ lệ hỗn hợp khí cháy O₂/C₂H₂ nằm trong khoảng từ 1,1 đến 1,2.

3.1.9 Không được phun phủ kẽm dưới trời mưa. Độ ẩm không khí trong quá trình phun tốt nhất là dưới 80 %.

3.2 Chiều dày lớp phun phủ

3.2.1 Chiều dày lớp phun phủ phải đảm bảo đủ để đáp ứng được mục đích, yêu cầu đặt ra. Chiều dày lớp phun phủ là tổng của các thành phần yêu cầu sau:

a) Chiều dày lớp phun tối thiểu để đảm bảo sức bám dính;

...

...

...

c) Chiều dày lớp phun để điền đầy các chỗ sần sùi (tạo nhám);

d) Chiều dày lớp phun để sửa chữa nhiều lần.

3.2.2 Chiều dầy lớp phun phủ được xác định theo công thức sau:

h = h₁ + h₂ + h₃ + h₄       (1)

trong đó:

h là chiều dày tổng cộng lớp phun một phía, mm;

h₁ là chiều dày tối thiểu của lớp phun sau khi đã phun xong tính cho một phía, quy định trong bảng 2;

h₂ là chiều dày tối thiểu của lớp phun để điền đầy các chỗ sần sùi, mm;

h₃, h₄ là lượng dư để tiện và mài, quy định trong bảng 3.

...

...

...

Đường kính chi tiết phun

mm

Chiều dày tối thiểu cho 1 phía, h1

mm

Đến 25

Từ 26 đến 50

Từ 51 đến 75

Từ 76 đến 100

Từ 101 đến 125

...

...

...

Trên 150

0,60

Từ 0,60 đến 0,65

Từ 0,65 đến 0,75

Từ 0,75 đến 0,80

Từ 0,80 đến 0,85

Từ 0,85 đến 0,95

Từ 0,95 đến 1,00

Bảng 3 - Lượng dư cho tiện và mài chi tiết sau khi phun phủ

...

...

...

mm

Lượng dư tiện và mài tính cho một bên

mm

Tiện

Mài

Tổng cộng

Chỉ mài

Đến 25

Từ 26 đến 50

...

...

...

Từ 76 đến 100

Từ 101 đến 125

Từ 126 đến 150

Trên 150

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

...

...

...

1,2

0,12

0,13

0,14

0,14

0,19

0,15

0,16

0,62

...

...

...

0,84

0,94

1,05

1,15

1,36

0,30

0,33

0,35

0,38

...

...

...

0,45

0,45

3.3 Các bề mặt chịu tải trọng động

3.3.1 Đối với các bề mặt chi tiết chịu tải trọng động (gọi tắt là chi tiết), phải phun phủ từ 2 lớp trở lên. Khi phun theo từng dải phải đảm bảo các dải đó trùng lên nhau ít nhất 1/3 chiều rộng của dải. Khi phun với 2 lớp thì yêu cầu lớp thứ 2 phải vuông góc với lớp thứ nhất theo hướng các dải phun. Trường hợp phun ba lớp thì lớp thứ ba có hướng của các dải lệch nhau so với hướng của lớp thứ hai một góc từ 60⁰ đến 120⁰.

3.3.2 Khi tính toán thiết kế lớp phun phủ cho các bề mặt chịu tải trọng động phải lưu ý đến tính chất cơ học của lớp phủ như sau:

a) Giới hạn bền kéo của lớp phủ nhỏ hơn nhiều so với giới hạn bền kéo của chi tiết;

b) Giới hạn bền nén của lớp phủ lớn hơn giới hạn bền kéo của chi tiết khoảng 40 %;

c) Độ cứng của lớp phủ nhỏ hơn độ cứng của vật liệu kẽm trước khi phun, xem bảng 4:

Bảng 4 - Tính chất cơ lý của lớp phun phủ so với vật liệu ban đầu

...

...

...

Vật liệu

Vật liệu ban đầu

Lớp phủ

Giới hạn bền kéo, Pa

1,01.10⁸

0,34.10⁸

Giới hạn bền nén, Pa

-

1,30.10⁸

...

...

...

