Различава се от другите методи по това, че нагряването и топенето на покриващия материал и повърхностния слой на основата се извършва от плазмена струя.
Фигура - Схема на плазмено напластяване с инжектиране на прах в дъгата:
1 - волфрамов електрод; 2 - индиректен източник на захранване с дъга; 3 - вътрешна дюза; 4 - индиректна плазмена струя; 5 - външна дюза; 6 - директна плазмена струя; 7 - източник на пряко действие
Тел за напластяване, прах или, при комбиниран метод, както прах, така и тел се доставят в зоната за наваряване (например за възстановяване на износени автомобилни части във Витебския моторно-ремонтен завод, 75...80% от тел Sv-08G2S и Използват се 20...25% самофлюсиращ прах PG-SRU).
Като плазмообразуващ газ се използва аргон. Подмяната му (до 90%) значително намалява разходите за възстановяване на части.
Плазматроните могат да бъдат с директно, непряко, комбинирано действие, едно- и многодъгови, с директен и обратен поляритет.
Самофлюсиращи се дифузионно легирани прахове на основата на желязо, разработени от научната школа на проф. Пантелеенко F.I. (БНТУ). Те позволяват да се получат нанесени покрития с необходимата твърдост, устойчивост на износване и корозия (диапазон на твърдост от 20 до 65 HRC и повече).
Това училище има значителен опит във възстановяването на износени части (валове, пръти, вретена, защитни втулки и др.) За топлинната енергия, нефтохимическата и целулозно-хартиената промишленост в страните от ОНД.
Плазменото напластяване е един от най-продуктивните, универсални и икономични методи за нанасяне на покрития с дебелина от десети до няколко милиметра.
Предимства на плазмената повърхност в сравнение с други методи:
- -минимален припуск за обработка (0,4…0,9 mm)
- - минимална дълбочина на проникване в основата (0,3…3,5 mm) и зона на топлинно въздействие (3…6 mm)
- -минимално влагане на топлина в основата
Плазменото наваряване е подходящо за възстановяване на големи детайли с голяма дължина и диаметър над 20 мм, изработени от въглеродни и легирани стомани (например колянови валове, валове на помпи на машини за хартия и др.)
Наваряването се извършва с помощта на високоскоростна инсталация за плазмено напластяване (източник на захранване UPS-301, плазмотрон SIB-4, ток 90...170A, напрежение 30...35V, напречно подаване на плазмотрон 1,5...2 mm/об., разстояние на наваряване 8...10 mm).
Най-приемлив е дифузионно-легиран самофлюсиращ прах на базата на PR-Steel 45 с гранулометричен състав 40...160 микрона. Разход на прах 35 g/min, дебелина на нанесения слой за преминаване 0,5...1,5 mm, твърдост - необходима (диапазон 20...60 HRC).
Електромагнитна настилкаили MEU, се крие във факта, че феромагнитен прах се подава в пролуката между полюсната част и частта, която под въздействието на магнитно поле се подрежда в пролуката под формата на вериги. Електрическо поле, приложено към полюсния накрайник и частта, кара частиците да се нагряват, стопяват и прилепват към повърхността, която се възстановява.
Използват се различни прахове от феросплави, стомани, чугуни и дифузионно легирани прахове на основата на желязо.
Покритията са груби и специфични (с дебелина до 0,6 mm), но са много ефективни за укрепване на плоски и цилиндрични повърхности на ножове на селскостопански машини и възстановяване на части с ниско износване. Работата, започната в тази насока от учени от BSATU, се развива през последните години в GGTU. П. О. Сухой и БНТУ.
Лазерно наваряванепри които като източник на топлина се използва концентриран лазерен лъч. Лазерът ви позволява да стопявате покрития, да разтопявате предварително напръскани покрития или покрития, нанесени под формата на шликер. Изключителната локалност на лъча и високата енергийна плътност определят основните му области на приложение и най-голяма ефективност при възстановяване на малки повърхности (5...50 mm2) с локално износване от 0,1...1,0 mm.
Най-често с помощта на лазерно облицоване се възстановяват гърбици на разпределителни валове, фаски на клапани, оси на фин маслен филтър и др.
Учените от Физикотехническия институт на Националната академия на науките на Беларус и BNTU постигнаха значителни успехи в лазерното наваряване и закаляване.
Настилка с електронен лъч (EBF)се състои от разтопяване на пълнежния материал с електронен лъч. В много отношения този метод е подобен на метода на лазерно облицоване (по местоположение, ефективност)
През последните години руски учени (Томск) и школата на проф. Груздева В.А. (PSU, Новополоцк) е създаден високоефективен електронно-лъчев комплекс на базата на плазмен източник на електрони. Поддържа се лесно и не изисква дълбок вакуум. ELN е 10...15 пъти по-производителен от индукционното наваряване и е приложим за наваряване на всякакви материали.
