Nanošenje polimernih premaza. Klasifikacija metoda. Prskanje plazma lukom Plazma zavarivanje aluminija i njegovih legura

Postrojenje za stvaranje plazma premaza koristi se u energetskoj i zrakoplovnoj industriji za izradu keramičkih funkcionalnih premaza.

Namjena kompleksa:

Nanošenje premaza otpornih na koroziju, otpornost na habanje, brtvljenje, zaštitu od topline.

Karakteristike instalacije:

TSZP MF-P-1000 radi na mješavini plinova: glavni je argon, dodatni je dušik, vodik ili helij.

Dio opreme

Upravljački sustav montiran je u kućište zaštićeno od prašine

Modularni upravljački sustav omogućuje korištenje ogromnog raspona dodatnih komunikacijskih i funkcionalnih modula koji proširuju mogućnosti CPU-a.

Instalacijom se upravlja s upravljačke ploče. Prikazuje parametre tekućih procesa i nadzire ih. Strojni podaci se pretvaraju u krivulje, histograme i grafičke objekte, koji mijenjaju svoj izgled ovisno o odabranom programu i stanju procesa. Osim toga, poruke o pogreškama prikazane na ploči operateru pružaju važne informacije o statusu kontrolirane instalacije. Iz njega se sve može kontrolirati tehnološki parametri procesa, au memoriji se može pohraniti do stotinu tehnoloških programa.

Kontrolna ploča instalacije za prskanje plazmom

Jedinica za pripremu plina za dovod plina u plazmatron

Jedinica za obradu plina uključuje: Metalni plinovod Senzor tlaka za svaki plin Odvojeni mikrofilteri i solenoidni ventili za svaki plin Detektori curenja plina Elektronski mjerači protoka Bronkhorst El-Flow Kontrolni blok potisnut zrak za hlađenje dijela Kontrola komprimiranog zraka za hlađenje dijelova Kontrola protoka rashladne tekućine Svi podaci iz jedinice za obradu plina prikazani su na upravljačkoj ploči. Plinovi koji stvaraju plazmu: argon, vodik, dušik, helij. Sustav omogućuje rad s jednim ili dva plina koji stvaraju plazmu: argon

Napajanje za plazma plamenik PPC 2002

Izvor istosmjerna struja PPC 2002 temelji se na principu visokokvalitetne DC inverzije, koja osigurava glatko povećanje struje luka. Tehničke specifikacije dimenzije

Dozator praha sastoji se od dvije miješalice, dva lijevka, dva diska za regulaciju dovoda praha. Sustav dovodnog plina sastoji se od sigurnosnih ventila, dva rotametra, solenoidnih ventila, crijeva i prigušnica. Upravljanje radom provodi se na temelju kontrolera Simatic S7-300. Ulagač praha može raditi u samostalnom načinu rada ili se njime može upravljati sa središnje upravljačke ploče. Zapremnina bunkera (boca) može biti 1,5 ili 5 litara - njihov broj i zapremina se dogovaraju prilikom potpisivanja ugovora. Tehničke specifikacije Produktivnost jedne posude je do 6 kg/sat, ovisno o vrsti praha. dimenzije

Tehničke karakteristike plazma plamenika

Model F4 jedan je od najčešćih. Dostupni su različiti priključci za vodeno hlađenje. Jedinica se može isporučiti s ručkom za ručno prskanje. Uređaj je univerzalan u pogledu širine zadanih parametara - materijala, tvrdoće, poroznosti i hrapavosti.

Za poboljšanje kvalitete prskanja mogu se koristiti različite mlaznice.

• Obično se koristi s plazma jedinicama do 55 kW
• Obično rade s plinovima koji stvaraju plazmu Ar/H 2 , mogu se koristiti mješavine Ar/He, Ar/N 2 ili N 2 /H 2 ;

plazmatron F6

Zračni certifikat, na temelju klasični model F4. Zadržavajući osnovnu geometriju i osnovne parametre raspršivanja, poboljšani sustav hlađenja može značajno povećati produktivnost i produžiti životni vijek anode/katode. Osim toga, svi su dijelovi izrađeni od bronce, bez lemljenja. Priključci za brzo otpuštanje omogućuju zamjenu elektroda u nekoliko sekundi. Priključci crijeva za vodeno hlađenje spojeni su na osnovnu ploču i nisu oštećeni tijekom postupka zamjene elektroda.

Za poboljšanje kvalitete prskanja koriste se različite mlaznice.

• Obično se koristi s plazma jedinicama do 55 kW
• s plinovima koji stvaraju plazmu Ar/H2 mogu se koristiti mješavine Ar/He, Ar/N2 ili N2/H2;
• Za povećanje kvalitete raspršivanja koriste se različite mlaznice: Lavalove mlaznice omogućuju raspršivanje s većom učinkovitošću i stopom iskorištenja materijala pri smanjena razina buka.

Plazma plamenik Delta

Korištenje tri anode i jedne katode omogućuje vam kombiniranje prednosti svih poznatih tehnologija. Stabilan luk osigurava produktivnost do 300 grama praha u minuti.

Delta model sastoji se od mlaznice, kaskade, kontaktne elektrode s malim trošenjem i troanodnog segmenta. Glavna komponenta se lako mijenja. To vam omogućuje da smanjite izgubljeno vrijeme i optimizirate plazma plamenik za različite operacije zamjenom mlaznica.

Zbog svoje učinkovitosti i visoke produktivnosti koristi se za prskanje premaza na velike površine. Nije prikladno za male dijelove zbog velikog uzorka prskanja.

Usporedba Delta plazma plamenika sa standardnim:

F4/F6/P2:

• Jednostruki luk
• različiti promjeri mlaznica
• fluktuacija napona +/-20V.

• Jedan kaskadni luk, stabiliziran i aksijalno i radijalno
• fluktuacija napona +/-3V.
• Kontinuirani prijenos energije plazme na radijalno ubrizgane čestice praha. Luk je ravnomjerno raspoređen preko tri anode.
• Nema potrebe za podešavanjem položaja injektora praha ovisno o parametrima prskanja, budući da je položaj tri baze anoda radijalno uravnotežen.

