Плазменное напыление металла своими руками

Содержание

Как сделать своими руками хороший плазморез из инвертора: устройство, виды, изготовление

Плазменное напыление металла своими руками

Работу по раскрою металлических листов выполнить не так-то просто без специального оборудования. Поэтому все домашние мастера, который сталкиваются с подобной задачей, должны позаботиться о наличии в своем арсенале такого инструмента, как аппарат ручной плазменной резки. Это оборудование отличается компактными размерами и позволяет в домашних условиях легко разрезать железные листы на фрагменты подходящего размера.

Этот инструмент обладает множеством достоинств, главным из которых является то, что во время разделения заготовок на отрезки владельцу не придется впоследствии заниматься обработкой краев деталей. Чтобы упростить работу с этим оборудованием, нелишним будет каждому домашнему умельцу получить представление о существующих разновидностях этих аппаратов, их конструкции, принципе работы и правилах выбора.

Оборудование для плазменной резки металла

Все многообразие подобных инструментов можно классифицировать на две основные группы:

  • производственного;
  • домашнего назначения.

Особенностью аппаратов, представляющих первую группу, являются большие размеры и значительный вес. В их конструкции предусмотрено ЧПУ (числовое программное управление). Это приспособление упрощает изготовление деталей различных форм.

Работа с таким оборудованием заключается в разработке макета с использованием специального программного обеспечения. Именно на него впоследствии придется ориентироваться во время выполнения работы. После этого созданный в требуемом формате файл поступает на машину, а там уже выполняется его отрезание. Стоит заметить, что подобное оборудование недешево: цена на эти агрегаты может достигать десятков тысяч долларов.

Более простое устройство имеют аппараты, предназначенные для плазменной резки в домашних условиях. По своему исполнению они имеют вид компактного блока, который работает от электроэнергии и дополнен такими компонентами, как шланг и наконечник, обеспечивающие электрическую дугу. Именно благодаря ей и выполняется резка.

Также дуга позволяет разделять железные листы и обеспечивать высокое качество краев. Учитывая, что для разрезания заготовки используется необычный инструмент в виде ножовки или диска, владельцу не придется тратить время и силы на дополнительную шлифовку деталей. Оборудование для домашнего использования привлекательно тем, что его можно перевозить в любое место, а также хранить и использовать на протяжении длительного времени.

Предлагаемые на рынке модели устройств для плазменной резки рассчитаны на работу с различными видами материалов, что определяется типа газа, который имеется в механизме. При помощи воздушно-плазменного типа установок можно заниматься резкой заготовок из черных металлов и их сплавов. Если возникла задача по разделению деталей из цветных металлов и их комбинаций, желательно применять оборудование, где используются неактивные элементы наподобие водорода, азота или аргона. Однако к подобному варианту газовой резки в бытовых условиях прибегают нечасто.

Отличие аппаратов прямого и косвенного действия

Сегодня можно найти различные варианты ручных аппаратов, в которых реализован различный принцип функционирования. Работа установок прямого действия основывается на использовании электрической дуги. Последняя выглядит как цилиндр, и к ней непосредственно подведена струя газа. Благодаря подобной конструкции дуга нагревается до высоких температур порядка 20 000 градусов. И в то же время она способна эффективно охлаждать прочие элементы устройства.

Если говорить об установках косвенного действия, то их особенностью является меньший КПД. Именно этим и обусловлено то, что к ним прибегают не так часто.

Говоря про их устройство, следует отметить, что основная цель здесь заключается в размещении активных точек цепи на трубе либо специальном вольфрамовом электроде. Оборудование косвенного действия получило распространение для напыления, нагрева металлических устройств, причем в качестве режущего оборудования их не используют. В большинстве своем с помощью подобного ручного механизма выполняют ремонт автомобильных узлов, не прибегая к извлечению их из корпуса.

При этом подобным установкам присуща одна общая особенность: они способны работать только при наличии воздушных фильтров и охладителей. Польза от первых заключается в увеличении срока службы катода и анода, ускорении запуска механизма, который эксплуатируется довольно долго.

Что же касается второго элемента, то он необходим для увеличения эксплуатационного ресурса аппарата, работающего в непрерывном режиме. Оптимально, когда в течение часа беспрерывной резки этим аппаратом выделяют на отдых порядка 20 минут. Эти характеристики являются очень важными и должны учитываться вне зависимости от типа исполнения выбираемого устройства.

Конструкция ручного плазмореза

Возможность выполнять свою функцию подобному аппарату обеспечивает подача сильно нагретого воздуха на металлический лист. В условиях температуры, достигающей нескольких десятков тысяч градусов, при которой происходит нагрев кислорода, последний под большим давлением поступает на поверхность, что приводит к ее резке.