24

Từ 17 đến 23

3.4 Các bề mặt chịu tải trọng đặc biệt (va đập, ma sát lớn,…)

Do tính chất cơ lý của lớp phủ kẽm không cao nên những bề mặt chịu tải trọng va đập, ma sát lớn phải được thiết kế bằng vật liệu thép không gỉ hoặc trong trường hợp đặc biệt có thể bảo vệ bằng hàn đắp.

4 Phương pháp làm sạch bề mặt

4.1 Quy trình công nghệ làm sạch và tạo nhám bề mặt

Hình 1 giới thiệu sơ đồ quy trình công nghệ làm sạch và tạo nhám bề mặt kết cấu thép và thiết bị cơ khí công trình thủy lợi.

4.2 Làm sạch bằng cơ học

Làm sạch bề mặt bằng cơ học bao gồm tẩy ba via, đánh rỉ trên bề mặt và làm sạch các chất bẩn khác.

...

...

...

Hình 1 - Sơ đồ quy trình công nghệ làm sạch và tạo nhám bề mặt

4.3 Làm sạch bằng hoá lý

Làm sạch bề mặt bằng phương pháp hoá, lý có thể thực hiện theo những cách sau:

a) Dùng các chất hoà tan hữu cơ và dung dịch của các thành phần xút như:

- Sử dụng chất hoà tan hữu cơ trichoetylen;

- Dùng dầu hoặc benzen ở nhiệt độ khoảng từ 70 °C đến 100 °C;

CHÚ THÍCH: trichoetylen là chất hữu cơ không gây cháy nhưng có hại cho sức khoẻ con người nên chỉ dùng đối với các thiết bị được đóng kín hoặc được phun tạo ngay lớp bảo vệ.

b) Làm sạch bằng điện phân: Làm sạch trong dung dịch kiềm được khuyến khích sử dụng;

c) Ngâm kim loại:

...

...

...

- Sau khi làm sạch trong các dung dịch nêu trên, phải làm sạch tiếp bằng cách nhúng vào nước sạch để khử những chất bẩn còn lại trên bề mặt.

4.4 Tạo nhám lớp bề mặt trước khi phun phủ

4.4.1 Các phương pháp tạo nhám lớp bề mặt thép

Bảng 5 - Các phương pháp làm sạch, tạo độ nhám bề mặt

Phương pháp

Chiều dầy lớp phủ

mm

Loại công nhân

Thiết bị phun

...

...

...

Min

Max

Công nhân

Bậc

Phun cát

0,02

3,0

Phun cát

Từ 3 đến 4

...

...

...

Sửa chữa các khe nứt của chi tiết đúc, chống rỉ trang trí.

Cắt ren và phun cát

0,15

4,0

Nguội

Phun cát

Từ 3 đến 4

Thiết bị phun cát

Dùng cho những lớp phủ mỏng và trong việc phục hồi các chi tiết trục khuỷu.

...

...

...

phẳng

0,5

20,0

Tiện

Từ 4 đến 5

Máy tiện và dao cắt ren

Để phủ các chi tiết máy mòn (trục và bạc lót) bề mặt được xêmentit và bề mặt không qua tôi.

Cắt rãnh và cán dầu

0,5

...

...

...

Tiện

Từ 4 đến 5

Máy tiện, dao cắt ren và dụng cụ cán

Để phủ các chi tiết máy mòn (trục và bạc lót) bề mặt được xêmentit, bề mặt không qua tôi và bề mặt trụ trong của xi lanh

Cắt ren và cán dầu

0,5

30,0

Tiện

Từ 4 đến 5

...

...

...

Dùng cho các bề mặt qua xêmentit hoặc qua tôi.

Tạo nhám bề mặt bằng hồ quang (gại điện)

0,7

10,0

Hàn

5

Máy tiện, biến thế và gá lắp gại điện chuyên dùng

Dùng cho các bề mặt qua xêmentit và tôi, chuẩn bị các bề mặt trong của xi lanh.

4.4.2 Phương pháp phun cát

...

...

