Плазмове наплавлення

Размещено на http://www.allbest.ru/

Плазмове наплавлення

Вступ

Плазмове зварювання та наплавлення є найбільш прогресивним способом відновлення зношених деталей машин і нанесення зносостійких покриттів (сплавів, порошків, полімерів,…) на робочу поверхню при виготовленні деталей.

Плазмою називається високотемпературний сильно іонізований газ, що складається з молекул, атомів, іонів, електронів, світлових квантів та ін.

При дуговій іонізації газ пропускають через канал і створюють дуговий розряд, тепловий вплив якого іонізує газ, а електричне поле створює спрямований плазмовий струмінь. Газ може іонізуватися також під дією електричного поля високої частоти. Газ подається при 23 атмосферах, збуджується електрична дуга силою 400-500 А і напругою 120-160 В.Іонізований газ досягає температури 10-18 тис. С, а швидкість потоку - до 15000 м / сек. Плазмовий струмінь утворюється в спеціальних пальниках - плазмотронах. Катодом є неплавкий вольфрамовий електрод.

1. Поняття про плазмове наплавлення

Плазмова наплавка і напилення. Деякі деталі й вузли сучасних машин і апаратів працюють в таких умовах, при яких вони повинні бути одночасно механічно міцними і стійкими при впливі на них високих температур, хімічно агресивних середовищ і ін. Виконувати такі вироби з одного матеріалу майже неможливо і економічно недоцільно. Набагато вигідніше і простіше виготовити деталь, наприклад, з конструкційної сталі, що задовольняє вимогам механічної міцності, і покрити її поверхню більш дорогим жароміцним, зносостійким або кислототривким сплавом. Використовуючи як захисні покриття різні за складом металеві та неметалеві матеріали, можна надавати деталям в цілому необхідні механічні, теплові, діелектричні та інші властивості. Найбільш універсальними і досконалими методами нанесення захисних покриттів є наплавка і напилення плазмовою дугою [1, 2]. Матеріал покриття, спеціально приготовлений у вигляді дрібногранульований порошку або дроту; подається в потік плазмовим струменем і, нагріваючись або розплавляючись в цьому потоці, переноситься з ним на оброблюваний виріб. Одночасно струмінь плазми підігріває виріб.

Переваги методів плазмового нанесення покриттів перед іншими (гальванічним, вакуумним, киснево-ацетиленовим та ін.) полягають у наступному:

висока температура плазмового потоку дозволяє розплавляти і наносити самі тугоплавкі матеріали;

потік плазми дає можливість отримувати сплави різних за властивостями матеріалів або наносити багатошарові покриття з різних сплавів. Це відкриває широку можливість отримання покриттів, що поєднують різноманітні захисні властивості; можливості цього способу не обмежені формою і розмірами оброблюваного вироби; плазмова дуга - найбільш гнучке джерело нагріву, що дозволяє в широких межах регулювати його енергетичні характеристики.

2. Принцип роботи плазматрона

Для плазмового наплавлення найбільш широко застосовується плазмотрон комбінованої дії (див. рис.). При горінні незалежної дуги такого плазмотрона між вольфрамовим електродом і соплом відбувається розплавлення присадочного металевого порошку, а при горінні дуги між електродом і виробом поверхню останнього нагрівається, і забезпечується сплавлення присадочного і основного металу. Використання комбінованої плазмової дуги дозволяє отримати мінімальну глибину проплавлення і частку основного металу у складі наплавленого, що є найважливішою технологічною перевагою плазмового наплавлення в порівнянні з іншими способами наплавлення.

Схема установки для плазмового наплавлення металевим порошком: 1 - джерело живлення дуги прямого дії; 2 - баластні опори; 3 - джерело живлення дуги непрямого дії; 4 - осцилятор 5 - сопло для плазмообразующого газу; 6 - корпус пальника; 7 - отвір для введення захисного газу; 8 - живильник для подачі порошку; 9 - трубка, по якій подається газ, що несе порошок (відкритою дугою, дугою під флюсом, індукційної та ін.)

