Плазменно-дуговая наплавка порошковыми и проволочными материалами (пдн)

Эффективный метод получения специальных свойств поверхностей и восстановления изношенных размеров деталей и изделий.

СУЩНОСТЬ ПДН состоит в нанесении покрытия из расплавленного присадочного порошкового или проволочного материала на металлическую поверхность с использованием в качестве источника нагрева плазменной дуги, горящей между электродом плазмотрона и изделием.

ЦЕЛЬ ПДН - изготовление новых деталей и изделий со специальными износо- и коррозионностойкими свойствами поверхности, а также восстановление размеров изношенных и бракованных деталей за счет нанесения покрытий, обладающих высокой плотностью и прочностью сцепления с изделием, работающих в условиях высоких динамических, знакопеременных нагрузок или подверженных абразивному изнашиванию.

ЭФФЕКТ ОТ ПДН достигается за счет создания на поверхности изделия прочного, износостойкого, твердого покрытия, которое многократно повышает эксплуатационные свойства или восстанавливает первоначальный размер детали, при сохранении пластичной, вязкой, трещиностойкой основы металла.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПДН состоит из сварочного источника питания, малогабаритного плазмотрона, порошкового дозатора или устройства по-дачи проволоки, а также манипулятора перемещения детали или плазмотрона. В качестве источника питания используются установки плазменной сварки и наплавки УПНС-304, плазменной обработки УПО-302, УПВ-301, плазменной механизированной наплавки УПН-303, а также сварочные выпрямители ВД-201, ВД-306, ВДУ-506 и др. Плазмотрон и порошковый дозатор изготавливаются по оригинальным конструкторским разработкам. Манипулятором для перемещения может служить серийное механическое, сварочное, наплавочное оборудование или другие устройства.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПДН состоит из предварительной подготовки и непосредственно ПДН, путем перемещения изделия относительно плазмотрона или наоборот с одновременной подачей присадочного материала в зону горения дуги. В качестве присадочного материала используются разнообразные металлические порошки, цельнотянутые сварочные и наплавочные проволоки, порошковые проволоки и литые присадочные прутки. Номенклатура наплавляемых материалов: углеродистые, легированные и высоколегированные стали, легированные чугуны, сплавы на основе железа, никеля, кобальта, цветные металлы, смеси с карбидами и др. Производительность ПДН порошковыми материалами составляет до 10 кг/час, проволочными - до 18 кг/час, минимальная толщина наплавленного слоя - 0,5 мм, ширина наплавляемого валика (без поперечных колебаний плазмотрона) - до 10 мм, скорость наплавки до 300 мм/мин, расстояние между плазмотроном и изделием 5-15 мм. Плазмообразующим, защитным и транспортирующим газом для порошковых материалов служит аргон с расходом, соответственно: 1-3 л/мин, 8-15 л/мин, 5-15 л/мин. В качестве присадочного материала используются различные порошковые сплавы размером частиц 60-300 мкм, сварочные и наплавочные проволоки диаметром 1-3,6 мм.

ПДН выполняется в один или несколько слоев с поперечными колебаниями или без них на токе прямой или обратной полярности. Возможны следующие технологические варианты проведения процесса ПДН:

ручная с подачей присадочной сплошной или порошковой проволоки;

ручная с подачей присадочного порошкового материала;

ручная импульсная проволочными или порошковыми материалами;

механизированная (непрерывная или импульсная) проволочными или порошковыми материалами.

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПДН осуществляется визуально по отсутствию в наплавленном слое дефектов и др. методами.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПДН: наличие вытяжной вентиляционной системы и защита органов зрения от излучения.