Более быстрое выполнение этой операции обеспечивается с учетом ионизации электрическим током. Продлить срок службы подобного оборудования можно при условии, что в его оснащении будут присутствовать следующие элементы:

  • Плазмотрон. Имеет вид резака, в обязанности которого входит выполнение основных задач;
  • Плазморез. Это устройство может быть выполнено в варианте прямого или косвенного воздействия;
  • Сопло. Это приспособление превосходит по функциональности все прочие элементы оборудования. Оно дает понять, для выполнения резки какой сложности предназначена конкретная модель;
  • Электроды. Ими оснащаются отдельные виды устройств;
  • Компрессор. С его помощью создается мощный воздушный поток.

Как сделать плазморез из инвертора — инструкция

При желании подобное оборудование в состояние изготовить своими руками любой владелец. Однако, чтобы самодельный плазморез смог эффективно выполнять свою работу, необходимо соблюсти все правила. В подобном деле инвертор будет практически незаменим, так как при помощи этого устройства будет обеспечена надежная подача тока. За счет него в работе плазмореза не будет возникать перебоев, а также удастся уменьшить расход электроэнергии. Однако при этом у него имеются и недостатки: он рассчитан на резку материала меньшей толщины, нежели при использовании трансформатора.

Выбор элементов

Если вы решили самостоятельно изготовить плазморез, то вам следует подготовить необходимые материалы и оборудование:

  • Инвертор или трансформатор, обладающий требуемой мощности. Чтобы не ошибиться во время покупки этого устройства, необходимо в магазине рассказать продавцу о том, для резки материала какой толщины вы планируете применять его. На основании этого и будет сделан выбор подходящего механизма. Учитывая, что резка будет выполняться вручную, желательно приобрести именно инвертор, что связано не только с его легковесностью, но и способностью уменьшить расходы электроэнергии.
  • Плазменный резак или плазмотрон точка. При его выборе необходимо опираться на те же критерии, что и в случае с инвертором. Важным моментом здесь является то, что оборудование прямого воздействия рассчитано на работу с токопроводящими материалами, а плазморез косвенного воздействия больше подойдет для работы с изделиями, не способными проводить электричество.
  • Компрессор для прогонки воздуха. Здесь следует уделить внимание его мощности, по которой он должен соотноситься с прочими подбираемыми компонентами.
  • Кабель-шланговый пакет. Его задача будет заключаться в соединении всех вышеописанных элементов.

Сборка

Еще до начала сборки самодельного плазмореза не помешает выяснить, совместимы ли компоненты, приобретенные вами между собой. Если вам ранее не приходилось изготавливать своими руками аппарат плазменной резки, то желательно обратиться за помощью к более опытным мастерам.

Проведя анализ мощности каждого необходимого элемента, они дадут вам свою рекомендацию. Обязательно стоит позаботиться о наличии защитного комплекта одежды. Его вам придется использовать, когда настанет время проверить работоспособность самодельного плазмореза. Если говорить о процедуре сборки оборудования для плазменной резки, то она включает в себя следующие этапы:

  • На первом этапе необходимо подготовить все необходимые элементы для сборки и защитную одежду.
  • Далее, следует решить вопрос с источником бесперебойного питания.
  • Затем необходимо взять инвертор или же трансформатор, а также кабель подходящей толщины и электроды. Особое внимание уделите последнему элементу, который должен быть выполнен из бериллия, циркония, тория или гафния. Подобные материалы считаются наилучшим выбором для воздушно-плазменной резки. Гафний также может рассматриваться в качестве альтернативы, поскольку в этом случае сварщику или мастеру, который будет выполнять работу по разделению листов, будет обеспечена более высокая безопасность. Перечисленные элементы необходимо по порядку соединить между собой, в результате должна получиться электрическая дуга.
  • Далее, к компрессору подключают шланг. Именно через него будет поступать воздух в аппарат плазменной резки. Второй край необходимо подсоединить к плазмотрону.
  • Возьмите небольшой кусок алюминия и проверьте в работе аппарат, который вы изготовили. Особое внимание уделите безопасности соединений.
Читайте также  Установка заклепок на металл

Вне зависимости от того, планируете ли вы изготавливать плазморез своими руками или же приобрести его в магазине, вначале следует изучить все модели, познакомиться с принципами их работы и вариантами исполнения. Важным моментом является и тип материала, который планируется в дальнейшем резать с помощью этого оборудования. Упростить себе задачу по выбору вы сможете, если вначале посмотрите видео, в котором показывается принцип действия аппарата ручной плазменной резки и технология работы с ним.

Средняя стоимость оборудования

Сегодня в магазинах представлено большое количество оборудования для ручной резки металлов, которые предлагаются по различным ценам. Причем на стоимость этих аппаратов будут оказывать влияние несколько факторов:

  • тип оборудования;
  • производитель;
  • максимальная толщина необходимого реза;
  • модель аппарата.

Избежать ошибок на этапе выбора инструмента для резки металлов можно при условии, что вы посетите несколько магазинов и сравните условия, на которых вам готовы продать это оборудование. Рассматривая различные модели плазморезов, сразу следует поинтересоваться ценами на комплектующие, без которых не обойтись, если придется выполнять ремонт этого оборудования. В среднем цены запасные части к плазморезам с учетом толщины среза находятся в следующем диапазоне:

  • При толщине не более 30 мм – 150–300 тыс. руб.;
  • При толщине не более 25 мм – 81–220 тыс. руб.;
  • При толщине не более 17 мм – 45–270 тыс. руб.;
  • При толщине не более 12 мм – 32–230 тыс. руб.;
  • При толщине не более 10 мм – 25–20 тыс. руб.;
  • При толщине не более 6 мм – 15–200 тыс. руб.

