Der Unterschied zu anderen Verfahren besteht darin, dass das Erhitzen und Schmelzen des Beschichtungsmaterials und der Oberflächenschicht der Basis durch einen Plasmastrahl erfolgt
Abbildung - Schema der Plasmabeschichtung mit Pulverinjektion in den Lichtbogen:
1 - Wolframelektrode; 2 - indirekte Lichtbogenstromquelle; 3 - Innendüse; 4 - indirekter Plasmastrahl; 5 - Außendüse; 6 - direkter Plasmastrahl; 7 – direkte Aktionsquelle
Der Auftragszone werden Auftragsdraht, Pulver oder in einer kombinierten Methode sowohl Pulver als auch Draht zugeführt (z. B. zur Wiederherstellung verschlissener Autoteile im Motorenreparaturwerk Witebsk, 75...80 % des Sv-08G2S-Drahts und Es werden 20...25 % selbstfließendes Pulver PG-SRU verwendet.
Als plasmabildendes Gas wird Argon verwendet. Durch den Austausch (bis zu 90 %) werden die Kosten für die Restaurierung von Teilen erheblich reduziert.
Plasmatrons können direkte, indirekte, kombinierte Wirkung, Einzel- und Mehrfachlichtbogen sowie direkte und umgekehrte Polarität haben.
Selbstfließende diffusionslegierte Pulver auf Eisenbasis, entwickelt von der wissenschaftlichen Fakultät von Prof. Panteleenko F.I. (BNTU). Sie ermöglichen es, abgeschiedene Beschichtungen mit der erforderlichen Härte, Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit (Härtebereich von 20 bis 65 HRC und mehr) zu erhalten.
Diese Schule verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Restaurierung verschlissener Teile (Wellen, Stangen, Spindeln, Schutzhülsen usw.) für die Wärmekraft-, Petrochemie-, Zellstoff- und Papierindustrie in den GUS-Staaten.
Das Plasmaauftragschweißen ist eine der produktivsten, vielseitigsten und wirtschaftlichsten Methoden zum Auftragen von Schichten mit Schichtdicken von Zehnteln bis zu mehreren Millimetern.
Vorteile des Plasmaauftragschweißens gegenüber anderen Verfahren:
- -Mindestaufmaß für die Bearbeitung (0,4…0,9 mm)
- - Mindesteindringtiefe in den Untergrund (0,3…3,5 mm) und Wärmeeinflusszone (3…6 mm)
- -minimaler Wärmeeintrag in den Sockel
Die Plasmabeschichtung eignet sich zur Restaurierung großer Teile mit großer Länge und einem Durchmesser von mehr als 20 mm aus Kohlenstoff- und legierten Stählen (z. B. Kurbelwellen, Pumpenwellen von Papiermaschinen usw.).
Die Auftragung erfolgt mit einer Hochgeschwindigkeits-Plasmaauftraganlage (Stromquelle UPS-301, Plasmatron SIB-4, Strom 90...170A, Spannung 30...35V, transversale Plasmatronvorschub 1,5...2 mm/U, Belagabstand 8...10 mm).
Am akzeptabelsten ist diffusionslegiertes selbstfließendes Pulver auf Basis von PR-Steel 45 mit einer granulometrischen Zusammensetzung von 40...160 Mikrometern. Pulververbrauch 35 g/min, Dicke der abgeschiedenen Schicht pro Durchgang 0,5...1,5 mm, Härte - erforderlich (Bereich 20...60 HRC).
Elektromagnetischer Oberflächenbelag oder MEU, besteht darin, dass ferromagnetisches Pulver in den Spalt zwischen Polstück und Teil eingebracht wird, das sich unter dem Einfluss eines Magnetfeldes in Form von Ketten im Spalt aufreiht. Ein an den Polschuh und das Teil angelegtes elektrisches Feld bewirkt, dass sich die Partikel erhitzen, schmelzen und an der wiederherzustellenden Oberfläche haften.
Zum Einsatz kommen verschiedene Pulver aus Ferrolegierungen, Stählen, Gusseisen und diffusionslegierten Pulvern auf Eisenbasis.
Die Beschichtungen sind rau und spezifisch (bis zu 0,6 mm dick), eignen sich jedoch sehr effektiv zur Verstärkung flacher und zylindrischer Oberflächen von Landmaschinenmessern und zur Wiederherstellung von Teilen mit geringem Verschleiß. Die in dieser Richtung von Wissenschaftlern der BSATU begonnenen Arbeiten wurden in den letzten Jahren an der GGTU weiterentwickelt. P.O. Sukhoi und BNTU.
