خصائص وطرق بناء واحتياطات بناء مواد الرش المقاومة للحرارة

تُسمى المواد الحرارية غير المُشكّلة التي يمكن رشها على سطح العمل بواسطة تدفق هواء عالي السرعة وامتصاصها عليه، بمواد الحقن الحرارية. من حيث المبدأ، يمكن استخدام أي نوع من المواد القابلة للصب أو ذاتية التدفق أو مواد الضخ كمواد رش جافة أو رطبة، مع تعديل تركيبة حجم الجسيمات ونوع وكمية الإضافات فقط. تُعد مادة السفع الحراري نوعًا من المواد الحرارية غير المُشكّلة، وهي نوع جديد من المواد الحرارية ذات سيولة جيدة بعد إضافة الماء والتحريك دون الحاجة إلى حرق أو تشكيل بالضغط. يتميز هيكلها البنائي بقلة الوصلات، وقوة التماسك، ومقاومة جيدة للهواء، مما يمنع تسرب المسحوق. في الوقت نفسه، تتميز مادة السفع الحراري بالخصائص التالية مقارنةً بالمنتجات الحرارية التقليدية:

(1) من السهل تثبيته ويمكنه منع الجدار من البروز بشكل فعال.

(2) البناء مريح، وكثافة العمل منخفضة، وكفاءة البناء عالية، ويمكن تحقيق ميكنة بناء الفرن.

(3) وقت التسليم قصير، ويمكن تقليل المخزون والتكلفة وفقًا لذلك.

تُستخدم مواد السفع الحراري على نطاق واسع، مما يُسهّل الاستخدام الأمثل للموارد. عادةً ما تُسمى المادة الحبيبية التي تُكوّن هذه المواد بالركام الحراري، وتُسمى المادة المسحوقة بالمضافات (مسحوق حراري أو مسحوق ناعم)، بالإضافة إلى المواد الرابطة والمضافات.

1. طريقة بناء المواد الحرارية المرشوشة

بحسب حالة المادة المرشوشة على سطح التبطين (سطح العمل)، يمكن تقسيمها إلى فئتين: طريقة حقن المادة الباردة وطريقة حقن المادة المنصهرة أو شبه المنصهرة. وتشمل الأخيرة الطرق التالية.

طريقة الرش باللهب: يُرشّ المادة على البطانة العاملة باستخدام لهب غاز البروبان. أثناء عملية الرش، وتحت تأثير درجة الحرارة العالية، تكون المادة في حالة منصهرة أو شبه منصهرة، فتُرشّ مباشرةً على البطانة ذات درجة الحرارة العالية، وتُمتصّ على سطحها. في الماضي، كانت تُستخدم هذه الطريقة لإصلاح بطانات الأفران، ولكنها لم تعد شائعة الاستخدام.

طريقة الرش البلازمي: يتم رش المادة في حالة أيونية، وهو أمر نادر الاستخدام في المواد المقاومة للحرارة.

طريقة رش الخبث: على سبيل المثال، يتم رش خليط من المواد الحرارية والخبث على سطح المحول لحماية الفرن، وذلك باستخدام مدفع أكسجين عالي الضغط. وتُعد هذه التقنية أساسية لتحسين عمر بطانة المحول.

الطريقة الأولى هي الطريقة الأكثر شيوعًا للرش، والتي تشمل طريقة الرش الجاف وطريقة الرش الرطب.

طريقة النفث الجاف: هي عملية تشغيل جهاز النفث الجاف. تدخل المادة الجافة من الصومعة إلى أسطوانة القماش الدوارة. تدور أسطوانة القماش بزاوية محددة. ينقل منفذ الهواء العلوي وقناة الهواء في الضاغط المادة إلى منطقة قريبة من الفوهة لتلتقي بالماء. بعد خلط المادة بالماء في الفوهة، يتم رشها على البطانة العاملة. يتم امتصاص معظم المادة المقذوفة على البطانة العاملة، بينما يرتد جزء منها ويسقط على الأرض. تُعد كمية المادة المفقودة نتيجة الارتداد ذات أهمية بالغة في بناء المادة الحرارية المقذوفة. عادةً ما يُستخدم معدل الارتداد كمؤشر على أداء امتصاص المادة المقذوفة. كلما انخفض معدل الارتداد، كان ذلك أفضل. هناك العديد من العوامل التي تؤثر على معدل الارتداد، وتشمل بشكل أساسي كمية الماء وضغط الرياح وحجم الهواء.

