Plasma-bedekking: toerusting en prosestegnologie

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Die doeltreffendheid en probleme van plasma-bedekking is uiters akuut vir materiaalingenieurs. Danksy hierdie tegnologie is dit moontlik om nie net die lewensduur en betroubaarheid van hoogs gelaaide onderdele en samestellings aansienlik te verhoog nie, maar ook om, dit wil voorkom, honderd persent verslete en vernietigde produkte te herstel.

Die bekendstelling van plasma-bedekking in die tegnologiese proses verhoog die mededingendheid van ingenieursprodukte aansienlik. Die proses is nie fundamenteel nuut nie en word al lank gebruik. Maar dit verbeter en brei voortdurend sy tegnologiese vermoëns uit.

Algemene bepalings

Plasma is 'n geïoniseerde gas. Dit is betroubaar bekend dat plasma deur verskeie metodes verkry kan word as gevolg van elektriese, termiese of meganiese effekte op gasmolekules. Vir die vorming daarvan is dit nodig om negatief gelaaide elektrone van positiewe atome af te skeur.

In sommige bronne wat jy kan vindinligting dat plasma die vierde toestand van aggregasie van materie is saam met vastestof, vloeistof en gasvormig. Geïoniseerde gas het 'n aantal nuttige eienskappe en word in baie takke van wetenskap en tegnologie gebruik: plasmabedekking van metale en legerings om swaar gelaaide produkte wat sikliese ladings ervaar te herstel en te verhard, ioonplasma-nitrering in 'n gloeiontlading vir diffusieversadiging en verharding van oppervlaktes van onderdele, vir die implementering van chemiese prosesse.beits (gebruik in elektroniese vervaardigingstegnologie).

Voorbereiding vir werk

Voordat jy na die oppervlak begin, moet jy die toerusting opstel. In ooreenstemming met die verwysingsdata is dit nodig om die korrekte hellingshoek van die branderspuitstuk na die oppervlak van die produk te kies en in te stel, die afstand van die einde van die brander na die deel in lyn te bring (dit moet van 5 tot 8 wees) millimeter) en steek die draad in (as draadmateriaal op die oppervlak kom).

As bedekking uitgevoer sal word deur fluktuasies van die spuitstuk in dwarsrigtings, dan is dit nodig om die kop so in te stel dat die sweislas presies in die middel tussen die uiterste punte van die fluktuasie-amplitudes van die kop. Dit is ook nodig om die meganisme aan te pas wat die frekwensie en grootte van die ossillatoriese bewegings van die kop stel.

Plasmaboogbedekkingstegnologie

Die oppervlakproses is redelik eenvoudig en kan suksesvol deur enige ervare sweiser uitgevoer word. Hy vereis egterpresteerder van maksimum konsentrasie en aandag. Andersins kan jy die werkstuk maklik verwoes.

'n Kragtige boogontlading word gebruik om die werkende gas te ioniseer. Die losmaak van negatiewe elektrone van positief gelaaide atome word uitgevoer as gevolg van die termiese effek van die elektriese boog op die straal van die werkende gasmengsel. Onder 'n aantal toestande is die vloei egter moontlik nie net onder die invloed van termiese ionisasie nie, maar ook as gevolg van die invloed van 'n kragtige elektriese veld.

Gas word onder druk van 20-25 atmosfeer voorsien. Vir die ionisasie daarvan word 'n spanning van 120-160 volt benodig met 'n stroom van ongeveer 500 ampère. Positief gelaaide ione word deur die magnetiese veld gevang en jaag na die katode. Die spoed en kinetiese energie van elementêre deeltjies is so groot dat wanneer hulle met metaal bots, hulle in staat is om dit 'n groot temperatuur te gee - van +10 … +18 000 grade Celsius. In hierdie geval beweeg die ione teen 'n spoed van tot 15 kilometer per sekonde (!). Die plasma-oppervlakinstallasie is toegerus met 'n spesiale toestel wat 'n "plasma-fakkel" genoem word. Dit is hierdie nodus wat verantwoordelik is vir die ionisasie van die gas en die verkryging van 'n gerigte vloei van elementêre deeltjies.

Die krag van die boog moet sodanig wees dat dit verhoed dat die basismateriaal smelt. Terselfdertyd moet die produktemperatuur so hoog as moontlik wees om diffusieprosesse te aktiveer. Die temperatuur behoort dus die likwiduslyn op die yster-sementietdiagram te nader.

Fyn poeier van 'n spesiale samestelling of elektrodedraad word in 'n straal hoë-temperatuur plasma gevoer, waarin die materiaalsmelt. In die vloeibare toestand val die oppervlak op die verharde oppervlak.

Plasmabespuiting

Om plasmabespuiting te implementeer, is dit nodig om die plasmavloeitempo aansienlik te verhoog. Dit kan bereik word deur die spanning en stroom aan te pas. Parameters word empiries gekies.

Materiale vir plasmabespuiting is vuurvaste metale en chemiese verbindings: wolfram, tantaal, titanium, boriede, silicides, magnesiumoksied en aluminiumoksied.

Die onbetwisbare voordeel van bespuiting in vergelyking met sweiswerk is die vermoë om die dunste lae te verkry, in die orde van verskeie mikrometers.

Hierdie tegnologie word gebruik vir die verharding van sny- en draai- en frees-vervangbare hardmetaal-insetsels, sowel as krane, bore, versinkte, ruimers en ander gereedskap.

Verkryging van 'n oop plasmastraal

In hierdie geval dien die werkstuk self as 'n anode, waarop die materiaal deur plasma neergelê word. Die ooglopende nadeel van hierdie verwerkingsmetode is die verhitting van die oppervlak en die hele volume van die onderdeel, wat kan lei tot strukturele transformasies en ongewenste gevolge: versagting, verhoogde brosheid, ensovoorts.

