Diferă de alte metode prin faptul că încălzirea și topirea materialului de acoperire și stratul de suprafață al bazei se realizează printr-un jet de plasmă.
Figura - Schema suprafeței cu plasmă cu injectare de pulbere în arc:
1 - electrod de wolfram; 2 - sursa de putere cu arc indirect; 3 - duza interioara; 4 - jet de plasmă indirect; 5 - duză externă; 6 - jet plasma direct; 7 - sursa de acțiune directă
Sârmă de suprafață, pulbere sau, într-o metodă combinată, atât pulbere, cât și sârmă sunt furnizate în zona de suprafață (de exemplu, pentru a restaura piesele auto uzate la Uzina de reparații de motoare din Vitebsk, 75...80% din sârma Sv-08G2S și se folosesc 20...25% pulbere autofluxanta PG-SRU).
Argonul este folosit ca gaz care formează plasmă. Înlocuirea acestuia (până la 90%) reduce semnificativ costul refacerii pieselor.
Plasmatronii pot fi de acțiune directă, indirectă, combinată, cu un singur și multi-arc, polaritate directă și inversă.
Pulberi pe bază de fier aliat prin difuzie autofluxante, dezvoltate de școala științifică a prof. Panteleenko F.I. (BNTU). Acestea fac posibilă obținerea de acoperiri depuse cu duritatea necesară, rezistența la uzură și la coroziune (gamă de duritate de la 20 la 65 HRC și mai mult).
Această școală are o experiență semnificativă în restaurarea pieselor uzate (arbori, tije, fusuri, manșoane de protecție etc.) pentru industria energiei termice, petrochimice și celulozei și hârtiei din țările CSI.
Suprafața cu plasmă este una dintre cele mai productive, versatile și economice metode de aplicare a acoperirilor cu grosimi cuprinse între zecimi și câțiva milimetri.
Avantajele suprafeței cu plasmă în comparație cu alte metode:
- -aport minim pentru prelucrare (0,4…0,9 mm)
- - adâncimea minimă de penetrare a bazei (0,3…3,5 mm) și zona afectată de căldură (3…6 mm)
- -aport minim de caldura in baza
Suprafața cu plasmă este potrivită pentru restaurarea pieselor mari de lungime mare și cu un diametru mai mare de 20 mm din oțeluri carbon și aliaje (de exemplu, arbori cotiți, arbori de pompă ai mașinilor de hârtie etc.)
Suprafața se realizează folosind o instalație de suprafață cu plasmă de mare viteză (sursă de alimentare UPS-301, plasmatron SIB-4, curent 90...170A, tensiune 30...35V, alimentare transversală plasmatron 1,5...2 mm/toară, distanta de suprafata 8...10 mm).
Cea mai acceptabila este pulberea autofluxanta aliata prin difuzie pe baza de PR-Steel 45 cu o compozitie granulometrica de 40...160 microni. Consum de pulbere 35 g/min, grosimea stratului depus la trecere 0,5...1,5 mm, duritate - necesar (interval 20...60 HRC).
Suprafața electromagnetică sau MEU, constă în faptul că pulbere feromagnetică este introdusă în golul dintre piesa polară și piesă, care, sub influența unui câmp magnetic, este aliniat în gol sub formă de lanțuri. Un câmp electric aplicat piesei polare și piesei face ca particulele să se încălzească, să se topească și să adere la suprafața care este restaurată.
Sunt utilizate diverse pulberi de feroaliaje, oțeluri, fontă și pulberi pe bază de fier aliat prin difuzie.
Acoperirile sunt aspre și specifice (până la 0,6 mm grosime), dar sunt foarte eficiente pentru întărirea suprafețelor plane și cilindrice ale cuțitelor de mașini agricole și refacerea pieselor cu uzură redusă. Lucrarea începută în această direcție de oamenii de știință de la BSATU a fost dezvoltată în ultimii ani la GGTU. P.O. Sukhoi și BNTU.