Tehnički podaci:

• Obično se koristi s plazma jedinicama do 70 kW
• Obično se koristi s plinovima koji stvaraju plazmu Ar/H2 za neke materijale može se koristiti mješavina Ar/He;
• Zbog visoke produktivnosti i učinkovitosti preporučuje se za prskanje premaza na velike površine. Nije najbolji izbor za male dijelove - prilično velika mrlja prskanja.

plazmatron P2

Položaj anode i katode potpuno je identičan, što omogućuje korištenje osnovnih parametara raspršivanja. Glavna prednost instalacije je njegova kompaktnost, koja se postiže zbog kratke elektrode. Nestandardni dizajn izbjegava negativne posljedice kako za životni vijek elektroda tako i za kvalitetu plazme. Preporuča se povećanje temperature kako bi se produžilo vrijeme rada. Vrijedno je napomenuti da su katode i anode mnogo jeftinije nego za F4.

Tehnički podaci:

• Obično se koristi s plazma jedinicama do 55 kW
• Obično radi s plinovima koji stvaraju plazmu Ar/H2, mogu se koristiti mješavine Ar/He, Ar/N2 ili N2/H2;
• Za povećanje kvalitete raspršivanja koriste se različite mlaznice: Lavalove mlaznice omogućuju raspršivanje s većom učinkovitošću i iskorištenjem uz smanjenu razinu buke.

Često korištena instalacija u zrakoplovstvu za prskanje rupa.

Obično se koristi s Ar/H2 plazma plinovima. Kompatibilan s plazma jedinicama do 500 A

Minimalni promjer je 80 mm.

• Obično se koristi s plazma instalacijama snage do 500 A
• Obično se koristi s plazma plinovima Ar/H2,
• Minimalni promjer - 80 mm

Namijenjen za prskanje unutarnjih površina promjera 90 mm. Tehničke karakteristike plazma plamenika F1

Plasmatron F7, za unutarnje taloženje

Instalacija je namijenjena prskanju unutarnjih površina.

Ima poboljšanu potrošnju energije, obično se koristi pri strujama do 600 A.

Hlađenje izratka moguće je zračnim mlaznicama koje su ugrađene izravno u uređaj. Minimalni promjer prskane rupe je 90 mm.

Prednosti:

• Poboljšana potrošnja energije u usporedbi s F1, obično se koristi do 600 A
• Mogućnost hlađenja raspršenog dijela zračnim mlaznicama ugrađenim u plazmatron;
• Minimalni promjer prskane rupe je 90 mm

Snaga varira ovisno o odabranoj katodi i anodi. Maksimalna vrijednost je 80 kW.

Dolazi s produžnim kablom za prskanje unutarnjih površina.

Metalizacija je učinkovit način da se konačnom proizvodu daju dodatne tehničke i operativne karakteristike. Plazma raspršivanje je savršena opcija za difuznu obradu metalnih površina za stvaranje visokokvalitetnog premaza od drugog metala ili legure. Difuzna metalizacija može poboljšati tvrdoću, čvrstoću, boju i antikorozivna svojstva izvornog dijela.

Posebnosti difuznog prskanja

Pri radu s metalnim površinama često postoji potreba za dodavanjem dodatnih karakteristika konačnom proizvodu kako bi se proširio opseg dijela. Možete zaštititi metalnu površinu od vlage, visoke temperature i agresivnih kemijskih okruženja. Plazma raspršivanje ima niz značajki koje razlikuju proces metalizacije od drugih opcija za obradu metalnih površina:

1. Ubrzani proces premazivanja zbog utjecaja visoke temperature na površinu koja se tretira - oko 5000-6000° C. Tehnološki, prskanje može trajati djelić sekunde da bi se dobio željeni rezultat.
2. Plazma obrada metala omogućuje vam stvaranje kombiniranog sloja na površini. Ne samo čestice metala, već i elementi plina iz mlaza plazme mogu difuzirati. Kao rezultat toga, metal je zasićen atomima potrebnih kemijskih elemenata.
3. Tradicionalna metalizacija odvija se neravnomjerno i karakterizirana je trajanjem tehnološkog procesa i mogućim oksidativnim reakcijama. Visokotemperaturni mlaz plazme stvara jednoliku temperaturu i tlak, osiguravajući visokokvalitetne završne premaze.
4. Uz pomoć mlaza plazme, prijenos metalnih čestica i atoma plina događa se trenutno. Proces se odnosi na područje zavarivanja pomoću praha, šipki, šipki i žice. Prenesene čestice tvore sloj debljine od nekoliko mikrona do milimetara na površini krutine.

Moderna difuzna metalizacija uključuje korištenje složenije opreme nego u slučajevima kada se koristi oprema za plinsku plazmu. Da bi se organizirao proces difuzne obrade, potrebna je istodobno prisutnost plinske i električne opreme.

Oprema za difuzno izlaganje

Raspršivanje ionskom plazmom na površini metala provodi se visokotemperaturnom tehničkom plazmom - kombinacijom velikog broja čestica (kvanti svjetlosti, pozitivni ioni, neutralne čestice, elektronski plin). Pod utjecajem visoke temperature uslijed električnih izboja u plinovima dolazi do intenzivne toplinske ionizacije čestica koje međusobno djeluju na složen način i okoliš. Zahvaljujući tome, plazma se razlikuje na slabo, umjereno i jako ioniziranu, koja pak može biti niskotemperaturna i visokotemperaturna.

Stvoriti potrebne uvjete Za proces plazma ionizacije i obrade metalnih prevlaka pomaže posebna oprema - plazma instalacije. Obično se za rad koriste električno pražnjenje u obliku luka, impulsa ili iskre.

