Mitä on kylmäsuihkutus?
Kylmäsuihkutus on suhteellisen uusi lämpöruiskutustekniikoihin kuuluva tekniikka. Se on kuitenkin itse asiassa kiinteän olomuodon prosessi, jossa jauhehiukkaset kiihdytetään yliääninopeuksiin ja iskeytyvät törmätessään pinnoitettavaan alustaan.
Kylmäsuihkutus soveltuu alustaan kohdistuvan alhaisen lämpöpanoksensa ansiosta lämpötilalle tai hapettumiselle herkille materiaaleille. Myöskään substraatin faasimuutoksia ja rakeiden kasvua ei tapahdu. Tämä on erittäin hyödyllistä silloin, kun ruiskutettavalle kappaleelle on tehty lämpökäsittelyjä kovuuden, lujuuden tai sitkeyden lisäämiseksi, mikä heikkenisi, kun substraattiin kohdistuva lämpöpanos olisi liian suuri. Lisäksi muiden kuumien lämpöruiskutusmenetelmien muut lämpöön liittyvät ongelmat, kuten lämpöjäännösjännitykset tai lämpökutistuma, eivät ole ongelma kylmäruiskutuksessa.
Mitkä ovat käyttökohteet?
Johtuen puristusjännityksistä, joita muodostuu jauhehiukkasten plastisen muodonmuutoksen aikana, voidaan muodostaa paksuja pinnoitteita tai materiaalikerrostumia. Kylmäruiskutus soveltuu siksi kaikenlaisten metalliosien korjaamiseen. Esimerkki ilmailu- ja avaruusalalta löytyy helikoptereiden magnesiumvaihteistokoteloista. Ne syöpyvät vaurioituneiden pinnoitteiden tai ankarien ympäristöolosuhteiden seurauksena, mistä seuraa öljyvuotoja. Ilman kylmäruiskutusta näiden koteloiden romuttaminen oli usein välttämätöntä. Näiden vaurioiden geometrinen korjaaminen kylmäsuihkulla vähentää kustannuksia ja ympäristöjalanjälkeä. Samankaltaisia sovelluksia ovat esimerkiksi muottien, valukappaleiden tai autoteollisuuden komponenttien kunnostaminen. Koska kylmäruiskutusta voidaan käyttää myös additiivisena valmistustekniikkana, koska sen avulla on mahdollista tehdä paksuja pinnoitteita. Sitä voidaan käyttää täysin uusien osien muodostamiseen tai ominaisuuksien lisäämiseen olemassa oleviin kappaleisiin. Kylmäsuihkutekniikkaan perustuva valmistus mahdollistaa suuremman rakentamisnopeuden verrattuna pidempään käytössä oleviin additiivisiin valmistustekniikoihin. Tämän seurauksena suuria(r) osia voidaan valmistaa suhteellisen pienin kustannuksin.
Materiaalivalinnan vapaus tekee sovellusten määrästä valtavan suuren. Käsiteltäviä metalleja ovat mm. teräs, alumiini, kupari, pronssi, magnesium ja monet muut metallit sekä suuri määrä niiden seoksia. Metallien lisäksi voidaan käsitellä myös polymeerejä, keraameja tai metallimatriisikomposiitteja, kuten karbidipohjaisia seoksia (esim. WC-Co tai CrC-Ni). Kaikki nämä materiaalit mahdollistavat kaikenlaisten toiminnallisten pinnoitteiden käytön. Ajattele korroosionkestävyyden parantamista, kulumiskestävyyden parantamista tai muita tribologisia ominaisuuksia, joita saadaan käyttämällä erityistä ruiskutusmateriaalia.
Yhteinen tutkimusohjelma NLR:n kanssa
Kylmäruiskutuksen avulla voidaan muodostaa hyvin tarttuva, korkealaatuinen pinnoite tai tuote, kun on tarpeen tuntea kaikkien asiaan liittyvien materiaali- ja prosessimuuttujien vaikutus. Kunkin sovelluksen osalta koneen asetukset ja prosessiolosuhteet vaihtelevat. Siksi Royal NLR pyrkii keräämään kokemusta ja tietämystä kylmäruiskutuksesta yhdessä teollisuuden, pk-yritysten, yliopistojen ja tutkimuslaitosten kumppaneiden kanssa. Tätä varten perustetaan nelivuotinen yhteinen tutkimushanke, johon osallistujat voivat tuoda teknologisia kysymyksiä ja tutkimusaiheita. Osallistuvia yrityksiä kannustetaan esittämään kehitettävää demonstraattoria.
Ohjelman muoto on julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuus, johon jokainen yritys osallistuu noin 30 000 eurolla vuodessa. NLR osallistuu merkittävällä osuudella (noin 25-30 % kokonaisbudjetista) ja käyttää TKI:tä hankkeen budjetin kertoimena. Lisätietoa aiheesta on saatavilla tämän verkkosivuston PPP-osiossa.
Vastausten perusteella NLR järjestää kokouksen, jossa esitellään kylmäruiskutusta koskeva yhteinen tutkimusohjelma (PPP). Kiinnostuneita yrityksiä pyydetään täyttämään kyselylomake, jossa ne voivat ilmoittaa kiinnostuksensa ja tutkimusaiheet ohjelmaa varten. Lisätietoja on tämän verkkosivuston Kylmäsuihkutus PPP-kokoontumisosiossa.