Geslote plasmastraler

In hierdie geval dien die gasbrander, meer presies, sy mondstuk, as 'n anode. Hierdie metode word gebruik vir plasma-poeier oppervlak om die werkverrigting van onderdele en te herstel en te verbetermasjien nodusse. Hierdie tegnologie het veral gewildheid verwerf op die gebied van landbou-ingenieurswese.

Voordele van Plasma Hardfacing

Een van die belangrikste voordele is die konsentrasie van termiese energie in 'n klein area, wat die effek van temperatuur op die oorspronklike struktuur van die materiaal verminder.

Die proses is goed hanteerbaar. Indien verkies, en met toepaslike toerustinginstellings, kan die oppervlaklaag wissel van 'n paar tiendes van 'n millimeter tot twee millimeter. Die moontlikheid om 'n beheerde laag te verkry is veral relevant op die oomblik, aangesien dit die ekonomiese doeltreffendheid van verwerking aansienlik kan verhoog en optimale eienskappe (hardheid, korrosiebestandheid, slytasieweerstand en vele ander) van die oppervlaktes van staalprodukte kan verkry.

Nog 'n nie minder belangrike voordeel is die vermoë om plasmasweiswerk en bedekking van 'n wye verskeidenheid materiale uit te voer: koper, koper, brons, edelmetale, sowel as nie-metale. Tradisionele sweismetodes is nog lank nie altyd in staat om dit te doen nie.

Hardevlaktoerusting

Installasie vir plasma-poeierbedekking sluit 'n smoor, ossillator, plasma-fakkel en kragbronne in. Dit moet ook toegerus wees met 'n toestel om metaalpoeierkorrels outomaties in die werksarea in te voer en 'n verkoelingstelsel met konstante watersirkulasie.

Kragbronne vir plasma-hardebekleding moet aan streng vereistes voldoenbestendigheid en betroubaarheid. Sweistransformators doen die beste werk met hierdie rol.

Wanneer poeiermateriale op 'n metaaloppervlak aangebring word, word die sogenaamde gekombineerde boog gebruik. Beide oop en geslote plasmastralers word gelyktydig gebruik. Deur die krag van hierdie boë aan te pas, is dit moontlik om die diepte van penetrasie van die werkstuk te verander. Onder optimale toestande sal vervorming van produkte nie verskyn nie. Dit is belangrik in die vervaardiging van onderdele en samestellings van presisie-ingenieurswese.

Materia altoevoer

Metaalpoeier word deur 'n spesiale toestel gedoseer en in die smeltsone gevoer. Die meganisme of beginsel van werking van die toevoer is soos volg: die rotorlemme druk die poeier in die gasstroom, die deeltjies word verhit en kleef aan die behandelde oppervlak. Die poeier word deur 'n aparte mondstuk gevoer. In totaal is drie spuitpunte in die gasbrander geïnstalleer: vir die verskaffing van plasma, vir die verskaffing van werkpoeier en vir afskermgas.

As jy draad gebruik, is dit raadsaam om die standaardtoevoermeganisme van 'n onderwaterboogsweismasjien te gebruik.

Oppervlaktevoorbereiding

Plasma-bedekking en bespuiting van materiale moet voorafgegaan word deur 'n deeglike skoonmaak van die oppervlak van vetvlekke en ander besoedeling. As dit tydens konvensionele sweiswerk toelaatbaar is om slegs growwe oppervlakskoonmaak van gewrigte van roes en skaal uit te voer, dan moet die oppervlak van die werkstuk ideaal (sover moontlik) skoon wees, sonder vreemde insluitings, wanneer daar met gasplasma gewerk word. Die dunste oksied film is in staat omverswak die kleefmiddelinteraksie tussen die hardebekleding en die basismetaal aansienlik.

Om die oppervlak voor te berei vir oppervlakwerk, word dit aanbeveel om 'n onbeduidende oppervlaklaag metaal te verwyder deur masjinering deur te sny, gevolg deur ontvetting. As die afmetings van die deel dit toelaat, word dit aanbeveel om die oppervlaktes in 'n ultrasoniese bad te was en skoon te maak.

Belangrike kenmerke van metaalbedekking

Daar is verskeie opsies en metodes vir plasmabedekking. Die gebruik van draad as 'n materiaal vir bedekking verhoog die produktiwiteit van die proses aansienlik in vergelyking met poeiers. Dit is te wyte aan die feit dat die elektrode (draad) as 'n anode optree, wat bydra tot 'n baie vinniger verhitting van die gedeponeerde materiaal, wat beteken dat dit jou toelaat om die verwerkingsmodusse opwaarts aan te pas.

Die kwaliteit van die deklaag en adhesie-eienskappe is egter duidelik aan die kant van poeierbymiddels. Die gebruik van fyn metaaldeeltjies maak dit moontlik om 'n eenvormige laag van enige dikte op die oppervlak te verkry.

Oppervlaktepoeier

Die gebruik van poeierbedekking is verkieslik in terme van die kwaliteit van die resulterende oppervlaktes en slytasieweerstand, dus word poeiermengsels toenemend in produksie gebruik. Die tradisionele samestelling van die poeiermengsel is kob alt- en nikkeldeeltjies. Die legering van hierdie metale het goeie meganiese eienskappe. Na verwerking met so 'n samestelling bly die oppervlak van die deel perfek glad en is dit nie nodig vir die meganiese afwerking en uitskakeling van onreëlmatighede nie. Die fraksie van poeierdeeltjies is slegs 'n paar mikrometer.