Za provedbu tehnološkog procesa potrebne su sljedeće instalacije:

1. Kao izvor pražnjenja služi visokofrekventni generator (možete koristiti pretvarač za zavarivanje).
2. Zatvorena komora u koju se stavljaju dijelovi za nanošenje plazma sprejom.
3. Spremnik plina. U njegovoj atmosferi dolazi do ionizacije čestica pod utjecajem električnog pražnjenja.
4. Instalacija koja stvara pritisak plina. Možete koristiti opremu za vakuum ili pumpu.
5. Sustav s kojim možete kvalitativno mijenjati strujne karakteristike, tlak, napon, čime povećavate ili smanjujete debljinu prskanih premaza.

Kako dolazi do plazma raspršivanja: radni komad je fiksiran u zatvorenoj komori, stvarajući električno pražnjenje, pumpanje radno okruženje s potrebnim pritiskom i raspršenim praškastim elementima. Nastaje visokotemperaturna plazma koja prenosi čestice praha zajedno s atomima plina na površinu određenog dijela. Prilikom izvođenja difuzne metalizacije u vakuumu, u atmosferi inertnog plina ili pri sniženom tlaku, moguće je povećati brzinu kretanja čestica i dobiti gušću i visoko ljepljivu vrstu premaza.

Gdje se koristi plazma metalizacija?

Budući da materijal koji se raspršuje može biti gotovo bilo koja legura ili metal, ionsko-plazma raspršivanje naširoko se koristi u raznim industrijama, kao i za popravke i restauratorske radove. Svaki metal u obliku praha dovodi se u plazma instalacije, gdje se pod utjecajem visokotemperaturne plazme topi i prodire u metalnu površinu koja se obrađuje u obliku tankog sloja prskanja. Područja primjene difuzne metalizacije:

• dijelovi za zrakoplovnu, svemirsku i raketnu industriju;
• strojarska oprema i energetika;
• metalurška i kemijska industrija;
• proizvodnja nafte, prerada nafte i industrija ugljena;
• transportni sektor i proizvodnja instrumenata;
• popravak i restauracija strojeva, opreme, istrošenih dijelova.

Kada mlaz plazme i praha prolazi kroz električni luk i taloži se na površinu koja se tretira, formirani sloj dobiva važne karakteristike kvalitete i performansi:

• otpornost na toplinu;
• otpornost na toplinu;
• otpornost na koroziju;
• električna izolacija;
• toplinska izolacija;
• otpornost na eroziju;
• zaštita od kavitacije;
• magnetske karakteristike;
• svojstva poluvodiča.

Raspršeni prahovi se uvode u instalacije s plazma-formirajućim ili transportiranim plinom. Plazma raspršivanje omogućuje dobivanje različitih vrsta premaza bez ograničenja temperature taljenja: metali, kombinirane legure, karbidi, oksidi, boridi, nitridi, kompoziti. Materijal koji se obrađuje u instalacijama ne prolazi kroz strukturne promjene, ali površina proizvoda dobiva potrebne karakteristike kvalitete. Mogu se prskati kombinirani slojevi (meki i tvrdi), vatrostalni premazi i sastavi različitih gustoća.

Mogućnosti plazma metalizacije

Za nanošenje određenog sloja raspršivanja na metalnu površinu u okruženju visoke temperature plazme, ne koriste se samo praškasti sastavi kao prevlake. Ovisno o tome koja svojstva treba imati tretirana površina, koriste se sljedeće značajke plazma metalizacije:

1. Navarivanje pod potopljenim lukom žicom s visokim udjelom ugljika ili legure. Za obnovu površina, navarivanje se koristi u instalacijama sa šipkastom ili pločastom elektrodom.
2. Potopljeno praškasto navarivanje koristi se za restauraciju dijelova s ​​velikim obodnim deformacijama s debljinom sloja većom od 2 mm.
3. Instalacije za raspršivanje propuštaju argon, dušik, vodik, helij ili njihove mješavine kao plinove koji stvaraju plazmu. Potrebno je osigurati odsutnost kisika kako bi se spriječila oksidacija nanesenih premaza.

Najčešće se ova vrsta obrade koristi za obnavljanje različitih dijelova prilikom popravka automobilskih motora. Dakle, uz pomoć difuzne metalizacije, moguće je obnoviti rupe u glavnim ležajevima u blokovima cilindara (čest kvar), eliminirati trošenje glava cilindara, obnoviti klipove iz aluminijska legura, radilice od lijevanog željeza visoke čvrstoće, valjci, valjci.

Pri korištenju ionsko-plazma raspršivanja značajno se povećava otpornost na habanje složenih komponenti opreme, mehanizama i instalacija. Difuzna metalizacija je učinkovita metoda restauracija istrošenog i umornog metala, kao i optimalan proces za zadatak metalne površine potrebna svojstva čvrstoće i izvedbe.

Prskanje plazmom

Metoda nanošenja prevlaka korištenjem protoka plazme superiorna je u svojim mogućnostima u odnosu na metode taloženja metala korištenjem kisik-acetilenskog plamena i elektrolučno zavarivanje. Prednost ove metode u odnosu na druge je mogućnost taljenja i nanošenja višeslojnih premaza na materijale izrađene od vatrostalnih metala, bez obzira na točku taljenja potonjih, što omogućuje restauraciju dijelova koji su nepopravljivih dimenzija.

Kao i druge metode visokotemperaturnog raspršivanja premaza, plazma raspršivanje ne uzrokuje savijanje dijela ili promjene u strukturi. Otpornost na habanje plazma premaza je 1,5 ... 3 puta veća, a koeficijent trenja je 1,5 ... 2 puta manji nego kod kaljenog čelika 45.

Plazma mlaz se koristi za navarivanje i premazivanje proizvoda od čelika, aluminija i njegovih legura te drugih materijala taljenjem žice za punjenje ili metalnog praha. Plazma se koristi za rezanje i površinsku obradu raznih materijala, grijanje za lemljenje i toplinsku obradu. Korištenje neutralnih plinova - argona, dušika i njihovih smjesa - za stvaranje i zaštitu plazme osigurava minimalno izgaranje legirajućih elemenata i oksidaciju čestica. Plazma raspršivanje može poboljšati svojstva metalnih premaza, ali njegova široka uporaba ograničena je niskom čvrstoćom prianjanja premaza na površinu dijela koji se obnavlja i pouzdanošću plazma baklji, visokom bukom i svjetlinom luka. Plazma luk je izvor topline visokog intenziteta koji se sastoji od molekula atoma, iona, elektrona i svjetlosnih kvanta u visoko ioniziranom stanju, čija temperatura može doseći 20 000 °C ili više.