Индукционно наваряванесе основава на използването на високочестотни токове за нагряване на метала на детайла и наслоения материал. Частта с приложен заряд се въвежда в индуктора на HDTV инсталацията. HDTV, преминавайки през веригата на индуктора, възбужда токове на Фуко в повърхностния слой на детайла, които нагряват повърхността на детайла. Нагрятата повърхност се нагрява и разтапя по-топимия заряд, образувайки покритие.
Зарядът (повърхностен прах и флюс) може да не включва флюс, ако прахът е самофлюсващ.
Трябва да се отбележи, че използването на евтини самофлюсиращи се прахове, включително самозащитени флюсови телове, разработени в BNTU, позволява да се елиминира използването на скъпи защитни газове в много методи за напластяване и по този начин значително да се намали цената на технологията за нанасяне на защитни покрития.
Учени от Съвместния институт по машиностроене на Националната академия на науките на Беларус (JIM NAS на Беларус) постигнаха значителен успех в разработването на технология за индукционно напластяване за индустрията на Беларус.
Електроконтактно заваряванесе състои от фиксираща тел, прах, лента с мощни токови импулси (7...30 kA) при прилагане на натиск (1000...1600 N). В този случай материалът на основата и нанесеното покритие (прах, лента) се разтопяват на границата им в мястото на максимално електрическо съпротивление (фиг. 2.5).
Предимствата на електроконтактното заваряване в сравнение с методите за електродъгово наваряване са:
- - по-висока (2…3 пъти) производителност
- - по-нисък (3…4 пъти) разход на материали поради намалени загуби от пръскане и минимален допуск за обработка
- -минимално внасяне на топлина в основата и липса на деформация
- - без загуба на легиращи елементи
- - простота и икономичност
Фигура 2.5 - Схема на електрическо контактно заваряване на лентата:
1 и 3 - ролки; 2 - част за възстановяване; 4 - трансформатор; 5_ контактор
Методът е ефективен за възстановяване на шийките на валовете, други натоварени цилиндрични повърхности, отвори в гилзи и цилиндрови блокове и се разработва в Института по машиностроене на Националната академия на науките на Беларус
Плазменото покритие е модерен метод за нанасяне на устойчиво на износване покритие върху работна повърхност. Използва се при производството и възстановяването на износени машинни части. Този метод заема важно място в съвременната заваръчна технология.
Къде се използва тази технология?
Използва се за осигуряване на работната повърхност със следните свойства:
- антифрикционни;
- топлоустойчивост;
- киселинна устойчивост;
- устойчивост на корозия;
- износоустойчивост.
Чрез плазмено напластяване се получават различни продукти:
- зъби за багерна кофа;
- лагерни вложки за голям турбогенератор;;
- бутала;
- лагери и др.
В метални конструкции, произведени чрез топене, се получава заварено съединение от различни метали. Характеристиките на такива продукти са пряко зависими от дълбочината на проникване в основата и от движението на елементи от основния метал в състава на повърхността. При такава връзка се образуват нови фази и съставни структури, които не присъстват в основния и адитивния материал.
Производството на продукти с висока якост е скъп процес. Поради това е финансово изгодно да се произвеждат от достатъчно издръжлив метал и след това да се нанесе защитно покритие.
Същността на приложението
Не е никак сложно. За покритие се използва тел или фин прах на гранули. Когато попадне в плазмения поток, той се нагрява и след това се топи. В това състояние защитният материал се подава към детайла. Едновременно с този процес самата част непрекъснато се нагрява.
Предимства на тази технология:
- Плазменият поток позволява да се прилагат различни по параметри материали. Това може да се направи на няколко слоя. По този начин металът е покрит с различни покрития с индивидуални защитни характеристики.
- Широки граници за регулиране на енергийните възможности на плазмената дъга, тъй като тя е най-гъвкавият източник на топлина.
- Плазменият поток има много висока температура, поради което разтапя огнеупорни материали.
- Формите и размерите на частта за сваряване не намаляват техническите характеристики на този метод. Също така индикаторът за резултат не намалява.
Ако сравним тази технология с електродъгово заваряване, тогава плазмената повърхност има значително предимство:
- Металът се смесва до минимум.
- Минимални разходи за топлина.
- Абсолютен контрол на дъгата.
- Полученото покритие е гладко с малко механична обработка.
- Чистота на отложените слоеве.
- Пълно покритие без пори.
- Висока якост на ставите.
Технология на метода и неговите характеристики
Металната настилка по описаната технология се извършва по два метода:
- В потока се въвежда тел, лента или пръчка (те са пълнителен материал).
