Plasma katmine: seadmed ja protsessitehnoloogia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Plasma pinnakatte tõhusus ja probleemid on materjaliinseneride jaoks äärmiselt teravad. Tänu sellele tehnoloogiale on võimalik mitte ainult oluliselt pikendada suure koormusega osade ja sõlmede kasutusiga ja töökindlust, vaid ka taastada, näib, sada protsenti kulunud ja hävinud tooteid.

Plasma pinnakatte kasutuselevõtt tehnoloogilises protsessis suurendab oluliselt inseneritoodete konkurentsivõimet. Protsess ei ole põhimõtteliselt uus ja seda on kasutatud pikka aega. Kuid see täiustab ja laiendab pidev alt oma tehnoloogilisi võimalusi.

Üldsätted

Plasma on ioniseeritud gaas. On usaldusväärselt teada, et plasmat on võimalik saada erinevate meetoditega gaasimolekulidele avalduva elektrilise, termilise või mehaanilise mõju tulemusena. Selle moodustamiseks on vaja negatiivselt laetud elektronid positiivsetelt aatomitelt lahti rebida.

Mõnest allikast leiateTeave selle kohta, et plasma on aine neljas olek koos tahke, vedela ja gaasilise agregatsiooniga. Ioniseeritud gaasil on mitmeid kasulikke omadusi ja seda kasutatakse paljudes teaduse ja tehnoloogia harudes: metallide ja sulamite plasmapinna katmine, et taastada ja karastada tugev alt koormatud tooteid, mis kogevad tsüklilist koormust, ioon-plasma nitridimine hõõglahenduses difusiooniküllastuse saavutamiseks. ja detailide pindade karastamine, keemiliste protsesside läbiviimiseks peitsimine (kasutatakse elektroonika tootmistehnoloogias).

Ettevalmistus tööks

Enne pinnakatte alustamist peate seadmed seadistama. Vastav alt võrdlusandmetele on vaja valida ja seada põleti otsiku õige kaldenurk toote pinna suhtes, joondada kaugus põleti otsast osani (see peaks olema 5 kuni 8 millimeetrit) ja sisestage traat (kui traadi materjal on pinnal).

Kui pindamine toimub düüsi kõikumisega põikisuunas, siis tuleb pea seada nii, et keevisõmblus oleks täpselt otsmiku kõikumise amplituudide äärmiste punktide vahel. pea. Samuti on vaja reguleerida mehhanismi, mis määrab pea võnkuvate liigutuste sageduse ja suuruse.

Plasmakaare pinnakatte tehnoloogia

Pindamisprotsess on üsna lihtne ja seda saab eduk alt teha iga kogenud keevitaja. Siiski ta nõuabmaksimaalse keskendumise ja tähelepanu tegija. Vastasel juhul võite töödeldava detaili kergesti rikkuda.

Töögaasi ioniseerimiseks kasutatakse võimsat kaarlahendust. Negatiivsete elektronide eraldumine positiivselt laetud aatomitest toimub elektrikaare termilise mõju tõttu töötava gaasisegu joale. Kuid paljudel tingimustel on vool võimalik mitte ainult termilise ionisatsiooni mõjul, vaid ka võimsa elektrivälja mõjul.

Gaasi tarnitakse rõhu all 20-25 atmosfääri. Selle ioniseerimiseks on vaja pinget 120-160 volti vooluga umbes 500 amprit. Positiivselt laetud ioonid püütakse magnetvälja poolt kinni ja tormavad katoodile. Elementaarosakeste kiirus ja kineetiline energia on nii suured, et metalliga kokku põrkudes suudavad nad anda sellele tohutu temperatuuri - alates +10 … +18 000 kraadi Celsiuse järgi. Sel juhul liiguvad ioonid kiirusega kuni 15 kilomeetrit sekundis (!). Plasmakatte paigaldus on varustatud spetsiaalse seadmega, mida nimetatakse "plasmapõletiks". Just see sõlm vastutab gaasi ioniseerimise ja elementaarosakeste suunatud voolu eest.

Kaare võimsus peaks olema selline, et vältida alusmaterjali sulamist. Samal ajal peaks toote temperatuur olema võimalikult kõrge, et aktiveerida difusiooniprotsesse. Seega peaks temperatuur lähenema raud-tsementiidi diagrammi likviidsuse joonele.

Erilise koostisega peen pulber või elektroodtraat juhitakse kõrge temperatuuriga plasmajoasse, milles materjalsulab. Vedelas olekus langeb pind kõvastunud pinnale.

Plasmapihustamine

Plasma pihustamise rakendamiseks on vaja oluliselt suurendada plasma voolukiirust. Seda saab saavutada pinge ja voolu reguleerimisega. Parameetrid valitakse empiiriliselt.

Plasmapihustamiseks kasutatavad materjalid on tulekindlad metallid ja keemilised ühendid: volfram, tantaal, titaan, boriidid, silitsiidid, magneesiumoksiid ja alumiiniumoksiid.

Pihustamise vaieldamatu eelis võrreldes keevitusega on võimalus saada kõige õhemad kihid, suurusjärgus mitu mikromeetrit.

Seda tehnoloogiat kasutatakse karbimiseks, treimiseks ja freesimiseks vahetatavate karbiiddetailide, aga ka kraanide, puurite, süvendite, hõõritsuste ja muude tööriistade jaoks.