Plazma mlaz ima jarko užarenu jezgru, čija duljina može varirati od 2...3 do 40...50 mm ovisno o veličini mlaznice i kanala, sastavu i brzini protoka plina, trenutnoj vrijednosti i duljina luka.

Strujni krug instalacije sastoji se od dva izvora: jedan od njih je dizajniran za napajanje plazma luka, a drugi je za održavanje glavnog luka. Plin za stvaranje plazme dovodi se iz cilindra kroz plinsku opremu koja se nalazi na upravljačkoj ploči. Za dovod praha za punjenje koristi se transportni plin. Plinska oprema sastoji se od boca, reduktora, mjerača protoka, miješalice, osigurača i elektromagnetskih ventila.

Za navarivanje je preporučljivo koristiti plazma plamenike u kojima istovremeno gore dva luka: jedan za stvaranje plazme, a drugi služi za taljenje osnovnog metala i taljenje dodatnog metala. Kod prskanja se preporučuju plamenici u kojima se punilo i osnovni metali zagrijavaju dijelom protoka plazme koji prolazi kroz otvor na mlaznici.

Niresist i brončani prahovi koriste se za prskanje antifrikcijskih premaza. Prahovi samotopivih legura PG-SRZ, SNGN-50, nehrđajućeg čelika koriste se u smjesama za prskanje premaza otpornih na habanje, kao i za obnavljanje vratila i sjedišta ležajeva.

Intermetalni prah ( kemijski spoj metal na metal) PN55T, PN85Yu15 koriste se kao podsloj (0,05...0,1 mm) za povećanje čvrstoće prianjanja premaza i kao komponenta praškaste smjese za povećanje kohezijske čvrstoće premaza. Plazma premazi imaju prilično visoke vrijednosti čvrstoće prianjanja s debljinom sloja do 0,6 ... 0,8 mm.

Za prskanje glavnih i klipnjača rukavaca radilice motora ZIL-130 možete koristiti mješavinu praha - 15...25% (težinski) PN85Yu15 + 35...40% PG-SRZ + 35. ..50% P2X13. Iz ekonomskih razloga preporučljivo je prskati smjesama čiji su glavni sastojci jeftini prahovi (niresist, nehrđajući čelik, bronca). Sadrže 10...15% praha PN85Yu15.

Prahovi PR-N70Yu30 i PR-N85Yu15, koje proizvodi NPO Tulachermet, mogu poslužiti kao podsloj i glavni premazni sloj u kombinaciji s prahovima s visokim udjelom ugljika.

Kvaliteta premaza tijekom plazma prskanja uvelike ovisi o snazi ​​plamenika, protoku plina, električnom načinu rada, opskrbi prahom, uvjetima prskanja (udaljenost plamenika od proizvoda, kut prskanja određuje se eksperimentalno za svaki pojedini slučaj.

Riža. 1. Instalacijski dijagram za plazma navarivanje:
1 - glavni izvor struje; 2 - strujni izvor za pobudu; 3 - plazma plamenik; 4 - plinski cilindar koji transportira prah za nanošenje; 5 - reduktor plina; 6 - dozator; 7 - cilindar s plinom koji stvara plazmu; 8 - rotametar; 9 - miješalica.

Riža. 2. Sheme plazma baklji za navarivanje (a) i prskanje (b):
1 - volframova elektroda (katoda); 2 - izolacijska brtva; 3 - mlaznica (anoda); 4 - plazma; 5 - taloženi sloj; 6 - osnovni metal; 7 - kanal za dovod praha za navarivanje; 8 - kanali za rashladnu vodu; 9 - prskani sloj.

Za obnavljanje dijelova tipa "vratilo" (osovine zupčanika, šuplja i puna vratila i osovine, kardanski zglobovi i diferencijali) s istrošenošću ne većom od 3 mm korištenjem plazma obrade s karbidnim materijalima, koristi se instalacija OKS-11231-GOSNITI.

Promjer i duljina zavarenih dijelova su 20 ... 100, odnosno 100 ... 800 mm. Korišteni praškovi: sor-mite, pomiješan s aluminijskim prahom ASDT; US-25 s aluminijem; T-590 s aluminijem; PG-L101 s aluminijem; plin - argon, komprimirani zrak. Tvrdoća nanesenog metala je do 66 HRC3. Ukupne dimenzije stroja su 2225X1236X1815 mm.

Prema GOSNITI, godišnji ekonomski učinak od implementacije instalacije bit će više od 9 tisuća rubalja.

Instalacijom OKS-11192-GOSNITI uspješno se restauriraju skošene ploče ventila svih marki diesel motora praškastim materijalom PG-SR2. Njegova produktivnost je 80... 100 ventila po smjeni.

Mala plazma baklja VSKHIZO-Z pokazala je visoku radnu pouzdanost, koja se u kombinaciji s prerađenom instalacijom UMP-5-68 preporučuje za obnavljanje radilica motora YaMZ-238NB, SMD-14 i A-41 koristeći sljedeće sastave: Žica Sv-08G2S-80 ...85% + prah PG-SR4-15...20% (SMD -14 i A-41) i žica 15GSTYUTSA-75...80% + prah PG-SR4-20. ..25%. Tvrdoća rukavaca osovine u prvom slučaju je 46,5 ... 51,5 HRC3, u drugom - 56,5 ... 61 HRC3. Otpornost na habanje rukavaca i ležajeva je na razini koljenastog vratila.

Problem osiguravanja potrebne čvrstoće prianjanja metalnog premaza na proizvod, pronalaženje novih jeftinih materijala i učinkovite načine priprema istrošenih površina dijelova prije plazma raspršivanja.