Заключение

Оборудование для плазменной резки металлов является высокотехнологичным устройством, которое способно заметно упростить выполнение работы по разрезанию различных металлических изделий. Причем отнюдь не обязательно приобретать дорогое оборудование в магазине, каждый владелец может изготовить этот аппарат своими силами.

Для этого достаточно подготовить все необходимое оборудование и в точности следовать технологии сборки плазмореза. Даже изготовленный своими руками плазморез способен обеспечить такое же качество резки стальных деталей, как и оборудование, предлагаемое в магазинах.

  • Виталий Данилович Орлов
  • Распечатать

Источник: https://stanok.guru/metalloobrabotka/rezka-metalla/kak-sdelat-svoimi-rukami-horoshiy-plazmorez-iz-invertora.html

Плазменное напыление металла

Плазменное напыление (или, другими словами – диффузионная металлизация) эффективный способ изменения физико-механических свойств, а также структуры основной поверхности. Поэтому он часто используется с декоративными целями, и для увеличения стойкости конечного продукта.

Плазменное напыление металла

Принцип плазменного напыления

Как и традиционные методы поверхностных покрытий, при диффузионной металлизации происходит осаждение на поверхности металла слоя другого металла или сплава, который обладает необходимыми для последующего применения детали свойствами – нужным цветом, антикоррозионной стойкостью, твёрдостью. Отличия заключаются в следующем:

  1. Высокотемпературная (5000 — 6000 °С) плазма значительно ускоряет процесс нанесения покрытий, который может составлять доли секунд.
  2. При диффузионной металлизации в струе плазмы в поверхностные слои металла могут диффундировать также химические элементы из газа, где проводится обработка. Таким образом, регулируя химический состав газа, можно добиваться комбинированного поверхностного насыщения металла атомами нужных элементов.
  3. Равномерность температуры и давления внутри плазменной струи обеспечивает высокое качество конечных покрытий, чего весьма трудно достичь при традиционных способах металлизации.
  4. Плазменное напыление отличается чрезвычайно малой длительностью процесса. В результате не только повышается производительность, но также исключается перегрев, окисление, прочие нежелательные поверхностные явления.

Рабочие установки для реализации процесса

Поскольку чаще всего для инициации высокотемпературной плазмы используется электрический разряд – дуговой, искровой или импульсный – то применяемое для такого способа напыления оборудование включает:

  • Источник создания разряда: высокочастотный генератор, либо сварочный преобразователь;
  • Рабочую герметизированную камеру, где размещается подвергаемая металлизации заготовка;
  • Резервуар для газа, в атмосфере которого будет производиться формирование высокотемпературной плазмы;
  • Насосной или вакуумной установки, обеспечивающей необходимое давление для прокачки рабочей среды или для создания требуемого разрежения;
  • Системы управления за ходом протекания процесса.

Работа плазмотрона, выполняющего плазменное напыление, происходит так. В герметизированной камере закрепляется напыляемая деталь, после чего между поверхностями рабочего электрода (в состав которого входят напыляемые элементы) и заготовкой возбуждается электрический разряд. Одновременно через рабочую зону с требуемым давлением прокачивается жидкая или газообразная среда.

Её назначение – сжать зону разряда, повысив тем самым объёмную плотность его тепловой мощности. Высококонцентрированная плазма обеспечивает размерное испарение металла электрода и одновременно инициирует пиролиз окружающей заготовку среды. В результате на поверхности образуется слой нужного химического состава.

Изменяя характеристики разряда – ток, напряжение, давление – можно управлять толщиной, а также структурой напыляемого покрытия.

Схема плазменного напыления

Аналогично происходит и процесс диффузионной металлизации в вакууме, за исключением того, что сжатие плазмы происходит вследствие разницы давлений внутри и вне её столба.

Выбор материала электродов зависит от назначения напыления и вида обрабатываемого металла. Например, для упрочнения штампов наиболее эффективны электроды из железо-никелевых сплавов, которые дополнительно легируются такими элементами, как хром, бор, кремний. Хром повышает износостойкость покрытия, бор – твёрдость, а кремний – плотность финишного покрытия.

При металлизации с декоративными целями, главным критерием выбора металла рабочего электрода является конфигурация напыляемой поверхности, а также её внешний вид. Напыление медью, например, производят электродами из электротехнической меди М1.

Важной структурной составляющей процесса является состав среды. Например, при необходимости получить в напыляемом слое высокостойкие нитриды и карбиды, в газе должны присутствовать органические среды, содержащие углерод или азот.