Laseroberflächenbearbeitung bei dem ein konzentrierter Laserstrahl als Wärmequelle verwendet wird. Mit dem Laser können Sie Beschichtungen verschmelzen, vorgesprühte Beschichtungen aufschmelzen oder in Schlickerform aufgetragene Beschichtungen auftragen. Die außergewöhnliche Lokalität des Strahls und die hohe Energiedichte bestimmen seine Hauptanwendungsgebiete und höchste Effizienz bei der Wiederherstellung kleiner Flächen (5...50 mm2) mit lokalem Verschleiß von 0,1...1,0 mm.
Am häufigsten werden Nockenwellennocken, Ventilfasen, feine Ölfilterachsen usw. durch Laserauftragschweißen wiederhergestellt.
Wissenschaftler des Physikalisch-technischen Instituts der Nationalen Akademie der Wissenschaften von Belarus und der BNTU haben bedeutende Erfolge beim Laserauftragsschweißen und -härten erzielt.
Elektronenstrahloberflächenbearbeitung (EBF) besteht darin, den Zusatzwerkstoff mit einem Elektronenstrahl zu schmelzen. In vielerlei Hinsicht ähnelt diese Methode der Laserauftragschweißmethode (in Bezug auf Lokalität, Effizienz).
In den letzten Jahren haben russische Wissenschaftler (Tomsk) und die Schule von Prof. Gruzdeva V.A. (PSU, Novopolotsk) wurde ein hocheffizienter Elektronenstrahlkomplex basierend auf einer Plasmaelektronenquelle geschaffen. Es ist leicht zu warten und erfordert kein tiefes Vakuum. ELN ist 10 bis 15-mal produktiver als die Induktionsauftragsbearbeitung und eignet sich für die Auftragsbearbeitung aller Materialien.
Induktionsoberflächen basiert auf der Verwendung von Hochfrequenzströmen zur Erwärmung des Metalls des Teils und des abgeschiedenen Materials. Der Teil mit der angelegten Ladung wird in den Induktor der HDTV-Anlage eingeführt. Durch den Induktorkreis fließendes HDTV erregt Foucault-Ströme in der Oberflächenschicht des Teils, die die Oberfläche des Teils erhitzen. Die erhitzte Oberfläche erwärmt sich und schmilzt die schmelzbarere Ladung, wodurch eine Beschichtung entsteht.
Die Ladung (Oberflächenpulver und Flussmittel) darf kein Flussmittel enthalten, wenn das Pulver selbstfließend ist.
Es ist zu beachten, dass die Verwendung kostengünstiger selbstfließender Pulver, einschließlich selbstabschirmender Fülldrähte, die an der BNTU entwickelt wurden, es ermöglicht, bei vielen Auftragsverfahren auf den Einsatz teurer Schutzgase zu verzichten und dadurch die Kosten der Technologie erheblich zu senken zum Auftragen von Schutzbeschichtungen.
Wissenschaftler des Gemeinsamen Instituts für Maschinenbau der Nationalen Akademie der Wissenschaften von Belarus (JIM NAS von Belarus) haben bedeutende Erfolge bei der Entwicklung der Induktionsoberflächentechnologie für die belarussische Industrie erzielt.
Elektrisches Kontaktschweißen besteht darin, Draht, Pulver und Band mit starken Stromimpulsen (7...30 kA) unter Druck (1000...1600 N) zu fixieren. In diesem Fall wird das Material der Basis und der aufgetragenen Beschichtung (Pulver, Klebeband) an ihrer Grenze an der Stelle des maximalen elektrischen Widerstands geschmolzen (Abb. 2.5).
Die Vorteile des Elektrokontaktschweißens im Vergleich zum Lichtbogenauftragschweißen sind:
- - höhere (2…3-fache) Produktivität
- -geringerer (3- bis 4-facher) Materialverbrauch aufgrund geringerer Verluste durch Spritzer und minimaler Bearbeitungszugabe
- -minimaler Wärmeeintrag in die Basis und keine Verformung
- - keine Verschwendung von Legierungselementen
- - Einfachheit und Wirtschaftlichkeit
Abbildung 2.5 – Schema des elektrischen Kontaktschweißens des Bandes:
1 und 3 - Rollen; 2 - zu restaurierender Teil; 4 - Transformator; 5_ Schütz
Die Methode eignet sich zur Wiederherstellung von Wellenzapfen, anderen belasteten Zylinderflächen, Löchern in Laufbuchsen und Zylinderblöcken und wird am Institut für Maschinenbau der Nationalen Akademie der Wissenschaften von Belarus entwickelt
Das Plasmaauftragschweißen ist eine moderne Methode zum Aufbringen einer verschleißfesten Beschichtung auf eine Arbeitsfläche. Es wird bei der Herstellung und Restaurierung verschlissener Maschinenteile eingesetzt. Dieses Verfahren hat in der modernen Schweißtechnik einen wichtigen Platz eingenommen.
Wo wird diese Technologie eingesetzt?
