Suprafața portantă a unei piese necesită uneori modificare: modificări ale structurii sau proprietăților parametrilor mecanici și fizici. Această transformare poate fi efectuată folosind pulverizarea cu plasmă. Procesul este un tip de difuzie în care are loc metalizarea stratului exterior al produsului. Pentru a efectua o astfel de prelucrare, se utilizează echipamente speciale care sunt capabile să transforme particulele de metal în plasmă și să le transfere la obiect cu mare precizie.

Proprietățile acoperirilor obținute prin această metodă sunt de înaltă calitate. Au o bună aderență la bază și practic formează un singur întreg cu acesta din urmă. Versatilitatea metodei constă în faptul că pot fi aplicate absolut orice metale, precum și alte materiale, cum ar fi polimerii.

Este posibilă obținerea pulverizării folosind transferul cu plasmă de particule numai în condițiile atelierelor de producție din fabrici și fabrici.

Esența procesului de pulverizare cu plasmă este că o cantitate dozată de particule metalice este introdusă într-un jet de plasmă, care are temperaturi ultra-înalte și este direcționat către obiectul procesat. Acestea din urmă se topesc și, duse de jet, se depun pe suprafața piesei. Pulverizarea cu plasmă este utilizată în următoarele cazuri:

1. Crearea unui strat protector pe produs. Aceasta poate fi o armare mecanică, atunci când un metal mai puternic este aplicat pe o bază mai slabă. Folosind metalizarea prin difuzie, este de asemenea posibilă creșterea rezistenței unei piese la coroziune prin aplicarea unei pelicule de oxizi sau metale care sunt mai puțin susceptibile la oxidare.
2. Refacerea pieselor uzate. În acest caz, datorită unui nou strat de acoperire, defectele de distrugere a suprafeței pot fi îndepărtate pentru a da produsului starea sa inițială. Materialul de acoperire folosit aici este un metal identic cu materialul de bază.

Pulverizarea cu plasmă diferă de alte tipuri de pulverizare prin mai multe caracteristici:

1. Datorită faptului că plasma acționează pe baza originală folosind temperaturi ultra-înalte (5000–6000 de grade Celsius), procesul se desfășoară într-un mod accelerat. Uneori sunt suficiente fracțiuni de secunde pentru a obține grosimea dorită de pulverizare.
2. Metalizarea prin difuzie vă permite să aplicați atât un monostrat pe suprafață, cât și să faceți o depunere combinată. Folosind un jet de plasmă, este posibilă completarea metalului care difuzează cu elemente gazoase necesare pentru a satura stratul cu particule elementare ale elementelor chimice dorite.
3. Cu pulverizarea cu plasmă nu există practic niciun efect de oxidare suplimentară a metalului de bază. Acest lucru se datorează faptului că reacția are loc într-un mediu de gaze inerte fără implicarea oxigenului.
4. Acoperirea finală este de înaltă calitate datorită omogenității ideale și pătrunderii uniforme a atomilor metalului pulverizat în stratul de bază.

Folosind metalizarea prin difuzie de tip plasmă, este posibil să se obțină straturi cu grosimi variind de la câțiva milimetri până la microni.

Tehnologie și proces de pulverizare

Atunci când se utilizează pulverizarea metalelor cu plasmă de gaz, baza mediului gazos de lucru este gazele inerte azotul sau argonul. În plus, după cum cere procesul tehnologic, la gazele principale se poate adăuga hidrogen. În timpul funcționării, apare un arc între catod, care este un electrod sub forma unei tije ascuțite în interiorul arzătorului, și anodul, care este o duză de cupru răcită cu apă. Încălzește gazul de lucru la temperatura necesară, care capătă starea unui jet de plasmă.

În același timp, materialul metalic sub formă de pulbere este alimentat în duză. Acest metal, sub influența plasmei, este transformat într-o substanță cu o mare capacitate de a pătrunde în stratul de suprafață al piesei de prelucrat. Materialul de topire pulverizat sub presiune se depune pe bază.

Lanternele cu plasmă moderne au o eficiență de 50–70%. Vă permit să lucrați cu orice metale, inclusiv aliaje refractare. Pulverizarea cu plasmă este un proces complet controlat care vă permite să reglați viteza de alimentare cu plasmă, puterea și forma jetului.

În cazul refacerii formei unei piese prin pulverizare cu plasmă, procesul tehnologic are următoarele etape:

1. Pregătirea materialului pulverizat. Esența procesului este uscarea pulberii în dulapuri speciale la o temperatură de 150–200 de grade Celsius. Dacă este necesar, pulberea se cerne și printr-o sită pentru a obține granule de dimensiune uniformă.
2. Pregătirea substratului sau a bazei. În această etapă, toate incluziunile străine sunt îndepărtate de pe suprafața piesei. Acestea pot fi oxizi sau diverși contaminanți cu substanțe uleioase. Pentru o mai bună aderență, baza poate fi supusă unui proces suplimentar de aspru. Dacă pe produs există zone care nu trebuie pulverizate, acestea sunt acoperite cu ecrane speciale.
3. si operatii de prelucrare finala a suprafetei rezultate.

Materialul pulverizat poate ajunge la substrat în stare solidă, în formă plastică sau în formă lichidă. Acest lucru este determinat de modul de proces tehnologic.

Echipamentul folosit

Setul standard de instalare a pulverizării cu plasmă include:

1. Sursa de energie electrica. Scopul său este de a alimenta circuitul de formare a descărcărilor de înaltă tensiune și toate sistemele.
2. Bloc de formare a descarcarii. În funcție de designul circuitului, acesta poate genera descărcări de scântei, tensiuni de înaltă frecvență pulsate sau un arc electric continuu.
3. Rezervoarele de stocare a gazului sunt cel mai adesea butelii de gaz obișnuite.
4. Camera în care are loc direct depunerea. Piesa de prelucrat și o lanternă cu plasmă sunt plasate în interiorul unui astfel de rezervor etanș.
5. Instalatie tip vid cu pompa. Sarcinile acestei unități includ crearea vidului necesar în cameră și generarea unui flux de tracțiune pentru alimentarea mediului de lucru.
6. O lanternă cu plasmă este un dispozitiv care este echipat cu o duză pentru alimentarea unui mediu de lucru și un sistem de antrenare pentru deplasarea duzei în spațiu.
7. Sistem de dozare a pulberii pulverizate. Servește pentru a furniza cu precizie cantitatea necesară de material pulverizat pe unitatea de timp.
8. Sistem de răcire. Sarcina acestui element este de a elimina excesul de căldură din zona duzei prin care trece plasma fierbinte.
9. Partea hardware. Include un computer care controlează întregul proces de pulverizare cu plasmă.
10. Sistem de ventilatie. Servește la îndepărtarea gazelor de eșapament din camera de lucru.

Instalatiile moderne de metalizare prin difuzie dispun de un software special care permite, prin introducerea unor parametri specificati, realizarea unei operatii complet autonome de prelucrare a produsului. Sarcinile operatorului includ instalarea piesei în cameră și stabilirea condițiilor exacte pentru proces.

Stimați vizitatori ai site-ului: specialiști și tehnologi în pulverizare cu plasmă! Susține subiectul articolului în comentarii. Vom fi recunoscători pentru comentariile constructive și completările care vor extinde problema în discuție.

Pulverizarea cu plasmă este una dintre metodele de acoperire termică cu gaz. Acest proces se bazează pe încălzirea materialului pulverizat la o stare lichidă sau plastică, transferarea acestuia pe substrat cu un jet de plasmă la temperatură înaltă, urmată de formarea unui strat de acoperire.

În pulverizarea cu plasmă, pulberile, firele și tijele sunt folosite ca materiale de pulverizare. Pulverizarea cu pulbere este cea mai utilizată. Schema pulverizării cu plasmă folosind materiale sub formă de pulbere este prezentată în Fig. 1. Într-o pistoletă cu plasmă constând dintr-un ansamblu catod răcit cu apă (catod 2 și carcasă 3) și un ansamblu anod, un arc de plasmă 8 este excitat folosind o sursă de curent de sudare constantă 9, care este stabilizată de pereții canalului duzei iar gazul care formează plasmă intră prin orificiul de admisie 1. Pulberea este alimentată din alimentatorul de pulbere 6 cu ajutorul gazului furnizat prin orificiul de admisie 7.