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПДН по сравнению с аналогами - газопламенной и электродуговой наплавкой в среде углекислого газа и аргона процесс ПДН имеет ПРЕИМУЩЕСТВА:

минимальная доля основного металла в наплавленном;

высокая стабильность и устойчивость дуги;

увеличенный зазор между изделием и соплом плазмотрона снижает требования к точности его поддержания, облегчает наблюдение за наплавкой и обеспечивает свободу маневра с присадочным материалом;

наименьшее снижение сопротивления усталости наплавленного изделия;

незначительный припуск на последующую механическую обработку;

максимальная производительность;

минимальный расход вольфрамового электрода.;

возможность ведения процесса на постоянном токе обратной полярности повышает качество и стабильность свойств наплавленного слоя за счет эффекта катодной очистки, проявляющегося в удалении оксидных и адсорбированных пленок и улучшении смачивания жидким металлом обрабатываемой поверхности, более низкого тепловложения по сравнению с наплавкой на токе прямой полярности и, как следствие, отсутствие или минимальное расплавление подложки;

при ПДН порошковыми материалами получение наплавленного металла практически любого типа из относительно небольшой номенклатуры исходных порошков (путем их смешивания), точно заданная глубина проплавления и толщина покрытия, высокая равномерность по толщине слоя, возможность обеспечения необходимого состава, структуры и свойств уже в первом слое металла наплавки, малые остаточные напряжения и деформации, отсутствие разбавления наплавленного покрытия основным металлом;

импульсная ПДН позволяет обеспечить точное регулирование геометрии наплавленного валика, получить минимальную ширину валика, осуществлять наплавку на узкие кромки изделий без их перегрева, оплавления углов и расплавления основного металла;

возможность процесса наплавки деталей малых размеров;

высокий уровень механизации и автоматизации технологического процесса.

ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПДН - изготовление и восстановление различных деталей оборудования нефтяной и газовой промышленности, металлургических производств, сельскохозяйственной техники, тракторов, автомобилей, бумагоделательного производства, дорожных машин, деревообрабатывающего производства, землесосных снарядов, горнодобывающего и горно-перерабатывающего производств, штампов, прессформ, режущего инструмента, уплотнительных поверхностей энергетического, химического и нефтяного оборудования и др.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПДН определяется:

повышением надежности и долговечности выпускаемой и используемой продукции минимум в два раза;

сокращением затрат на изготовление запасных частей;

экономией металла, расходуемого наизготовление запасных частей;

высвобождением работников, занятых на изготовлении запасных частей и восстановлении деталей;

увеличением выпуска продукции на существующем оборудовании, в следствии сохранения простоев для замены изношенных деталей и аварийных ремонтов оборудования.

Износостойкие и антифрикционные покрытия, наносимые плазменно-дуговым методом.

Самооплавляющееся покрытие

Состав : 85% ПР-НХ17СР4 + 15% ПГ-Ю10Н с подслоем ПГ-Ю10Н.

Твердость, HRCэ : 45...50.

Прочность сцепления с основой, МПа : 40...50.

Пористость, % : 6...8.

Рекомендуемая толщина, мм : 0,5...1,0.

Служебные свойства покрытия : Высокая стойкость против контактного и абразивного износа, а также высокая коррозионная и кавитационная стойкость при температурах ниже 700 ^оС. Не требует дополнительного оплавления.

Область применения : Применяется в случае отсутствия динамических напряжений и упругих деформаций деталей в процессе эксплуатации.

Размеры напыляемых деталей (диаметр наружний (внутр.) х длина), мм : 400(150)х1500.

Карбид вольфрама, плакированный кобальтом

Состав : 88% WC + 12% Co.

Твердость, HRCэ : 45...50.

Прочность сцепления с основой, МПа : 30...40.

Пористость, % : 8...10.

Рекомендуемая толщина, мм : 0,25...0,5.

Служебные свойства покрытия : Высокая износостойкость, низкий коэффициент трения.

Область применения : Применяется в узлах торцевых уплотнений насосов, для упрочнения и восстановления направляющих станков и др.

Размеры напыляемых деталей (диаметр наружний (внутр.) х длина), мм : 400(150)х1500.

Коррозионностойкое, защитное покрытие на основе цинка и алюминия

Состав : 85% Zn + 15% Al. (ПР-ЦЮ16)

Твердость, HRB :

Прочность сцепления с основой, МПа : 20..25.

Пористость, % : 8...10.

Рекомендуемая толщина, мм : 0,15...0,5.

Служебные свойства покрытия : Высокая коррозионная состойкость.

Область применения : Применяется в качестве защитных покрытий для защиты черных металлов работающих в агрессивных средах.

Размеры напыляемых деталей (диаметр наружний (внутр.) х длина), мм : 400(150)х1500.