Es dient dazu, der Arbeitsfläche folgende Eigenschaften zu verleihen:
- Anti-Reibung;
- Hitzebeständigkeit;
- Säurebeständigkeit;
- Korrosionsbeständigkeit;
- Verschleißfestigkeit.
Durch die Plasmabeschichtung werden unterschiedliche Produkte hergestellt:
- Zähne für Baggerschaufel;
- Lagereinsätze für einen großen Turbogenerator;;
- Kolben;
- Lager usw.
Bei durch Schmelzen hergestellten Metallkonstruktionen entsteht eine Schweißverbindung verschiedener Metalle. Die Eigenschaften solcher Produkte hängen direkt von der Eindringtiefe in den Untergrund und von der Bewegung der Elemente vom Grundmetall in die Oberflächenzusammensetzung ab. Bei einer solchen Verbindung entstehen neue Phasen und Aufbaustrukturen, die im Grund- und Zusatzwerkstoff nicht vorhanden waren.
Die Herstellung hochfester Produkte ist ein teurer Prozess. Daher ist es finanziell rentabel, sie aus einem ausreichend haltbaren Metall herzustellen und anschließend eine Schutzschicht aufzutragen.
Die Essenz der Anwendung
Es ist überhaupt nicht kompliziert. Zur Beschichtung wird Drahtmaterial oder feines Pulver in Granulatform verwendet. Wenn es in den Plasmastrom gelangt, erhitzt es sich und schmilzt dann. In diesem Zustand wird dem Teil das Schutzmaterial zugeführt. Gleichzeitig mit diesem Vorgang wird das Teil selbst kontinuierlich erhitzt.
Vorteile dieser Technologie:
- Der Plasmafluss ermöglicht den Auftrag von Materialien, die sich in ihren Parametern unterscheiden. Dies kann in mehreren Schichten erfolgen. So wird das Metall mit unterschiedlichen Beschichtungen mit individuellen Schutzeigenschaften überzogen.
- Der Regulierung der Energiekapazität des Plasmalichtbogens sind große Grenzen gesetzt, da er die flexibelste Wärmequelle ist.
- Der Plasmastrom hat eine sehr hohe Temperatur, weshalb er feuerfeste Materialien schmilzt.
- Die Formen und Abmessungen des zu verschweißenden Teils beeinträchtigen die technischen Eigenschaften dieser Methode nicht. Außerdem verringert sich der Ergebnisindikator nicht.
Wenn wir diese Technologie mit dem Lichtbogenschweißen vergleichen, hat das Plasmaauftragschweißen einen wesentlichen Vorteil:
- Das Metall wird auf ein Minimum gemischt.
- Minimale Heizkosten.
- Absolute Lichtbogenkontrolle.
- Die resultierende Beschichtung ist glatt und erfordert nur wenig mechanische Bearbeitung.
- Sauberkeit der abgeschiedenen Schichten.
- Vollständige Abdeckung ohne Poren.
- Hohe Verbindungsfestigkeit.
Methodentechnologie und ihre Funktionen
Die Metalloberflächenbearbeitung mit der beschriebenen Technologie erfolgt auf zwei Arten:
- Ein Draht, ein Band oder eine Stange wird in den Strahl eingeführt (sie sind Füllmaterial).
- Dem Strom wird eine Pulvermischung zugeführt. Es wird durch Gas auf die Metalloberfläche verdrängt.
Der Plasmastrahl wird entsprechend seiner Anordnung in folgende Typen unterteilt:
- geschlossen;
- offen;
- kombinierte Option.
Zur Brandentstehung werden folgende Gase verwendet:
- Sauerstoff;
- Wasserstoff;
- Argon;
- Helium.
Profis bevorzugen Argon und Helium.
Installationen für diese Art von Belag
Für diesen Prozess kommen verschiedene Anlagen zum Einsatz, deren Art vom Produktionsvolumen und den Anforderungen an den Automatisierungsgrad abhängt. Entsprechend diesen Anforderungen werden universelle und spezielle Installationen durchgeführt. Die universelle Ausrüstung ermöglicht das Auftragen von Teilen unterschiedlicher Form. Spezialinstallationen sind für Teile eines Typs konzipiert (z. B. Ventile für Verbrennungsmotoren, für Scheiben, Bohrrohrverbindungselemente usw.).
Alle diese Anlagen sind mit modernsten Steuerungssystemen mittels Industriecomputern ausgestattet. Dadurch werden Qualität, Stabilität und Zuverlässigkeit des Betriebs deutlich verbessert.
Jede Installation erfüllt moderne Umweltsicherheitsanforderungen. Sie sind mit autonomen Wasserkühleinheiten und Schutzkammern ausgestattet. Diese Kammer schützt den Handwerker perfekt vor den schädlichen Auswirkungen der Plasmalichtbogenstrahlung sowie vor Gasen und Staub, die beim Auftragen freigesetzt werden.