Temperatura jetului de plasmă atinge 5000-55000 °C, iar viteza de scurgere este de 1000-3000 m/s. În jetul de plasmă, particulele de pulbere se topesc și capătă o viteză de 50-500 m/s. Viteza de zbor a particulelor de pulbere depinde de dimensiunea acestora, densitatea materialului, puterea curentului arcului de sudură, natura și debitul gazului care formează plasmă și designul pistolului cu plasmă. Pulberea este introdusă în jetul de plasmă sub ieșirea duzei, la ieșirea duzei sau direct în duză. Încălzirea pieselor pulverizate nu depășește 100-200 °C.

Orez. 1. Schema de pulverizare a pulberii cu plasmă:

1 - alimentare cu gaz de formare a plasmei; 2 - catod plasmatron; 3 - corp catod; 4 - izolator; 5 - corp anod; 6 - alimentator de pulbere; 7 - alimentare cu gaz care transporta pulberea; 8 - arc de plasmă; 9 - alimentare.

Avantajele metodei de pulverizare cu plasmă includ posibilitatea de a obține acoperiri din majoritatea materialelor care se topesc fără descompunere și restricții asupra temperaturii de topire. Productivitatea pulverizării cu plasmă este destul de mare: 3-20 kg/h pentru pistoletele cu plasmă cu o putere de 30-40 kW și 50-80 kg/h pentru pistoletele cu plasmă cu o putere de 150-200 kW.

Pulverizarea cu plasmă este utilizată pentru a aplica acoperiri atât pe suprafețe plane, cât și pe corpuri de rotație și pe suprafețe curbate. Acoperirea se caracterizează printr-o structură stratificată cu o eterogenitate ridicată a proprietăților fizice și mecanice (Fig. 2). Tipul de legături dintre acoperire și piesă (substrat), precum și între particulele de acoperire, este de obicei mixt - aderență mecanică, forța interacțiunilor fizice și chimice. Rezistența de aderență a acoperirii la substrat este de obicei de 10-50 MPa atunci când este testată pentru peeling normal.

Caracteristicile fizice ale formării acoperirilor determină apariția porozităților deschise și închise. Pe măsură ce grosimea stratului aplicat crește, porii deschiși se închid și porozitatea stratului de acoperire scade. Prin urmare, densitatea acoperirilor cu plasmă diferă de densitatea materialului și variază între 80-97%. De obicei, porozitatea acoperirilor cu plasmă este de 10-15%.

Grosimea acoperirii este practic nelimitată de capacitățile metodei în sine. Cu toate acestea, datorită caracteristicilor fizice ale procesului de formare a acoperirii, pe măsură ce grosimea stratului aplicat crește, crește tensiunile interne din acesta, care tind să rupă stratul de acoperire de substrat. Prin urmare, de obicei, grosimea acoperirii nu depășește 1 mm. Sarcina structurală este suportată de materialul piesei, iar materialul de acoperire conferă proprietăți suprafeței piesei, cum ar fi duritatea, rezistența la uzură etc.

Argonul, azotul de înaltă puritate, hidrogenul, heliul, precum și amestecurile acestor și alte gaze sunt utilizate ca gaze care formează plasmă. În ultimele decenii, procesele de pulverizare cu plasmă care utilizează un amestec de aer și hidrocarburi gazoase inflamabile (metan, propan-butan) ca gaz formator de plasmă au fost dezvoltate cu succes.

Orez. 2. Diagrama structurii acoperirii cu plasmă:

1 - limita dintre particulele de material pulverizat;

2 - limita dintre straturi;

3 - limita dintre acoperire și piesă;

4 - particule de material pulverizat;

5 - suprafața piesei.

Orez. 3. Micrografie de acoperire cu plasmă.

Pentru a genera plasmă sunt folosite diverse torțe cu plasmă. Gama și nivelul puterilor specifice implementate într-un proiect specific caracterizează eficiența conversiei energiei electrice a arcului în jeturi de plasmă termică, precum și capacitățile tehnologice ale pistoletului cu plasmă.

Sarcina de a dezvolta o pistoletă tehnologică cu plasmă se rezumă întotdeauna la crearea unui design relativ simplu, reparabil, care să asigure o funcționare stabilă pe termen lung într-o gamă largă de modificări ale curentului arcului de sudare, debitului și compoziției gazului de plasmă, așa cum precum și generarea unui jet de plasmă cu parametri reproductibili, ceea ce face posibilă procesarea eficientă a materialelor cu proprietăți diferite.

În practica de pulverizare se folosesc atât pulberi omogene din diverse materiale (metale, aliaje, oxizi, compuși refractari fără oxigen), cât și pulberi compozite, precum și amestecuri mecanice ale acestor materiale.

Cele mai comune materiale pulbere sunt:

metale - Ni, Al, Mo, Ti, Cr, Cu;

aliaje - oțeluri aliate, fontă, nichel, cupru, cobalt, titan, inclusiv autofluxante aliaje (Ni-Cr-B-Si, Ni-B-Si, Co-Ni-Cr-B-Si, Ni-Cu-B-Si);

oxizi de Al, Ti, Cr, Zr și alte metale și compozițiile acestora;

compuși refractari fără oxigen și aliaje dure - carburi Cr, Ti, W iar altele şi compoziţiile lor cu Co şi Ni;

pulberi acoperite compozit - Ni -grafit, Ni -А l, etc.;

pulberi compozite conglomerate - Ni-Al, NiCrBSi-Al
si etc.;

amestecuri mecanice - Cr 3 C 2 + NiCr, NiCrBSi + Cr 3 C 2 etc.

În cazul utilizării pulberilor compozite în tehnologia de pulverizare termică, se urmăresc următoarele obiective:

utilizarea efectului exotermic al interacțiunii componentelor ( Ni - Al, Ni - Ti, etc.);

distribuția uniformă a componentelor în volumul acoperirii, de exemplu, cum ar fi cermeturile ( Ni-Al203, etc.);

protecția materialului miezului particulelor de oxidare sau descompunere în timpul pulverizării ( Co - WC, Ni - TiC etc.):

formarea unei acoperiri cu participarea unui material care nu formează independent o acoperire în timpul pulverizării termice ( Ni -grafit etc.);

îmbunătățirea condițiilor de formare a acoperirii prin creșterea densității medii a particulelor, introducerea de componente cu entalpie mare.

Pulberile folosite pentru pulverizare nu trebuie să se descompună sau să se sublime în timpul procesului de pulverizare, dar trebuie să aibă o diferență suficientă între punctele de topire și de fierbere (cel puțin 200 ° C).

Atunci când alegeți materiale pulbere pentru obținerea diferitelor acoperiri cu plasmă, trebuie luate în considerare următoarele puncte.

Distribuția dimensiunii particulelor materialelor pulbere utilizate este de o importanță capitală, deoarece de aceasta depind productivitatea și rata de utilizare, precum și proprietățile acoperirilor. Dimensiunea particulelor pulberii este selectată în funcție de caracteristicile sursei de energie termică, de proprietățile termofizice ale materialului pulverizat și de densitatea acestuia.

De obicei, la pulverizarea unei pulberi fine, se obține o acoperire mai densă, deși conține o cantitate mare de oxizi rezultați din încălzirea particulelor și interacțiunea acestora cu fluxul de plasmă la temperatură înaltă. Particulele excesiv de mari nu au timp să se încălzească, așa că nu formează o legătură suficient de puternică cu suprafața și între ele, sau pur și simplu nu sară la impact. La pulverizarea unei pulberi constând dintr-un amestec de particule de diferite diametre, particulele mai mici se topesc în imediata apropiere a punctului în care sunt introduse în duză, topesc gaura și formează noduli, care din când în când se desprind și cad în duză. forma de picături mari pe stratul pulverizat, deteriorându-i calitatea. Prin urmare, pulverizarea ar trebui să fie efectuată de preferință cu pulberi dintr-o fracțiune, iar toate pulberile trebuie să fie supuse dispersării (clasificării) înainte de pulverizare.

Pentru materialele ceramice, dimensiunea optimă a particulelor de pulbere este de 50-70 de microni, iar pentru metale - aproximativ 100 de microni. Pulberile destinate pulverizării trebuie să aibă formă sferică. Au o fluiditate bună, ceea ce facilitează transportul lor la lanterna cu plasmă.