Prvi se može riješiti uvođenjem dodatne operacije - topljenjem raspršenog premaza, koje se provodi plazma ili kisik-acetilenskim plamenikom neposredno nakon nanošenja premaza, kao i zagrijavanjem strujama. visoka frekvencija. Nakon taljenja premaza poboljšavaju se njegova fizikalna i mehanička svojstva, a čvrstoća prianjanja povećava se 10 i više puta.

Tehnološki proces obnove dijelova ovom metodom uključuje čišćenje površine proizvoda od onečišćenja i oksida (ako je potrebno, prethodno brušenje kako bi se dobio točan geometrijski oblik dijela), odmašćivanje i abrazivno pjeskarenje (stvara otvrdnjavanje, uništava oksidni film, povećava hrapavost), prskanje dijela premazom za taljenje i zatim mehanička obrada proizvoda.

Tlak komprimiranog zraka tijekom abrazivnog pjeskarenja je 0,4 ... 0,6 MPa, udaljenost puhanja je 50 ... 90 mm, kut napada abrazivnog mlaza je 75 ... 90 °. Trajanje obrade ovisi o abrazivu (bijeli elektrokorundni prah 23A, 24A ili crni silicijev karbid 53C, 54C s veličinom zrna od 80 ... 125 mikrona GOST 1347-80, zdrobljena sačma od čelika ili lijevanog željeza DSK i DChK br. 08K ; br. 1.5K GOST 11964-69), materijal dijela i njegovu tvrdoću i površinu obrađene površine. Vrijeme između pripreme i prskanja treba biti minimalno i ne dulje od 1,5 sata.

Udaljenost od rezanja mlaznice do površine dijela tijekom taljenja plazme smanjuje se unutar 50 ... 60 mm.

Za cilindrične dijelove, taljenje se provodi kada se okreću frekvencijom od 10 ... 20 min-1.

Kao rotator za plazma raspršivanje mogu se koristiti instalacije 011-1-01, 011-109 ili strug za rezanje vijaka.

Prilikom odabira završne debljine sloja treba uzeti u obzir skupljanje tijekom taljenja (10...20%) i dodatak za strojnu obradu (0,2...0,3 mm po strani).

Plazma prevlake raspršene metalnim prahom obrađuju se na tokarilicama ili brusilicama standardnim alatima za rezanje. Posebno je učinkovito brušenje sintetičkim dijamantnim pločama.

Studije su pokazale da se plazma raspršivanjem s taljenjem premaza mogu obnoviti kritični automobilski dijelovi bilo kojeg oblika (diskovi i potisne poluge, skošenja diskova i ventila, radilice, valjci pumpi za vodu), što bi stručnjaci trebali uzeti u obzir pri razvoju tehnološki procesi obnoviti ove dijelove.

Primjena plazma raspršivanja preporučljiva je kod obnavljanja brzo habajućih radnih dijelova poljoprivrednih strojeva (u ovom slučaju poželjno je primijeniti karbidne prahove). Može se koristiti za nanošenje antikorozivnih premaza otpornih na toplinu na dijelove koji rade na visokim temperaturama.

Međutim, problem prskanih premaza još nije u potpunosti riješen. Na primjer, kontrola debljine premaza tijekom procesa prskanja, mehanička obrada prskanih premaza. Potrebno je daljnje usavršavanje postojeće tehnologije visokotemperaturnog raspršivanja i opreme za njezinu primjenu, dubinsko i sveobuhvatno istraživanje mogućnosti i prednosti ove tehnologije te izrada znanstveno utemeljenih preporuka za primjenu praškastih žičanih materijala na pojedinim dijelovima. .

DO Kategorija: - Progresivne metode popravka

Prskanje plazmom temelji se na korištenju energije mlaza plazme i za zagrijavanje i za prijenos metalnih čestica. Plazma mlaz se proizvodi upuhivanjem plina koji stvara plazmu kroz električni luk i sabijanjem stijenki bakrene vodeno hlađene mlaznice.
Plazma premazi imaju sljedeća svojstva: otpornost na toplinu, otpornost na toplinu i eroziju, toplinska i električna izolacija, otpornost na zapinjanje, otpornost na koroziju, zaštita od kavitacije, poluvodič, magnetizam itd.

Područja primjene plazma premaza: raketna, zrakoplovna i svemirska tehnologija, strojarstvo, energetika (uključujući nuklearnu), metalurgija, kemija, nafta i industrija ugljena, transport, elektronika, radijsko i instrumentalno inženjerstvo, znanost o materijalima, građevinarstvo, popravak strojeva i restauracija dijelova.

Ako se trošak plamenog raspršivanja žičanih materijala uzme kao jedan, tada će trošak plazma i plamenog raspršivanja prahova biti 1,9 odnosno 1,6, a raspršivanje električnim lukom 0,85.

Plazma mlaz se proizvodi u plazma plameniku čiji su glavni dijelovi (sl. 3.34) elektroda-katoda /, vodom hlađena bakrena mlaznica-anoda 4, čelično kućište 2, uređaji za dovod vode 3, prah 5 i plin 6. Dijelovi kućišta u interakciji s katodom ili anodom, međusobno izolirani.
Praškasti materijal se dovodi do dodavača pomoću transportnog plina. Moguće je uvesti prah s plinom koji stvara plazmu.
Raspršeni materijal (prah, žica, uže ili njihova kombinacija) uvodi se u mlaznicu plazma baklje ispod anodne točke, u stupac plazma luka ili plazma mlaz.

Visoke temperature i brzine mlaza omogućuju prskanje premaza od bilo kojeg materijala koji ne disocira pri zagrijavanju, bez ograničenja temperature taljenja. Plazma raspršivanjem nastaju prevlake od metala i legura, oksida, karbida, borida, nitrida i kompozitnih materijala.

Potrebna fizikalna i mehanička svojstva prevlaka objašnjavaju se visokom temperaturom plazme i njezinim protokom, upotrebom inertnih plinova koji stvaraju plazmu i sposobnošću reguliranja aerodinamičkih uvjeta za stvaranje mlaza metalne plazme.
Nema strukturnih transformacija u materijalu dijela, moguće je primijeniti vatrostalne materijale i višeslojne prevlake od različitih materijala u kombinaciji gustih i tvrdih donjih slojeva s poroznim i mekim gornjim (kako bi se poboljšala svojstva uhodavanja prevlaka ), otpornost na habanje premaza je visoka, a moguća je i potpuna automatizacija procesa.