Suprafața cu laserîn care un fascicul laser concentrat este folosit ca sursă de căldură. Laserul vă permite să fuzionați acoperiri, să topiți acoperiri pre-pulverizate sau acoperiri aplicate sub formă de slip. Localitatea excepțională a fasciculului și densitatea mare de energie determină domeniile sale primare de aplicare și cea mai mare eficiență în refacerea suprafețelor mici (5...50 mm2) cu uzură locală de 0,1...1,0 mm.
Cel mai adesea, camele arborelui cu came, teșiturile supapelor, axele filtrului fin de ulei etc. sunt restaurate folosind placarea cu laser.
Oamenii de știință de la Institutul Fizicotehnic al Academiei Naționale de Științe din Belarus și BNTU au obținut un succes semnificativ în suprafața și întărirea cu laser.
Suprafața cu fascicul de electroni (EBF) constă în topirea materialului de umplutură cu un fascicul de electroni. În multe privințe, această metodă este similară cu metoda de placare cu laser (în localitate, eficiență)
În ultimii ani, oamenii de știință ruși (Tomsk) și școala prof. Gruzdeva V.A. (PSU, Novopolotsk) a fost creat un complex de fascicul de electroni foarte eficient bazat pe o sursă de electroni din plasmă. Este ușor de întreținut și nu necesită un vid profund. ELN este de 10...15 ori mai productiv decât suprafața prin inducție și este aplicabilă pentru suprafața oricăror materiale.
Suprafața prin inducție se bazează pe utilizarea curenților de înaltă frecvență pentru a încălzi metalul piesei și materialul depus. Piesa cu sarcina aplicată este introdusă în inductorul instalației HDTV. HDTV care trece prin circuitul inductor excită curenții Foucault în stratul de suprafață al piesei, care încălzesc suprafața piesei. Suprafața încălzită se încălzește și topește sarcina mai fuzibilă, formând o acoperire.
Încărcătura (pulbere de suprafață și flux) poate să nu includă flux dacă pulberea este autofluxabilă.
Trebuie remarcat faptul că utilizarea de pulberi autofluxante ieftine, inclusiv fire cu miez de flux cu autoprotecție dezvoltate la BNTU, face posibilă eliminarea utilizării gazelor de protecție costisitoare în multe metode de suprafață și, prin urmare, reducerea semnificativă a costului tehnologiei. pentru aplicarea straturilor de protecție.
Oamenii de știință de la Institutul Comun de Inginerie Mecanică al Academiei Naționale de Științe din Belarus (JIM NAS of Belarus) au obținut un succes semnificativ în dezvoltarea tehnologiei de suprafață prin inducție pentru industria din Belarus.
Sudarea contactului electric constă din sârmă de fixare, pulbere, bandă cu impulsuri de curent puternice (7...30 kA) în timp ce se aplică presiune (1000...1600 N). În acest caz, materialul bazei și stratul aplicat (pulbere, bandă) este topit la marginea lor la locul de rezistență electrică maximă (Fig. 2.5).
Avantajele sudurii prin contact electric în comparație cu metodele de suprafață cu arc sunt:
- - productivitate mai mare (de 2…3 ori).
- - consum mai mic (de 3…4 ori) de materiale datorită pierderilor reduse datorate stropirii și a permisului minim pentru prelucrare
- -aport minim de caldura in baza si absenta deformarii
- - fara risipa de elemente de aliere
- - simplitate si economie
Figura 2.5 - Schema sudării prin contact electric a benzii:
1 și 3 - role; 2 - piesa de restaurat; 4 - transformator; 5_ contactor
Metoda este eficientă pentru restaurarea jurnalelor de arbore, a altor suprafețe cilindrice încărcate, a găurilor în căptușeli și blocuri de cilindri și este dezvoltată la Institutul de Inginerie Mecanică al Academiei Naționale de Științe din Belarus.
Suprafața cu plasmă este o metodă modernă de aplicare a unui strat rezistent la uzură pe o suprafață de lucru. Este utilizat în producția și restaurarea pieselor uzate de mașini. Această metodă a ocupat un loc important în tehnologia modernă de sudare.
Unde se foloseste aceasta tehnologie?