Aproape toate pulberile sunt higroscopice și se pot oxida, așa că sunt depozitate în recipiente închise. Pulberile care au stat de ceva timp într-un recipient deschis se calcinează într-un cuptor de uscare din oțel inoxidabil cu un strat de 5-10 mm la o temperatură de 120-130 °C timp de 1,5-2 ore înainte de pulverizare.

Pulberea pentru pulverizare este selectată ținând cont de condițiile de funcționare ale pieselor care sunt pulverizate.

Posibilele defecte ale metodei de acoperire cu arc cu plasmă sunt exfolierea stratului pulverizat, fisurarea acoperirii, apariția de picături mari de material de acoperire, picături de cupru la suprafață, precum și variații ale grosimii acoperirii (mai sus permisul).

Pentru a crește rezistențele adezive și coezive și alte caracteristici de calitate, acoperirile cu plasmă sunt supuse unei prelucrări suplimentare în diferite moduri: rulare în role sub curent, curățarea suprafețelor pulverizate de calcar și îndepărtarea particulelor slab lipite de bază sau de stratul anterior. cu perii metalice in timpul procesului de pulverizare, tratament jet-abraziv si ultrasonic etc.

Una dintre cele mai comune modalități de a îmbunătăți calitatea acoperirilor din aliaje auto-fluxante este refluxarea acestora. Pentru topire, încălzire prin inducție sau cuptor, încălzirea în săruri sau metale topite se utilizează plasmă, flacără de gaz, laser etc.. În cele mai multe cazuri, se preferă încălzirea în inductori cu curenți de înaltă frecvență (HF). Sisteme de acoperire prin pulverizare Ni - Cr - B - Si - C supus la topire la 920-1200 0 C pentru a reduce porozitatea inițială, a crește duritatea și rezistența aderenței la metalul de bază.

Proces tehnologic pulverizare cu plasmă constă în curățare preliminară (prin orice metodă cunoscută), tratament de activare (de exemplu, jet abraziv) și acoperire directă prin deplasarea produsului în raport cu plasmatron sau invers.

Literatură:

Lașcenko G.I. Întărirea și pulverizarea cu plasmă. – K.: „Ecotehnolog i i”, 2003 – 64 p.

Sudarea cu plasmă a aluminiului și aliajelor sale este foarte asemănătoare ca tehnologie cu sudarea cu argon. Esența sa constă în topirea metalului la locul potrivit sub influența unui flux de plasmă - atomi și molecule ionizate. Întregul proces se desfășoară într-un nor de gaz protector, care împiedică pătrunderea unui amestec de gaze conținute în atmosferă în bazinul de sudură. În același timp, sudarea cu plasmă a aluminiului are propriile caracteristici specifice:

• În timpul funcționării se formează oxid de aluminiu refractar, având punctul de topire de 2050 C. Are o densitate mai mare decât cea a aluminiului și, prin urmare, este greu de topit marginile material, și cusătura devine murdară particule de oxid.
• Intoarcere rapida aluminiu topit previne distribuirea uniformă a metaluluiîn interiorul bazinului de sudură. Se infiltrează prin rădăcina articulației și distruge metalul dur din jurul căzii. Cu ajutorul plăcuțelor din ceramică, grafit sau oțel această problemă este parțial rezolvată.
• Procesul de sudare a aluminiului folosește hidrogen. Utilizarea acestuia determină apariția porozitate, care reduce ductilitatea și rezistența piesei de prelucrat. Pentru a preveni acest lucru este necesar degresați temeinic piese sudate. Reducerea porozității poate fi realizată și prin preîncălzirea materialului la 150-240 de grade.
• Aluminiul are coeficient ridicat de dilatare termică și elasticitate redusă, care duce la deformatii in timpul sudarii. Acest dezavantaj este minimizat prin utilizarea diferitelor moduri de sudare.
• Utilizarea surselor de căldură suplimentare și preîncălzirea aluminiului permite reduce coeficientul de pierdere de căldură, care este inițial ridicat pentru acest metal.

Video

Sudarea cu plasmă a aluminiului cu polaritate inversă

Acest tip de sudare a pieselor din aluminiu este folosit pentru combaterea filmului de oxid. Un arc comprimat de curent alternativ și continuu de polaritate inversă distruge oxidul și apoi este îndepărtat. Cu utilizarea acestei metode apare o serie de avantaje tehnologice:

1. Productivitatea muncii crește cu 50-60%.
2. Consumul de argon scade de 4-6 ori.
3. Calitatea îmbinărilor sudate mult mai mare decât atunci când se utilizează sudarea cu arc convențională.
4. Eficiența încălzirii se ridică la 60-70 la sută. Cu sudarea convențională cu arc cu argon, eficiența este de 40-45%.
5. Consumul este redus sârmă de umplutură până la 50%.
6. Cusăturile sunt vizibil mai înguste decât cu sudarea clasică.
7. Este posibilă sudarea pieselor fără gravare preliminară.

Pentru informația dumneavoastră! Sudarea cu curent de polaritate inversă este utilizată în special atunci când se lucrează cu suprafețe prelucrate la rece și aliaje compactate termic. Prin reducerea energiei totale furnizate, procentul zonelor de cusătură de proastă calitate este redus și jetul de plasmă pătrunde mai adânc în material. Acest lucru vă permite să sudați piese groase de aluminiu.

Caracteristici și Beneficii

• Alegerea tehnologiei de sudare și a parametrilor modului este determinată marca aliajului, dimensiunile și forma produsului, tipul de cusături, grosimea elementelor care sunt conectate, poziția spațială și configurația cusăturilor, lungimea acestora, condițiile de producție și alți factori.
• Eficiență maximă se poate realiza sudarea cu plasmă a aliajelor de aluminiu cu automată sudarea cusăturilor cap la cap și utilizarea tehnologiilor avansate. Eficiența utilizării sudării manuale cu plasmă a aluminiului în producția și repararea structurilor mari în condiții de atelier și situații de instalare este de asemenea ridicată.
• Procesul de sudare cu plasmă, datorită arcului său comprimat, permite concentrați energie mare în locul de încălzire, datorită căruia acest tip de sudare a devenit promițător pentru îmbinarea aluminiului și aliajelor acestuia.
• Principalul avantaj al sudării cu plasmă în de mare viteză, semnificativ reducerea zonei de impact termicȘi stabilitatea procesului, datorită căruia nu este necesară controlul strict și menținerea unei lungimi constante a arcului, ceea ce facilitează sudarea manuală.
• aluminiul oferă pătrundere profundă, care crește brusc cantitatea de metal de bază atunci când se formează o cusătură. În acest caz, totuși, este necesar să se mențină calitatea asamblarii pieselor pentru sudură și precizia cablajului pistoletului de-a lungul îmbinării.
• Utilizarea microplasmei (arc comprimat de curent scăzut) poate suda aliaje de aluminiu cu grosimea de 0,2-1,5 mm puterea curentului 10-100A. La sudarea cu microplasmă se folosește argon pur (99,98%), heliu pur (99,95%) ca gaz de protecție. Heliul protejează bazinul de sudură de gazele atmosferice, împiedică dezvoltarea frontului de ionizare în direcția radială și, prin comprimarea suplimentară a arcului, îl face stabil în spațiu.

Moduri de sudare cu plasmă de aluminiu

Sudarea produselor din aluminiu are propriile sale caracteristici. Sudarea cu plasmă de tensiune constantă a aluminiului cu polaritate inversă permite rezolvarea multor aspecte problematice ale sudării aliajelor de aluminiu și creșterea productivității, menținând în același timp calitatea înaltă a îmbinărilor sudate ale produselor.

Sudarea cu un electrod consumabil

Procesul are loc într-o carcasă constând dintr-un gaz protector, care este de obicei argon, heliu sau un amestec al ambelor. Piesele sunt sudate folosind electrozi de tungsten consumabili speciali, folosind sârmă de umplutură cu un diametru de până la 2,5 mm cu curent de polaritate inversă.

Viteza de lucruîn acest mod poate ajunge la 40 m/oră. Dacă norul de protecție constă dintr-un amestec de argon și heliu, grosimea pieselor care sunt sudate și lățimea cusăturii crește, ceea ce este rațional atunci când se lucrează cu produse groase.

Sudare automată cu arc

Procesul rulează folosind un arc de plasmă semideschis de-a lungul unui arc scufundat, sau cu un arc închis, apoi sub un arc scufundat. De asemenea, folosește un electrod consumabil divizat și un flux AN-A1 pentru lucrări de sudare pe aluminiu tehnic și AN-A4 pentru îmbinarea aliajelor aluminiu-magneziu.