Kod legiranja kroz žicu, navarivanje se izvodi pomoću visokougljične ili legirane žice pod rastopljenim fluksom. To osigurava visoku točnost i stabilnost legiranja. kemijski sastav nataloženog metala po dubini premaza.

Legiranje nataloženog metala kroz prašak izvodi se navarivanjem niskougljične žice ispod sloja keramičkog praška. Visoka tvrdoća premaza isključuje njihovu naknadnu toplinsku obradu. Međutim, ova metoda legiranja nije našla široku primjenu zbog velike neujednačenosti taloženog metala u kemijskom sastavu i potrebe da se strogo održava režim navarivanja.

Kombinirana metoda simultanog legiranja putem žice i topitelja postala je najraširenija.

Kao izvori napajanja koriste se ispravljači VS-300, VDU-504, VS-600, VDG-301 i pretvarači PSG-500 s ravnom kosom ili krutom vanjskom karakteristikom. Kao dijelovi rotatora koriste se posebne instalacije (UD-133, UD-140, UD-143, UD-144, UD-209, UD-233, UD-299, UD-302, UD-651, OKS-11200, OKS- 11236, OKS-11238, OKS-14408, OKS-27432, 011-1-00 RD) ili rashodovani strojevi za tokarenje ili glodanje. Za dodavanje žice koriste se glave A-580M, OKS-1252M, A-765, A-1197.

Glavni tehnološki parametri navarivanja: sastav materijala elektrode i fluks, napon luka U, jakost struje / i polaritet, brzina navarivanja vH i dovod vn materijala elektrode, korak navarivanja S, pomak elektrode od zenita e, promjer d3 i izbočina elektrode. Približni načini navarivanja pod slojem fluksa za cilindrične dijelove dani su u tablici. 3.52.

Oblaganje ispod sloja fluksa ima sljedeće vrste.

Za obnavljanje ravnina koristi se navarivanje ležećom elektrodom (šipkom ili pločom) od niskougljičnog ili legiranog čelika. Dio fluksa se izlije na površinu koja se obnavlja (3 ... 5 mm debljine), a dio - na elektrodu (debljina sloja fluksa doseže 10 ... 15 mm). Koriste se smjese topitelja. Na jednom mjestu elektroda je spojena na dio za pobuđivanje luka, koji pri gorenju luta u poprečnom smjeru. Gustoća struje je 6 ... 9 A / mm napon 35 ... 45 V. Za izvođenje procesa postoji OKS-11240 GosNITI instalacija.

Povećana produktivnost i veći sadržaj legirajućih elemenata u prevlaci osigurava se višeelektrodnim navarivanjem pod potopljenim lukom na dijelovima sa značajnim trošenjem površine. velika površina(Slika 3.23). Zalutali luk gori između dijela i elektrode koja mu je najbliža.

Potopljeni fluks preko sloja praha (debljine 6...9 mm) povećava produktivnost procesa i osigurava proizvodnju debelih premaza traženi sastav.
Opseg primjene mehaniziranog navarivanja slojem topitelja proteže se na restauraciju dijelova (promjera većeg od 50 mm) izrađenih od ugljičnih i niskolegiranih čelika, koji zahtijevaju nanošenje sloja debljine > 2 mm s visoke zahtjeve na njegova fizička i mehanička svojstva. Spojeni su rukavci osovine, površine valjaka i valjaka, vodilice kreveta i drugi elementi.

Mehanizirano navarivanje ispod sloja fluksa ima sljedeće prednosti:

— povećanje produktivnosti rada za 6...8 puta u usporedbi s ručnim navarivanjem električnim lukom uz istodobno smanjenje potrošnje energije za 2 puta zbog veće toplinske učinkovitosti;

— visoka kvaliteta taloženog metala zbog zasićenja potrebnim legirajućim elementima i racionalne organizacije toplinskih procesa;

— mogućnost dobivanja premaza debljine > 2 mm/p.

Kao plinovi koji stvaraju plazmu pri raspršivanju materijala koriste se argon, helij, dušik, vodik i njihove smjese (tablica 3.68). Plinovi koji stvaraju plazmu ne sadrže kisik, stoga ne oksidiraju materijal i prskanu površinu.

Helij i vodik u svom čistom obliku praktički se ne koriste iz ekonomskih razloga, kao i zbog destruktivnog učinka na elektrodu.

Dušik i argon koriste se češće, ali imaju najbolje performanse plinske smjese, na primjer Ar + N i Ar + H2. Vrsta plina koji stvara plazmu odabire se na temelju potrebne temperature, sadržaja topline i brzine protoka, njegovog stupnja inertnosti prema raspršenom materijalu i površini koja se obnavlja. Treba uzeti u obzir da plazma dvoatomnih i višeatomnih plinova, u usporedbi s jednoatomnim plinovima, sadrži više topline pri istoj temperaturi, jer je njezina entalpija određena toplinskim gibanjem atoma, energijom ionizacije i disocijacije.

Prilikom prskanja praškastih ili užadnih materijala, električni napon se dovodi na elektrode plazma plamenika. Kod prskanja žičanih materijala, napon se primjenjuje na elektrode plamenika, osim toga, može se primijeniti na prskani materijal, tj. žica može biti pod strujom ili ne. Raspršeni dio nije uključen u krug opterećenja.

Prašci za plazma raspršivanje ne bi trebali stvarati začepljenja u transportnim cjevovodima, već bi se trebali ravnomjerno unositi u struju plazme i slobodno se kretati s strujom plina. Ove zahtjeve ispunjavaju sferne čestice praha promjera 20...100 mikrona.

