Weldzone.info Форум Технологии Материалы Оборудование ГОСТ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Сеть профессиональных контактов специалистов сварки

Технология: | Нанесение покрытий

Плазменное напыление

Реклама

Плазменное напыление покрытий является одним из видов газотермического напыления покрытия (ГОСТ 28076—89), применяемого в технологии упрочнения и восстановления рабочих поверхностей деталей машин, механизмов, аппаратов, приборов и др.

Плазменное напыление относят к области сварки и резки. Для плазменного напыления применяют преимущественно порошковые материалы, а также проволоку, стержни, прутки.

Другие страницы непосредственно по теме

Плазменное напыление

покрытий:

Техническая плазма — ионизированный газ, в котором объемные плотности положительных и отрицательных электрических зарядов, образующих плазму заряженных частиц, практически одинаковы (условие квазинейтральности) и доля этих частиц сравнительно велика. При этом дебаевский радиус экранирования D намного меньше характерного линейного размера L :

, (1)

где е — заряд частицы; ni — содержание i-го сорта частиц; k — постоянная Больцмана; Т — температура i-го сорта частиц.

Способ плазменного напыления покрытий на детали изделий в промышленном масштабе начали применять с 50-х годов XX века. Первые отечественные разработки плазменных установок были выполнены в институте металлургии им. А. А. Байкова под руководством акад.

Н. И. Рыкалина и д-ра техн. наук И. Д. Кулагина. Во ВНИИавтогенмаше совместно с ИМЕТ к 1961 г. было разработано отечественное оборудование для плазменного напыления покрытий.

плазменное напыление

Рис. 1. Обобщенная схема процесса плазменного напыления покрытий (j — угол расхождения струи): 1 — сопло-анод; 2 — ядро плазменной струи; 3 — основной участок плазменной струи; 4 — напыляемое покрытие.

Техническая плазма образуется при электрических разрядах в газах, которые нагревают до высокой температуры, обеспечивающей протекание интенсивной термической ионизации. Плазма представляет собой совокупность нейтральных частиц, положительных ионов, электронного газа, квантов света, которые сложным образом взаимодействуют между собой и внешней средой.

В зависимости от степени ионизации n-отношения концентрации заряженных частиц к полной концентрации частиц — различают слабоионизированную (n — доли процента) плазму; умеренно ионизированную (несколько процентов) и полностью ионизированную (около 100%).

Техническая плазма активно реагирует на внешние электрические и магнитные поля, что обусловлено ее очень высокой электропроводимостью.

Плазма считается "четвертым" особым состоянием вещества после твердого, жидкого, газообразного. При равенстве ионных и электронных температур плазма называется изотермической. Плазму принято называть "холодной", если ее температура порядка 105К (низкотемпературная плазма) и "горячей", если ее температура около 106—107К (высокотемпературная плазма).

Для напыления покрытий используется холодная плазма.

Для реализации технологии упрочнения и восстановления рабочей поверхности деталей плазменным напылением в условиях промышленного производства необходим участок, оснащенный специальным комплексом технологического оборудования.

Производственный участок плазменного напыления покрытий.

Плазменное напыление покрытий на рабочую поверхность деталей изделий при их упрочнении и восстановлении производится оператором преимущественно вручную, особенно при сложной геометрии напыляемой поверхности и высоких требованиях к качеству покрытий.

Для получения гарантированного высококачественного плазменного покрытия на деталях важно, чтобы производственный участок был соответствующим образом оснащен и оборудован.

Основные технико-экономические, санитарно-гигиенические, экологически-эстетические требования, предъявляемые к производственному участку плазменных покрытий:

Параметры плазменной струи

Плазменная струя является по существу рабочим инструментом, формирующим покрытие на поверхности детали изделия. Она характеризуется рядом теплофизических и других параметров, к основным из которых относятся:

, (2)

где vп.г — скорость истечения из сопла плазмотрона холодного плазмообразующего газа; tп.г, tп.с —температура холодного плазмообразующего газа и плазменной струи соответственно.

Для электродуговых плазмотронов vп.с = 1000÷1500 м/с;

, (3)

где Wр — мощность, подводимая к плазмотрону; ηт.р — тепловой кпд плазмотрона; Gп.г — расход плазмообразующего газа; K — доля газа, участвующего в плазмообразовании;

, (4)

где α — коэффициент теплоотдачи;

Камера сухой струйно-абразивной обработки поверхности деталей.

Предварительная очистка поверхности деталей от хемосорбционных загрязнений предшествует специальной обработке этой поверхности под плазменное напыление покрытия — созданию регламентированной шероховатости и одновременно активации поверхностного слоя напыляемой поверхности путем насыщения ее различными дислокациями и разрушения межмолекулярных/межатомных связей.