Lucrarea se desfășoară pe un strat de flux pentru a evita apariția manevrării și întreruperii procesului tehnologic. Dimensiunile stratului de flux depind de grosimea produselor sudate si sunt de 20-45 mm in latime si 7-15 mm in grosime.

Arc manual

Folosit pentru imbinarea pieselor din aluminiu pur, aliaje aluminiu-siliciu, aliaje cu magneziu si zinc. În acest caz, grosimea produselor trebuie să fie de cel puțin 4 mm. Lucrările de sudare se efectuează folosind Viteză mare cu polaritate inversă DC. Nu există deplasare laterală. Dacă grosimea marginii este mai mare de 1 cm, este necesar să se taie margini În acest mod este utilizat numai metoda fundului, deoarece cu un tip de conexiune suprapusă o mulțime de zgură poate intra în cusătură și poate duce la coroziune. Se efectuează acest tip de muncă numai după încălzirea pieselor la 400 C.

Video

Exemplu de sudare manuală cu o mașină:

Fascicul de electroni

Produs într-un mediu vid. La acest tip, oxizii de aluminiu sunt distruși prin acțiunea vaporilor de metal asupra lor, în urma cărora oxidul se descompune în vid. De asemenea, vidul accelerează îndepărtarea hidrogenului din sudură. Ca urmare a lucrării produce cusături netede, de înaltă calitate, metalul practic nu își pierde structura la îmbinare, iar deformarea piesei de prelucrat este minimizată.

Echipamente pentru sudarea cu plasmă a aluminiului

Mașina de sudat cu plasmă de aluminiu este formată din sursă curent alternativ sau continuu reciproc și plasmatron - special pentru a genera o descărcare de plasmă.

Lanternă cu plasmă pentru sudarea aluminiului Gorynych. Fotografie de pe site-ul producătorului as-pp.ru/gorynych

Sursele de alimentare pot avea durate diferite de sarcină, valori de curent, tensiuni în circuit deschis și, în consecință, consumuri diferite de energie.

Are orificii speciale de admisie pentru gazele de formare a plasmei și de protecție, precum și pentru răcirea cu lichid sau aer a pereților duzei. căci arzătorul este realizat din wolfram refractar, hafniu sau cupru.

Există mașini pentru sudarea cu plasmă a aluminiului de la diverși producători pe piață:

De fapt, aproape toate sunt potrivite pentru aluminiu, toate sunt concepute pentru a lucra cu diferite metale.

Sudarea cu plasmă a aluminiului și aliajelor sale

Pe lângă aluminiul pur, pentru aliajele sale se folosește sudarea cu plasmă. Principalele lor tipuri:

1. Întărită la căldură. Astfel de aliaje sunt greu de sudat, astfel încât producția de produse sudate din ele este posibilă numai prin tratarea termică a produsului. Acestea includ:
   • Aluminiu-cupru-magneziu (D1, D16, D18 etc.).
   • Aluminiu-magneziu-zinc (B92, B92C, etc.).
   • Aliaje aluminiu-magneziu-siliciu și aluminiu-magneziu-siliciu-cupru (AK6 și AK6-1).
   • Aliaje aluminiu-cupru-mangan.
   • Și alte aliaje cu 5 sau mai multe componente.
2. Nu se întărește la căldură aliaje. Cel mai comun și excelent pentru lucrări de sudare. Acestea sunt aliaje tehnice de aluminiu, aluminiu-mangan și aluminiu-magneziu.

Sudarea cu microplasmă a aluminiului

Acest tip este utilizat pentru lucrări de sudare pe aluminiu cu o grosime de 0,2 - 1,5 mm. Ca sursă de alimentare este folosită o sursă de tensiune alternativă cu un curent de 10-100 A. Arcul pilot primește curent de la o sursă separată de curent continuu. Sursa de plasmă este argon, iar gazele protectoare sunt heliu și argon.

Acest tip de lucrare de sudare se caracterizeaza prin viteza mare, ajungand pana la 60 m/h cu metoda mecanizata si 15 m/h cu metoda manuala. Calitatea muncii este de asemenea ridicată. Rezistența cusăturilor rezultate este de 0,9.
Principalul avantaj al sudării cu microplasmă față de sudarea cu arc cu argon este reducerea deformației materialului cu 25-30%.

Lasă recenzia ta

Pulverizarea cu plasmă are o serie de avantaje în comparație cu pulverizarea cu flacără și metalizarea arcului electric:

• vă permite să aplicați acoperiri dintr-o gamă largă de materiale (metale, aliaje, oxizi, carburi, nitruri, boruri, materiale plastice și diferitele lor compoziții) pe o varietate de materiale de bază (metale, ceramică, grafit, materiale plastice etc.);
• torțele cu plasmă fac posibilă reglarea caracteristicilor energetice ale plasmei într-o gamă largă, ceea ce facilitează producerea de acoperiri cu proprietăți determinate de cerințele tehnologiei;
• utilizarea gazelor inerte și a amestecurilor care nu conțin oxigen în torțele cu plasmă ajută la reducerea oxidării materialului pulverizat și a suprafeței piesei;
• Acoperirile obținute prin pulverizare cu plasmă sunt superioare ca proprietăți fizice și mecanice față de acoperirile obținute prin metode de pulverizare cu flacără de gaz și arc.

Pulverizarea cu arc cu plasmă, în funcție de tipul de material de umplutură utilizat, este împărțită în: pulverizare cu pulbere și pulverizare cu sârmă ( orez. 3.12).

Proces tehnologic

Pulverizatoarele cu pulbere, în funcție de proprietățile și dimensiunile particulelor, pot furniza material de umplutură ( orez. 3.13):

• direct în jetul de plasmă la ieșirea din plasmatron;
• la un unghi față de duza plasmatron, spre fluxul de gaz ionizat;
• în interiorul duzei pistolului cu plasmă în zona post-anodă sau în zona pre-anodă a arcului de plasmă.

Alimentarea cu pulbere într-un jet de plasmă este utilizată în torțele cu plasmă de mare putere. Această schemă de alimentare nu afectează formarea fluxului de plasmă, iar torțele cu plasmă se caracterizează printr-o putere crescută, astfel încât căldura jetului de plasmă este suficientă pentru a încălzi pulberea.

Alimentarea cu pulbere în zona pre-anodă este cea mai avantajoasă din punct de vedere al schimbului de căldură, dar este asociată cu supraîncălzirea particulelor în duză și înfundarea duzei cu particule topite, ceea ce duce la necesitatea de a prezenta cerințe crescute pentru uniformitatea aprovizionării cu pulbere.

Eficiența de încălzire a particulelor de pulbere poate fi crescută la aceiași parametri de mod prin distribuirea mai uniformă a acesteia pe secțiunea transversală a zonei fierbinți a jetului de plasmă. Acest lucru este facilitat de proiectarea torțelor cu plasmă, care permit introducerea pulberii în jetul de plasmă nu printr-o gaură, ci, de exemplu, prin trei, situate la un unghi de 120°. În acest caz, eficiența încălzirii pulberii variază de la 2 la 30%.

Orez. 3.12. Schema de pulverizare cu plasma:
a - pulbere; b - fir. 1 — alimentare cu gaz de formare a plasmei; 2 — catod plasmatron; 3 — corp catod; 4 - izolator; 5 - corp anod; 6 - alimentator de pulbere (Fig. a) sau mecanism de alimentare cu sârmă (Fig. b); 7 — alimentarea cu gaz care transportă pulberea; 8 — jet de plasmă; 9 - alimentare.

Orez. 3.13. Scheme de alimentare cu pulbere în plasmatron:
1 — într-un jet de plasmă; 2 — în unghi față de jetul de plasmă; 3 - în duză.

Aplicație

Pentru pulverizarea straturilor rezistente la uzură se folosesc pulberi cu granulație care nu depășește 200 de microni. În acest caz, dispersia particulelor de pulbere ar trebui să fie în limite înguste, cu o diferență de dimensiune de cel mult 50 de microni. Dacă există o diferență semnificativă în dimensiunea particulelor, este imposibil să se asigure încălzirea uniformă a acestora. Acest lucru se explică prin faptul că, în ciuda temperaturii ridicate a jetului de plasmă, pulberea mare nu are timp să se topească în timpul scurt în care se află în jetul de plasmă (10 -4 -10 -2 s), pulberea fină. se evaporă parțial, iar cea mai mare parte din cauza energiei cinetice scăzute este împinsă deoparte de jetul de plasmă fără a ajunge în zona sa centrală. La restaurarea pieselor prin pulverizare cu aliaje de pulbere rezistente la uzură pe o bază de nichel și fier, cea mai rațională opțiune este granularea pulberii cu o dimensiune a particulelor de 40-100 microni.