Захист шару від впливу навколишнього середовища забезпечується потоком інертного газу, оточуючим дугу і подається в зовнішнє сопло плазмотрона. Присадний порошок подається також інертним транспортуючим газом із спеціального порошкового живильника.

За допомогою плазмового наплавлення металевим порошком можна отримати жаростійкі і найбільш зносостійкі покриття зі сплавів на основі нікелю і кобальту. Цей спосіб дозволяє отримати тонкий рівномірний шар покриття з гладкою безпористою поверхнею, часто не вимагає додаткової механічної обробки. При плазмовому наплавленні токопровідним присадочним дротом дуга горить між катодом плазмотрона і дротом, що є анодом, рівномірно подається в простір між соплом і виробом. При такому способі забезпечується більш висока продуктивність процесу наплавлення при малій глибині проплавлення основного металу, однак можливості отримання тонкого і рівномірного шару при такому способі наплавлення обмежені. Крім того, застосування присадочного матеріалу у вигляді порошку дозволяє використовувати для наплавлення практично будь-які сплави, що важко здійснити при використанні дроту в якості присадочного матеріалу. При плазмовому наплавленні в якості плазмоутворюючого, захисного і транспортуючого газів зазвичай використовується аргон. Витрата газу і діапазон робочих струмів і напруг при наплавленні приблизно той же, що і при плазмовому зварюванні. На відміну від наплавлення процес напилення характеризується більшою концентрацією теплового потоку і високою швидкістю течії плазмового струменя. Поява цієї відмінності пов'язано з тим, що при плазмовому напиленні в якості матеріалів покриття застосовуються тугоплавкі метали (вольфрам, молібден, тантал та ін.) або оксиди металів (Аl2О3, MgO, ZrO2), силіциди (MoSi2), карбіду (В4С, SiC), бориди (ZnB2, HfB2), тобто неметалеві матеріали, що володіють вельми високою температурою плавлення. Ці матеріали, приготовані у вигляді дрібногранульованого порошку (розміри частинок 40-70 мкм), проходячи через плазмовий струмінь, встигають нагрітися в основному лише до пластичного стану. Однак завдяки високій швидкості плазмового струменя частинки порошку набувають значну кінетичну енергію і при зіткненні з поверхнею розплющуються проникаючи в неї і заповнюючи нерівності. При цьому кінетична енергія частинок виділяється у вигляді тепла, температура їх підвищується, що забезпечує міцне зчеплення частинок між собою і з поверхнею виробу. Для напилення використовується плазмова дуга побічної дії, палаюча між охолоджуваними водою вольфрамовим катодом і мідним соплом (анодом) і видувають через сопло у вигляді плазмового факела. Схема плазмотрона для напилювання показана на рис. 10. На досопловим і внутрісопловим ділянках плазмотрона відбувається плазмоутворення. Порошок разом з транспортуючим його газом подається в невеликий отвір поблизу виходу з сопла, тобто вдувається в найбільш високотемпературну область плазмового струменя. Нагрівання порошку відбувається на ділянці, яка починається від анодної плями і закінчується факелом плазми. Ефективність нагрівання частинок порошку визначається часом їх перебування в плазмі, тобто відстанню від зрізу сопла до виробу і потужністю плазмового струменя. Підвищення потужності може бути досягнуто при використанні двохатомних газів з високим, наприклад N2 і Н2. Завдяки високій теплопровідності водню збільшується довжина високотемпературної частини факела, що дає можливість підвищити температуру порошку за рахунок деякого видалення плазмотрона від оброблюваного виробу. Проте швидкість плазмового струменя з віддаленням від зрізу сопла знижується. Тому слід витримувати оптимальну відстань від зрізу сопла до поверхні виробу, величина якого залежить від параметрів режиму напилювання, від матеріалу покриття та вироби і змінюється від 4 до 20 мм. Потужність плазмотрона, використовуваного для напилення, можна підвищити також при збільшенні довжини досоплового і внутрісопловим ділянок стовпа дуги, однак при надмірному збільшенні внутрісоплової ділянки стовпа дуги утруднюється збудження дуги, зазвичай вироблене за допомогою високочастотного пробою. Збільшення довжини каналу сопла понад певної межі призводить до явища шунтування стовпа дуги і зниження к. п. д. плазмотрона. Зазвичай в плазмотронах для напилення діаметр сопла становить 5 - 6 мм, довжина досоплового ділянки - 4-8 мм, а довжина каналу сопла - 10-18 мм. Підвищення потужності плазмотрона за рахунок збільшення струму дуги обмежується стійкістю сопла (анода). При ерозії сопла з'являється не тільки небезпека його руйнування, але і можливість забруднення напилюваного матеріалу, що може різко погіршити якість покриття. У плазмотронах для напилення обертання анодної плями по внутрішній стінці сопла створюється або за допомогою вихровий системи введення робочого газу, або за допомогою магнітного поля, утвореного котушкою постійного струму, одягненою на сопло. При використанні водню як робочого газу з метою зменшення величини теплового потоку, спрямованого від дуги до сопла, водень застосовують у суміші з аргоном, що забезпечує теплову ізоляцію сопла від стовпа дуги. Зазвичай в плазмотронах для напилення струм не перевищує 400 а, напруга при використанні азоту та суміші водню з аргоном залежно від їх витрати змінюється в межах 60-100 у. Таким чином, потужність не перевищує 40 квт. При цьому продуктивність процесу напилення залежно від матеріалу покриття становить 2-3 кг / ч. Якість обробки поверхні при плазмовому напиленні визначається максимальною міцністю зчеплення матеріалу покриття з виробом і мінімальної пористості покриття. Висока якість покриття забезпечується при відповідності фізичних властивостей матеріалів, наприклад у випадку близькості значень їх коефіцієнтів теплового розширення. Підвищення якості досягається при ретельній підготовці поверхні виробу перед процесом (знежирення, піскоструминна обробка, сушка та ін) і правильному виборі параметрів режиму напилення. Ці питання детально розглянуті у відповідній літературі [2].

