| Меню сайта |
 | |
 |
| Категории раздела |
| |
|
| Статистика |
|
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 |
|
|
 |  |  |
 |
Плазменная обработка материалов. Теория и практика.
Плазменная наплавка металлов.
Процессы наплавки имеют одно из особых значений в плазменной обработке металлов. Применяются, как правило, для восстановления изношенных деталей машин и оборудования, а также при изготовлении новых изделий. Это обусловлено необходимостью придания рабочим поверхностям различных деталей определенных свойств: жаропрочных, кислотоупорных, коррозионно- и износостойких, электро- и теплопроводных и пр.
В связи с этим определённое количество изделий изготовляются на основе биметаллов: основа их состоит из распространённых и дешевых материалов (например: из углеродистых или низколегированных сталей), а плакирующий слой наплавляется металлами и сплавами с особыми физико-химическими, а также механическими свойствами (например: хромоникелевыми нержавеющими сталями, сплавами на основе тугоплавких материалов и т. д.).
Масса металла наплавки в таких изделиях составляет всего несколько процентов от их общей массы, а работоспособность, как правило, значительно выше, чем у аналогичных изделий из однородных материалов. Таким образом, широкое использование изделий, изготовляемых путем наплавки, обеспечивает получение как высоких технических, так и значительных экономических преимуществ.
С помощью плазменной наплавки получают самые разнообразные детали: валы различного назначения, зубья ковшей экскаваторов, вкладыши подпятников крупных турбогенераторов, поршни, штоки, подшипники, изделия для химического и металлургического машиностроения и пр.
Сущность и особенности процесса плазменной наплавки.
При плазменной наплавке источником теплоты, обеспечивающим плавление присадочного материала, является плазменная струя. В наплавочных устройствах (плазмотронах) плазменная струя образуется при прохождении плазмообразующего газа в узком канале через столб дугового разряда между двумя электродами. Высокая концентрация тепловой энергии в плазменной струе, стабильность дугового разряда, возможность раздельного регулирования степени нагрева основного и присадочного материалов обусловливают преимущества плазменной наплавки, особенно в тех случаях, когда присадочный металл по составу и свойствам отличается от основного.
При плазменных способах наплавки присадочный материал может подаваться в виде проволоки, ленты или порошка.
Плазменная наплавка с присадочной проволокой может осуществляться:
--------------------
- дугой прямого действия, когда она горит между электродом плазмотрона и изделием, а проволока электрически нейтральна;
- независимой дугой, когда она горит между электродом плазмотрона и токоведущей присадочной проволокой, а основной металл (изделие) электрически нейтрален;
- комбинированным способом, когда горят две дуги: между неплавящимся электродом и изделием и между неплавящимся электродом и токоведущей присадочной проволокой.
При наплавке дугой прямого действия только при относительно небольших токах обеспечивается минимальное проплавление основного металла. Однако в этом случае производительность наплавки небольшая (1…2 кг наплавленного металла за 1 час работы). Применение больших токов в цепи «электрод – изделие» приводит к значительному проплавлению основного металла, что может быть допустимо только при соединении однородных металлов (например: при наплавке для восстановления изношенных поверхностей).
При плазменной наплавке независимой дугой, с токоведущей присадочной проволокой, плазменная струя, преимущественно, используется для плавления присадочной проволоки и в незначительной степени для нагрева основного металла. Главным источником тепла для нагрева изделия является расплавленный присадочный металл, переходящий с проволоки на наплавляемую поверхность в виде капель, а при больших токах - даже в виде струи.
При таком способе плазменной наплавки происходит заливка поверхности изделия жидким присадочным металлом. В этом случае для надежного сплавления присадочного металла с основным, необходимо обеспечить «смачивание» поверхности последнего жидким присадочным металлом. Для этого поверхность основного металла надо нагреть до температуры не ниже температуры плавления присадочного металла. При наплавке относительно небольших изделий (валы диаметром до 100…150 мм, плоские изделия толщиной до 30…50 мм) тепла, переносимого к изделию жидким присадочным металлом, оказывается достаточно для обеспечения «смачивания» твердого металла жидким и получения наплавленных изделий высокого качества.