La pulverizare, de regulă, se folosesc particule de pulbere sferică, deoarece au cea mai mare curgere. Modul optim de funcționare al pistolului cu plasmă ar trebui considerat unul în care cel mai mare număr de particule ajunge la substratul (baza) piesei în stare topită. Prin urmare, pentru încălzirea și transportul extrem de eficient al particulelor de pulbere, este necesar ca proiectarea pistoletului cu plasmă să asigure producerea unui jet de plasmă de putere suficientă. În prezent, au fost dezvoltate instalații cu o putere de până la 160-200 kW, care funcționează în aer, amoniac, propan, hidrogen, în vid dinamic, și în apă. Utilizarea duzelor speciale a făcut posibilă obținerea unei curgeri supersonice a unui jet de curgere în două faze, care, la rândul său, a asigurat producerea unui strat dens. Jetul de plasmă curge din plasmatron cu o viteză de 1000-2000 m/s și imprimă particulelor de pulbere o viteză de 50-200 m/s.

Creșterea duratei de viață a aparatului cu duză (catod-anod) a unui atomizator cu plasmă de mare putere (50-80 kW) a fost împiedicată din cauza rezistenței scăzute la eroziune a duzei de cupru în zona spotului anodului. Pentru a crește durabilitatea duzei, au fost dezvoltate inserții de tungsten, presate în duza de cupru, astfel încât căldura să fie disipată eficient de carcasa de cupru și îndepărtată prin apă de răcire. Instalațiile de pulverizare cu plasmă produse în prezent de industrie sunt echipate cu torțe cu plasmă cu un consum de putere de 25-30 kW la o putere de curent de 350-400 A.

Pe de altă parte, lanternele cu microplasmă care funcționează la curenți de 15-20 A cu o putere de până la 2 kW au fost dezvoltate pentru acoperirea pieselor mici (suprafețe), de exemplu, coroane în stomatologie și bandaje ale palelor motoarelor cu turbine cu gaz în producția de aeronave. .

Eficiența încălzirii particulelor și viteza lor de zbor depind de tipul de gaz utilizat: gazele biatomice (azot, hidrogen), precum și aerul și amestecurile lor cu argon, cresc acești parametri.

Procesul tehnologic de refacere a pieselor prin pulverizare cu plasmă cuprinde următoarele operații: prepararea pulberii, suprafețelor pieselor, pulverizarea și prelucrarea mecanică a straturilor pulverizate. Pregătirea suprafeței piesei pentru pulverizare are o importanță capitală, deoarece rezistența de aderență a particulelor de pulbere la suprafața piesei depinde în mare măsură de calitatea acesteia. Suprafața de restaurat trebuie degresată înainte de tratament. Zonele adiacente suprafetei de pulverizat sunt protejate cu un ecran special. Acoperirile trebuie pulverizate imediat după sablare, deoarece după 2 ore activitatea sa scade din cauza creșterii filmului de oxid de pe suprafața tratată.

Pentru a crește puterea de aderență a acoperirii la bază, se efectuează procesul de pulverizare cu plasmă urmat de topire. Operația de reflux completează procesul de acoperire. Topirea se realizează cu aceeași pistoletă cu plasmă ca și pulverizarea, la aceeași putere a arcului comprimat, cu duza pistolului cu plasmă apropiindu-se de piesă la o distanță de 50-70 mm. Rezistența la oboseală după reflux crește cu 20-25%. Rezistența de aderență după topire ajunge la 400 MPa. Zona de amestecare a metalelor topite și de bază este de 0,01-0,05 mm.

Orez. 3.14. Scheme de pulverizatoare cu plasmă:
o tija; b - fir („sârmă-anod”).

Defecte

Un dezavantaj semnificativ al încălzirii cu plasmă în timpul topirii este că jetul de plasmă, având o temperatură ridicată și o concentrație semnificativă de energie, încălzește foarte repede suprafața de acoperire atunci când suprafața piesei nu este suficient de încălzită și, prin urmare, duce adesea la ondularea topiturii. strat. În plus, ca urmare a debitului mare al jetului de plasmă și a presiunii semnificative pe suprafața pulverizată, poate apărea și deteriorarea stratului de acoperire. Pulverizarea cu plasmă urmată de topire este recomandată pentru piesele de dimensiuni mici, cu un diametru care nu depășește 50 mm.

Când utilizați sârmă ca material de umplutură, este posibil să utilizați două scheme pentru conectarea pistoletului cu plasmă: cu o duză care transportă curent ( orez. 3.14, a) sau cu un fir sub tensiune ( orez. 3.14, b).

Schema de pulverizare a sârmei cu un fir care transportă curent - anod a fost dezvoltată de V.V. Kudinov la sfârșitul anilor 50 ai secolului trecut. Atunci s-a putut obține o productivitate fără precedent - 15 kg/h de wolfram cu o putere de 12 kW. În pulverizarea cu plasmă, tijele sunt utilizate împreună cu sârmă. Astfel încât căldura să fie eficient disipată de carcasa de cupru și îndepărtată de apa de răcire. Instalațiile de pulverizare cu plasmă produse în prezent de industrie sunt echipate cu torțe cu plasmă cu un consum de putere de 25-30 kW la o putere de curent de 350-400 A. Pe de altă parte, pentru acoperirea pieselor mici (suprafețe), de exemplu, coroane în stomatologie, bandaje ale paletelor motoarelor cu turbine cu gaz În industria aeronautică s-au dezvoltat torțe cu microplasmă care funcționează la curenți de 15-20 A cu o putere de până la 2 kW.

Ați putea fi interesat și de următoarele articole:

Pulverizare cu plasma bazat pe utilizarea energiei jetului de plasmă atât pentru încălzire, cât și pentru transferul particulelor de metal. Un jet de plasmă este produs prin suflarea unui gaz care formează plasmă printr-un arc electric și comprimarea pereților unei duze de cupru răcite cu apă.
Acoperirile cu plasmă au următoarele proprietăți: rezistență la căldură, rezistență la căldură și eroziune, izolație termică și electrică, anti-gripare, rezistență la coroziune, protecție la cavitație, semiconductor, magnetic etc.

Domenii de aplicare a acoperirilor cu plasmă: rachete, aviație și tehnologie spațială, inginerie mecanică, energie (inclusiv nucleară), metalurgie, chimie, industria petrolului și cărbunelui, transport, electronică, radio și inginerie instrumentelor, știința materialelor, construcții, reparații și restaurare mașini de piese.

Dacă costul pulverizării cu flacără cu materiale de sârmă este luat ca unul, atunci costul pulverizării cu plasmă și cu flacără a pulberilor va fi de 1,9 și, respectiv, 1,6, iar pulverizarea cu arc electric va fi de 0,85.

Jetul de plasmă este produs într-o pistoletă cu plasmă, ale cărei părți principale (Fig. 3.34) sunt electrodul-catod /, o duză-anod de cupru răcită cu apă 4, o carcasă de oțel 2, dispozitive de alimentare cu apă 3, pulbere 5 și gaz 6. Părți ale carcasei care interacționează cu catodul sau anodul, izolate unele de altele.
Materialul sub formă de pulbere este furnizat alimentatorului folosind un gaz de transport. Este posibil să se introducă pulbere cu gaz care formează plasmă.
Materialul pulverizat (pulbere, sârmă, cordon sau o combinație a acestora) este introdus în duza pistolului cu plasmă sub locul anodului, în coloana cu arc de plasmă sau în jetul de plasmă.

Temperaturile ridicate și vitezele jetului fac posibilă pulverizarea acoperirilor din orice materiale care nu se disociază la încălzire, fără restricții asupra temperaturii de topire. Pulverizarea cu plasmă produce acoperiri de metale și aliaje, oxizi, carburi, boruri, nitruri și materiale compozite.