Для этой операции применяют сухую струйно-абразивную обдувку поверхности под напыление. Обдувку производят воздушно-абразивной смесью в специальных камерах с применением пистолета эжекционного типа (рис. 2). Процесс ведут как вручную, так и с использованием механизации. В качестве абразивного агента применяют электрокорунд, карбид кремния, дробь чугунную или стальную колотую и др. Сжатый воздух обязательно должен быть сухой и очищен от примесей.

Рисунок 2. Камера для сухой струйно-абразивной обработки поверхности деталей (а) и эжекционный воздушный пистолет для ручной обдувки абразивной крошкой (б).

К основным параметрам ССАОПД относятся:

На рис. 2 приведена схема конструкции камеры для ССАОПД и эжекционный воздушный пистолет для ручной обдувки абразивной крошкой.

Струйно-абразивная обработка поверхности детали вносит существенные изменения в поверхностный слой: происходит его насыщение структурными дефектами.

При высоких кинетических энергиях некоторые абразивные частицы в момент удара о поверхность, имея высокие скорости, могут деформироваться и расплавляться, растекаясь по поверхности со скоростью

, (11)

где с — скорость звука в материале абразивной частицы; vч — скорость абразивной частицы в момент удара о поверхность.

Напряжение на обрабатываемой поверхности детали, вызванное растеканием абразивных частиц, оценивается как напряжение в пограничном слое жидкого потока:

, (12)

где μ — коэффициент динамической вязкости расплавленного материала абразивной частицы; vл — скорость растекания ламинарного слоя; δл — толщина ламинарного слоя.

При струйно-абразивной обработке увеличивается поверхность взаимодействия материала плазменного покрытия с основой, что положительно отражается на адгезионной связи покрытия с основой.

Камера для плазменного напыления покрытий.

В производственных условиях упрочнение и восстановление рабочей поверхности деталей изделий методом плазменного напыления производят на участке обычно в атмосфере воздуха (ра ≈ 0,1 МПа) в специальной камере, изготовленной и оборудованной в соответствии с техническим заданием предприятия.

Основные технические характеристики и параметры камеры плазменного напыления покрытия:

Параметры режима плазменного напыления покрытий.

Формирование плазменного покрытия на рабочей поверхности деталей обусловлено влиянием многих параметров процесса напыления, к основным из которых относятся дистанция напыления, ток, напряжение дуги, расход порошкового материала, плазмообразующего и транспортирующего газов, скорость перемещения пятна напыления по поверхности детали и др. Параметры режима регулируются непосредственно оператором.

Техника безопасности и экология в технологии нанесения плазменного покрытия.

При выполнении работ по напылению плазменного покрытия для упрочнения и восстановления рабочей поверхности деталей изделий оператор должен быть защищен от вредных и опасных воздействий (см. Опасные и вредные производственные факторы), к которым в первую очередь следует отнести:

От вредного и опасного воздействия оператор и обслуживающий персонал (при плазменном напылении необходимо присутствие не менее двух операторов) должны быть защищены как индивидуальными средствами, так и комплексом соответствующих мероприятий.

Осмотр, ремонт, чистка, наладка оборудования, расположенного на участке плазменного напыления, производят только после полного отключения электропитания. Периодически следует проверять надежность работы блокировочных систем. Запуск плазменной установки в режиме "Работа" производить только после проверки в режиме "Настройка".

Систематически необходимо проверять состояние всех коммуникаций (электропроводов, шлангов водо- и газообеспечения и пр.). Недопустимо механическое повреждение электрокоммуникаций и действие высоких температур.

Комплекс всех мероприятий по обеспечению безопасности работ на участке плазменного напыления должен быть отражен в специальных технологических инструкциях, разработанных соответствующей службой предприятия.

Подведем итоги:

1. Плазменное напыление широко применяется для упрочнения и восстановления рабочих поверхностей деталей изделий. К существенным технико-экономическим достоинствам технологии относятся:

2. Метод плазменного напыления покрытий имеет также ряд недостатков, которые по существу являются резервом в совершенствовании технологии, а именно:

3. Широкое применение плазменного напыления покрытий, особенно для упрочнения и восстановления рабочих поверхностей деталей изделий широкой номенклатуры, обусловливает необходимость повышения уровня применяемого оборудования и материалов, в том числе:

Еще страницы по теме Плазменное напыление:

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

 

Нормы расхода сварочных материалов

 

En - Ru

сварочные термины на английском