При плазменной наплавке независимой дугой с токоведущей присадочной проволокой массивных изделий (валов сплошного сечения диаметром свыше 150…200 мм, плоских изделий толщиной более 50 мм) тепла, переносимого на изделие жидким присадочным металлом, может оказаться недостаточно для обеспечения «смачивания» основного металла. В этом случае целесообразно применять комбинированный способ наплавки, при котором основной металл дополнительно подогревается маломощной дугой «электрод – изделие».
Плазменная наплавка металлов как с токоведущей, так и с нетоковедущей присадочной проволокой может выполняться как на прямой («минус» на неплавящемся электроде), так и на обратной («плюс» на неплавящемся электроде) полярности.
Недостатком первого способа является то, что в процессе наплавки на прямой полярности на поверхности основного металла и на ранее наплавленном валике образуется слой окислов и грязи, ухудшающий «смачивание» твердого металла жидким. Кроме того, указанным способом нельзя без применения специальных приемов наплавлять металлы и сплавы, в состав которых входят элементы, образующие в процессе наплавки тугоплавкие пленки окислов (например: алюминий, алюминиевые и никелевые сплавы и пр.).
Например: наплавка плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой на токах прямой полярности бронзы типа БрАМц9-2 на сталь может осуществляться только с использованием специальных флюсов, удаляющих образующиеся в процессе наплавки окислы Al2O3.
Чтобы обеспечить в процессе наплавки очистку поверхности основного металла и сварочной ванны от окислов, загрязнений - наплавку осуществляют на токе обратной полярности. При этом способе используется эффект «катодного распыления», при котором значительно улучшается «смачивание» поверхности изделия жидким металлом, обеспечивается разрушение образующихся или имевшихся на присадочной проволоке окисных пленок и повышается качество сплавления металлов.
Техника и технология плазменной наплавки.
Качество плазменной наплавки и свойства наплавленных изделий определяются, в первую очередь, качеством подготовки присадочной проволоки и поверхности изделия под наплавку, правильным выбором технологии и режима процесса.
Присадочная проволока и поверхность наплавляемого изделия должны быть чистыми, без следов от масла, смазки и ржавчины, других загрязнений. Для этого перед наплавкой присадочная проволока подвергается химической очистке (травлению), а поверхность изделия - механической обработке до Rz80…Rz40 и обезжиривается. Только при такой подготовке присадочного и основного металла может быть обеспечено надежное «смачивание» твердого металла жидким и растекание жидкой ванны по поверхности изделия в процессе наплавки.
Плазменная наплавочная установка работает в такой последовательности:
--------------------
- включается источник питания рабочего тока плазменной дуги;
- устанавливается необходимый режим наплавки;
- включается подача охлаждающей жидкости, подача необходимого плазмообразующего и защитного газа, присадочная проволока подводится под сопло плазмотрона;
- возбуждается плазменная дуга, включается подача присадочной проволоки.
После образования на изделии ванночки жидкого присадочного металла включаются колебательный механизм и механизмы перемещения роботизированного комплекса, а также вращения изделия (если производится наплавка цилиндрических изделий) или изделия (при неподвижном плазмотроне).
Для нормального течения процесса наплавки очень важно соблюдать нижеследующие основные правила:
--------------------
- поток плазменной струи и капли расплавленного присадочного металла должны быть направлены перпендикулярно к поверхности ванны;
- расплавленный присадочный металл должен поступать только в перемещающуюся по поверхности изделия ванну на расстоянии 2…3 мм от ее головной части. Попадание его на основной металл впереди ванны недопустимо, так как это может увеличить степень проплавления основного металла. Попадание капель в ванну на значительном расстоянии от ее головной части приводит к нарушению теплофизических условий наплавки и ухудшению «смачиваемости» основного металла жидким присадочным материалом.
При любой ширине наплавляемого валика, процесс наплавки следует производить с поперечными колебаниями плазмотрона и присадочной проволоки. Это обеспечивает не только равномерное распределение температуры и примерно одинаковую длительность контактирования «твердой» и «жидкой» фаз по всей ширине наплавки, но и получение одинаковой высоты слоя наплавки по всей ширине валика, а также плавный переход от металла наплавки к основному металлу. А это позволяет сплавлять валики как между собой, так и с основным металлом, при необходимости получения широкого слоя металла наплавки.