Este utilizat pentru a oferi suprafeței de lucru următoarele proprietăți:
- anti frictiune;
- rezistență la căldură;
- rezistență la acizi;
- rezistență la coroziune;
- rezistenta la uzura.
Folosind suprafața cu plasmă, se obțin diferite produse:
- dinți pentru cupa de excavator;
- inserții de rulmenți pentru un turbogenerator mare;;
- pistoane;
- rulmenti etc.
În structurile metalice produse prin topire se obține o îmbinare sudată din diferite metale. Caracteristicile unor astfel de produse depind direct de adâncimea de penetrare a bazei și de mișcarea elementelor din metalul de bază în compoziția de suprafață. Cu o astfel de conexiune, se formează noi faze și structuri constitutive care nu au fost prezente în materialul de bază și aditiv.
Producerea de produse de înaltă rezistență este un proces costisitor. Prin urmare, este rentabil din punct de vedere financiar să le produci dintr-un metal suficient de durabil și apoi să aplici un strat de protecție.
Esența aplicației
Nu este deloc complicat. Pentru acoperire se folosește material de sârmă sau pulbere fină în granule. Când ajunge în fluxul de plasmă, se încălzește și apoi se topește. În această stare, materialul de protecție este furnizat piesei. Simultan cu acest proces, piesa în sine este încălzită continuu.
Avantajele acestei tehnologii:
- Fluxul de plasmă face posibilă aplicarea unor materiale care diferă în parametrii lor. Acest lucru se poate face în mai multe straturi. Astfel, metalul este acoperit cu diferite acoperiri cu caracteristici individuale de protecție.
- Limite largi pentru reglarea capacităților energetice ale arcului de plasmă, deoarece este cea mai flexibilă sursă de căldură.
- Fluxul de plasmă are o temperatură foarte ridicată, motiv pentru care topește materiale refractare.
- Formele și dimensiunile piesei pentru topire nu reduc caracteristicile tehnice ale acestei metode. De asemenea, indicatorul de rezultat nu scade.
Dacă comparăm această tehnologie cu sudarea cu arc electric, atunci suprafața cu plasmă are un avantaj semnificativ:
- Metalul este amestecat la minimum.
- Costuri minime de căldură.
- Control absolut al arcului.
- Acoperirea rezultată este netedă, cu puțină prelucrare mecanică.
- Curățenia straturilor depuse.
- Acoperire completă fără pori.
- Rezistență ridicată a articulațiilor.
Tehnologia metodei și caracteristicile sale
Suprafața metalică folosind tehnologia descrisă se realizează prin două metode:
- O sârmă, bandă sau tijă este introdusă în flux (sunt material de umplutură).
- Un amestec de pulbere este introdus în flux. Este deplasat pe suprafața metalică de către gaz.
Jetul de plasmă este împărțit în următoarele tipuri în funcție de aspectul său:
- închis;
- deschis;
- opțiune combinată.
Următoarele gaze sunt utilizate pentru a crea foc:
- oxigen;
- hidrogen;
- argon;
- heliu.
Profesioniștii preferă argonul și heliul.
Instalatii pentru acest tip de suprafata
Pentru acest proces se folosesc diverse instalații, tipul acestora depinde de volumul producției și de cerințele pentru nivelul de automatizare. In functie de aceste nevoi se realizeaza instalatii universale si specializate. Echipamentul universal permite suprafața pe piese de diferite forme. Instalațiile specializate sunt proiectate pentru piese de un singur tip (de exemplu: supape pentru motoare cu ardere internă, pentru discuri, elemente de conectare pentru țevi de foraj etc.).
Toate aceste instalatii sunt dotate cu cele mai noi sisteme de control folosind calculatoare industriale. Acest lucru îmbunătățește semnificativ calitatea, stabilitatea și fiabilitatea funcționării.
Fiecare instalație îndeplinește cerințele moderne de siguranță a mediului. Sunt echipate cu unități autonome de răcire cu apă și camere de protecție. Această cameră protejează perfect meșterul de efectele nocive ale radiației arcului cu plasmă și de gazele și praful care sunt eliberate în timpul suprafeței.