- Смес от прах се подава в потока. Той се измества върху металната повърхност от газ.
Плазмената струя се разделя на следните видове според нейното оформление:
- затворен;
- отворен;
- комбиниран вариант.
Следните газове се използват за създаване на огън:
- кислород;
- водород;
- аргон;
- хелий.
Професионалистите предпочитат аргон и хелий.
Инсталации за този тип настилки
За този процес се използват различни инсталации, типът им зависи от обема на производството и изискванията за ниво на автоматизация. Според тези нужди се изработват универсални и специализирани инсталации. Универсалното оборудване позволява наваряване на детайли с различна форма. Специализираните инсталации са предназначени за части от един тип (например: клапани за двигатели с вътрешно горене, за дискове, елементи за свързване на сондажни тръби и др.).
Всички тези инсталации са оборудвани с най-новите системи за управление, използващи индустриални компютри. Това значително подобрява качеството, стабилността и надеждността на работа.
Всяка инсталация отговаря на съвременните изисквания за екологична безопасност. Оборудвани са с автономни водни охладители и защитни камери. Тази камера идеално защитава майстора от вредното въздействие на излъчването на плазмената дъга и от газове и прах, които се отделят при наваряване.
Плазменото напластяване се утвърди като успешна нова технология, която се характеризира с висок качествен показател. Намалява разходите за ремонт на големи единици. След обработка работните повърхности на продуктите стават износоустойчиви, топлоустойчиви и киселинно устойчиви. Този метод, благодарение на широк спектър от технически характеристики, намери широко приложение в различни области.
В компанията LLC Хидротехтрейд» плазмено наваряване и пръскане се извършват за възстановяване и ремонт на износени машинни части, закаляване на повърхностите на детайли, работещи при високи натоварвания. Този метод ви позволява да получите тънък равномерен слой покритие с повърхност без пори, която не изисква допълнителна обработка.
Плазменото напластяване на метала позволява да се придадат на работните повърхности на продуктите износоустойчивост, топлоустойчивост, киселинна устойчивост, топлопроводимост и редица други допълнителни свойства. Използвайки напластяване, специалистите на нашия технически център произвеждат различни продукти и части: валове, зъби на багерна кофа, бутала, пръти, лагери и др.
Видове плазмено наваряване
В зависимост от оформлението се разграничават следните видове плазмени настилки:
- отворена плазмена струя (за рязане и покритие на метал);
- затворена плазмена струя (за закаляване, метализиране и прахово пръскане);
- комбинирана струя (за прахово наваряване).
специалисти" Хидротехтрейд» извършват плазмено наваряване по различни начини, като използват съвременни технологии и оборудване. Един от най-разпространените методи е плазменото прахово наваряване, което позволява нанасяне на прахови покрития с дебелина от 0,5 до 4,0 милиметра. При използване на този метод има горяща дъга между продукта и електрода и индиректна дъга между електрода и плазмообразуващата дюза.
При необходимост може да се извърши плазмено-дъгово наваряване. Предимствата му са, че позволява наваряване на композитни материали, докато нанасянето на покрития се извършва поетапно.
Дъга за плазмен трансфер (PTA)
Плазмата е силно йонизиран газ, нагрят до висока температура, достигащ температура от +10 ... 18 хиляди С. Плазмената струя се образува в специални горелки - плазмотрони. Катодът е нетопим волфрамов електрод. Струя плазмен газ със скорост на потока до 15 000 m/sec улавя и доставя прах към повърхността на детайла.
Предимства на плазмено-прахово наваряване:
- Висока концентрация на топлинна мощност.
- Минимална ширина на зоната на топлинно въздействие, без каишка.
- Дебелината на отложения слой е от 0,1 mm до няколко mm.
- Наваряване на различни износоустойчиви материали върху стоманена част.
- Плазмено втвърдяване на повърхността на продукта.
- Малко смесване на нанесения материал с основата.
АД "Плакарт" има значителен опит в решенията за плазмено-прахово нанасяне. Този метод на нанасяне на износоустойчиво покритие осигурява високо качество и равномерност на нанесения метал.
Приложения:
- Защита от корозия и износване на части от спирателна и спирателна и контролна арматура: вентили за корабостроенето и химическата промишленост, енергийни вентили, кранове за нефт и газ. Безпроблемна работа на заварени спирателни кранове повече от 10 години. Износоустойчива арматура (седла, шибъри, пръти) за минната промишленост.
- Укрепване на силно натоварени части (шийкови пръстени и клапани и др.) с износоустойчиви покрития
След плазмено-прахово нанасяне детайлите издържат на въздействието на агресивни химически среди, повишени температури и запазват високи якостни характеристики.