Плазмове зварювання та наплавлення є найбільш прогресивним способом відновлення зношених деталей машин і нанесення зносостійких покриттів (сплавів, порошків, полімерів,…) на робочу поверхню при виготовленні деталей.

Плазмою називається високотемпературний сильно іонізований газ, що складається з молекул, атомів, іонів, електронів, світлових квантів та ін.

При дуговій іонізації газ пропускають через канал і створюють дуговий розряд, тепловий вплив якого іонізує газ, а електричне поле створює спрямований плазмовий струмінь. Газ може іонізуватися також під дією електричного поля високої частоти. Газ подається при 23 атмосферах, збуджується електрична дуга силою 400-500 А і напругою 120-160 В. Іонізований газ досягає температури 10-18 тис. С, а швидкість потоку - до 15000 м / сек. Плазмовий струмінь утворюється в спеціальних пальниках - плазмотронах. Катодом є неплавкий вольфрамовий електрод.

3. Класифікація плазмових пальників

Залежно від схеми підключення анода розрізняють (см. ріс. 1):

1. Відкриту плазмовий струмінь (анодом є деталь або пруток). У цьому випадку відбувається підвищений нагрів деталі. Використовується ця схема при різанні металу й для нанесення покриттів.

2. Закритий плазмовий струмінь (анодом є сопло або канал пальника). Хоча температура стислої дуги на 20… 30% в цьому випадку вище, але інтенсивність потоку нижче, тому що збільшується тепловіддача в навколишнє середовище. Схема використовується для загартування, металізації і напилювання порошків.

3. Комбінована схема (анод підключається до деталі і до сопла пальника). У цьому випадку горять дві дуги, Схема використовується при наплавленні порошком.

Рис. 1. Схема плазмового зварювання відкритим і закритим плазмовим струменем

Наплавку металу можна реалізувати двома способами:

1-струмінь газу захоплює і подає порошок на поверхню деталі;

2-вводиться в плазмову струмінь присадочний матеріал у вигляді дроту, прутка, стрічки.

В якості плазмообразуючих газів можна використовувати аргон, гелій, азот, кисень, водень і повітря. Найкращі результати зварювання виходять з аргоном.

Достоїнствами плазмового наплавлення є:

1. Висока концентрація теплової потужності і можливість мінімальної ширини зони термічного впливу.