Das Plasmaauftragschweißen hat sich als erfolgreiche neue Technologie etabliert, die sich durch einen hohen Qualitätsindikator auszeichnet. Es reduziert die Kosten für die Reparatur großer Einheiten. Nach der Behandlung werden die Arbeitsflächen der Produkte verschleißfest, hitzebeständig und säurebeständig. Dank einer Vielzahl technischer Eigenschaften hat diese Methode in verschiedenen Bereichen breite Anwendung gefunden.
Im Unternehmen LLC Hydrotechtrade» Plasmaauftragschweißen und -spritzen werden zur Wiederherstellung und Reparatur verschlissener Maschinenteile durchgeführt, wobei die Oberflächen von Teilen gehärtet werden, die unter hoher Belastung stehen. Mit dieser Methode erhalten Sie eine dünne, gleichmäßige Beschichtungsschicht mit porenfreier Oberfläche, die keiner zusätzlichen Bearbeitung bedarf.
Die Plasmabeschichtung von Metall ermöglicht es, den Arbeitsoberflächen von Produkten Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit, Säurebeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und eine Reihe anderer zusätzlicher Eigenschaften zu verleihen. Mithilfe der Oberflächenbearbeitung stellen die Spezialisten unseres Technikums eine Vielzahl von Produkten und Teilen her: Wellen, Baggerschaufelzähne, Kolben, Stangen, Lager usw.
Arten der Plasmabeschichtung
Je nach Auslegung werden folgende Arten der Plasmabeschichtung unterschieden:
- offener Plasmastrahl (zum Schneiden und Beschichten von Metall);
- geschlossener Plasmastrahl (zum Härten, Metallisieren und Pulverspritzen);
- Kombistrahl (für Pulverauftragsbearbeitung).
Spezialisten“ Hydrotechtrade» Führen Sie Plasmabeschichtungen auf verschiedene Arten und mit moderner Technologie und Ausrüstung durch. Eines der gebräuchlichsten Verfahren ist das Plasmapulverauftragschweißen, das das Aufbringen von Pulverbeschichtungen mit einer Dicke von 0,5 bis 4,0 Millimetern ermöglicht. Bei diesem Verfahren brennt ein Hauptlichtbogen zwischen dem Produkt und der Elektrode und ein indirekter Lichtbogen zwischen der Elektrode und der plasmabildenden Düse.
Bei Bedarf kann eine Plasma-Lichtbogen-Auftragsbearbeitung durchgeführt werden. Seine Vorteile bestehen darin, dass es die Auftragung von Verbundwerkstoffen ermöglicht, während das Auftragen von Beschichtungen Schritt für Schritt erfolgt.
Plasmatransferbogen (PTA)
Plasma ist ein stark ionisiertes Gas, das auf eine hohe Temperatur erhitzt wird und eine Temperatur von +10 ... 18.000 °C erreicht. Der Plasmastrahl wird in speziellen Brennern – Plasmatrons – gebildet. Die Kathode ist eine nicht schmelzende Wolframelektrode. Ein Plasmagasstrahl mit einer Strömungsgeschwindigkeit von bis zu 15.000 m/s erfasst das Pulver und gibt es an die Oberfläche des Teils ab.
Vorteile der Plasma-Pulver-Beschichtung:
- Hohe Konzentration der thermischen Leistung.
- Mindestbreite der Wärmeeinflusszone, keine Leine.
- Die Dicke der abgeschiedenen Schicht beträgt 0,1 mm bis mehrere mm.
- Auftragen verschiedener verschleißfester Materialien auf ein Stahlteil.
- Plasmahärtung der Produktoberfläche.
- Geringe Vermischung des aufgetragenen Materials mit dem Untergrund.
JSC „Plakart“ verfügt über umfangreiche Erfahrung mit Plasmapulver-Oberflächenlösungen. Diese Art der Aufbringung einer verschleißfesten Beschichtung gewährleistet eine hohe Qualität und Gleichmäßigkeit des abgeschiedenen Metalls.
Anwendungen:
- Schutz vor Korrosion und Verschleiß von Teilen von Absperr- und Absperr- und Steuerventilen: Ventile für den Schiffbau und die chemische Industrie, Energieventile, Öl- und Gasventile. Störungsfreier Betrieb der verschweißten Absperrarmaturenteile seit mehr als 10 Jahren. Verschleißfeste Beschläge (Sitze, Tore, Stangen) für den Bergbau.
- Verstärkung hochbelasteter Teile (Halsringe und Ventile etc.) durch verschleißfeste Beschichtungen
Nach der Plasmapulverbeschichtung widerstehen die Teile dem Einfluss aggressiver chemischer Umgebungen und erhöhter Temperaturen und behalten hohe Festigkeitseigenschaften.