Proprietățile fizice și mecanice necesare ale acoperirilor sunt explicate prin temperatura ridicată a plasmei și debitul acesteia, utilizarea gazelor inerte care formează plasmă și capacitatea de a regla condițiile aerodinamice pentru formarea unui jet metal-plasmă.
Nu există modificări structurale în materialul piesei, este posibil să se aplice materiale refractare și acoperiri multistrat din diverse materiale în combinație de straturi inferioare dense și dure cu cele superioare poroase și moi (pentru a îmbunătăți proprietățile de rulare ale acoperirilor). ), rezistența la uzură a acoperirilor este mare și este posibilă automatizarea completă a procesului.

La alierea printr-un fir, suprafața se realizează folosind sârmă cu conținut ridicat de carbon sau aliat sub flux topit. Acest lucru asigură o mare precizie de aliere și stabilitatea compoziției chimice a metalului depus peste adâncimea de acoperire.

Aliarea metalului depus prin flux se realizează prin suprafața cu sârmă cu conținut scăzut de carbon sub un strat de flux ceramic. Duritatea mare a acoperirilor exclude tratamentul termic ulterior. Cu toate acestea, această metodă de aliere nu și-a găsit aplicație largă din cauza denivelării mari a metalului depus în compoziția chimică și a necesității de a menține cu strictețe regimul de suprafață.

Metoda combinată de aliere simultană prin sârmă și flux a devenit cea mai răspândită.

Ca surse de alimentare sunt utilizate redresoare VS-300, VDU-504, VS-600, VDG-301 și convertoare PSG-500 cu o caracteristică externă plată sau rigidă. Instalații speciale sunt utilizate ca rotatoare părți (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) sau mașini de strunjire sau de frezat scoase din funcțiune. Pentru alimentarea cu sarma se folosesc capete A-580M, OKS-1252M, A-765, A-1197.

Principalii parametri tehnologici ai suprafeței: compoziția materialului electrodului și a fluxului, tensiunea arcului U, puterea curentului / și polaritatea, viteza de suprafață vH și avansul vn a materialului electrodului, pasul de suprafață S, deplasarea electrodului de la zenit e, diametrul d3 și stingerea electrodului. Modurile aproximative de suprafață sub un strat de flux pentru piesele cilindrice sunt date în tabel. 3,52.

Suprafața sub un strat de flux are următoarele varietăți.

Suprafața cu un electrod întins (tijă sau placă) din oțel cu conținut scăzut de carbon sau aliat este utilizată pentru refacerea avioanelor. O parte din flux este turnată pe suprafața de restaurat (3...5 mm grosime), iar o parte - pe electrod (grosimea stratului de flux ajunge la 10...15 mm). Se folosesc amestecuri de flux. Într-un singur loc, electrodul este conectat la o parte pentru a excita un arc, care, atunci când arde, rătăcește în direcția transversală. Densitatea de curent este de 6...9 A/mm tensiune 35...45 V. Pentru realizarea procesului există o instalație OKS-11240 GosNITI.

Productivitatea crescută și un conținut mai mare de elemente de aliere în acoperire sunt asigurate de suprafața cu arc scufundat cu mai mulți electrozi pe piesele cu uzură semnificativă pe o suprafață mare (Fig. 3.23). Un arc rătăcit arde între piesă și electrodul cel mai apropiat de aceasta.

Prinderea unui strat de pulbere (6...9 mm grosime) sub un flux crește productivitatea procesului și asigură producerea de acoperiri groase cu compoziția dorită.
Domeniul de aplicare al suprafețelor mecanizate cu un strat de flux se extinde la restaurarea pieselor (cu diametrul mai mare de 50 mm) din oțeluri carbon și slab aliate, necesitând aplicarea unui strat cu o grosime > 2 mm. cu cerințe ridicate pentru proprietățile sale fizice și mecanice. Jurnalele arborelui, suprafețele rolelor și rolelor, ghidajele patului și alte elemente sunt topite.

Suprafața mecanizată sub un strat de flux are următoarele avantaje:

O creștere a productivității muncii de 6...8 ori față de suprafața manuală cu arc electric cu o reducere simultană a consumului de energie de 2 ori datorită eficienței termice mai mari;

Calitatea ridicată a metalului depus datorită saturației cu elementele de aliere necesare și organizării raționale a proceselor termice;

Posibilitatea de a obține acoperiri cu o grosime > 2 mm/p.

Argonul, heliul, azotul, hidrogenul și amestecurile acestora sunt utilizate ca gaze care formează plasmă la pulverizarea materialelor (Tabelul 3.68). Gazele care formează plasmă nu conțin oxigen, prin urmare nu oxidează materialul și suprafața pulverizată.

Heliul și hidrogenul în forma lor pură nu sunt practic utilizate din motive economice, precum și din cauza efectului distructiv asupra electrodului.

Azotul și argonul sunt folosite mai des, dar amestecurile de gaze, de exemplu Ar + N și Ar + H2, au cele mai bune performanțe. Tipul de gaz care formează plasmă este selectat pe baza temperaturii necesare, a conținutului de căldură și a debitului, a gradului său de inerție față de materialul pulverizat și a suprafeței care urmează să fie restaurată. Trebuie avut în vedere că plasma gazelor di- și poliatomice, în comparație cu gazele monoatomice, conține mai multă căldură la aceeași temperatură, deoarece entalpia sa este determinată de mișcarea termică a atomilor, energia de ionizare și disociere.

La pulverizarea materialelor cu pulbere sau cablu, se aplică tensiune electrică electrozilor pistoletului cu plasmă. La pulverizarea materialelor de sârmă, se aplică tensiune electrozilor arzătorului; în plus, poate fi aplicată materialului pulverizat, de exemplu. firul poate fi curent sau nu. Piesa pulverizată nu este inclusă în circuitul de sarcină.

Pulberile pentru pulverizarea cu plasmă nu trebuie să creeze blocaje în conductele de transport, ci trebuie să fie introduse uniform în fluxul de plasmă și să se miște liber odată cu fluxul de gaz. Aceste cerințe sunt îndeplinite de particulele de pulbere sferică cu un diametru de 20...100 microni.

La Institutul de sudare electrică care poartă numele. E.O. Paton NAS din Ucraina a dezvoltat fire cu miez de flux. AMOTEC. constând dintr-o carcasă de oțel și umplutură cu pulbere. Aceste materiale sunt destinate aplicării de acoperiri rezistente la uzură și coroziune folosind flacără de gaz, arc electric și pulverizare cu plasmă. O caracteristică specială a materialelor este posibilitatea de amorfizare a structurii acoperirilor pulverizate. Prezența unei componente amorfe în structura acoperirilor oferă un complex de proprietăți de serviciu sporite (rezistență la uzură și coroziune, rezistența conexiunii cu baza).

Pentru a proteja particulele materialului pulverizat de oxidare, decarburare și nitrurare, se folosesc lentile de gaz (flux inelar de gaz inert), care sunt ca o înveliș a unui jet de plasmă și camere speciale cu un mediu inert în care are loc procesul de pulverizare. .

Să dăm exemple de utilizare a pulverizării cu plasmă în procesele de restaurare a pieselor.

Au fost stăpânite mai multe varietăți ale procesului de restaurare a suporturilor principale ale blocurilor de cilindri. Primii cercetători ai metodei au recomandat sârmă de oțel cu conținut scăzut de carbon Sv-08 ca material aplicat pentru a asigura o structură uniformă, fin dispersată a acoperirii și pentru a crește rezistența conexiunii sale la bază. Ulterior s-au recomandat materiale pulverulente. Pulberile compozite și pulberile de bronz au devenit larg răspândite. Pulberile de bronz sunt aplicate atât pe suprafețele pieselor din fontă, cât și ale aliajelor de aluminiu. Mai întâi trebuie aplicat un substrat Al-Ni termosensibil.

La refacerea rulmenților principali în blocuri cilindrice din fontă se folosește o pulbere mai ieftină cu o granulație de 160...200 microni din compoziția: Fe (bază). 5% Si și 1% AI. Mod de acoperire: curent arc de plasmă 330 A, tensiune 70 V, debit de gaz plasma (azot) 25 l/min, diametrul duzei pistolului cu plasmă 5,5 mm, frecvența de oscilație a pistolului cu plasmă 83 min', avans parțial 320 mm/min, consum de pulbere 7 kg/h.