2. Можливість отримання товщини наплавленого шару від 0,1 мм до декількох міліметрів.

3. Можливість наплавления різних зносостійких матеріалів (мідь, латунь, пластмаса) на сталеву деталь.

4. Можливість виконання плазмового загартування поверхні деталі.

5. Відносно високий К.П.Д. дуги (0.2-0.45).

Дуже ефективно використовувати плазмовий струмінь для різання металу, тому що газ через високу швидкість дуже добре видаляє розплавлений метал, а через велику температуру він плавиться дуже швидко.

Установка (рис. 2.) Складається з джерел живлення, дроселя, осцилятора, плазмової голівки, пристосувань подачі порошку або дроту, системи циркуляції води і т.д.

Для джерел живлення важливо витримка постійним добутком JU, тому що потужність визначає сталість плазмового потоку. В якості джерел живлення застосовують зварювальні перетворювачі типу ПСО - 500. Потужність визначається довжиною стовпа і обсягом плазмового струменя. Можна реалізувати потужності понад 1000 кВт.

Подача порошку здійснюється за допомогою спеціального живильника, в якому, вертикально розташований, ротор лопатками подає порошок в струмінь газу. У разі використання зварювального дроту подача її виконується аналогічно як і при наплавленні під шаром флюсу.

Шляхом коливання пальника в поздовжній площині з частотою 40-100 хв -1 за один прохід отримують шар наплавленого металу шириною до 50 мм. У пальника є три сопла: внутрішнє для подачі плазми, середнє для подачі порошки та зовнішнє для подачі захисного газу.

Рис. 2. Схема плазмового наплавлення порошку

При наплавленні порошків реалізується комбінована дуга, тобто одночасно будуть горіти відкрита і закрита дуги. Регулюванням баластних опорів можна регулювати потоки потужності на нагрівання порошку і на нагрів і розплавлення металу деталі. Можна домогтися мінімального проплавлення основного матеріалу, отже буде невелика теплова деформація деталі.

4. Підготовка поверхні для наплавлення

Поверхня деталі необхідно готувати до наплавленні ретельніше ніж при звичайній електродуговому або газовому зварюванні, тому що при цьому з'єднання відбувається без металургійного процесу, тому сторонні включення зменшують міцність наплавленого шару. Для цього проводиться механічна обробка поверхні (проточка, шліфування, піскоструминна обробка,…) і знежирення. Величину потужності електричної дуги підбирають такий, щоб сильно не нагрівалася деталь, і щоб основний метал був на межі розплавлення.

При плазмовій обробці змінюється форма, розміри, структура оброблюваного матеріалу або стан його поверхні. Плазмова обробка включає: розділову і поверхневу різання, нанесення покриттів, наплавку, зварювання, руйнування гірських порід (полум'яне буріння).

Плазмова обробка набула широкого поширення внаслідок високої за промисловими стандартами температури плазми (~ 104 К), великого діапазону регулювання потужності та можливості зосередження потоку плазми на оброблюваному виробі; при цьому ефекти плазмової обробки досягаються як тепловим, так і механічним дією плазми (бомбардуванням вироби частинками плазми, що рухаються з дуже високою швидкістю - так званий швидкісний напір плазмового потоку). Питома потужність, що передається поверхні матеріалу плазмовою дугою, досягає 105-106 Вт/смІ, у разі плазмового струменя вона складає 103-104 Вт/смІ. У той же час тепловий потік, якщо це необхідно, може бути розосереджений, забезпечуючи «м'який» рівномірний нагрів поверхні, що використовується при наплавленні і нанесенні покриттів.