Последующая обработка готового покрытия

В силу особенностей процесса плотность напылённого слоя и прочность его сцепления с основным металлом не всегда бывают достаточными для обеспечения долговечности покрытия. Поэтому часто после обработки деталь подвергается последующему поверхностному оплавлению с использованием кислородно-ацетиленового пламени, либо в термических печах. Как следствие, плотность покрытия возрастает в несколько раз. После этого продукцию шлифуют и полируют, применяя твердосплавный инструмент.

С учётом последующей доводки изделия, толщину слоя металла после обработки принимают не менее 0,8 — 0,9 мм.

Для придания детали окончательных прочностных свойств её закаливают и отпускают, применяя технологические режимы, рекомендуемые для основного металла.

Плазменное напыление повышает теплостойкость, износостойкость и твёрдость изделий, увеличивает их способность противодействовать коррозионным процессам, а напыление с декоративными целями значительно улучшает внешний вид деталей.

Ограничениями технологии диффузионного плазменного напыления считаются чрезмерная сложность конфигурации заготовки, а также относительная сложность используемых установок.

При невысоких требованиях к равномерности образующегося слоя можно использовать и более простые установки, конструктивно напоминающие сварочные полуавтоматы. В этом случае плазменное напыление производится в воздушном пузыре, который образуется при обдуве зоны обработки компрессором. Электроды, в составе которых имеется напыляемый металл, последовательно перемещаются по контуру изделия. Для улучшения сцепления напыляемого металла с основой внутрь зоны напыления вводится также присадочный материал.

Процесс напыления металлического порошка на токарном станке

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: http://StankiExpert.ru/tehnologii/plazmennoe-napylenie-metalla.html

Плазменное напыление как способ защиты изделий диффузной металлизацией

Металлизация – эффективный способ придать конечному продукту дополнительные технические и эксплуатационные характеристики. Плазменное напыление представляет собой совершенный вариант диффузной обработки металлических поверхностей для создания качественного покрытия из другого металла или сплава. Диффузная металлизация позволяет улучшить твердость, прочность, цвет и антикоррозийные свойства исходной детали.

Отличительные особенности диффузного напыления

При работе с металлическими поверхностями часто возникает необходимость придать конечному продукту дополнительные характеристики, чтобы расширить область применения детали. Можно защитить металлическую поверхность от воздействия влаги, высокой температуры и агрессивной химической среды. Плазменное напыление имеет ряд особенностей, которые отличают процесс металлизации от других вариантов обработки металлических поверхностей:

  1. Ускоренный процесс нанесения покрытий благодаря высокотемпературному воздействию на обрабатываемую поверхность – порядка 5000-6000° C. Технологически напыление может длиться доли секунд для получения необходимого результата.
  2. Плазменная обработка металлов позволяет создать на поверхности комбинированный слой. Диффундировать можно не только металлические частицы, но и элементы газа из плазменной струи. В итоге металл насыщается атомами нужных химических элементов.
  3. Традиционная металлизация протекает неравномерно и характеризуется длительностью технологического процесса и возможными окислительными реакциями. Струя высокотемпературной плазмы создает равномерную температуру и давление, обеспечивая высокое качество финальных покрытий.
  4. При помощи плазменной струи перенос частиц металла и атомов газа происходит мгновенно. Процесс относится к области сварки с применением порошков, стержней, прутков и проволоки. Перенесенные частицы образуют слой толщиной от нескольких микрон до миллиметров на поверхности твердого тела.

Современная диффузная металлизация предполагает использование более сложного оборудования, чем в случаях, когда применяют газоплазменное оборудование. Для организации процесса диффузной обработки требуется одновременно наличие газовой и электрической аппаратуры.

Оборудование для диффузного воздействия

Ионно-плазменное напыление по поверхности металлов проводится с использованием высокотемпературной технической плазмы – совокупности большого количества частиц (квантов света, положительных ионов, нейтральных частиц, электронного газа). Под воздействием высокой температуры за счет электрических разрядов в газах происходит интенсивная термоионизация частиц, которые сложно взаимодействуют друг с другом и окружающей средой. Благодаря этому различают плазму, ионизированную слабо, умеренно и сильно, которая, в свою очередь, бывает низкотемпературной и высокотемпературной.

Читайте также  Индукционный нагрев металла своими руками

Создать необходимые условия для протекания процесса плазменной ионизации и обработки металлических покрытий помогает специальное оборудование – плазменные установки. Обычно для работы используется дуговой, импульсный или искровой электрические разряды.

Схема газотермического напыления

Для реализации технологического процесса требуются следующие установки:

  1. Генератор высокочастотного типа (можно использовать сварочный преобразователь) – служит источником разряда.
  2. Герметизированная камера, в которую помещают детали для нанесения покрытий методом плазменного напыления.
  3. Газовый резервуар. В его атмосфере выполняется ионизация частиц под действием электрического разряда.
  4. Установка, создающая давление газа. Можно использовать вакуумную или насосную аппаратуру.
  5. Система, при помощи которой можно качественно изменять токовые характеристики, давление, напряжение, тем самым увеличивая или уменьшая толщину напыляемых покрытий.