...

a) Khí nén: phải được lọc sạch dầu mỡ và hơi ẩm, áp lực khí nén từ 4 bar đến 5 bar;

b) Khoảng cách từ vòi phun cát tới bề mặt chi tiết từ 75 mm đến 100 mm;

c) Cát để phun phải sạch, khô, không lẫn dầu mỡ… Kích thước hạt cát dùng cho máy phun cát quy định trong bảng 6;

d) Sự thay đổi góc bắn của hạt cát sẽ làm thay đổi độ nhấp nhô bề mặt chi tiết. Tuỳ thuộc vào chỉ tiêu thiết kế về độ nhấp nhô bề mặt mà lựa chọn các góc bắn phù hợp, quy định trong bảng 7. Sau khi phun xong phải dùng khí nén thổi trực tiếp vào bề mặt chi tiết để làm sạch nốt các tạp chất bụi bám vào trong quá trình phun cát:

Bảng 6 - Kích thước hạt cát và hạt thép dùng cho máy phun cát

Vật liệu chi tiết

Kích thước hạt

mm

Hạt cát

...

...

...

Thép ít các bon

Thép các bon trung bình

Gang xám

Gang trắng

Từ 0,80 đến 1,00

Từ 1,90 đến 1,80

Từ 0,25 đến 0,50

Từ 1,50 đến 2,50

0,80 đến 1,00

...

...

...

1,00 đến 1,50

1,50 đến 2,50

Bảng 7 - Góc bắn của súng phun cát vào bề mặt chi tiết

Góc bắn

Độ nhấp nhô

mm

Thép thép C45

Gang

22⁰

...

...

...

67⁰

90⁰

9,12

19,25

10,12

15,75

13,75

19,25

24,00

...

...

...

4.4.3 Phương pháp phun bi (phun hạt kim loại)

Vật liệu để phun bề mặt chi tiết là các hạt bằng gang trắng hoặc bằng thép. Yêu cầu kỹ thuật phương pháp phun bi như sau:

1) Áp suất khí nén từ 4 bar đến 6 bar;

2) Đường kính d của hạt từ 0,4 mm đến 2,0 mm;

3) Vận tốc hạt phun ra từ 60 m/s đến 70 m/s;

4) Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt chi tiết từ 300 mm đến 350 mm;

4.4.4 Các phương pháp khác

Đối với các chi tiết có dạng hình cầu, hình trụ và có độ cứng lớn hơn 50 HRC, để tạo nhám bề mặt có thể áp dụng phương pháp cắt ren phẳng, tiện ren và đục ở đỉnh ren, tiện và lăn ép đỉnh ren, lăn khía và cuốn dây hay phương pháp gại điện, a nốt cơ học v.v…

4.5 Kiểm tra nguồn năng lượng và thiết bị trước khi phun phủ

...

...

...

a) Kiểm tra nguồn năng lượng cấp cho đầu phun: Nguồn điện dùng cho quá trình phun phủ kẽm là nguồn điện 1 chiều với đặc tính thoải có tính năng tự động cao;

b) Kiểm tra thiết bị máy móc, bao gồm:

1) Máy nén khí: các loại máy nén khí được sử dụng phải bảo đảm yêu cầu có lưu lượng khí nén tối thiểu 100 m³/h và áp suất làm việc ổn định liên tục khi làm việc từ 6 bar đến 8 bar;

2) Bình chứa khí: phải có bình chứa khí để tạo áp lực ổn định trong quá trình phun phủ kẽm. Thể tích bình chứa tuỳ theo lưu lượng của máy nén khí để đạt được cân bằng về mức độ thay đổi của áp suất;

3 ) Đầu phun: sử dụng các loại đầu phun để phun phủ kẽm như đầu phun bằng điện (hồ quang điện), đầu phun bằng khí cháy, đầu phun bằng điện + khí (plasma);

4) Bầu lọc khí nén: phải đảm bảo lọc được dầu mỡ và hơi nước. Kiểm tra chất lượng của không khí nén qua bình lọc bằng cách chạy qua ống có đường kính 6 mm và xì không khí đó lên bề mặt miếng kim loại nhẵn bóng. Nếu trên bề mặt không có dầu, mỡ và nước là đạt yêu cầu;

5) Máy nắn dây phun: Đối với vật liệu phun ở dạng dây nhất thiết phải có máy nắn dây nhằm đảm bảo dây phun phải thẳng và sạch trước khi đi vào đầu phun;

6) Thiết bị làm sạch bề mặt chi tiết: đối với các sản phẩm kết cấu thép trong công trình thủy lợi có chiều dày lớp phủ kẽm nhỏ hơn hoặc bằng 0,6 mm thì thiết bị làm sạch bề mặt chi tiết phải sử dụng loại máy phun cát (hoặc hạt kim loại).