5. Використання плазми

Різання металів здійснюється стислою плазмовою дугою, яка горить між анодом (розрізається металу) і катодом плазмового пальника. Стабілізація і стиснення струмового каналу дуги, що підвищує її температуру, здійснюються соплом пальника і обдуванням дуги потоком газу (Ar, N2, H2, NH4 і їх суміші). Для інтенсифікації різання металів використовується хімічно активна плазма. Наприклад, при різанні повітряної плазмою O2, окислюючи метал, дає додатковий енергетичний внесок у процес різання. Плазмової дугою ріжуть нержавіючі і хромонікелеєві стали, Cu, Al та ін метали і сплави, непіддатливі кисневого різання. Висока продуктивність плазмового різання дозволяє застосовувати її в поточних безперервних виробничих процесах. Потужність установок досягає 150 кВт. Неелектропровідних матеріали (бетони, граніт, тонколистові органічні матеріали) обробляють плазмовим струменем (дуга горить в соплі плазмового пальника між її електродами). Нанесення покриттів (напилення) проводиться для захисту деталей, що працюють при високих температурах, в агресивних середовищах або схильних до інтенсивного механічного впливу. Матеріал покриття (тугоплавкі метали, оксиди, карбіди, силіциди, бориди та ін.) вводять у вигляді порошку або дроту в плазмовий струмінь, в якій він плавиться, розпорошується, набуває швидкість ~ 100 - 200 м/сек і у вигляді дрібних частинок (20 -100 мкм) наноситься на поверхню виробу. Плазмові покриття відрізняються зниженою теплопровідністю і добре протистоять термічних ударів. Потужність установок для напилення 5-30 кВт, максимальна продуктивність 5 - 10 кг напиляного матеріалу на годину. Для отримання порошків зі сферичною формою частинок, застосовуваних у порошкової металургії, в плазмову струмінь вводять матеріал, частинки якого, розплавляючись, набувають під дією сил поверхневого натягу сферичну форму. Розмір часток може регулюватися в межах від декількох мкм до 1 мм. Більш дрібні (ультрадисперсні) порошки з розмірами частинок 10 нм і вище отримують випаровуванням вихідного матеріалу в плазмі та подальшої його конденсацією.

Властивість плазмової дуги глибоко проникати в метал використовується для зварювання металів. Сприятлива форма утворилася ванни дозволяє зварювати досить товстий метал (10 - 15 мм) без спеціального оброблення крайок. Зварювання плазмовою дугою відрізняється високою продуктивністю і, внаслідок великої стабільності горіння дуги, хорошою якістю. Малопотужна плазмова дуга на токах 0,1-40 а зручна для зварювання тонких листів (0,05 мм) при виготовленні мембран, сильфонів, теплообмінників з Ta, Ti, Mo, W, Al.

Плазматрон, плазмотрон, плазмовий генератор, газорозрядний пристрій для отримання «низькотемпературної» (Т>104 К) плазми. Плазматрон використовуються головним чином у промисловості в технологічних цілях, але пристрої, аналогічні плазматрона, застосовують і в якості плазмових двигунів. Початок широкого використання плазматрона в промисловій і лабораторній практиці (і поява самого терміну «плазматрон») відноситься до кінця 50-х - початку 60-х рр. 20 в., Коли були розроблені ефективні з інженерної точки зору способи стабілізації високочастотного розряду і дугового розряду, а також способи ізоляції стінок камер, в яких відбуваються ці розряди, від їх теплової дії. Відповідно, найбільш широке розповсюдження отримали дугові і високочастотні (ВЧ) плазматрони.

6. Схема та принцип роботи дугового плазматрона

Дуговий плазматрон постійного струму складається з наступних основних вузлів: одного (катода) або двох (катода і анода) електродів, розрядної камери і вузла подачі плазмообразующего речовини; розрядна камера може бути поєднана з електродами - так званими плазматрона з порожнистим катодом. (Рідше використовуються дугові плазматрони, що працюють на змінному напрузі; при частоті цієї напруги «105 Гц - їх відносять до ВЧ плазматрона.) Існують дугові плазматрони з осьовим і коаксіальним розташуванням електродів, з тороїдальними електродами, з двостороннім закінченням плазми, з витрачаються електродами (рис. 1) і т.д. Отвір розрядної камери, через яке закінчується плазма, називається соплом плазматрона (у деяких типах дугових плазматронов кордоном сопла є кільцевий або тороїдальний анод). Розрізняють дві групи дугових плазматронов - для створення зовнішньої плазмової дуги (зазвичай називається плазмовою дугою) і плазмового струменя. У плазмотронах 1-ї групи дугового розряд горить між катодом плазматрона і оброблюваним тілом, службовцям анодом. Ці плазматрони можуть мати як тільки катод, так і другий електрод допоміжний анод, малопотужний розряд на який з катода (короткочасний або постійно палаючий) «підпалює» основну дугу. У плазмотронах 2-ї групи плазма, створювана в розряді між катодом і анодом, минає з розрядної камери у вигляді вузької довгої струменя.