Электрокорунд нормальный

Состав : Электрокорунд марки 14А, 15А, зернистостью М40, М50 с подслоем ПГ-Ю10Н.

Твердость, HRCэ : 60...64.

Прочность сцепления с основой, МПа : 25...35.

Пористость, % : 12...14 (после пропитки до 3).

Рекомендуемая толщина, мм : 0,25...0,5.

Служебные свойства покрытия : Высокая стойкость против абразивного и контактного износа при отсутствии динамических нагрузок и упругих деформаций в процессе эксплуатации при температурах ниже 1100 ^оС, высокое электросопротивление.

Область применения : Применяется для упрочнения деталей экспандеров, экструдеров, насосов, обдирочных узлов кормоприготовительного оборудования, рольгангов и транспортеров печного оборудования; электроизоляция валов и дисковых электродов установок ЭХО, электроконтактной резки и др.

Размеры напыляемых деталей (диаметр наружний (внутр.) х длина), мм : 400(150)х1500.

Оксид хрома

Состав : Оксид хрома марки ОХН-1Мс с подслоем ПГ-Ю10Н.

Твердость, HRCэ : 60...64.

Прочность сцепления с основой, МПа : 25...35.

Пористость, % : 6...8 (после пропитки до 1,5).

Рекомендуемая толщина, мм : 0,25...0,5.

Служебные свойства покрытия : Высокая стойкость против абразивного и контактного износа при отсутствии динамических нагрузок и упругих деформаций в процессе эксплуатации при температурах ниже 1100 ^оС, высокое электросопротивление.

Область применения : Применяется для упрочнения деталей экспандеров, экструдеров, насосов, обдирочных узлов кормоприготовительного оборудования, рольгангов и транспортеров печного оборудования; элекроизоляция валов и дисковых электродов установок ЭХО, электроконтактной резки и др.

Размеры напыляемых деталей (диаметр наружний (внутр.) х длина), мм : 400(150)х1500.

Бронза оловянисто-никелевая, самофлюсующаяся

Состав : ПР-БрОл8НСР.

Твердость, HB : 140...180.

Прочность сцепления с основой, МПа : 150...200 (после оплавления).

Пористость, % : 0.

Рекомендуемая толщина, мм : 0,5...1,5.

Служебные свойства покрытия : Низкий коэффициент трения, высокая устойчивость против износа и задиров.

Область применения : Применяется для изготовления и восстановления биметаллических деталей: поршни, крышки, кольца синхронизаторов, вкладыши и опорные пошипники скольжения и др.

Размеры напыляемых деталей (диаметр наружний (внутр.) х длина), мм : 400(150)х1500.

Композиционный порошковый материал на основе самофлюсующегося твердого сплава и карбида хрома

Состав : 60% ПР-НХ17СР4 + 40% КХНп-30.

Твердость, HRCэ : 58...60.

Прочность сцепления с основой, МПа : 300...350 (после оплавления при Т=1100 ^оС).

Пористость, % : 0.

Рекомендуемая толщина, мм : 0,5...1,0.

Служебные свойства покрытия : Высокая износо- и абразивная стойкость.

Область применения : Применяется для упрочнения и восстановления рабочих органов дезинтеграторов, формовочных и почвообрабатывающих машин, деталей экспандеров, экструдеров, буровых, скважных и магистральных насосов, прессовой и формовочной оснастки.

Размеры напыляемых деталей (диаметр наружний (внутр.) х длина), мм : 400(150)х1500.

Cамофлюсующийся твердый сплав на никелевой основе

Состав : ПР-НХ17СР4 или ПС-12НВК-01.

Твердость, HRCэ : 55...60.

Прочность сцепления с основой, МПа : 350...400 (после оплавления при Т=1080...1100 ^оС).

Пористость, % : 0.

Рекомендуемая толщина, мм : 0,5...1,0.

Служебные свойства покрытия: Высокая стойкость против контактного и абразивного износа, а также высокая коррозионная и кавитационная стойкость при температурах ниже 700 ^оС.

Область применения : Применяется для упрочнения и восстановления деталей экспандеров, экструдеров, буровых, скважных и магистральных насосов, прессовой и формовочной оснастки и др.