5 Vật liệu phun phủ

...

...

...

a) Dây kẽm: Các chỉ tiêu và yêu cầu kỹ thuật của dây kẽm được quy định trong bảng 8 :

Bảng 8 - Các thông số kỹ thuật về vật liệu dây phun bằng kẽm

Thành phần

Đường kính dây

Nhiệt độ nóng chảy

Sai số cho phép về đường kính dây

Zn 99,65 %

Từ 1,0 mm

đến 2,5 mm

...

...

...

0,05 mm

b) Bột kẽm : Trước khi phun bột phải được sấy và phân cấp hạt. Các chỉ tiêu, yêu cầu kỹ thuật đối với bột kẽm theo quy định trong bảng 9 :

Bảng 9 - Thông số kỹ thuật về vật liệu bột phun bằng kẽm

Thành phần

Độ hạt

Nhiệt độ và thời gian sấy trước khi phun

Kích thước đường

kính bộ dây sàng

Nhiệt độ sấy

...

...

...

Zn 99,65%

Từ 1 600 đến 4 900 lỗ/cm²

Từ 120 °C đến 150 °C

Từ 1 giờ đến 3 giờ

Nhỏ hơn 100 mm

6 Kiểm tra bề mặt lớp phun phủ

6.1 Kiểm tra chiều dầy lớp phun phủ bằng thước cặp có độ chính xác 0,02 mm hoặc bằng phương pháp siêu âm.

6.2 Kiểm tra độ bám của lớp phun phủ thực hiện bằng phương pháp kiểm tra theo mẫu, quy định như sau:

a) Mẫu thí nghiệm kéo được làm bằng vật liệu thép C45 có tiết diện 37 mm x 45 mm. Sơ đồ và phương pháp thí nghiệm mẫu tham khảo phụ lục A;

...

...

...

trong đó:

t là ứng suất bám trượt, MPa;

P_n là lực nén, N;

F là diện tích tiết diện , mm² :

F= p.D.h                       (3)

D là đường kính mẫu: D= 28 mm;

h là chiều dài phần lớp phun phủ: h = 13 mm;

c) Mẫu kiểm tra cường độ chịu kéo của lớp phun bao gồm 2 ống hình trụ, phương pháp thí nghiệm mẫu tham khảo quy định trong điều A.2 phụ lục A;

...

...

...

6.3 Để xác định ứng suất dư của lớp phun phủ, sử dụng phương pháp Rơngen. Dựa trên kết quả tính toán sự thay đổi khoảng cách giữa hai mặt phẳng trong tinh thể, có thể tính được ứng suất dư trong tinh thể đó:

trong đó:

s_d là ứng suất dư của lớp phun, MPa ;

E là mô đuyn đàn hồi của lớp phun phủ, MPa;

m là hệ số Poát xông;

d₀ là khoảng cách giữa 2 mặt khi góc chụp q = 62⁰ và y = 45⁰ , mm;

d₁ là khoảng cách giữa 2 mặt khi góc chụp q = 62⁰ và y = 81⁰ , mm.

Bằng phương pháp Rơngen có thể tính được d₁, d₀ và ứng suất dư trong lớp phun.

...

...

...

6.5 Kết quả kiểm tra được so sánh với yêu cầu kỹ thuật thiết kế để đánh giá chất lượng công tác phun phủ. Trong trường hợp đồ án thiết kế không ghi rõ các yêu cầu kỹ thuật cụ thể, có thể tham khảo kết quả quy định ở bảng 4 để đánh giá các chỉ tiêu về độ bền nén, ứng suất phun và độ mài mòn của lớp phun phủ.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Mẫu và phương pháp thí nghiệm kiểm tra lớp phun phủ kẽm

A.1 Mẫu thí nghiệm kéo

Mẫu thí nghiệm kéo được làm bằng vật liệu thép C45 có tiết diện 37 mm x 45 mm. Trong mẫu có lắp chốt đường kính F = (5 ± 0,01) mm, xem hình A.1.

Kích thước tính bằng milimét

...

...

...