Avatud plasmajoa hankimine

Sel juhul toimib toorik ise anoodina, millele materjal sadestatakse plasma abil. Selle töötlemismeetodi ilmselgeks puuduseks on pinna ja kogu detaili mahu kuumenemine, mis võib põhjustada struktuurimuutusi ja soovimatuid tagajärgi: pehmenemine, suurenenud rabedus jne.

Suletud plasmajoa

Sel juhul toimib gaasipõleti, täpsem alt selle otsik, anoodina. Seda meetodit kasutatakse plasma-pulbriga pindamiseks, et taastada ja parandada osade jamasina sõlmed. See tehnoloogia on saavutanud erilise populaarsuse põllumajandustehnika valdkonnas.

Plasmakatte eelised

Üks peamisi eeliseid on soojusenergia kontsentreerimine väikesele alale, mis vähendab temperatuuri mõju materjali algsele struktuurile.

Protsess on hästi juhitav. Soovi korral ja sobivate seadmete seadistustega võib pinnakattekiht varieeruda mõnest kümnendikust millimeetrist kahe millimeetrini. Kontrollitud kihi saamise võimalus on hetkel eriti aktuaalne, kuna võimaldab oluliselt tõsta töötlemise majanduslikku efektiivsust ja saada terastoodete pindade optimaalseid omadusi (kõvadus, korrosioonikindlus, kulumiskindlus ja palju muud).

Teine mitte vähem oluline eelis on võime teostada plasmakeevitamist ja mitmesuguste materjalide pindamist: vask, messing, pronks, väärismetallid ja ka mittemetallid. Traditsioonilised keevitusmeetodid ei suuda seda kaugeltki alati teha.

Kõvakattega seadmed

Plasmapulbriga katmiseks mõeldud paigaldus sisaldab drosselit, ostsillaatorit, plasmapõleti ja toiteallikaid. Samuti peaks see olema varustatud seadmega metallipulbri graanulite automaatseks söötmiseks tööpiirkonda ja pideva veeringlusega jahutussüsteemiga.

Plasma kõvakatte toiteallikad peavad vastama rangetele nõuetelepüsivus ja usaldusväärsus. Keevitustrafod saavad selle rolliga kõige paremini hakkama.

Pulbermaterjalide pindamisel metallpinnale kasutatakse nn kombineeritud kaari. Samaaegselt kasutatakse nii avatud kui ka suletud plasmajoa. Reguleerides nende kaare võimsust, on võimalik muuta töödeldava detaili läbitungimissügavust. Optimaalsetes tingimustes ei teki toodete kõverust. See on oluline täppistehnika osade ja koostude valmistamisel.

Materjali söötja

Metallipulber doseeritakse spetsiaalse seadmega ja juhitakse sulatustsooni. Sööturi mehhanism või tööpõhimõte on järgmine: rootori labad suruvad pulbri gaasivoogu, osakesed kuumutatakse ja kleepuvad töödeldud pinnale. Pulber juhitakse läbi eraldi otsiku. Kokku on gaasipõletisse paigaldatud kolm otsikut: plasma etteandmiseks, tööpulbri etteandmiseks ja kaitsegaasi jaoks.

Kui kasutate traati, on soovitatav kasutada sukelkaarkeevitusmasina standardset etteandemehhanismi.

Pinna ettevalmistus

Plasma katmisele ja materjalide pihustamisele peaks eelnema pinna põhjalik puhastamine rasvaplekkidest ja muudest saasteainetest. Kui tavapärase keevitamise ajal on lubatud teostada ainult jämedat, pinnapealset vuukide puhastamist roostest ja katlakivist, siis gaasiplasmaga töötamisel peab tooriku pind olema ideaalis (võimaluse piires) puhas, ilma võõrkehadeta. Kõige õhem oksiidkile on võimelinenõrgestab oluliselt kleepuvat vastasmõju kõvakatte ja mitteväärismetalli vahel.

Pinna pindamiseks ettevalmistamiseks on soovitatav eemaldada ebaoluline pinnakiht metallist töötlemise teel, millele järgneb rasvatustamine. Kui detaili mõõdud lubavad, on soovitav pinnad pesta ja puhastada ultrahelivannis.

Metallkatte olulised omadused

Plasma pinnakatteks on mitu võimalust ja meetodit. Traadi kasutamine pinnakattematerjalina tõstab oluliselt protsessi tootlikkust võrreldes pulbritega. Selle põhjuseks on asjaolu, et elektrood (traat) toimib anoodina, mis aitab kaasa ladestunud materjali palju kiiremale kuumutamisele, mis tähendab, et see võimaldab teil reguleerida töötlemisrežiime ülespoole.

Katte kvaliteet ja nakkeomadused on aga selgelt pulbriliste lisandite poolel. Peente metalliosakeste kasutamine võimaldab saada pinnale igasuguse paksusega ühtlase kihi.

Pinnakattepulber

Pulberkatte kasutamine on eelistatavam tekkivate pindade kvaliteedi ja kulumiskindluse seisukoh alt, mistõttu kasutatakse tootmises üha enam pulbrisegusid. Pulbrisegu traditsiooniline koostis on koob alti- ja nikliosakesed. Nende metallide sulamil on head mehaanilised omadused. Pärast töötlemist sellise koostisega jääb detaili pind ideaalselt sile ja puudub vajadus selle mehaaniliseks viimistlemiseks ja ebatasasuste kõrvaldamiseks. Pulbriosakeste osa on vaid paar mikromeetrit.