Как происходит плазменное напыление: в герметизированной камере фиксируют обрабатываемую деталь, создают электрический разряд, прокачивают рабочую среду с необходимым давлением и напыляемыми порошковыми элементами. Образуется высокотемпературная плазма, которая переносит частицы порошков вместе с газовыми атомами на поверхность некоторой детали. При проведении диффузной металлизации в вакууме, в атмосфере инертного газа или при пониженном давлении можно увеличить скорость движения частиц и получить боле плотный и высокоадгезивный тип покрытий.

Поскольку напыляемым материалом может служить практически любой сплав или металл, ионно-плазменное напыление широко используют в различных отраслях промышленности, а также для проведения ремонтно-восстановительных работ. Любой металл в виде порошков подается в плазменные установки, где под воздействием высокотемпературной плазмы расплавляется и проникает в обрабатываемую металлическую поверхность в виде тонкого слоя напыления. Сферы применения диффузной металлизации:

  • детали для авиационной, космической и ракетной промышленности;
  • машиностроительное оборудование и энергетическая отрасль;
  • металлургическая и химическая отрасль промышленности;
  • нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая и угольная отрасль;
  • транспортная сфера и производство приборов;
  • ремонт и реставрация машин, оборудования, изношенных деталей.

Когда струя плазмы и порошков проходит по электродуге и осаживается на обрабатываемой поверхности, образованный слой приобретает важные качественные и эксплуатационные характеристики:

  • жаростойкость;
  • жаропрочность;
  • коррозийную устойчивость;
  • электроизоляцию;
  • теплоизоляцию;
  • эрозийную прочность;
  • кавитационную защиту;
  • магнитные характеристики;
  • полупроводниковые свойства.

Ввод напыляемых порошков в установки осуществляется с плазмообразующим или транспортируемым газом. Плазменное напыление позволяет получать различные типы покрытий без ограничения по температуре плавления: металлы, комбинированные сплавы, карбиды, оксиды, бориды, нитриды, композит. Материал, который обрабатывается в установках, не подвергается структурным изменениям, но поверхность изделия приобретает необходимые качественные характеристики. Напылять можно комбинированные слои (мягкие и твердые), тугоплавкие покрытия, различные по плотности составы.

Для нанесения на металлическую поверхность некоторого слоя напыления в условиях высокотемпературной плазменной среды в качестве формирующих покрытий используют не только порошковые составы. В зависимости от того, какими свойствами должна обладать обработанная поверхность, используют следующие особенности плазменной металлизации:

  1. Наплавление высокоуглеродистой или легированной проволокой под флюсом. Для восстановления поверхностей используют наплавку в установках стержневым или пластинчатым электродом.
  2. Наплавка по порошковому слою под флюсом используется для реставрации деталей с обширными деформациями по окружности с толщиной слоя более 2 мм.
  3. Установки для напыления пропускают в качестве плазмообразующих газов аргон, азот, водород, гелий либо их смеси. Необходимо обеспечить отсутствие кислорода, чтобы исключить окисление наплавляемых покрытий.

Наиболее часто этот вид обработки используют для восстановления различных деталей при ремонте автомобильных двигателей. Так, при помощи диффузной металлизации удается восстановить отверстия коренных опор в блоках цилиндров (распространенная поломка), устранить износ головок цилиндров, реставрировать поршни из алюминиевого сплава, коленчатые валы из высокопрочного чугуна, ролики, катки.

При использовании ионно-плазменного напыления значительно возрастает износостойкость сложных узлов оборудования, механизмов и установок. Диффузная металлизация – это эффективный метод реставрации изношенного и усталого металла, а также оптимальный процесс для задания металлическим поверхностям необходимых прочностных и эксплуатационных характеристик.

Источник: https://kraska.guru/specmaterialy/drugie-pokrytiya/plazmennoe-napylenie.html

Плазменное напыление

admin on 28 октября 2016

При плазменном нанесении металлических покрытий для расплавления и переноса порошка на поверхность детали используются тепловые и динамические свойства плазменной струи, которую получают нагревом плазмообразующего газа в электрической дуге, горящей между катодом и анодом плазменной горелки (плазмотрона).

В качестве плазмообразующих газов при восстановлении автомобильных деталей чаще всего используют аргон, так как аргонная плазма имеет наиболее высокую температуру (15000-30000°С). Плазмообразующим газом может также служить азот, плазма которого имеет температуру 10000-15000°С или смесь аргона и азота.

Порошок в сопло плазмотрона подается из порошкового питателя (дозатора) транспортирующим газом, в качестве которого также применяют аргон и азот.

Высокая температура нагрева металлических частиц и большая скорость полета их при плазменном напылении обеспечивает более высокие, чем при других способах газотермического напыления, физико-механические свойства покрытия и более прочное сцепление его с поверхностью детали.

Оборудование для плазменного напыления

Для плазменного напыления отечественной промышленностью выпускаются несколько видов установок. В настоящее время наиболее распространены установки типа УПУ и УМП.

В комплект установок входят шкаф управления, плазмотрон, порошковый питатель. Кроме того, установки УПУ комплектуются источником питания.