Procesul de aplicare a acoperirii cu plasmă pe suprafețele găurilor din piesele din aliaj de aluminiu include:

1) uscarea pulberilor la temperatura de 150..20 °C timp de 3 ore;

2) forarea preliminară a găurilor la o dimensiune care depășește dimensiunea nominală a găurii cu 1 mm;

3) instalarea ecranelor de protecție;

4) degresarea suprafetelor pulverizate cu acetona;

5) acoperire în două operații;

6) îndepărtarea ecranelor de protecție;

7) alezarea preliminară și finală;

8) eliminarea blitzului.

În prima operație se aplică un substrat de PN-85Yu15, în a doua se aplică un strat principal de pulbere de cupru PMS-N. Moduri de aplicare a stratului: curent 220...280 A, debit de azot 20...25 l/min la o presiune de 0,35 MPa. distanța de la duză la piesă este de 100... 120 mm, timpul de acoperire este de 15 minute. Acoperirea se aplică pe un suport. Echipamentul de formare a plasmei constă dintr-o sursă de alimentare IPN 160/600 n instalație UPU-ZD sau UPU-8.

Pulverizarea cu plasmă este utilizată pentru a aplica acoperiri pe planurile chiulaselor de silumin. Tehnologia include frezarea preliminară a suprafeței uzate, acoperirea și prelucrarea ulterioară. Ca materiale de acoperire sunt folosite pulberea de aluminiu și 40...48% Fe. Mod de acoperire: curent 280 A, distanta de la duza la piesa 90 mm. consum de gaz plasmator (azot) 72 l/min.

Pentru a reduce costul procesului și a crește productivitatea acestuia, a fost introdus procesul de pulverizare cu arc electric a avioanelor din sârmă Sv-AK5 cu diametrul de 2 mm. Se utilizează o sursă de curent VGD-301 și un metalizator EM-12. Moduri de pulverizare: curent 300 A, tensiune 28... 32 V, presiune aer de pulverizare 0,4...0,6 MPa, distanta de la duza la piesa 80... 100 mm. Un strat de 5 mm grosime se aplică în 8... 10 minute.

La restaurarea pistoanelor din aliaj de aluminiu, se aplică o acoperire cu plasmă de pulbere de bronz PR-Br. AZHNMts 8,5-4-5-1,5 (8,5% AI, 4% Fe, 4,8% Ni. 1,4% Mn, restul Cu). Ei folosesc instalația UPU-8. Mod de aplicare: curent 380 A, distanta de la duza la piesa 120 mm. Gazul care formează plasmă este un amestec de argon și azot.

La restaurarea arborilor cotit din fontă de înaltă rezistență, se aplică un strat de plasmă dintr-o compoziție de pulberi pe o bază termosensibilă din material PN-85Yu15. Compozitie: 50% PGSR, 30% PZh4 si 20% PN85Yu15.

Moduri de proces: I = 400 A, distanta de la duza la piesa de prelucrat 150 mm. debit de azot 25 l/min. Conform certificatului autorului pentru invenția URSS nr. 1737017, al cărui scop este creșterea rezistenței adezive și coezive a acoperirilor, materialul aplicat conține (în procente în greutate): aliaj auto-fluxant de Ni-Cr -Sistem B-Si 25...50, pulbere de fier 30...50 si nichel -pulbere de aluminiu 20...25.

Pulverizarea cu microplasma se foloseste la restaurarea pieselor de piese cu dimensiuni de 5... 10 mm pentru a reduce pierderile de material pulverizat. Se folosesc plasmatroni de putere mică (până la 2...2,5 kW), generând un jet de plasmă cvasilaminar la o putere de curent de 10...60 A. Argonul este utilizat ca gaz de formare a plasmei și de protecție. Prin pulverizarea cu microplasmă, este posibil să se reducă diametrul jetului metal-plasmă la 1...5 mm. Procesul se caracterizează printr-un nivel scăzut de zgomot (30...50 dB) și o cantitate mică de gaze de eșapament, ceea ce permite pulverizarea să fie efectuată în interior fără utilizarea unei camere de lucru. A fost creată instalația de pulverizare cu microplasmă MPN-001.

Modurile tehnologice de pulverizare cu plasmă sunt determinate de: tipul și dispersia materialului, curentul jetului de plasmă și tensiunea acestuia, tipul și debitul gazului care formează plasmă, diametrul duzei pistolului cu plasmă și distanța de la duza la suprafata pulverizata.

Dispersia particulelor de material, curentul jetului de plasmă și debitul gazului care formează plasmă determină temperatura de încălzire a particulelor și viteza lor de mișcare și, prin urmare, densitatea și structura acoperirii.

O uniformitate mai mare a proprietăților de acoperire este asigurată la o viteză mai mare de mișcare a pistoletului cu plasmă în raport cu piesă și la o grosime mai mică a stratului. Această viteză are un efect redus asupra ratei de utilizare a materialului și are un impact semnificativ asupra productivității procesului.

Distanța de la duză până la suprafața de restaurat depinde de tipul de gaz care formează plasmă, de proprietățile materialului pulverizat și variază între 120...250 mm (de obicei 120...150 mm). Unghiul dintre axa fluxului de particule și suprafața de restaurat trebuie să se apropie de 90°.

Combinația optimă a conținutului de căldură al fluxului de plasmă, timpul de rezidență al particulelor în acest flux și viteza acestora asigură producerea de acoperiri cu proprietăți fizice și mecanice ridicate.

Proprietățile acoperirilor cu plasmă sunt îmbunătățite semnificativ atunci când sunt topite. În acest caz, cea mai fuzibilă parte a materialului se topește, dar temperatura de încălzire trebuie să fie suficientă pentru a topi borosilicații, care reduc metalele din oxizi și formează zgură.

Materialele de topit trebuie să îndeplinească următoarele cerințe: temperatura de topire a componentei cu punct de topire scăzut a aliajului nu trebuie să depășească 1000... 1100 °C. Aliajul în stare încălzită trebuie să umezească bine suprafața piesei de prelucrat și să aibă proprietatea de autofluxare. Materialele sub formă de pulbere pe bază de nichel având un punct de topire de 980...1050 °C și care conțin elemente de flux: bor și siliciu au astfel de proprietăți. Temperatura de încălzire insuficientă a stratului de acoperire duce la formarea de picături de metal pe suprafață. Starea lichidă a unei părți a acoperirii promovează procese intensive de difuzie, în timp ce materialul piesei rămâne în stare solidă.

Ca urmare a topirii, rezistența conexiunii dintre acoperire și bază crește semnificativ, rezistența de coeziune crește, porozitatea dispare și rezistența la uzură se îmbunătățește.

Acoperirile topite au o prelucrabilitate apropiată de cea a oțelurilor monolitice rezistente la căldură și a aliajelor cu compoziție chimică similară.
Acoperirile se topesc: cu o pistoletă cu gaz (flacără oxiacetilenă), într-un cuptor termic, cu inductor (curenți de înaltă frecvență), cu un fascicul de electroni sau laser, cu o pistoletă de plasmă (jet de plasmă), prin trecerea unui actual.

Refluxarea cu o torță cu gaz este cea mai simplă metodă care vă permite să controlați vizual calitatea refluxului. Dezavantajele acestei metode sunt încălzirea unilaterală a piesei, care poate duce la deformare și o intensitate mai mare a muncii la prelucrarea pieselor masive.

Topirea cuptorului asigură încălzirea întregului volum al piesei, astfel încât probabilitatea apariției fisurilor este redusă. Cu toate acestea, zonele piesei adiacente acoperirii devin acoperite de sol, iar proprietățile lor fizice și mecanice se deteriorează. Influența negativă a unei atmosfere oxidante asupra proprietăților acoperirilor atunci când sunt încălzite este eliminată în prezența unui mediu protector.

Rezultate bune se obțin prin reflow prin inducție, care asigură o productivitate mai mare fără a perturba tratamentul termic al întregii piese de prelucrat. Numai acoperirea și stratul subțire adiacent de metal de bază sunt supuse încălzirii. Grosimea metalului încălzit depinde de frecvența curentului: pe măsură ce acesta din urmă crește, grosimea scade. Ratele mari de încălzire și răcire pot duce la fisuri în stratul de acoperire.

Topirea acoperirilor cu un fascicul de electroni sau laser nu modifică practic proprietățile zonelor asociate cu acoperirea și miezul piesei. Datorită costului lor ridicat, aceste metode ar trebui utilizate la restaurarea pieselor critice și costisitoare ale căror acoperiri sunt greu de topit prin alte metode.

