موضوع مقاله: پاشش سرد | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # پاشش سرد | مقدمه: پودرهای جامد (قطر ۱تا۵۰ میکرومتر) در یک جت گاز ماوراء صوت تا رسیدن سرعت به ۱۲۰۰ متر برثانیه، شتاب می‌گیرند. | ## بخش 1: پاشش سرد | فلزات، پلیمرها، سرامیک‌ها، کامپوزیت‌ها و پودرهای نانو کریستالی را می‌توان با استفاده از فرایند پاشش سرد رسوب داد. انرژی جنبشی ذرات که از گسترش گاز تأمین می‌شود، در حین اتصال به انرژی تغییر شکل پلاستیک تبدیل می‌شود. دانشمندان در حین آزماش فرسایش ذرات هدف، که در معرض جریان سرعت بالای دوفازی از پودر ریزقرار داشت، تشکیل سریع و تصادفی پوشش هارا مشاهده کردند. پاشش سرد فشار بالا(HPCS) که در آن گاز مؤثر نیتروژن یا هلیوم در فشارهایی بالاتر از ۱٫۵ مگا پاسکال است.سرعت جریان بیش از ۲ مترمکعب در دقیقه و قدرت گرمایش 1.8kw است. این روش برای پاشش پودرهای فلزی خالص با اندازه‌های ۵ تا ۵۰ میکرومتر استفاده می‌شود. گنجاندن یک جزء سرامیکی در مخلوط، با مصرف انرژی نسبتاً کم پوشش‌هایی با کیفیت بالا را فراهم می‌سازد. هنگامی که ذره کروی شکل با سرعت بحرانی به یک لایه برخورد می‌کند، یک میدان فشار قوی از نقطه برخورد به درون ذره و بستر، به صورت کروی انتشار می‌یابد. در نتیجهٔ این میدان فشار، بار برشی ای تولید می‌شود که مواد را به صورت جانبی شتاب می‌دهد و باعث کرنش برشی متمرکز می‌شود. | ## بخش 2: پاشش سرد | این پدیده ناپایداری برشی آدیاباتیک منجر به جریان چسبناک (ناروان: viscous flow) مواد درجهت رو به بیرون جریان وبا دماهایی نزدیک به دمای ذوب می‌شود. پارامترهای کلیدی عوامل متعددی وجود دارد که می‌تواند بر کیفیت پوشش‌های پاشش سرد و کارایی رسوب اثر بگذارد. از جمله عوامل اصلی و اثرگذار: نوع گاز همانند هوا، نیتروژن واکسیژن فشار گاز دمای گاز (بیشترین دما در پاشش سرد ۹۰۰ درجه سلسیوس است) اندازه ذرات ویژگی‌های مواداولیه همانند چگالی، استجکام و دمای ذوب نوع نازل بستر سینتیک رسوب (سرعت عرضی تزریق، سرعت پیمایش، تعداد عبوری و…) فاصله ایستادن (فاصله بین نازلِ پاشش و بستر) پارامترهای پاشش سرد با توجه به خصوصیات پوشش مورد نظر و ملاحظات اقتصادی انتخاب می‌شوند که می‌توان با در نظر گرفتن وابستگی میان پارامترهای فرایند و خصوصیات پوشش نهایی آن را انجام داد.بسته‌های نرم‌افزاری هم برای این هدف فراهم است. مزایا و معایب پاشش سرد مزایای بسیاری داردکه موجب پیشی‌گیری آن بر سایر فرایندها می‌شود. به عنوان یک فرایند سرد، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اولیه ذرات حفظ می‌شود و حرارت دهی بستر حداقل است؛ درنتیجه در کار سرد ریزساختار پوشش‌ها دچار ذوب و انجماد نمی‌شود. تبلور مجدد دینامیکی با دانه‌های تصفیه شده(refined grains)بین ذرات و ناحیه پیوند ذرات مشاهده شده‌است.