Наиболее ответственным узлом плазменной установки является плазмотрон, в котором формируются геометрические и энергетические параметры плазменной струи. Стабильность и долговечность плазмотрона во многом зависят от стойкости сопла, которое воспринимает наиболее высокие нагрузки. Срок службы современных плазмотронов сравнительно невысок, поэтому основные его элементы (сопло и вольфрамовый электрод) делаются сменными.

Другим важным узлом установки является порошковый питатель, от которого также зависит стабильность протекания процесса. Наиболее надежны в работе порошковые питатели с механической дозировкой порошка.

Выпускаемое в настоящее время оборудование для плазменного напыления комплектуется одним порошковым питателем. Между тем, в течение рабочего дня иногда приходится пользоваться несколькими марками порошков, например, при восстановлении алюминиевых деталей пользуются алюминиевым порошком, при восстановлении стальных деталей — другим, различные по твердости поверхности деталей требуют применения разных порошков. Поэтому, чтобы не заменять каждый раз порошки целесообразно иметь не один, а несколько порошковых питателей.

Для осуществления процесса плазменного напыления кроме основного оборудования необходимо иметь и дополнительную оснастку: шкаф для сушки порошков, сито для их просеивания, дробеструйную установку, насосную установку для создания необходимого давления воды, поступающей в установку для охлаждения аппаратуры. Пост восстановления деталей плазменным напылением оборудуют также камерой с вытяжной вентиляцией и механизмами для вращения детали, перемещения плазмотрона относительно детали.

Материалы для нанесения покрытий

При плазменном напылении можно применять и порошки и проволоку, однако при восстановлении деталей в основном применяют порошки, так как они дают более мелкий распыл.

Чаще других применяют порошки на основе никеля, например, порошок ПН85Т15. Температура его плавления 1400°, прочность сцепления покрытия со сталью достаточно высока.

Порошок ПН55Т45 используют для нанесения износостойких покрытий, работающих в условиях безударных нагрузок. Температура плавления порошка 1240°С, твердость покрытия HRC 55-60.

Большая номенклатура деталей может быть восстановлена порошком ПН70Т30. Покрытие, нанесенное этим порошком, обладает высокой плотностью, пониженной хрупкостью, достаточно высокой прочностью сцепления, удовлетворительной обрабатываемостью.

Находят применение и другие порошки: СНГН (твердость покрытия HRC 55), СР-2 (HRC 25), СРЗ (HRC 45) и др. Для восстановления деталей из алюминиевых сплавов применяют смесь порошков АКП (95%) и ПМС-2 (5%).

Для повышения прочности сцепления покрытия с подложкой при восстановлении стальных и чугунных деталей рекомендуется наносить подслой из молибденового порошка.

При нанесении покрытий из порошковых материалов большое значение имеет размер частиц наносимого материала. От гранулометрического состава исходного порошка зависит производительность процесса, свойства получаемого покрытия, а также сама возможность нанесения покрытия.

Так, крупные частицы недостаточно хорошо прогреваются, из-за чего прочность связи с подложкой намного ниже. Слишком мелкие частицы не обладают достаточной энергией для образования прочной связи с подложкой и, кроме того, успевают охладиться до их попадания на поверхность. Мелкий порошок не обладает хорошей сыпучестью и транспортировка его в плазмотрон затруднена.

Наиболее подходящими для плазменного напыления являются порошки с размером частиц 50-100 мкм.

Перед применением порошки необходимо просушить и просеять. Если использовать порошки с размером гранул, значительно отличающихся друг от друга, то мелкие частицы могут сгореть в высокотемпературной плазменной струе, в то время как крупные частицы, обладающие большей массой, могут не успеть нагреться до температуры плавления и при ударе о напыляемую поверхность отскочить от нее. Если порошки просеяны на заводе-изготовителе, то их просеивать не надо.

Порошковые материалы гигроскопичны, поэтому хранить их следует в герметичной таре. Для улучшения сыпучести порошков их перед нанесением покрытия рекомендуется просушить 1-2 ч при 120-150°С. При сушке необходимо периодически помешивать порошок. Толщина слоя на противнях при сушке не должна превышать 20-25 мм.

Технология нанесения покрытия плазмой

Прежде чем приступить к осуществлению процесса напыления необходимо выполнить ряд подготовительных операций: засыпать в бункер дозатора порошок, включить насос для подачи воды под давлением в систему охлаждения аппаратуры, отрегулировать редукторами на баллонах давление газов и на ротаметре их расход, включить источник питания и установить заданное технологией напряжение, включить вентиляцию. После этого включают, вращение детали и, прогрев ее немного плазменной струей, включают подачу порошка.

Читайте также  Наращивание металла в домашних условиях

Решающее значение на качество покрытия оказывает режим напыления. Вот оптимальные режимы плазменного напыления наружных поверхностей цилиндрических стальных деталей диаметром 20-50 мм: напряжение на дуге 35-45 В; сила тока 280-350 А; расход плазмообразующего газа (аргона) 20-25 л/мин; расход транспортирующего газа (азота) 2-4 л/мин; расстояние от сопла до напыляемой поверхности — 80-120 мм; диаметр выходного отверстия сопла плазмотрона 6-7 мм; частота вращения детали 40-60 об/мин; продольная подача плазмотрона 3,5-4,0 мм/об; расход порошка 4-7 кг/ч.