Hình A.1 - Mẫu thử độ bền bám dính lớp phủ

Trên toàn bộ bề mặt mẫu và chốt được tạo độ nhám như chi tiết được phun phủ sau đó được tẩy ba via và làm sạch bằng dung dịch rửa NaOH (20 g/l), Na₂CO₃ (50 g/l), Na₂SiO₃ (5 g/l), NaPO₄ (50 g/l). Sau đó đem rửa toàn bộ bằng nước lã. Mẫu được phun theo chế độ phun đối với bề mặt phẳng sao cho độ bám dính đạt cao nhất, chiều dày lớp phủ thường từ 1,0 mm đến 1,5 mm.

Sau khi phun xong, mẫu được lắp trên máy thí nghiệm kéo với lực kéo 500 daN. Ứng suất bám kéo, s, MPa, được tính theo công thức:

trong đó:

P là lực kéo chốt, daN;

F là tiết diện chốt, cm².

A.2 Mẫu kiểm tra cường độ chịu kéo của lớp phun

Mẫu thử gồm 2 ống hình trụ có đường kính trong F₂₆ và đường kính ngoài là F(30 ± 0,01), xem hình A.2. Hai ống được nối trên một trục gá, được giữ chặt hai đầu bằng mũ ốc để thực hiện phun theo quy trình công nghệ. Yêu cầu đạt kích thước sau khi phun F(35 ± 0,01).

...

...

...

Hình A.2 - Mẫu thử độ bền chịu kéo của lớp phun

Sau khi phun xong, tháo trục gá, lắp các chốt kéo và đưa lên máy thí nghiệm kéo và nén.

Độ bền kéo của lớp phun s_k , MPa, được xác định theo công thức:

trong đó:

P là lực kéo đứt, N;

F là diện tích tiết diện lớp phun, mm²:

d₁ là đường kính ngoài lớp phun, mm;

...

...

...

Phụ lục B

(Tham khảo)

Các đặc tính kỹ thuật của máy nén và ống dẫn khí dùng cho phun kim loại

Bảng B.1 - Đặc tính kỹ thuật một số loại máy nén khí dùng cho phun kim loại

Loại máy

Lưu lượng

m³/min

Áp lực

...

...

...

Số vòng quay

Công suất kW

Kích thước

mm

Sử dụng

Dài

Rộng

cao

BK-3-6

...

...

...

BK-200

3,0

3,0

4,5

6

Từ 5 đến 6

6

730

369

...

...

...

28

30

40

705

775

1 110

860

715

665

...

...

...

1 040

1 150

Đặt cho 1 trạm có cả phun cát

BK-240

6,5

6

650

56

1 330

...

...

...

1 500

Đặt cho 1 trạm có cả phun cát

Bảng B.2 - Đường kính ống dẫn khí nén cho phun kim loại

Chiều dài đường ống m

Lưu lượng khí nén, được chuyển, m3/min

3

4

5

6

...

...

...

10

12

Đường kính trong ống khí nén với áp lực 6 bar và tổn thất áp lực 0,1 bar, mm

10

20

40

60

80

100

...

...

...

27

33

35

37

39

28

32

37

39

...

...

...

43

30

35

40

42

45

47

32

37

...

...

...

47

49

51

36

41

47

51

54

57

...

...

...

44

50

55

58

61

43

48

54

58

...

...

...

66

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] ΓOCT 9047 – 75 : Tiêu chuẩn về thành phần dung môi và chế độ làm sạch bề mặt chi tiết;

[2] SSPC-PC1 : Tiêu chuẩn về tẩy rửa vết dầu mỡ trên bề mặt chi tiết.

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

...

...

...

3 Yêu cầu kỹ thuật phun phủ kẽm

4 Phương pháp làm sạch bề mặt

5 Vật liệu phun phủ

6 Kiểm tra bề mặt lớp phun phủ

Phụ lục A (Tham khảo): Mẫu và phương pháp thí nghiệm kiểm tra lớp phun phủ kẽm

Phụ lục B (Tham khảo): Các đặc tính kỹ thuật của máy nén và ống dẫn khí dùng cho phun kim loại

Thư mục tài liệu tham khảo

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8646:2011 về Công trình thủy lợi - Phun phủ kẽm bảo vệ bề mặt kết cấu thép và thiết bị cơ khí - Yêu cầu kỹ thuật