Рис. 1. Схема дугових плазматронов: а - осьовий; б - коаксіальний; в с тороїдальними електродами; г - двостороннього закінчення; д - з зовнішньої плазмової дугою; е - з матеріалами, що витрачаються електродами (ерозійний); 1 - джерело електроживлення; 2 - розряд, 3 - плазмова струмінь; 4 - електрод, 5 - розрядна камера; 6 - соленоїд; 7 - оброблюване тіло

Стабілізація розряду в дугових плазмотронах здійснюється магнітним полем, потоками газу і стінками розрядної камери і сопла. Один з поширених способів магнітної стабілізації плазменноструйних плазматронов з анодом у формі кільця або тора, коаксіального катода, полягає у створенні (за допомогою соленоїда) перпендикулярного площині анода сильного магнітного поля, яке змушує струмовий канал дуги безперервно обертатися, оббігаючи анод. Тому переміщуються по колу анодні і катодні плями дуги, що запобігає розплавлення електродів (або їх інтенсивну ерозію, якщо вони виконані з тугоплавких матеріалів).

До числа способів газової стабілізації, теплоізоляції і стиснення дуги відноситься так звана «закрутка» - газ подається в розрядну камеру по спіральних каналах, в результаті чого утворюється газовий вихор, що обдуває стовп дуги і генерируемую плазмову струмінь: шар більш холодного газу під дією відцентрових сил розташовується у стінок камери, оберігаючи їх від контакту з дугою. У випадках, коли не потрібно сильного стиснення потоку плазми (наприклад, в деяких плазмотронах з плазмовою дугою, використовуваних для плавки металу), стабілізуючий газовий потік не закручують, направляючи паралельно стовпа дуги, і не обжимают соплом (катод розташовують на самому зрізі сопла). Дуже часто стабілізуючий газ одночасно є і плазмообразующего речовиною. Застосовують також стабілізацію і стиснення дуги потоком води (з «закручуванням» або без неї).

Плазма дугових плазматронов неминуче містить частинки речовини електродів внаслідок їх ерозії. Коли цей процес з технологічних міркувань корисний, його інтенсифікують (плазматрон з витрачаються електродами); в інших випадках, навпаки, мінімізують, виготовляючи електроди з тугоплавких матеріалів (вольфрам, молібден, спец. Сплави) і (або) охолоджуючи їх водою, що, крім того, збільшує термін служби електродів. Більш «чисту» плазму дають ВЧ плазматрони (див. нижче).

Плазматрони з плазмовим струменем зазвичай використовують при термічній обробці металів, для нанесення покриттів, отримання порошків з частками сферичної форми, в плазмохимической технології та ін; плазматрони з зовнішньої дугою служать для обробки електропровідних матеріалів; плазматрони з витрачаються електродами застосовують при роботі на агресивних плазмообразующих середовищах (повітрі, воді тощо) і при необхідності генерації металевою, вуглецевою і т.д. плазми з матеріалу електродів (наприклад, при карботермічним відновленні руд).

Потужність дугових плазматронов 102-107 Вт; температура струменя на зрізі сопла 3000-25000 К; швидкість витікання струменя 1-104 м / сек; промислове ккд 50-90%; ресурс роботи (визначається ерозією електродів) досягає кілька сотень год, в якості плазмообразующих речовин використовують повітря, N2, Ar, H2, NH4, O2, H2O, рідкі та тверді вуглеводні, метали, пластмаси.