С течением времени происходит износ деталей соплового узла, поэтому режим нанесения покрытия приходится все время корректировать. В связи с этим при переходе на восстановление другой детали рекомендуется произвести опытное напыление на негодной детали.

Исследованиями установлено, что сцепление покрытия с деталью в значительной мере зависит от температуры нагрева металлических частиц и скорости их полета в момент удара о поверхность.

Скорость полета частиц, в свою очередь, зависит от скорости истечения плазмы, мощности дуги, вида и расхода плазмообразующего газа, формы и размеров каналов сопла, размера частиц порошка и других факторов. С увеличением расстояния между соплом плазмотрона и поверхностью детали температура и скорость полета частиц понижается и ухудшается их сцепление.

При увеличении напряжения против оптимального происходит перегрев напыляемого покрытия. Частота вращения детали и продольная подача плазмотрона должны быть такими, чтобы за один проход наносился слой толщиной не более 0,1-0,15 мм.

Для обеспечения нужного качества толщина покрытия должна быть небольшой — до 1,5 мм. С ростом толщины покрытия в нем происходит увеличение внутренних напряжений, что снижает прочность сцепления слоя с подложкой.

При восстановлении деталей, имеющих износ значительных по величине площадей, во избежание перегрева наносимого покрытия, прибегают к охлаждению детали струей сжатого воздуха, который подают либо через внутренние каналы детали, либо на уже сформировавшееся покрытие. Нельзя подавать струю воздуха в зону напыления, так как это приводит к охлаждению металлических частиц и ухудшению их сцепляемости с поверхностью.

В некоторых случаях, когда детали требуется придать повышенную износостойкость, а также увеличить прочность сцепления покрытия с поверхностью детали, производят оплавление покрытия. При этом расплавляются лишь наиболее легкоплавкие составляющие сплава, сама же деталь только нагревается. Оплавление покрытия обычно производят плазменной струей сразу же после нанесения слоя требуемой толщины. Нагрев ведут до тех пор, пока на поверхности покрытия появляется характерное «запотевание», оно становится блестящим и более ровным.

В процессе плазменного напыления возможны различные неполадки, чаще всего связанные с ухудшением работы соплового узла плазмотрона. Симптомом неисправности сопла является появление на поверхности детали во время напыления крупных наростов нерасплавившегося порошка. Происходит это из-за оплавления конуса и выходного отверстия медного сопла, подплавления конца вольфрамового электрода. Возможно также нарушение герметичности между элементами соплового узла. В этом процессе наблюдается подтекание воды из системы охлаждения.

Процесс плазменного напыления нарушается также при неисправностях в порошковом питателе. Признаком неполадок в работе питателя является неравномерная пульсирующая струя порошка, выходящая из сопла плазмотрона.

Случаются и другие неисправности, приводящие к нарушению стабильности процесса: износ отверстий подачи порошка в плазменную струю, отложение толстого слоя накипи в рубашке охлаждения соплового узла, в результате чего происходит перегрев деталей узла, другие неисправности.

Источник: http://AutoCarta.ru/vosstanovlenie-detaley/gazotermicheskoe-napylenie/plazmennoe-napylenie.html

Напыление металлов

Напыление металлов позволяет улучшить характеристики деталей, работающих в условиях, связанных сильным изнашиванием и механическими концентрированными нагрузками. Металлизация поверхностей повышает устойчивость и увеличивает срок службы. Кроме решения технических задач, напыление используется во время производства декоративных изделий, бижутерии, в пищевой, фармацевтической и химической промышленностях. Для напыления могут применяться различные металлы, конкретный выбор зависит от технического задания.

Химическое хромирование

Используется для обработки деталей со сложной геометрической формой, процесс основан на восстановлении хрома из растворов солей при помощи гипофосфита натрия. Осадок имеет серый цвет, блеск приобретается после полирования. Химическое хромирование протекает в ваннах с таким составом растворов.

Состав растворов для химического хромирования

  1. Фтористый хром, г — 17
  2. Хлористый хром, г — 1,2
  3. Лимоннокислый натрий, г — 8,5
  4. Гипофосфит натрия, г — 8,5
  5. Вода, л — 1
  6. Температура, °С — 70-87

Хромированная деталь

Скорость процесса хромирования может достигать 2,5 мкм/ч, для изготовления ванн используется устойчивый пластик. Металлизация сопровождается выделением ядовитых химических соединений, растворы негативно влияют на кожу людей. Во время производства работ следует соблюдать правила техники безопасности, для очистки воздушной среды устанавливается принудительная вентиляция. Мощность вентиляции рассчитывается исходя из объема помещения или рабочей зоны с учетом минимальной кратности обмена.