Na Institutu za električno zavarivanje nazvan. E.O. Paton NAS iz Ukrajine razvila je žice s punjenom jezgrom. AMOTEC. koji se sastoji od čelične ljuske i praškastog punila. Ovi materijali namijenjeni su nanošenju premaza otpornih na habanje i koroziju plinskim plamenom, električnim lukom i plazma raspršivanjem. Posebnost materijala je mogućnost amorfiziranja strukture prskanih premaza. Prisutnost amorfne komponente u strukturi premaza osigurava kompleks poboljšanih radnih svojstava (otpornost na habanje i koroziju, čvrstoća veze s bazom).

Za zaštitu čestica raspršenog materijala od oksidacije, deugljičenja i nitriranja koriste se plinske leće (prstenasto strujanje inertnog plina), koje su poput ljuske plazma mlaza, te posebne komore s inertnom okolinom u kojoj se odvija proces raspršivanja. .

Navedimo primjere korištenja plazma raspršivanja u procesima restauracije dijelova.

Savladano je nekoliko varijanti procesa obnove glavnih nosača blokova cilindara. Prvi istraživači metode preporučili su niskougljičnu čeličnu žicu Sv-08 kao materijal za primjenu kako bi se osigurala jednolika, fino dispergirana struktura prevlake i povećala čvrstoća njezine veze s podlogom. Kasnije su preporučeni praškasti materijali. Kompozitni prahovi i brončani prahovi postali su široko rasprostranjeni. Brončani prah se nanosi na površine dijelova od lijevanog željeza i aluminijskih legura. Prvo se mora nanijeti podsloj Al-Ni koji reagira na toplinu.

Prilikom obnavljanja glavnih ležajeva u blokovima cilindara od lijevanog željeza koristi se jeftiniji prah s granulacijom od 160...200 mikrona sastava: Fe (baza). 5% Si i 1% AI. Način nanošenja: struja plazma luka 330 A, napon 70 V, protok plazma plina (dušik) 25 l/min, promjer mlaznice plazma baklje 5,5 mm, frekvencija oscilacije plazma baklje 83 min', dovod dijela 320 mm/min, potrošnja praha 7 kg/h.

Proces nanošenja plazma premaza na površine rupa u dijelovima od aluminijske legure uključuje:

1) sušenje prahova na temperaturi od 150..20 °C 3 sata;

2) prethodno bušenje rupa do veličine veće od nazivne veličine rupe za 1 mm;

3) postavljanje zaštitnih paravana;

4) odmašćivanje prskanih površina acetonom;

5) premazivanje u dvije operacije;

6) uklanjanje zaštitnih paravana;

7) prethodno i završno bušenje;

8) uklanjanje bljeskalice.

U prvom postupku nanosi se podsloj PN-85Yu15, u drugom se nanosi glavni sloj bakrenog praha PMS-N. Načini nanošenja premaza: struja 220 ... 280 A, protok dušika 20 ... 25 l / min pri tlaku od 0,35 MPa. udaljenost od mlaznice do dijela je 100… 120 mm, vrijeme premazivanja je 15 minuta. Premaz se nanosi na postolje. Oprema za formiranje plazme sastoji se od izvora napajanja IPN 160/600 n instalacije UPU-ZD ili UPU-8.

Plazma raspršivanje se koristi za nanošenje premaza na ravnine siluminskih glava cilindra. Tehnologija uključuje prethodno glodanje istrošene površine, premazivanje i naknadnu obradu. Kao materijali za oblaganje koriste se aluminijski prah i 40...48% Fe. Način premazivanja: struja 280 A, udaljenost od mlaznice do dijela 90 mm. potrošnja plina koji stvara plazmu (dušik) 72 l/min.

Kako bi se smanjio trošak procesa i povećala njegova produktivnost, uveden je postupak elektrolučnog prskanja ravnina od žice Sv-AK5 promjera 2 mm. Koriste se izvor struje VGD-301 i metalizator EM-12. Načini raspršivanja: struja 300 A, napon 28... 32 V, tlak zraka za raspršivanje 0,4...0,6 MPa, udaljenost od mlaznice do dijela 80... 100 mm. Premaz debljine 5 mm nanosi se za 8... 10 minuta.

Prilikom restauracije klipova od aluminijske legure nanosi se plazma sloj PR-Br brončanog praha. AZHNMts 8,5-4-5-1,5 (8,5% AI, 4% Fe, 4,8% Ni. 1,4% Mn, ostatak Cu). Koriste instalaciju UPU-8. Način primjene: struja 380 A, udaljenost od mlaznice do dijela 120 mm. plin koji stvara plazmu je mješavina argona i dušika.

Prilikom obnavljanja radilica od lijevanog željeza visoke čvrstoće, na termoreagirajuću podlogu od materijala PN-85Yu15 nanosi se plazma premaz iz sastava praha. Sastav: 50% PGSR, 30% PZh4 i 20% PN85Yu15.

Režimi procesa: I = 400 A, udaljenost od mlaznice do obratka 150 mm. protok dušika 25 l/min. Prema autorskom certifikatu za izum SSSR-a br. 1737017, čija je svrha povećanje adhezivne i kohezijske čvrstoće premaza, primijenjeni materijal sadrži (u mas.%): samotopivu leguru Ni- Cr-B-Si sustav 25...50, željezni prah 30...50 i nikal-aluminijev prah 20...25.

Mikroplazma raspršivanje se koristi kod restauracije dijelova dijelova dimenzija 5...10 mm kako bi se smanjili gubici raspršenog materijala. Koristite plazmatrone mala snaga(do 2 ... 2,5 kW), stvarajući kvazilaminarni mlaz plazme pri jakosti struje od 10 ... 60 A. Argon se koristi kao plin za stvaranje plazme i zaštitni plin. Mikroplazma raspršivanjem moguće je smanjiti promjer mlaza metalne plazme na 1...5 mm. Proces karakterizira niska razina buke (30...50 dB) i mala količina ispušnih plinova, što omogućuje raspršivanje u zatvorenom prostoru bez upotrebe radne komore. Izrađena je instalacija za raspršivanje mikroplazme MPN-001.

Tehnološki načini plazma raspršivanja određeni su: vrstom i raspršenošću materijala, strujom mlaza plazme i njegovim naponom, vrstom i brzinom protoka plina koji stvara plazmu, promjerom mlaznice plazma baklje i udaljenosti od mlaznicu na prskanu površinu.

