Revestiment de plasma: equips i tecnologia de procés

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

L'eficiència i els problemes de la superfície de plasma són extremadament aguts per als enginyers de materials. Gràcies a aquesta tecnologia, és possible no només augmentar significativament la vida útil i la fiabilitat de peces i conjunts amb molta càrrega, sinó també restaurar, segons sembla, productes cent per cent gastats i destruïts.

La introducció de la superfície de plasma en el procés tecnològic augmenta significativament la competitivitat dels productes d'enginyeria. El procés no és fonamentalment nou i s'ha utilitzat durant molt de temps. Però està millorant i ampliant constantment les seves capacitats tecnològiques.

Disposicions generals

El plasma és un gas ionitzat. Se sap de manera fiable que el plasma es pot obtenir per diversos mètodes com a resultat d'efectes elèctrics, tèrmics o mecànics sobre les molècules de gas. Per a la seva formació, és necessari arrencar els electrons carregats negativament dels àtoms positius.

En algunes fonts podeu trobarinformació que el plasma és el quart estat d'agregació de la matèria juntament amb els sòlids, líquids i gasosos. El gas ionitzat té una sèrie de propietats útils i s'utilitza en moltes branques de la ciència i la tecnologia: la superfície de plasma de metalls i aliatges per restaurar i endurir productes molt carregats que experimenten càrregues cícliques, nitruració d'ions-plasma en una descàrrega brillant per a la saturació de difusió. i enduriment de superfícies de peces, per a la implementació de processos químics decapat (utilitzat en tecnologia de fabricació d'electrònica).

Preparació per al treball

Abans de començar a sortir a la superfície, heu de configurar l'equip. D'acord amb les dades de referència, cal seleccionar i establir l'angle correcte d'inclinació del broquet del cremador a la superfície del producte, alinear la distància des de l'extrem del cremador a la peça (ha de ser de 5 a 8). mil·límetres) i inseriu el cable (si el material del cable surt a la superfície).

Si la superfície es durà a terme per fluctuacions del broquet en direccions transversals, llavors cal ajustar el capçal de manera que la soldadura estigui exactament al mig entre els punts extrems de les amplituds de fluctuació del cap. També cal ajustar el mecanisme que estableix la freqüència i la magnitud dels moviments oscil·latoris del cap.

Tecnologia de superfície d'arc de plasma

El procés de revestiment és bastant senzill i pot ser realitzat amb èxit per qualsevol soldador experimentat. No obstant això, requereixintèrpret de màxima concentració i atenció. En cas contrari, podeu arruïnar fàcilment la peça.

S'utilitza una potent descàrrega d'arc per ionitzar el gas de treball. La separació d'electrons negatius d'àtoms carregats positivament es realitza a causa de l'efecte tèrmic de l'arc elèctric sobre el raig de la mescla de gas de treball. Tanmateix, en diverses condicions, el flux és possible no només per la influència de la ionització tèrmica, sinó també per la influència d'un camp elèctric potent.

El gas es subministra a una pressió de 20-25 atmosferes. Per a la seva ionització, es requereix una tensió de 120-160 volts amb un corrent d'uns 500 amperes. Els ions carregats positivament són capturats pel camp magnètic i es dirigeixen cap al càtode. La velocitat i l'energia cinètica de les partícules elementals és tan gran que quan xoquen amb el metall, són capaços de donar-li una temperatura enorme, des de +10 … +18.000 graus centígrads. En aquest cas, els ions es mouen a una velocitat de fins a 15 quilòmetres per segon (!). La instal·lació de superfície de plasma està equipada amb un dispositiu especial anomenat "torxa de plasma". És aquest node el responsable de la ionització del gas i l'obtenció d'un flux dirigit de partícules elementals.

La potència de l'arc ha de ser tal que eviti la fusió del material base. Al mateix temps, la temperatura del producte ha de ser el més alta possible per activar els processos de difusió. Per tant, la temperatura hauria d'apropar-se a la línia de liquidus del diagrama ferro-cementita.

La pols fina d'una composició especial o un cable d'elèctrode s'introdueix a un raig de plasma d' alta temperatura, en el qual el materiales fon. En estat líquid, la superfície cau sobre la superfície endurida.

Polvorització de plasma

Per implementar la polvorització de plasma, cal augmentar significativament el cabal de plasma. Això es pot aconseguir ajustant la tensió i el corrent. Els paràmetres es seleccionen empíricament.

Els materials per a la polvorització de plasma són metalls refractaris i compostos químics: tungstè, tàntal, titani, borurs, siliciurs, òxid de magnesi i òxid d'alumini.

L'avantatge indiscutible de la polvorització respecte a la soldadura és la capacitat d'obtenir les capes més fines, de l'ordre de diversos micròmetres.

Aquesta tecnologia s'utilitza per endurir les plaques de carbur reemplaçable de tall de tornejat i fresat, així com aixetes, broques, avellanadors, escariadors i altres eines.

Obtenció d'un raig de plasma obert

En aquest cas, la peça mateixa actua com un ànode, sobre el qual es diposita el material per plasma. L'inconvenient evident d'aquest mètode de processament és l'escalfament de la superfície i de tot el volum de la peça, que pot provocar transformacions estructurals i conseqüències indesitjables: suavització, augment de la fragilitat, etc..