7. Схема та принцип роботи високочастотного плазматрона

Високочастотний плазматрон включає: електромагнітну котушку-індуктор або електроди, підключені до джерела високочастотної енергії, розрядну камеру, вузол введення плазмообразующего речовини. Розрізняють індукційні, ємнісні, факельні плазмотрони, плазматрони на коронному розряді і з короною високочастотної, а також надвисокочастотні (НВЧ) плазматрони (рис. 2). Найбільшого поширення в техніці отримали індукційні ВЧ плазматрони, в яких плазмообразующий газ нагрівається вихровими струмами. Т. к. індукційний високочастотний розряд є безелектродним, ці плазматрони використовують для нагріву активних газів (O2, Cl2, повітря тощо), парів агресивних речовин (хлоридів, фторидів та ін), а також інертних газів, якщо до плазмової струмені пред'являються високі вимоги по чистоті. За допомогою індукційних плазматронов отримують тонкодисперсні і особливо чисті порошкові матеріали на основі нітридів, боридів, карбідів і ін хімічних сполук. У плазмохімічних процесах обсяг розрядної камери таких плазматронов може бути поєднаний з реакційною зоною. Потужність плазматрона досягає 1 МВт, температура в центрі розрядної камери і на початковій ділянці плазмового струменя ~ 104 К, швидкість витікання плазми 0-103 м / сек, частоти - від декількох десятків тис. Гц до десятків МГц, промислове ккд 50-80%, ресурс роботи до 3000 ч. У СВЧ плазматрона робочі частоти складають тисячі і десятки тис. МГц; в якості живильних їх генераторів застосовуються магнетрони. ВЧ плазматрони всіх типів, крім індукційних, застосовуються (70-і рр. 20 в.) Головним чином в лабораторній практиці. У ВЧ плазматрона, як і в дугових, часто використовують газову «закрутку», ізолюючу розряд від стінок камери. Це дозволяє виготовляти камери ВЧ плазматрона з матеріалів з низькою термостійкістю (наприклад, із звичайного або органічного скла).

Рис. 2. Схеми високочастотних плазматронов: а - індукційний, б ємнісний; в-факельний; г - надвисокочастотний; 1 - джерело електроживлення; 2 - розряд, 3 - плазмовий струмінь; 4 - індуктор; 5 - розрядна камера; 6 - електрод; 7 - хвилевід

Для пуску плазматрона, тобто порушення у ньому розряду, застосовують: замикання електродів, підпал допоміжного дугового розряду, високовольтний пробій міжелектродного проміжку, інжекцію в розрядну камеру плазми та ін. способи. Основні тенденції розвитку плазматронов: розробка спеціалізованих плазматронов і плазмових реакторів для металургійної, хімічної промисловостей, підвищення потужності в одному агрегаті до 1 - 10 МВт, збільшення ресурсу роботи і т.д.

Плазмовий пальник, ручного дугового плазматрон для нанесення покриттів, різання, зварювання, наплавлення та ін. процесів плазмової обробки. За принципом дії розрізняють дві групи плазмових пальників: для роботи плазмової дугою і для роботи плазмової струменем. При механізованої обробці плазмова пальник закріплюється на спеціальній установці; для нанесення покриттів і наплавлення вона зазвичай оснащується пристроєм для подачі розпорошується або наплавляемого матеріалу (у вигляді порошку або дроту). Така плазмова пальник називається плазмової голівкою. Потужність плазмового пальника досягає 100 кВт, плазмообразующего газами служать Ar, Не, N2, NH4, повітря та їх суміші. Для запалювання дугового розряду на початку роботи необхідно замкнути зазор між катодом і анодом плазмового пальника (плазмова струмінь) або між катодом і оброблюваним металом (плазмова дуга) або іншим чином порушити розряд.

Висновки

Розглянувши метод плазмового наплавлення, можна зробити висновок, що дана технологія є ефективною перш за все для ремонту деталей машин, також цю технологію можна використовувати на підприємствах, які виготовляють різну техніку для підвищення зносостійкості поверхонь. Отже, розглянутий метод є перспективним та економічно доцільнім для використання в народному хазяйстві.

наплавка плазматрон дуга покриття

Список літератури

1. Вайнермана А.Є. та ін. Плазмова наплавка Л., «Машинобудування» 1969

2. Усов Л.М., Борисенко О.І. Застосування плазми для отримання високотемпературних покриттів М., «Наука», 1965

Размещено на Allbest.ru