Raspršenost čestica materijala, struja plazma mlaza i brzina protoka plina koji stvara plazmu određuju temperaturu zagrijavanja čestica i njihovu brzinu kretanja, a time i gustoću i strukturu prevlake.

Veća ujednačenost svojstava premaza osigurava se većom brzinom kretanja plazma baklje u odnosu na dio i manjom debljinom sloja. Ova brzina malo utječe na stopu iskorištenja materijala, a ima značajan utjecaj na produktivnost procesa.

Udaljenost od mlaznice do površine koja se obnavlja ovisi o vrsti plina koji stvara plazmu, svojstvima raspršenog materijala i varira unutar 120...250 mm (obično 120...150 mm). Kut između osi toka čestica i površine koja se sanira trebao bi iznositi 90°.

Optimalna kombinacija toplinskog sadržaja plazma toka, vremena zadržavanja čestica u tom toku i njihove brzine osigurava proizvodnju premaza s visokim fizikalnim i mehaničkim svojstvima.

Svojstva plazma premaza značajno se poboljšavaju kada se tope. U tom slučaju se najtaljiviji dio materijala topi, ali temperatura zagrijavanja mora biti dovoljna da se tale borosilikati, koji reduciraju metale iz oksida i stvaraju trosku.

Materijali koji se tale moraju ispunjavati sljedeće zahtjeve: temperatura taljenja nisko taljive komponente legure ne smije prelaziti 1000... 1100 °C. Legura u zagrijanom stanju treba dobro namočiti površinu izratka i imati svojstvo samofluksiranja. Takva svojstva imaju praškasti materijali na bazi nikla s talištem od 980...1050 °C i koji sadrže elemente za fluksiranje: bor i silicij. Nedovoljna temperatura zagrijavanja premaza dovodi do stvaranja metalnih kapljica na površini. Tekuće stanje dijela prevlake potiče intenzivne procese difuzije, dok materijal dijela ostaje u čvrstom stanju.

Kao rezultat taljenja značajno se povećava čvrstoća veze između premaza i podloge, povećava se kohezijska čvrstoća, nestaje poroznost i poboljšava otpornost na trošenje.

Taljene prevlake imaju obradivost blisku onoj monolitnih čelika otpornih na toplinu i legura sličnog kemijskog sastava.
Premazi se tope: plinski plamenik(plamen acetilen-kisik), u termičkoj peći, s induktorom (struje visoke frekvencije), elektronskom ili laserskom zrakom, plazma bakljom (plazma jet), koja propušta veliku struju.

Reflow plinskom bakljom je najjednostavnija metoda koja vam omogućuje vizualnu kontrolu kvalitete reflowa. Nedostaci ove metode su jednostrano zagrijavanje dijela, što može dovesti do savijanja, te veći intenzitet rada pri obradi masivnih dijelova.

Topljenje u peći osigurava zagrijavanje cijelog volumena dijela, tako da je vjerojatnost pukotina smanjena. Međutim, područja dijela uz premaz postaju prekrivena kamencem, a njihova fizikalna i mehanička svojstva se pogoršavaju. Negativan utjecaj oksidirajuće atmosfere na svojstva premaza pri zagrijavanju uklanja se u prisutnosti zaštitnog okruženja.

Dobri rezultati postižu se indukcijskim reflowingom, koji omogućuje veću produktivnost bez ometanja toplinske obrade cijelog obratka. Zagrijavanju se podvrgavaju samo premaz i susjedni tanki sloj osnovnog metala. Debljina zagrijanog metala ovisi o frekvenciji struje: kako se potonji povećava, debljina se smanjuje. Visoke brzine zagrijavanja i hlađenja mogu dovesti do pukotina u premazu.

Taljenje premaza pomoću elektronske ili laserske zrake praktički ne mijenja svojstva područja povezanih s premazom i jezgrom dijela. Zbog svoje visoke cijene, ove metode treba koristiti kod restauracije kritičnih, skupih dijelova čije je premaze teško topiti drugim metodama.

Taljene prevlake od legura na bazi nikla PG-SR2. PG-SRZ i PG-SR4 imaju sljedeća svojstva:

— tvrdoća 35...60 HRC ovisno o sadržaju bora;

— otpornost na trošenje povećana je za 2...3 puta u usporedbi s kaljenim čelikom 45, što se objašnjava prisutnošću tvrdih kristala (borida i karbida) u strukturi premaza;

— čvrstoća veze između premaza i baze povećava se za 8...10 puta u usporedbi s čvrstoćom veze nestopljenih premaza;

— povećana čvrstoća na zamor za 20...25%.

Područje primjene plazma premaza s naknadnim taljenjem je obnavljanje površina dijelova koji rade u uvjetima izmjeničnog i kontaktnog opterećenja.

Taljene prevlake imaju višefaznu strukturu, čije su komponente boridi, suvišni karbidi i eutektik. Vrsta mikrostrukture (disperznost, vrsta i broj komponenti) ovisi o kemijskom sastavu samotopive legure, vremenu zagrijavanja i temperaturi.

Najbolju otpornost na habanje dijelova u opterećenim spojevima imaju prevlake od samotopivih legura. Struktura prevlake je visoko legirana čvrsta otopina s inkluzijama dispergiranih faza sličnih metalu (prvenstveno borida ili karbida) s veličinom čestica od 1...10 mikrona, jednoliko raspoređenih u bazi.

Za plazma raspršivanje metalnih i nemetalnih premaza (vatrostalnih, otpornih na habanje, otpornih na koroziju) koriste se sljedeće instalacije: UN-115, UN-120, UPM-6. UPU-ZD. UPS-301. APR-403. UPRP-201.

Možda će vas zanimati i sljedeći članci:

Prskanje plinskim plamenom Proces raspršivanja vakuumske kondenzacije Vibracijsko lučno navarivanje Nanošenje antihabajućih premaza otpornih na koroziju na lijevane dijelove strojeva, mehanizama i tehnološke opreme