Acoperiri topite din aliaje pe bază de nichel PG-SR2. PG-SRZ și PG-SR4 au următoarele proprietăți:

Duritate 35...60 HRC în funcție de conținutul de bor;

Rezistență la uzură crescută de 2...3 ori față de oțelul călit 45, ceea ce se explică prin prezența cristalelor dure (boruri și carburi) în structura de acoperire;

Creșterea de 8...10 ori rezistența conexiunii dintre acoperire și bază, comparativ cu rezistența conexiunii acoperirilor netopite;

Creșterea rezistenței la oboseală cu 20...25%.

Domeniul de aplicare a acoperirilor cu plasmă cu topire ulterioară este refacerea suprafețelor pieselor care funcționează în condiții de încărcare alternativă și de contact.

Acoperirile topite au o structură multifazică, ale cărei componente sunt boruri, carburi în exces și eutectice. Tipul de microstructură (dispersitate, tip și număr de componente) depinde de compoziția chimică a aliajului autofluxabil, de timpul de încălzire și de temperatură.

Cea mai bună rezistență la uzură a pieselor din îmbinările încărcate este asigurată de acoperirile din aliaje auto-fluxante. Structura învelișului este o soluție solidă puternic aliată cu incluziuni de faze asemănătoare metalelor dispersate (în primul rând borură sau carbură) cu o dimensiune a particulelor de 1...10 microni, distribuite uniform în bază.

Pentru pulverizarea cu plasmă a acoperirilor metalice și nemetalice (refractare, rezistente la uzură, rezistente la coroziune) se folosesc următoarele instalații: UN-115, UN-120, UPM-6. UPU-ZD. UPS-301. APR-403. UPRP-201.

Pentru a genera plasmă sunt folosite diverse torțe cu plasmă. Gama și nivelul puterilor specifice implementate într-un proiect specific caracterizează eficiența conversiei energiei electrice a arcului în jeturi de plasmă termică, precum și capacitățile tehnologice ale pistoletului cu plasmă.

Sarcina de a dezvolta o pistoletă tehnologică cu plasmă se rezumă întotdeauna la crearea unui design relativ simplu, reparabil, care să asigure o funcționare stabilă pe termen lung într-o gamă largă de modificări ale curentului arcului de sudare, debitului și compoziției gazului de plasmă, așa cum precum și generarea unui jet de plasmă cu parametri reproductibili, ceea ce face posibilă procesarea eficientă a materialelor cu proprietăți diferite.

În practica de pulverizare se folosesc atât pulberi omogene din diverse materiale (metale, aliaje, oxizi, compuși refractari fără oxigen), cât și pulberi compozite, precum și amestecuri mecanice ale acestor materiale.

Cele mai comune materiale pulbere sunt:

metale - Ni, Al, Mo, Ti, Cr, Cu;

aliaje - oțeluri aliate, fontă, nichel, cupru, cobalt, titan, inclusiv aliaje cu autofluxare (Ni-Cr-B-Si, Ni-B-Si, Co-Ni-Cr-B-Si, Ni-Cu- B -Si);

oxizi de Al, Ti, Cr, Zr și alte metale și compozițiile acestora;

compuși refractari fără oxigen și aliaje dure - carburi Cr, Ti, W etc. și compozițiile acestora cu Co și Ni;

pulberi placate compozite - Ni-grafit, Ni-А l etc.;

pulberi conglomerate compozite - Ni - Al, NiCrBSi - Al
si etc.;

amestecuri mecanice - Cr 3 C 2 + NiCr, NiCrBSi + Cr 3 C 2 etc.

În cazul utilizării pulberilor compozite în tehnologia de pulverizare termică, se urmăresc următoarele obiective:

utilizarea efectului exotermic al interacțiunii componentelor (Ni - Al, Ni - Ti etc.);

distribuția uniformă a componentelor în volumul acoperirii, de exemplu, cum ar fi cermet (Ni - Al 2 0 3 etc.);

protecția materialului miezului particulelor de oxidare sau descompunere în timpul pulverizării (Co - WC, Ni - TiC etc.):

formarea unei acoperiri cu participarea unui material care nu formează independent o acoperire în timpul pulverizării termice cu gaz (Ni-grafit etc.);

îmbunătățirea condițiilor de formare a acoperirii prin creșterea densității medii a particulelor, introducerea de componente cu entalpie mare.

Pulberile folosite pentru pulverizare nu trebuie să se descompună sau să se sublime în timpul procesului de pulverizare, dar trebuie să aibă o diferență suficientă între punctele de topire și de fierbere (cel puțin 200 ° C).

Atunci când alegeți materiale pulbere pentru obținerea diferitelor acoperiri cu plasmă, trebuie luate în considerare următoarele puncte.

Distribuția dimensiunii particulelor materialelor pulbere utilizate este de o importanță capitală, deoarece de aceasta depind productivitatea și rata de utilizare, precum și proprietățile acoperirilor. Dimensiunea particulelor pulberii este selectată în funcție de caracteristicile sursei de energie termică, de proprietățile termofizice ale materialului pulverizat și de densitatea acestuia.

De obicei, la pulverizarea unei pulberi fine, se obține o acoperire mai densă, deși conține o cantitate mare de oxizi rezultați din încălzirea particulelor și interacțiunea acestora cu fluxul de plasmă la temperatură înaltă. Particulele excesiv de mari nu au timp să se încălzească, așa că nu formează o legătură suficient de puternică cu suprafața și între ele, sau pur și simplu nu sară la impact. La pulverizarea unei pulberi constând dintr-un amestec de particule de diferite diametre, particulele mai mici se topesc în imediata apropiere a punctului în care sunt introduse în duză, topesc gaura și formează noduli, care din când în când se desprind și cad în duză. forma de picături mari pe stratul pulverizat, deteriorându-i calitatea. Prin urmare, pulverizarea ar trebui să fie efectuată de preferință cu pulberi dintr-o fracțiune, iar toate pulberile trebuie să fie supuse dispersării (clasificării) înainte de pulverizare.

Pentru materialele ceramice, dimensiunea optimă a particulelor de pulbere este de 50-70 de microni, iar pentru metale - aproximativ 100 de microni. Pulberile destinate pulverizării trebuie să aibă formă sferică. Au o fluiditate bună, ceea ce facilitează transportul lor la lanterna cu plasmă.

Aproape toate pulberile sunt higroscopice și se pot oxida, așa că sunt depozitate în recipiente închise. Pulberile care au stat de ceva timp într-un recipient deschis se calcinează într-un cuptor de uscare din oțel inoxidabil cu un strat de 5-10 mm la o temperatură de 120-130 °C timp de 1,5-2 ore înainte de pulverizare.

Pulberea pentru pulverizare este selectată ținând cont de condițiile de funcționare ale pieselor care sunt pulverizate.

Posibilele defecte ale metodei de acoperire cu arc cu plasmă sunt exfolierea stratului pulverizat, fisurarea acoperirii, apariția de picături mari de material de acoperire, picături de cupru la suprafață, precum și variații ale grosimii acoperirii (mai sus permisul).

Pentru a crește rezistențele adezive și coezive și alte caracteristici de calitate, acoperirile cu plasmă sunt supuse unei prelucrări suplimentare în diferite moduri: rulare în role sub curent, curățarea suprafețelor pulverizate de calcar și îndepărtarea particulelor slab lipite de bază sau de stratul anterior. cu perii metalice in timpul procesului de pulverizare, tratament jet-abraziv si ultrasonic etc.

Una dintre cele mai comune modalități de a îmbunătăți calitatea acoperirilor din aliaje auto-fluxante este refluxarea acestora. Pentru topire, încălzire prin inducție sau cuptor, încălzirea în săruri sau metale topite se utilizează plasmă, flacără de gaz, laser etc.. În cele mai multe cazuri, se preferă încălzirea în inductori cu curenți de înaltă frecvență (HF). Acoperirile pulverizate ale sistemului Ni - Cr - B - Si - C sunt supuse la topire la 920-1200 0 C pentru a reduce porozitatea inițială, a crește duritatea și puterea de aderență la metalul de bază.

Procesul tehnologic de pulverizare cu plasmă constă în curățare preliminară (prin orice metodă cunoscută), tratament de activare (de exemplu, jet abraziv) și acoperire directă prin deplasarea produsului față de plasmatron sau invers.

Lașcenko G.I. Întărirea și pulverizarea cu plasmă. – K.: „Ecotehnolog I”, 2003 – 64 p.