25Технологические особенности плазменного напыления. Энергетические параметры, характеризующие режим работы плазменного распылителя.

Сущность плазменного напыления состоит в нанесении покрытия из отдельных частиц порошкового материала, нагретого и ускоренного с помощью высокотемпературной плазменной струи.

Цель плазменного напыления - изготовление деталей и изделий со специальными и декоративными свойствами поверхности: износостойкостью (за исключением деталей, испытывающих ударно-абразивное изнашивание), антифрикционностью, коррозионностойкостью, жаростойкостью, кавитационностойкостью, эрозионностойкостью, электроизоляцией, стойкостью против фреттинг-коррозии и др.

Эффект от плазменного напыления достигается за счет создания на поверхности изделия защитного покрытия, которое многократно повышает эксплуатационные свойства детали или восстанавливает первоначальный размер.

Оборудование для плазменного напыления состоит из источника тока, блока аппаратуры, малогабаритного плазмотрона и порошкового дозатора. Плазмотрон (мощностью до 25 кВт) и порошковый дозатор изготавливаются по оригинальным конструкторским разработкам.

Технологический процесс плазменного напыления состоит из предварительной очистки (любым известным методом), активационной обработки (например, абразивно-струйной) и непосредственно нанесения покрытия путем перемещения изделия относительно плазмотрона или наоборот. Скорость перемещения 2...30 мм/сек, расстояние между плазмотроном и изделием 100...150 мм, диаметр пятна напыления 10...25 мм, толщина покрытия 0,05...1,0 мм. Температура нагрева деталей при плазменном напылении не превышает 100...150° С. Плазмообразующим газом являются, как правило, аргон или воздух. Расход аргона 15...20 л/мин. В качестве порошкового материала, формирующего покрытие, используются различные материалы и сплавы, тугоплавкие соединения, оксиды, полимеры и их композиции размером частиц до 100 мкм.

26Параметры распыляемого материала при плазменном напылении.

Исходными технологическими материалами плазменного напыления являются порошки тугоплавких металлов, оксидов, твердых сплавов, композиционных материалов дисперсностью 40-315 мкм, что обусловлено относительно низкой стоимостью и простой технологией процесса получения порошков. К порошковым металлическим материалам, используемым для напыления основного защитного покрытия, относятся порошки кобальтовых и никелевых сплавов, включающих хром, вольфрам и железо, обладающих высокой твердостью, которая практически не снижается даже при высоких температурах, износостойкостью и антикоррозионными свойствами. Такие сплавы используют для напыления с добавками бора и кремния, образуя самофлюсующиеся сплавы, покрытия из которых получаются без пор, обладают износостойкостью, эрозионной стойкостью, коррозионной стойкостью, стойкостью к окислению при высоких температурах.

Для напыления освоен промышленный выпуск порошков некоторых интерметаллидных материалов (интерметаллиды - химическое соединение металлов друг с другом). Многие интерметаллические соединения могут использоваться в качестве материала для покрытий, предохраняющих различные металлы от газовой коррозии, так как обладают тугоплавкостью, высоким сопротивлением окислению и прочностью сцепления с подложкой. Наибольшее распространение получил алюминид никеля NiAl ( Тпл = 1913 К), который выпускается как в виде готового интерметаллида, так и в виде порошка алюминия, плакированного никелем. В последнем случае никель и алюминий под действием нагрева в плазменной струе вступают в экзотермическую реакцию, тепло которой, выделяясь на подложке, способствует образованию высокопрочных связей покрытия с подложкой. Это достоинство послужило одной из причин широкого использования никель-алюминиевого плакированного порошка для напыления подслоя на детали, изготовленные из различных конструкционных материалов.

К керамике обычно относят такие соединения, как окислы металлов, бориды, нитриды, силициды, карбиды и др. Керамика является тугоплавким материалом. Наиболее широко используют для напыления окись алюминия, двуокись циркония, карбиды вольфрама, хрома и титана.

27Технологические особенности газопламенного напыления и его способы.

Газопламенный способ напыления покрытий, состоит в формировании на поверхности изделий слоя частиц напыляемого материла, обладающего достаточным запасом тепловой и кинетической энергии в результате взаимодействия со струей газового пламени. Струя пламени образуется в результате сгорания горючей смеси, вытекающие из сопловых отверстий горелки с большой скоростью. Температура струи горючий газ-кислород может достичь 3200 град., а скорость осаждения частиц от 150-160 м/с до сверхзвуковой скорости, толщиной до 3 мм с прочностью на отрыв от 5 до 45 МПа, пористостью 5-25%.

Газопламенный способ нанесения покрытий отличается относительной простотой, мобильностью, позволяющий напылять покрытия на крупногабаритные, протяжные изделия и обеспечивать возможность напыления покрытий в локальных, труднодоступных местах.

Методы ГПН классифицируются по следующим признакам:

- вид распыляемого материала;

- тип горючего газа (ацителен, пропан, бутан, их смеси);

- степень механизации (ручное, механизированное, автоматизированное).

Разделяется на:

- порошки; (по своему химическому составу структуре частиц порошки для газотермического напыления подразделяют на след. основные классы: металлы, сплавы, оксиды, бескислородные тугоплавкие соединения и твердые сплавы, композиционные порошки, механические смеси. Применяемы порошки, не должны разлагаться или возгоняться в процессе напыления, иметь достаточную разность между температурой плавления и кипения (не менее 200).

- проволоки; (изготавливают из сплавов на основе железа, меди, цинка, алюминия, никеля и чистых Ме. Поверхность должна быть чистой и гладкой. Она должна поставляться намотанной на кассету ровными рядами и состоять из одного отрезка. Диаметр 2,0-4,0 мм.

- гибкие шнуры. (они представляют собой пластиковую оболочку, заполненную напыляемым порошком, формирующим покрытие и связующим органическим веществом. D=3,17-6,35 мм. Нанесение проводят в 2 этапа: 1) нанесение на поверхность обрабатываемого детали покрытия необходимой толщины; 2) оплавление покрытия путем нагрева изделия до 980-1200).

Технология газопламенного напыления порошковых и проволочных материалов, позволяет восстановить геометрию деталей, восстанавливать либо производить баббитовые подшипники, шейки валов, крышки защищенных электродвигателей, наносить износостойкость покрытия. Наиболее популярные материалы для напыления – электрокорунд, алюник, баббит, инконель, молибден, монель, хостеллой, самофлюсующиеся порошки.

Алюник – никель0алюминевая электродная проволока.

Баббит – антифрикционный сплав на основе олова или свинца, предназначаемый для использования в виде слоя, залитого или напыленного по корпусу вкладыша подшипника.

Инконель – жаропрочный сплав на основе никеля, 15% хрома и до 9% железа.

Монель – металл-сплав на основе никеля, до 30% меди.

Хостеллой – основан на никели и молибдене.