Jet de plasma tancat

En aquest cas, el cremador de gas, més precisament, el seu broquet, actua com a ànode. Aquest mètode s'utilitza per a la superfície de pols de plasma per tal de restaurar i millorar el rendiment de les peces inodes de la màquina. Aquesta tecnologia ha guanyat una popularitat particular en el camp de l'enginyeria agrícola.

Avantatges del revestiment dur de plasma

Un dels principals avantatges és la concentració d'energia tèrmica en una àrea petita, que redueix l'efecte de la temperatura sobre l'estructura original del material.

El procés és ben manejable. Si es desitja, i amb la configuració adequada de l'equip, la capa de superfície pot variar des d'unes dècimes de mil·límetre fins a dos mil·límetres. La possibilitat d'obtenir una capa controlada és especialment rellevant en aquests moments, ja que permet augmentar notablement l'eficiència econòmica del processament i obtenir propietats òptimes (duresa, resistència a la corrosió, resistència al desgast i moltes altres) de les superfícies dels productes d'acer.

Un altre avantatge no menys important és la capacitat de realitzar soldadures per plasma i revestiment d'una gran varietat de materials: coure, llautó, bronze, metalls preciosos, així com no metalls. Els mètodes de soldadura tradicionals estan lluny de ser sempre capaços de fer-ho.

Equip de revestiment dur

La instal·lació per a la superfície de pols de plasma inclou un estrany, un oscil·lador, una torxa de plasma i fonts d'alimentació. A més, hauria d'estar equipat amb un dispositiu per alimentar automàticament els grànuls de pols metàl·lic a la zona de treball i un sistema de refrigeració amb circulació d'aigua constant.

Les fonts d'alimentació per a revestiment de plasma dur han de complir requisits estrictesconstància i fiabilitat. Els transformadors de soldadura fan el millor treball amb aquesta funció.

Quan s'aplica materials en pols sobre una superfície metàl·lica, s'utilitza l'anomenat arc combinat. Els dolls de plasma oberts i tancats s'utilitzen simultàniament. Ajustant la potència d'aquests arcs, és possible canviar la profunditat de penetració de la peça de treball. En condicions òptimes, la deformació dels productes no apareixerà. Això és important en la fabricació de peces i conjunts d'enginyeria de precisió.

Alimentador de material

La pols metàl·lica es dosifica mitjançant un dispositiu especial i s'introdueix a la zona de fusió. El mecanisme o principi de funcionament de l'alimentador és el següent: les pales del rotor empenyen la pols cap al corrent de gas, les partícules s'escalfen i s'enganxen a la superfície tractada. La pols s'alimenta a través d'un broquet separat. En total, hi ha tres broquets instal·lats al cremador de gas: per subministrar plasma, per subministrar pols de treball i per a gas de protecció.

Si utilitzeu filferro, és recomanable utilitzar el mecanisme d'alimentació estàndard d'una màquina de soldadura per arc submergit.

Preparació de la superfície

La superfície de plasma i la polvorització dels materials han d'anar precedida d'una neteja a fons de la superfície de les taques de greix i altres contaminants. Si durant la soldadura convencional només es permet una neteja superficial de les juntes de l'òxid i l'escala, aleshores, quan es treballa amb plasma de gas, la superfície de la peça ha d'estar idealment (en la mesura del possible) neta, sense inclusions estranyes. La pel·lícula d'òxid més fina és capaçdebilitar significativament la interacció adhesiva entre el revestiment dur i el metall base.

Per tal de preparar la superfície per a la superfície, es recomana eliminar una capa superficial insignificant de metall mitjançant el mecanitzat per tall, seguit de desgreixatge. Si les dimensions de la peça ho permeten, es recomana rentar i netejar les superfícies en un bany d'ultrasons.

Característiques importants de la superfície metàl·lica

Hi ha diverses opcions i mètodes per a la superfície de plasma. L'ús de filferro com a material per a la superfície augmenta significativament la productivitat del procés en comparació amb les pols. Això es deu al fet que l'elèctrode (filferro) actua com un ànode, la qual cosa contribueix a un escalfament molt més ràpid del material dipositat, la qual cosa significa que permet ajustar els modes de processament cap amunt.

No obstant això, la qualitat del recobriment i les propietats d'adhesió estan clarament del costat dels additius en pols. L'ús de partícules fines metàl·liques permet obtenir una capa uniforme de qualsevol gruix a la superfície.

Pols de superfície

L'ús de superfícies en pols és preferible pel que fa a la qualitat de les superfícies resultants i la resistència al desgast, de manera que les barreges en pols s'utilitzen cada cop més en la producció. La composició tradicional de la barreja en pols són partícules de cob alt i níquel. L'aliatge d'aquests metalls té bones propietats mecàniques. Després del processament amb aquesta composició, la superfície de la peça es manté perfectament llisa i no cal el seu acabat mecànic i l'eliminació d'irregularitats. La fracció de partícules de pols només és d'uns pocs micròmetres.