Скорость плазменной наплавки определяется габаритными размерами изделия, параметрами режима процесса и теплофизическими свойствами основного и присадочного материалов. Проведенные исследования и производственный опыт показали, что в зависимости от габаритов изделия и амплитуды колебаний плазмотрона она может составлять 3…12 м/час.
Одним из основных параметров режима наплавки является величина сварочного тока. Возрастание его в цепи «электрод - присадочная проволока» приводит к увеличению перегрева присадочного металла и, как следствие, к росту нагрева и/или проплавления поверхности основного материала.
На стабильность процесса наплавки и качество наплавленных изделий большое влияние оказывает величина расхода плазмообразующего и защитного газов. При наплавке капли расплавленного присадочного металла и вся сварочная ванна должны находиться внутри потока защитного газа во избежание соприкосновения жидкого металла с атмосферой.
Во многих случаях необходимо произвести наплавку поверхности большой ширины (100…500 мм и более). Тогда она осуществляется путем наложения нескольких валиков, а при изготовлении цилиндрических изделий - по спирали. Для обеспечения качественного сплавления основного металла и материала наплавленного валика с металлом наплавки последующих валиков, процесс ведется таким образом, чтобы каждый последующий валик перекрывал предыдущий. В этом случае получается качественный внешний вид поверхности наплавки, а также минимальные отходы металла при механической обработке изделия.
Технология плазменной наплавки зависит от состава присадочной проволоки.
Например: При наплавке медных сплавов на сталь в последней образуются включения медного сплава. Особенно глубокие включения (до 10…15 мм) могут образоваться при наплавке оловянных бронз непосредственно на сталь, при этом снижаются механические свойства биметаллов (угол загиба, усталостная прочность и т.п.). Чтобы избежать этого, перед наплавкой на сталь оловянной бронзы производится плазменная наплавка подслоя из кремнистой бронзы (марки БрКМцЗ-1) и уже на него - оловянной бронзы. Неглубокие включения (до 1 мм) практически не оказывают влияния на механические свойства биметаллов.
Медноникелевые сплавы типа МНЖ5-1 и т. п. обладают низкой технологической прочностью, поэтому в процессе кристаллизации и последующего охлаждения металла наплавки в них могут образоваться трещины. Во избежание этого наплавку их следует производить с относительно небольшой амплитудой колебаний плазмотрона при максимально допустимой скорости наплавки.
При надлежащем соблюдении технологии плазменной наплавки полученные изделия обладают высокими свойствами и работоспособностью.
Технические преимущества и экономическая эффективность плазменной наплавки.
Основными техническими преимуществами плазменной наплавки с токоведущей присадочной проволокой являются:
--------------------
- отсутствие расплавления основного металла при наплавке на него более легкоплавких металлов и минимальная глубина проплавления при наплавке металлов с близкими теплофизическими свойствами;
- возможность обеспечения необходимых состава, структуры и свойств уже в первом слое металла наплавки;
- получение более высокой, чем при других способах наплавки, прочности биметаллических изделий при циклических нагрузках.
Указанные технические преимущества обеспечивают получение значительного экономического эффекта при внедрении плазменной наплавки:
--------------------
- за счет экономии дорогостоящего металла наплавки в результате уменьшения количества ее слоев;
- благодаря уменьшению массы деталей из-за более высокой их прочности;
- за счет повышения надежности и срока службы наплавленных деталей;
- высокая ремонтопригодность наплавленных изделий.
При заинтересованности мы готовы предоставить более подробную информацию о наших возможностях, а также осуществить подбор необходимого оборудования, в зависимости от стоящих перед Вашим предприятием конкретных технологических задач.
Надеемся, что сотрудничество с нами поможет Вам в достижении намеченных целей.
Наши данные указаны в разделе "Контакты".
|
| Категория: СТАТЬИ | Добавил: ПЛАЗМА-АРК (15.09.2023)
|
| Просмотров: 6240
| Рейтинг: 5.0/4395 |
|  |
 |  |
 |  |  |
|
| Вход на сайт |
| |
|
|
ПЛАЗМА-АРК промышленная компания