Suprafața cu plasmă s-a impus ca o nouă tehnologie de succes, care se caracterizează printr-un indicator de înaltă calitate. Reduce costurile de reparare a unităților mari. După tratament, suprafețele de lucru ale produselor devin rezistente la uzură, la căldură și la acizi. Această metodă, datorită unei game largi de caracteristici tehnice, și-a găsit o aplicare largă în diverse domenii.
În compania SRL Hydrotechtrade» suprafața cu plasmă și pulverizarea sunt efectuate pentru refacerea și repararea pieselor uzate ale mașinii, întărirea suprafețelor pieselor care funcționează la sarcini mari. Această metodă vă permite să obțineți un strat subțire, uniform de acoperire, cu o suprafață fără pori, care nu necesită prelucrare suplimentară.
Suprafața metalului cu plasmă face posibilă conferirea rezistenței la uzură, rezistență la căldură, rezistență la acid, conductivitate termică și o serie de alte proprietăți suplimentare suprafețelor de lucru ale produselor. Cu ajutorul suprafețelor, specialiștii centrului nostru tehnic produc o varietate de produse și piese: arbori, dinți cupei de excavator, pistoane, tije, rulmenți etc.
Tipuri de suprafață cu plasmă
În funcție de aspect, se disting următoarele tipuri de suprafață cu plasmă:
- jet de plasmă deschis (pentru tăierea și acoperirea metalelor);
- jet de plasmă închis (pentru călire, metalizare și pulverizare de pulbere);
- jet combinat (pentru suprafața cu pulbere).
Specialisti" Hydrotechtrade» efectuați suprafața cu plasmă în diverse moduri, folosind tehnologie și echipamente moderne. Una dintre cele mai comune metode este suprafața cu pulbere cu plasmă, care permite aplicarea de acoperiri cu pulbere cu o grosime de 0,5 până la 4,0 milimetri. Când se utilizează această metodă, există o ardere a arcului principal între produs și electrod și o ardere a arcului indirect între electrod și duza de formare a plasmei.
Dacă este necesar, se poate efectua suprafața cu arc cu plasmă. Avantajele sale sunt că permite suprafața materialelor compozite, în timp ce aplicarea acoperirilor se realizează pas cu pas.
Arc de transfer cu plasmă (PTA)
Plasma este un gaz puternic ionizat încălzit la o temperatură ridicată, atingând o temperatură de +10 ... 18 mii C. Jetul de plasmă se formează în arzătoare speciale - plasmatroni. Catodul este un electrod de wolfram care nu se topește. Un jet de gaz plasma cu o viteză de curgere de până la 15.000 m/sec captează și furnizează pulbere la suprafața piesei.
Avantajele suprafeței cu pulbere cu plasmă:
- Concentrație mare de putere termică.
- Lățimea minimă a zonei afectate de căldură, fără lesă.
- Grosimea stratului depus este de la 0,1 mm la câțiva mm.
- Suprafața diferitelor materiale rezistente la uzură pe o piesă de oțel.
- Întărirea cu plasmă a suprafeței produsului.
- Amestecare minoră a materialului depus cu baza.
JSC „Plakart” are o experiență semnificativă în soluții de suprafață cu pudră de plasmă. Această metodă de aplicare a unui strat rezistent la uzură asigură calitatea și uniformitatea metalului depus.
Aplicatii:
- Protecția împotriva coroziunii și uzurii părților supapelor de închidere și de închidere și de control: supape pentru industria construcțiilor navale și chimice, supape de energie, supape de petrol și gaz. Funcționarea fără probleme a pieselor sudate ale supapei de închidere de mai mult de 10 ani. Fitinguri rezistente la uzura (scaune, porti, tije) pentru industria miniera.
- Consolidarea pieselor foarte solicitate (inele de gât și supape etc.) cu acoperiri rezistente la uzură
După suprafața cu pulbere cu plasmă, piesele rezistă influenței mediului chimic agresiv, temperaturilor ridicate și păstrează caracteristicile de rezistență ridicată.