Wat is sprayvorming?
Spuitvorming is een metaalvormingsproces dat gesmolten, verstoven metaal op een roterend substraat spuit om een metalen staaf of knuppel te vormen. De hoge stollingssnelheid van het proces resulteert in een goed gedefinieerde microstructuur. Het proces produceert materiaal vergelijkbaar met dat bereikt door poedermetallurgie tegen een fractie van de kosten. Ballen of staven met verschillende vormen zijn mogelijk, afhankelijk van de substraatvorm. Het proces is toepasbaar op een breed scala aan legeringen.
Vanwege hun unieke eigenschappen worden metalen al duizenden jaren door de mensheid gemanipuleerd bij het maken van werktuigen, gereedschappen, vaartuigen en verschillende uitrustingen of wapens. Moderne gereedschappen en instrumenten hebben metalen onderdelen nodig die strak in elkaar passen en soepel tegen elkaar bewegen. Bovendien moeten deze precisiedelen hoge sterkte en hardheid vertonen, functies van de microstructuur van het massieve metaal.
Door zorgvuldige controle van het sproeivormingsproces kunnen de druppelgrootte, vorm en samenstelling worden gemanipuleerd om de gewenste afwerkingseigenschappen te creëren. Carbiden, koolstof-metaalverbindingen, zijn bijvoorbeeld een belangrijke factor in de uiteindelijke hardheid van staal dat wordt gebruikt in omgevingen met veel stress, zoals in de ruimte of onder water. Bij microscopisch onderzoek van gietstaalplaten worden carbidekristallen gezien als lange ketens, waardoor de brosheid van het eindproduct toeneemt. De meeste van deze carbiden zijn chroomverbindingen. In vergelijkbare gesproeide staalplaten zijn de carbiden kleiner, gelijkmatig verdeeld en zijn verbindingen van vanadium, een sterker metaal.
Spuitvorming is goedkoper dan poedermetallurgie. In deze alternatieve technologie wordt het poeder eerst bereid uit een van verschillende technieken. Vervolgens wordt het poeder gemengd, in een matrijs samengeperst en in een oven gesinterd. Het sinteren laat een langzame coalescentie van de deeltjes toe als ze smelten en samen lopen. De korrelgroei is microscopisch klein. Poedermetallurgie produceert zeer dichte, sterke materialen.
Producten met een spuitvorm zijn ook erg dicht, maar vereisen twee verwerkingsstappen. De legering wordt gesmolten, verstoven door een mondstuk en treft het substraat. Door het stikstofgas dat in tegenstroom met de druppels wordt geblazen te koelen, worden de druppels gescheiden en gescheiden gehouden, maar koelen ze sneller. Segregatie van de metalen van de legering wordt vertraagd door de druppels niet te laten mengen. De druppels zijn gedeeltelijk gesmolten wanneer ze het substraat raken; in poedermetallurgie bevindt het metaal zich in vaste deeltjesvorm.
Het sproeivormingsproces is verfijnd als het Osprey-proces, een commerciële methode voor hogesterktestalen. Een variatie op het proces, het Spraycast-X ™ -proces, maakt de productie mogelijk van legeringen op nikkelbasis die sterk genoeg zijn voor onderdelen van gasturbinemotoren. De kosten worden ook verlaagd omdat er minder metaalafval hoeft te worden verwijderd om het laatste onderdeel te vormen.