به علاوه در این فناوری به دلیل آنکه مکانیزم چسبندگی کاملاً مکانیکی است، امکان پاشش مواد حساس به حرارت و ترکیبات مواد بسیار متفاوت فراهم است. سایر مزایا: رسانایی بالای گرمایی و الکتریکی پوششش‌ها چگالی و سختی بالای پوشش‌ها همگنی بالای پوشش‌ها افت حجمی کم امکان پاشش ذرات کوچک در ابعاد میکرو(۵ تا ۱۰ میکرومتر) امکان پاشش نانو مواد و مواد آمورف فاصله کم ایستادن خداقل به‌سازی و آماده‌سازی سطح مصرف کم انرژی امکان فراهم کردن اشکال پیچیده و سطوح داخلی بهره‌وری بالا به خاطر سرعت تغذیه بالا نرخ رسوب و کارایی بالا امکان جمع‌آوری و استفاده مجدد از ۱۰۰٪ ذرات بدون مواد زائد سمی بدون احتراق افزایش ایمنی عملیاتی در غیاب جت‌های گازی و اشعه در دمای بالا جت به دست آمده به خاطر اندازه کوچک نازل(۱۰ تا۱۵ میلی مترمربع) وفاصله کم استادن(۲۵ میلی‌متر) یک باریکه ذره(particle beam) با چگالی بالاست که این منجر به تمرکز بالای جت و کنترل دقیق بر روی سطح رسوب می‌شود. در نهایت ایجاد تنش‌های فشاری این امکان را می‌دهد تا پوشش‌های یکنواخت از نظر تراکم و هم چین فوق‌العاده ضخیم(۲۰ میکرومتر تا ۵۰ میلی‌متر) داشته باشیم. | ## بخش 3: پاشش سرد | همانند اینکه پاشش مواد سخت و ترد دشوار است، چرا که در این حالت، چسبندگی مکانیکی از طریق تغییر شکل پلاستیک نمی‌تواند مؤثر باشد چنان‌که پیش تر از این برای ذرات شکل‌پذیر اثر گذار بود. سایر معایب: شکل‌پذیری نزدیک به صفر در حالت پاشش نیاز به بستر شکل‌پذیر دشواری در پردازش سرامیک‌های خالص و برخی آلیاژهابه عنوان آلیاژهای کار سخت هزینه بالای هلیوم رسوب و فرسایش نازل کاربرد پوشش توانایی این فرایند در رسوب دهی موادی که حساس به دما و فاز هستند آن را فناوری ای برای فراهم سازی پوشش‌هایی قرار می‌دهد که با سایر فناوری‌های پاشش حرارتی ناممکن است. این فرایند هم چنین برای رسوب موادی که به حضور اکسیژن بسیار حساس هستند و در دمای کمی بالارفته به راحتی اکسید می‌شوند(نتیجه ای که برای عملکرد این مواد آسیب زاست)، ارزشمند است. بازسازی از پاشش سرد امروزه برای بازسازی قطعات ماشین در چند دقیقه استفاده می‌شود. ذرات فلزی (آلیاژهای نیکل) در ترکیبی از نیتروژن و گاز هلیوم حرکت می‌کنند و به تدریج بر روی بخش آسیب دیده قرار می‌گیرند تا سطح مورد نظر را دوباره ایجاد کنند. ساخت ساخت افزایشی با استفاده از فناوری پاشش سرد می‌تواند با نرخ بالا قطعات و اجزا را با سرعت رسوب ۴۵ کیلوگرم در ساعت (بسیار سریع تر از سایر روش‌های ساخت افزایشی) تولید کند. | ## جمع‌بندی | این بدان معناست که فلزات دچار کژدیسی مربوط به حرارت نمی‌شوند و نیازی به ساخت قطعات در محیط خلأ یا گاز بی اثر نیست که امکان ایجاد ساختارهای بزرگتری را فراهم می‌کند.