Для восстановления старых деталей, повышения износостойкости новых, применяют плазменную наплавку. Инновационный метод образования защитных покрытий сродни плазменной сварке, используется для оборудования, эксплуатируемого в жестких условиях, контактирующего с агрессивной средой.
Сущность и область применения
Принцип плазменной наплавки металла основан на расплавлении присадки электродугой высокой плотности. Плазма возникает двумя способами:
- за счет электрического разряда, возникающего между плазмотроном и направляемой поверхностью (прямое действие);
- между электродом и соплом, к которому подводится охлаждение (косвенное действие).
Для наплавки деталей применяются различные присадки:
- сыпучие и гранулированные порошковые материалы;
- наплавочная порошковая проволока, используемая для сварки;
- металлические прутки, лента;
- спецшнуры, в составе которых имеется металлический порошок.
По сути, наплавка – это поверхностная сварка плазмотроном, обработка металла плазменной дугой. На поверхности образуется диффузионный слой, прочно удерживающий защитную пленку, обладающую специфическими свойствами.
Коротко!
Наплавка – это поверхностная обработка металла плазменной дугой для восстановления старых деталей и повышения износостойкости новых. Применяется в промышленности и ремонтных мастерских.
Преимущества плазменной наплавки
Популярность методики наплавления защитных покрытий плазмотроном объясняется рядом положительных свойств:
- метод применим для многих материалов, включая тугоплавкие;
- геометрические параметры и форма детали значения не имеют, результативность обработки стандартная;
- можно наносить наплавку в несколько слоев, до 6,5 мм толщиной с припуском от 400 до 900 микрон;
- при небольшой глубине расплавления (от 300 микрон до 2,5 мм) формируется незначительная зона термического влияния, риск образования внутренних дефектов минимальный;
- за счет большой скорости разогрева обрабатываемый металл не успевает прогреться на большую глубину, структурная зернистость не изменяется, удается избежать коробления, деформации деталей;
- защитные покрытия можно наносить на тонкие поверхности, минимальная толщина плазменного напыления не более 200 микрон;
- плазменная обработка эффективнее электродуговой наплавки в разы;
- поток плазмы регулируется с большой точностью.
Метод применяется в промышленности и ремонтных мастерских, можно подобрать необходимое оборудование.
Технология плазменной наплавки металла
Разработано несколько способов нанесения наплавочного материала:
- Плазменная предусматривает нанесение проволоки сжатой дугой, процесс подобен ручной сварке.
- При плазменно-порошковой наплавке наплавочный гранулят из питателя механически подается в плазмотрон, транспортируется газом.
- Комбинированный способ объединяет два вида подачи: автоматически в рабочую зону поступают гранулы и проволока, получается расплав с определенными физико-химическими свойствами. Возможно наплавление твердых сплавов: литых, трубчатых, порошковых. Принцип работы такой же, как с присадочной проволокой.
- Применение измельченного металла в качестве присадки оправдано при получении тонкого слоя, менее миллиметра.
- Микроплазменная обработка металлов – разновидность проволочного плазменно-дугового напыления тонкостенных изделий, формируется пятно диаметром от 1 до 5 мм, ламирная плазменная струя отличается низким уровнем шума в пределах 50 дБ.
Различают три вида струи плазмы:
- закрытая с анодным подключением к соплу или горелки формируется широкой, характеризуется небольшой интенсивностью (главный минус – много тепла уходит в атмосферу, металл прогревается медленно);
- открытая формирует направленный тепловой поток, анод подключается к присадочному прутку, ленте или проволоке, температурный пик расположен над обрабатываемой поверхностью, обеспечивается высокая скорость разогрева;
- комбинированная предназначена для плазменно-порошкового напыления, одновременно разжигается две дуги: открытая и закрытая (закрытая формируется в зоне подачи порошковых гранул, открытая – на выходе жесткой присадки).
В качестве формирующей плазму среды применяют воздух, водород или любой инертный газ. По мнению специалистов, качественный слой образуется, когда применяют гелий и аргон.
Применяемое оборудование
Разработаны установки для всех типов напыления. В комбинированных плазмотронных агрегатах электроды выполнены из тугоплавкого вольфрама, сопло обычно керамическое. Предусмотрены инверторы дежурной и основной дуги. Горелка плазматрона работает с двумя независимыми электродугами, к каждой подводится независимый источник электропитания. У комбинированных аппаратов формируется мощная дуга, газ быстро ионизируется, активно расширяется в плазмотроне, создается интенсивное давление на выходе, плазменный поток с частичками расплавленной присадки устремляется на обрабатываемую поверхность.
Для разных видов наплавляемых деталей (плоскостных, объемных, трубных) разрабатывается индивидуальное оборудование.