طريقة الرش الرطب هي طريقة يتم فيها ضخ مادة صب ذات سيولة جيدة إلى الفوهة عبر خط الأنابيب، ثم تُرش على البطانة العاملة بواسطة تدفق الهواء عالي الضغط في الفوهة. تتكون العملية من أربع مراحل رئيسية: الخلط، والضخ، والرش، والتصلب. لا تختلف عملية الخلط والضخ كثيرًا عن عمليات الصب العادية ومواد الضخ، إذ تتطلب خلطًا متجانسًا وأداء ضخ جيدًا.

في الماضي، كان يُستخدم الرش في الغالب لإصلاح بطانات الأفران، بينما يُمكن استخدام الرش الرطب مباشرةً في تصنيع البطانات. يُمكن استخدامه مباشرةً لتصنيع بطانات المغارف والأفران المختلفة. من مزاياه سهولة العملية، وعدم الحاجة إلى قوالب، وانخفاض التكلفة، وسرعة التنفيذ.

2. أمور تحتاج إلى اهتمام في طريقة الرش

(1) ينبغي الانتباه إلى الأمور التالية عند اعتماد طريقة الرش الجاف:

يجب أن تكون كمية الماء المضافة مناسبة: إذا كانت كمية الماء المضافة صغيرة جدًا، فلن يتم ترطيب المادة جيدًا، وسترتد المادة الجافة بسهولة؛ وإذا كانت كمية الماء المضافة كبيرة جدًا، فإن الطبقة المتكونة عن طريق الرش ستكون عرضة للتدفق، مما يقلل أيضًا من قدرة الامتصاص.

يجب أن يكون ضغط الهواء وحجم الهواء للرش مناسبين: فعندما تكون الجسيمات كبيرة جدًا، يكون تأثير الجسيمات على سطح الرش كبيرًا جدًا، ومن السهل ارتدادها؛ وإذا كانت صغيرة جدًا، فإن المادة لا تلتصق بالمادة بشكل كافٍ ومن السهل سقوطها.

يجب أن تكون المسافة والزاوية بين فوهة مسدس الرش والسطح المراد رشه مناسبة: تجنب أن تكون قوة رش المادة على السطح كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا. يجب تحريك مسدس الرش لأعلى ولأسفل، ولليمين ولليسار لضمان سماكة موحدة للطبقة المرشوشة.

يجب ألا يكون سمك كل طبقة رش سميكًا جدًا: فالطبقة السميكة جدًا يسهل تقشيرها، وعمومًا لا يزيد سمكها عن 50 مم.

التحكم في لدائن وتخثر المادة: يمكن امتصاص المادة بشكل جيد على الطلاء بالرش، ويمكن تصلبها بسرعة للحصول على قوة معينة.

(2) هناك العديد من العوامل التي تؤثر على طريقة القطع بالنفث الرطب. أهمها ما يلي:

يجب أن تتضمن تركيبة مادة الرش أولاً حجماً مناسباً للجسيمات، ونسبة مناسبة بين الركام والمادة الأساسية، ومحتوى رطوبة ملائم. مع التنسيق الجيد، يمكن للمادة الأساسية أن تلتصق بشكل أفضل بسطح الجسيمات. يجب ألا تكون طبقة الالتصاق سميكة جداً أو رقيقة جداً، وذلك لضمان مرونة الجسيمات والتصاقها الجيد بطبقة المادة عند رشها عليها. من المواد المُرَسِّبة الشائعة الاستخدام: ألومينات الصوديوم، وسيليكات الصوديوم، وكلوريد متعدد الصوديوم، وكلوريد الكالسيوم، وكبريتات الألومنيوم، وكبريتات البوتاسيوم والكالسيوم، وغيرها.

إذا كان ضغط النفث وسرعة هواء النفث صغيرين للغاية، فلن تلتصق الجسيمات جيدًا بالمادة، وإذا كانت كبيرة جدًا، فسوف ترتد بسهولة.

تؤثر المسافة والزاوية بين مسدس الرش والجسم المراد رشه بشكل معين على معدل التصاق طبقة المادة.