На промышленных предприятиях монтируется вентиляция пластиковая, она позволяет выдерживать рекомендованные технологические параметры при минимальных финансовых потерях. Для промышленного хромирования химическим методом применяются специально разработанные растворы с улучшенными показателями.

Промышленные растворы для химического хромирования

При приготовлении растворов первым растворяется хлористый хром. Затем согласно схеме могут растворяться лимонно-кислый натрий и фтористый хром. Для ускорения химических процессов в состав добавляется щавелевая кислота. Ионы хрома образуют с ней химически активный ион, скорость покрытия возрастает до 7 мкм/ч и более. Процентное содержание ингредиентов корректируется технологами с учетом поставленных конечных задач по обработке деталей.

Для получения расчетного покрытия необходимо выполнять следующие требования:

  1. Качественная подготовка поверхностей. Детали очищаются механическим и химическим способами, при необходимости поверхности шлифуются.
  2. Оборудование должно обеспечивать максимальную автоматизацию процесса для исключения вредного влияния человеческого фактора.
  3. Постоянный контроль за состоянием раствора, фильтрование, поддержание заданной концентрации, своевременная замена катода.

Нарушение рекомендованной технологии может становиться причиной отслоений покрытий или образования глубоких раковин. Необходимость исправления дефектов приводит к значительному увеличению себестоимости производства.

Линия химического хромирования

Визуальный контроль химических процессов производится за счет определения количества выделяемого водорода, технологи рекомендуют для улучшения процесса одновременно покрывать детали из нескольких металлов. Слишком интенсивное выделение водорода может становиться причиной появления раковин, скорость процесса регулируется в каждом конкретном случае.

Газоплазменное напыление

Газоплазменное напыления позволяет получать чистое покрытие с высокими показателями адгезии. Процесс протекает при температурах до +50 000°С, скорость струи оставляет 500 м/с, температура поверхности обрабатываемой детали составляет не более +200°С.

Газоплазменное напыление металлов

Шероховатость поверхности напыляемых деталей до 60 Rz, зона обдува должна на 2–5 мм превышать номинальный размер напыляемого участка. Для работы используются порошки одной фракции по размерам, необрабатываемые участки детали закрываются специальными экранами. Перед процессом поверхность деталей предварительно прогревается до рабочих технологических температур.

Режимы работы оборудования при газоплазменном напылении

Технология напыления

Схема оборудования для напыления

Оборудование для порошкового напыления состоит из подвода газа (1), катода плазмотрона (2), корпуса катода (3), теплоизолятора (4), корпуса анода (5), порошкового питателя (6), подвода газа-носителя (7), плазменной дуги (8) и источника питания (9).

Газоплазменное напыление допускает финишную обработку покрытий для улучшения характеристик деталей, в таком случае толщина покрытия должна учитывать механическую шлифовку.

Напыление в вакууме

Перенос напыляемых металлов выполняется при разрежении 10-2 Па, напыление может быть катодным, магнетронным или ионно-плазменным. Вакуум увеличивает прочность сцепления поверхностей. Оборудование для технологии может быть многокамерным или многопозиционным однокамерным.

Первые линии состоят из нескольких установок, в каждой из которых выполняется определенное напыление металлов, агрегаты между собой соединены технологическими линиями для транспортировки деталей. Многопозиционные имеют несколько отдельных постов для напыления в одном объеме.

Вакуумное напыление производится по следующим этапам:

  1. Создание вакуума заданной глубины. Мощные компрессоры откачивают воздух из камеры, металлизация контролируется автоматическими приборами.
  2. Распыление покрывающего материала. В зависимости от особенностей процесса напыление металлов может выполняться несколькими способами.
  3. Транспортировка деталей в зависимости от их состояния.

Установка вакуумного напыления

Технологические определенияВакуумное напыление – сложный технологический процесс, зависящий от нескольких параметров:

  1. Критическая температурная точка напыления. Выше этого значения весь объем направляемых частиц отражается от поверхности детали, напыление металлов приостанавливается. Параметр зависит от металла детали, состояния ее рабочей поверхности и свойств напыляемых материалов.
  2. Критическая плотность давления. Минимальная плотность, при которой осадочная пленка адсорбируется и становится неспособной принимать атомы металла, напыление прекращается. Контроль критической плотности в установках выполняется непрерывно, при необходимости параметры условий корректируются. В зависимости от состава пленки могут быть моно- или поликристаллическими и аморфными.

Для повышения производительности вакуумное оборудование комплектуется механизмами автоматизированной транспортировки деталей в камеру и из нее, экранами и манипуляторами, заслонками и прочими механизмами. Напыление осуществляется в полуавтоматическом режиме.

Использование вакуумного оборудования позволяет получать напыление металлов с максимальным коэффициентом адгезии, увеличивается скорость протекания процесса, покрытия отличаются повышенной твердостью и химической устойчивостью. Недостаток – высокая энергоемкость процесса. Кроме того, вакуумное напыление не рекомендуется использовать для деталей со сложным профилем поверхностей.

Источник: http://plast-product.ru/napyilenie-metallov/

Понравилась статья? Поделить с друзьями: