Producția de produse metalice este în curs de modernizare odată cu dezvoltarea tehnologiilor avansate. Metalul este mai susceptibil la umiditate, prin urmare, pentru a asigura o durată lungă de viață și pentru a oferi pieselor, mecanismelor de lucru și suprafețelor proprietățile necesare, pulverizarea metalului este utilizată pe scară largă în industria modernă. Tehnologia de prelucrare a pulberii constă în aplicarea unui strat protector pe baza de metal de bază, care oferă caracteristici anticorozive ridicate ale produselor pulverizate.

După tratarea cu pulbere, suprafața metalică capătă importante proprietăți de protecție. În funcție de scopul și zona de aplicare, piesele metalice au caracteristici ignifuge, anticorozive și rezistente la uzură.

Scopul principal al pulverizării unei baze de metal de bază este de a asigura o durată lungă de viață a pieselor și mecanismelor ca urmare a expunerii la procese de vibrații, temperaturi ridicate, sarcini alternante și influența mediului agresiv.

Procesele de pulverizare a metalelor sunt efectuate în mai multe moduri:

• Prelucrare în vid– atunci când materialul este puternic încălzit în mediu de vid, acesta este transformat în abur, care, în timpul procesului de condensare, se depune pe suprafața de tratat.
• Pulverizarea metalului cu plasmă sau gaz– metoda de prelucrare se bazează pe utilizarea unui arc electric format între o pereche de electrozi cu injectare de gaz inert și ionizare.
• Metoda de prelucrare gaz-dinamică– se formează un strat protector prin contactul și interacțiunea microparticulelor de metal rece, a căror viteză este mărită de un jet de gaz ultrasonic, cu substratul.
• Pulverizare cu fascicul laser– generarea procesului are loc cu ajutorul echipamentelor optico-cuantice. Radiația laser locală permite prelucrarea pieselor complexe.
• Pulverizare cu magnetron– realizat prin expunerea la pulverizare catodică într-un mediu cu plasmă pentru a depune pelicule subțiri la suprafață. Tehnologia de procesare a magnetronului folosește magnetroni.
• Protecția suprafețelor metalice prin metoda ion-plasmă– se bazează pe pulverizarea materialelor în mediu vid cu formarea condensului și depunerea acestuia pe baza tratată. Metoda cu vid previne încălzirea și deformarea metalelor.

Metoda tehnologică de pulverizare a pieselor, mecanismelor și suprafețelor metalice este selectată în funcție de caracteristicile care trebuie să fie conferite bazei pulverizate. Deoarece metoda de aliere volumetrică este costisitoare din punct de vedere economic, tehnologiile avansate de metalizare cu laser, plasmă și vid sunt utilizate pe scară largă la scară industrială.

Pulverizare în instalații cu magnetron

Metalizarea suprafețelor folosind tehnologia de pulverizare cu magnetron se bazează pe topirea metalului din care este făcută ținta magnetronului. Tratamentul are loc în procesul de acțiune de impact de către ionii mediului gazos de lucru formați în plasma de descărcare. Caracteristici ale utilizării instalațiilor cu magnetron:

• Elemente principale sistem de lucru sunt catodul, anodul și mediul magnetic, care contribuie la localizarea jetului de plasmă la suprafața țintei pulverizate.
• Acțiunea sistemului magnetic activează utilizarea magneților câmp constant(samarium-cobalt, neodim), instalat pe o bază din materiale magnetice moi.
• Când se aplică tensiune de la sursa de alimentare la catodul instalației ionice, ținta este pulverizată, iar curentul trebuie menținut la un nivel constant ridicat.
• Procesul magnetron se bazează pe utilizarea unui mediu de lucru, care este o combinație de gaze inerte și de reacție de înaltă puritate, furnizate în camera echipamentului de vid sub presiune.

Avantajele pulverizării cu magnetron fac posibilă utilizarea acestei tehnologii de prelucrare pentru a obține pelicule subțiri de metale. De exemplu, produse din aluminiu, cupru, aur, argint. Se formează filme semiconductoare - siliciu, germaniu, carbură de siliciu, arseniură de galiu, precum și formarea de acoperiri dielectrice.

Principalul avantaj al metodei magnetronului este viteza mare de pulverizare a țintei, depunerea particulelor, acuratețea reproducerii compoziției chimice, absența supraîncălzirii piesei de prelucrat și uniformitatea acoperirii aplicate.

Utilizarea echipamentelor magnetron pentru pulverizare face posibilă prelucrarea metalelor și semiconductorilor cu o rată mare de depunere a particulelor, pentru a crea filme subțiri cu o structură cristalină densă și proprietăți adezive ridicate pe suprafața pulverizată. Principala listă de lucrări privind metalizarea magnetronului include cromarea, placarea cu nichel, pulverizarea reactivă a oxizilor, carbonului și oxinitrurilor și suprafeței cu viteză ultra-înaltă a cuprului.

Tehnologia de suprafață cu plasmă ionică

Pentru a obține acoperiri cu mai mulți microni pe produse metalice, metoda pulverizării ion-plasmă este utilizată pe scară largă. Se bazează pe utilizarea unui mediu de vid și pe proprietățile fizico-chimice ale materialelor de a se evapora și de a se dispersa în spațiul fără aer.

Procesul tehnologic complex face posibilă rezolvarea unor probleme tehnice importante în metalizarea produselor prin utilizarea unei instalații de pulverizare ion-plasmă:

• Creșterea parametrilor de rezistență la uzură, eliminând sinterizarea la operarea produselor la temperaturi ridicate.
• Creșterea rezistenței la coroziune a metalelor atunci când sunt utilizate în medii apoase și chimice agresive.
• Oferind proprietăți și caracteristici electromagnetice, funcționarea în domeniul infraroșu și optic.
• Obținerea de acoperiri galvanice de înaltă calitate, conferirea de proprietăți decorative și de protecție produselor, prelucrarea pieselor și mecanismelor utilizate în diverse industrii.

Procesul de pulverizare cu plasmă ionică se bazează pe utilizarea unui mediu de vid. După aprinderea catodului, se formează pete de primul și al doilea nivel, care se mișcă cu viteză mare și formează un jet de plasmă în stratul ionic. Jetul obținut în urma erodării catozilor trece printr-un mediu de vid și interacționează cu suprafețele condensate, depunând un înveliș dens cristalin.

Utilizarea pulverizării ion-plasmă face posibilă aplicarea straturilor de protecție la temperaturi de aprindere a catodului de până la 100°C și se distinge printr-o schemă destul de simplă pentru obținerea de straturi cu grosimea de până la 20 de microni.

Cu ajutorul pulverizării ion-plasmei pe metal, este posibil să se confere proprietățile necesare produselor structural complexe de forme geometrice nestandard. După prelucrare, suprafața metalică nu trebuie să fie acoperită cu un strat de finisare.

Caracteristicile metalizării cu plasmă

Alături de metodele de pulverizare ion-plasmă și magnetron de prelucrare a metalelor, se utilizează o altă metodă - metalizarea cu plasmă. Obiectivul principal al tehnologiei este protejarea produselor de procesele oxidative din medii agresive, crescând calitati de performanta, intarirea suprafetei tratate, cresterea rezistentei la sarcini mecanice.

Pulverizarea cu plasmă a aluminiului și a altor metale se bazează pe accelerarea de mare viteză a pulberii metalice într-un flux de plasmă cu depunerea de microparticule sub formă de strat de acoperire.

Caracteristici și avantaje ale tehnologiei de pulverizare cu plasmă metalică:

• Metoda la temperatură ridicată de aplicare a unui strat protector pe suprafața tratată (aproximativ 5000-6000 °C) are loc într-o fracțiune de secunde.
• Folosind metode de reglare a compoziției gazului, este posibil să se obțină o saturație combinată a suprafeței metalice cu atomi de acoperiri cu pulbere.
• Datorită uniformității fluxului de jet de plasmă, este posibil să se obțină o acoperire la fel de poroasă, de înaltă calitate. Produsul final depășește rezultatele metodelor tradiționale de metalizare.
• Durata procesului de depunere este scurtă, ceea ce ajută la obținerea unei eficiențe economice sută la sută în utilizarea echipamentelor cu plasmă la diferite scări de producție.

Componentele principale ale instalației de lucru sunt un generator de înaltă frecvență, o cameră de etanșare, un rezervor mediu de gaz, unitate de pompare pentru alimentarea presiunii, sistem de control. Este posibil să utilizați tehnologia de pulverizare cu plasmă pe metal acasă dacă aveți echipamentul necesar cu o cameră de vid - expunerea la oxigen duce la oxidarea suprafețelor fierbinți de metal și a țintei.

Pe video: restaurarea pieselor prin pulverizare.

Procesul cu laser

Suprafața cu laser a metalelor face posibilă restaurarea pieselor și mecanismelor folosind fluxuri de lumină generate de echipamente optic-cuantice. Depunerea cu laser în vid este una dintre cele mai promițătoare metode de producere a filmelor nanostructurate. Procesul se bazează pe pulverizarea unei ținte cu un fascicul de lumină urmată de depunerea de particule pe un substrat.

Avantajele tehnologiei: ușurința de implementare a metalizării, evaporarea uniformă a elementelor chimice, producerea de acoperiri de film cu o compoziție stoechiometrică dată. Datorită direcționalității înguste a fasciculului laser în locul în care este concentrat, este posibilă obținerea suprafeței produsului cu orice metal.

Mecanisme de formare a fazelor lichid-picături:

• Picăturile mari de particule țintă topite se formează prin acțiunea unui mecanism hidrodinamic. În acest caz, diametrul picăturilor mari variază în intervalul 1-100 microni.
• Picăturile de dimensiuni medii se formează datorită proceselor de vaporizare volumetrică. Dimensiunea picăturilor variază de la 0,01 la 1 microni.
• Când o țintă este expusă la impulsuri scurte și frecvente ale unui fascicul laser, în torța de eroziune se formează mici particule țintă de 40-60 nm.

Dacă într-o instalație cu laser, la suprafața metalelor pe o țintă, toate cele trei mecanisme ale procesului de lucru (hidrodinamică, vaporizare, puls de înaltă frecvență) funcționează simultan, dobândirea caracteristicilor necesare de către produs depinde de amploarea influenței mecanismul specific de suprafață.

Una dintre condițiile pentru procesarea laser de înaltă calitate este expunerea țintei la un astfel de mod de iradiere încât rezultatul este torțe laser cu cea mai mică includere de particule de picături de lichid.

Echipament de pulverizare la rece

Există două opțiuni pentru protejarea metalelor de impact negativ factori externi și de lucru - aliere și pulverizare cu echipamente de vid. Adică, la aliaj se adaugă atomi de elemente chimice, dând produselor caracteristicile necesare sau se aplică un strat protector pe suprafața de bază.

Cel mai adesea în industria metalizării folosesc tehnologia de aplicare a acoperirilor galvanice, folosesc metode de scufundare a pieselor în topitură, folosesc un mediu de vid în procesele de prelucrare și folosesc echipamente magnetron.

Uneori se folosește pulverizarea cu gaz de detonare, care accelerează particulele la viteze incredibile. Lanternele cu plasmă, metalizarea cu arc electric, procesarea cu flacără de gaz și pulverizarea ionică sunt utilizate pe scară largă. Provocările din industrie le dictează condițiile, iar inginerii s-au confruntat cu nevoia de a crea echipamente ieftine, ușor de utilizat, care să poată folosi proprietățile aerului comprimat încălzit.

Conceptul de metalizare a pulberii a apărut odată cu adăugarea de ceramică fin dispersată sau particule de metal dur la pulberea metalică. Folosit pentru a lucra cu aluminiu, nichel, cupru.

Rezultatele experimentelor au depășit așteptările, permițându-ne să rezolvăm următoarele probleme:

• Încălzirea aerului comprimat în cameră duce la creșterea presiunii, ceea ce determină o creștere a vitezei de curgere a depunerilor din duză în instalații.
• Când particulele de metal sunt colectate într-un mediu cu gaz de mare viteză, ele lovesc substratul, se înmoaie și se lipesc de acesta. Și particulele ceramice compactează stratul rezultat.
• Utilizarea tehnologiei pulberilor este potrivită pentru metalizarea metalelor ductile - cupru, aluminiu, nichel, zinc. După pulverizare, produsele pot fi prelucrate mecanic.

Datorită muncii de succes a inginerilor, a fost posibil să se creeze un dispozitiv portabil care să permită metalizarea acoperirilor pe toate întreprinderile industriale si acasa. Cerințele pentru funcționarea cu succes a echipamentului sunt prezența unei unități de compresor (sau a rețelei de aer) cu o presiune a aerului comprimat de cinci până la șase atmosfere și sursă de alimentare.

Tabelul de mai jos prezintă datele pentru cromarea aluminiului acasă. Înainte de aplicarea acoperirii galvanice, este necesar să „puneți” un strat metalic intermediar pe piesă și apoi să pulverizați aluminiu.

Tabelul 1. Cromarea aluminiului

Utilizarea echipamentelor avansate pentru metalizarea produselor ne permite să rezolvăm problemele tehnice legate de creșterea caracteristicilor anticorozive, rezistenței și performanței, precum și să conferă mașinilor, pieselor și mecanismelor proprietățile necesare pentru funcționarea în condiții dificile de funcționare.

Sudare cu laser (2 videoclipuri)

Procesul de pulverizare și setările de lucru (24 fotografii)

APLICAREA ACOPERURILOR POLIMERE.

CLASIFICAREA METODELOR.

1. Acoperire cu pulbere polimerică

2. Caracteristicile acoperirii cu pulbere polimerică

3. Aplicarea acoperirilor polimerice

4. Clasificarea metodelor de acoperire

5. Primul grup de acoperiri polimerice

5.1 Pulverizare cu vortex (metoda prin vibrații, vibrații-vortex de aplicare a acoperirilor polimerice)

2 Pulverizare pneumatică

3 Pulverizare fără flacără

4 Metoda de pulverizare cu pulbere centrifugă

6. Al doilea grup de acoperiri polimerice

6.1 Pulverizare cu flacără de gaz

2 Pulverizare cu plasmă

3 Metoda razelor de căldură

4 Metoda de extrudare

5 Pulverizare cu vid

7. Al treilea grup de acoperiri polimerice

7.1 Tehnologia de acoperire cu pulbere electrostatică - tehnologie de încărcare corona

7.2 Pulverizare tribostatică - încărcare prin frecare

3 Acoperire cu pat fluidizat ionizat

Concluzie

LISTA SURSELOR DE INFORMAȚII UTILIZATE

APLICAREA ACOPERURILOR POLIMERE. CLASIFICAREA METODELOR.

1. Acoperire cu pulbere polimerică

Acoperirea polimerică este rezultatul tratamentului suprafeței cu vopsea pulbere. Acesta din urmă este o compoziție solidă specială, care, atunci când temperatura crește, se transformă într-o peliculă continuă menită să protejeze produsul metalic de coroziune și să îi confere un aspect estetic.

Acoperirea cu polimer pulbere este utilizată pe scară largă astăzi în lucrări de reparații și construcții. Este ideal pentru elemente de fatada (acoperis, profile de ferestre, usi, garduri), echipamente sportive, de gradinarit, precum si mobilier de birou.

Acoperirea cu pulbere polimerică a fost dezvoltată în anii 1950. în SUA. La acea vreme, producția de automobile abia începea să prindă contur, care era una dintre puținele care au avut onoarea de a testa cel mai nou tip de pictură. Au trecut mai bine de 60 de ani de atunci și toată lumea poate folosi în fiecare zi un strat de metal pulbere-polimer, inclusiv în bucătărie. Astăzi, în ceea ce privește volumul producției de vopsele cu pulbere termoactive, nimeni altul decât Europa este în frunte. În Rusia, situația este oarecum diferită, deoarece producția în masă de produse similare a început abia în 1975. Acum, acoperirea cu pulbere polimerică devine extrem de populară, pătrunzând în multe straturi ocupate anterior de vopselele tradiționale.

Acoperirea cu pulbere este o alternativă populară la acoperirile lichide pentru piesele tratabile termic. Cel mai adesea, stratul de compoziție pulbere-polimer de pe produs este de 0,3 mm.

Vopselele pulbere sunt compoziții solide dispersate care conțin rășini filmogene, întăritori, umpluturi, pigmenți și aditivi țintiți. Vopselele pulbere sunt produse în principal prin amestecarea componentelor într-o topitură, urmată de măcinarea aliajului la dimensiune maximă particule.

Vopselele pulbere își datorează popularitatea absenței solvenților și conținutului de substanțe care garantează o acoperire în strat subțire impenetrabilă sărurilor, acizilor și umezelii. În același timp, îndeplinește standarde înalte de calitate, este rezistent la abraziune și foarte durabil.

Rezistența crescută la deteriorarea mecanică garantează păstrarea aspectului pe toată durata de viață a metalului acoperit cu pulbere polimerică.

Principalul avantaj al metodei de vopsire cu pulbere polimerică este protecția anticorozivă a metalului. Iar stratul rezultat are o rezistență crescută la căldură, proprietăți de izolare electrică, durabilitate, rezistență, prietenos cu mediul, păstrează culoarea originală și respectă standardele europene.

2. Caracteristicile acoperirii cu pulbere polimerică

Grosimea stratului de acoperire 60...80 µm;

Rezistență ridicată la radiațiile ultraviolete;

Raza de curbura minima - 1T;

Posibilitate de vopsire in orice culoare.

Rezistență crescută la deteriorarea mecanică, care garantează păstrarea aspectului pe toată durata de viață a metalului vopsit;

Rezistență crescută la impact, îndoire și abraziune;

Aderență ridicată la suprafața vopsită;

Rezistență ridicată anticorozivă la umiditate, soluții alcaline și acide, solvenți organici;

Gamă largă de operare de la -60 0С la +150 0С;

Caracteristici estetice de neegalat: grosimea crescută a stratului de polimer vă permite să mascați defectele minore ale suprafeței.

În plus, vopseaua polimerică are multe efecte de suprafață care vă permit să obțineți un aspect impecabil al produselor finite fără o pregătire obositoare și consumatoare de timp.

Acoperirea cu pulbere-polimer este rezistentă la coroziunea atmosferică și poate fi utilizată cu încredere în următoarele condiții:

Atmosferă industrială medie agresivă de până la 30 de ani;

Atmosfera usor agresiva pana la 45 de ani;

Primorye atmosferă urbană de agresivitate medie de până la 15 ani.

3. Aplicarea acoperirilor polimerice

Tehnologia de aplicare a vopselelor pulbere polimerice este o tehnologie prietenoasă cu mediul, fără deșeuri, pentru producerea de acoperiri polimerice protectoare și decorative de înaltă calitate. Acoperirea este formată din pulberi polimerice, care sunt pulverizate pe suprafața produsului, iar apoi procesul de tratament termic (polimerizare) are loc într-un cuptor la o anumită temperatură.

Procesul de acoperire care utilizează aproape toate metodele cunoscute implică implementarea secvenţială a următoarelor etape principale:

1. Curățarea suprafeței acoperite de contaminare, straturile de oxid și hidrooxid și efectuarea tratamentului de activare;

Aplicarea materialului polimeric pe suprafață;

Fixarea materialului polimeric pe suprafață;

Prelucrarea finală a acoperirii pentru a obține proprietățile de serviciu necesare;

Controlul calității acoperirii, evaluarea conformității proprietăților și parametrilor geometrici ai acestuia cu cei solicitați.

Acoperirile polimerice aplicate pe suprafața unui corp solid sunt folosite pentru a îmbunătăți proprietățile de performanță ale produselor.

Calitatea acoperirilor depinde de respectarea strictă a regimurilor tehnologice în toate etapele procesului.

Pregătirea suprafeței.

Pentru a curăța suprafața de rugină, calcar și acoperiri vechi, se folosesc în principal metode mecanice și chimice. Dintre metodele mecanice, cea mai comună este sablare abrazivă folosind mașini de sablare, sablare și sablare.

Ca degresanți se folosesc solvenți organici și soluții apoase de spălare (alcaline și acide). Solvenții organici (White spirit, 646), datorită nocivității și inflamabilității lor, sunt utilizați pentru degresare prin ștergere manuală cu o cârpă de bumbac care nu lasă scame pe suprafața produselor, într-o măsură limitată, în principal la vopsirea unor loturi mici. Principala metodă industrială de degresare implică utilizarea compozițiilor detergente apoase - concentrate. Sunt în principal pulberi. Degresarea se face la 40-600C; Durata tratamentului prin scufundare este de 5-15 minute, prin pulverizare 1-5 minute. Majoritatea compozițiilor sunt potrivite pentru degresarea atât a metalelor feroase, cât și a celor neferoase (aliaje de aluminiu, cupru, zinc și magneziu). Degresarea necesită nu numai tratament cu o compoziție de detergent, ci și spălarea și uscarea ulterioară.

Îndepărtarea chimică a oxizilor se bazează pe dizolvarea sau exfolierea acestora folosind acizi (în cazul metalelor feroase) sau alcaline (pentru aluminiu și aliajele sale). Această operațiune are scopul de a îmbunătăți protecția produselor, de a le face mai fiabile și durabile. Cea mai comună este fosfatarea metalelor feroase și oxidarea metalelor neferoase, în primul rând aluminiul și aliajele acestuia. Metalele neferoase (aluminiu, magneziu, aliajele acestora, zinc) sunt oxidate pentru a îmbunătăți aderența și proprietățile de protecție ale acoperirilor. Etapa finală de obținere a straturilor de conversie, precum și orice operațiuni de pregătire umedă a suprafeței, este uscarea produselor din apă.

Pregătirea materialului pulbere și a aerului comprimat.

Materialele polimerice pulbere fabricate industrial care nu au expirat sunt, în general, potrivite pentru acoperire fără nicio pregătire. Pot apărea excepții în cazurile în care au fost încălcate condițiile de depozitare sau transport ale materialului.

Cele mai tipice defecte ale vopselei asociate cu depozitarea necorespunzătoare: aglomerare, îmbătrânire chimică; umiditate care depășește norma admisă. Temperatura de depozitare recomandată pentru vopselele pulbere nu este mai mare de 30°C. Vopselele aglomerate cu agregate mari sau chiar mici nu sunt potrivite pentru utilizare și necesită prelucrare - zdrobire la dimensiunea necesară a particulelor și cernere. Când agregarea particulelor este scăzută, acestea sunt uneori limitate la cernere. Sită recomandată pentru cernere ar trebui să fie în intervalul 150-200 microni.

Vopselele termorigide cu reactivitate ridicată sunt cele mai susceptibile la îmbătrânirea chimică dacă nu sunt îndeplinite condițiile lor de depozitare. Vopselele care prezintă semne de îmbătrânire chimică trebuie aruncate; corectarea lor este aproape imposibilă. Vopselele cu un grad ridicat de umiditate (după cum se poate observa din curgerea redusă, tendința de agregare și încărcarea slabă) sunt supuse uscării la o temperatură care nu depășește 35 0C pe un strat cu un strat de 2-3 cm. timp de 1-2 ore cu amestecarea periodică a vopselei.

Vopselele pulbere polimerice sunt higroscopice și absorb vaporii de apă din aerul înconjurător, drept urmare vopselele sunt transportate prost prin conducta de pulverizare, pulverizate, încărcate (în special pentru pulverizarea tribostatică). Pregătirea aerului comprimat constă în curățarea acestuia de umezeala condensată și ulei, urmată de uscarea lui de vaporii acestora. Aerul folosit pentru pulverizarea vopselelor pulbere trebuie să îndeplinească următoarele cerințe: conținut de ulei - nu mai mult de 0,01 mg/m3; conținut de umiditate - nu mai mult de 1,3 g/m3; punctul de rouă - nu mai mare de 7°C; conținut de praf nu mai mult de 1 mg/m3. Pregătirea se realizează prin trecerea aerului comprimat prin capcane de ulei și o instalație de uscare a aerului comprimat OSV-30, în care eliberarea umidității din aerul comprimat se realizează prin trecerea acestuia din urmă printr-un strat de sorbant care îndepărtează apa și vaporii de ulei din aer comprimat. Regenerarea sorbantului se realizează prin calcinarea sorbantului la o temperatură de 120-150°C timp de 2-3 ore, urmată de răcirea acestuia din urmă. Durata de viață a sorbantului este de aproximativ 5 ani.

4. Clasificarea metodelor de acoperire

Toate metodele de aplicare a acoperirilor polimerice pot fi împărțite în trei grupuri.

I - grupa - metode de aplicare efectuate prin pulverizarea de pulbere pe produse încălzite peste punctul de topire al polimerului aplicat:

a) pulverizare vortex (aplicare în pat fluidizat), vibrație, vibrovortex;

b) pulverizare pneumatică;

c) pulverizare fără plasmă;

d) pulverizare centrifuga.

II - grup - metode de aplicare efectuate prin pulverizarea particulelor topite de pulbere de polimer pe suprafața unui produs încălzit:

a) pulverizare cu plasmă de gaz;

b) pulverizare cu radiatii termice;

c) pulverizare prin extrudare;

III - grup - metode de aplicare efectuate prin pulverizarea particulelor de pulbere încărcate electric pe suprafața unei suprafețe încărcate opus:

a) pulverizare electrostatică - încărcare cu o sarcină corona în câmp electric;

b) pulverizare tribostatică;

c) acoperire într-un pat fluidizat ionizat.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra metodelor de aplicare a acoperirilor polimerice

5. Primul grup de acoperiri polimerice

1 Pulverizare vortex (vibrație, metoda vibrovortex de aplicare a acoperirilor polimerice)

Este cea mai comună metodă de aplicare a vopselelor cu pulbere.

Procesul de pulverizare vortex este următorul: între baza rezervorului și camera de sinterizare se află o placă metalo-ceramică permeabilă la aer sau la gaz sau un filtru din material sintetic (diametrul porilor).< 25 мкм). В агломерационную камеру загружается полимерный порошок. Размер частиц, образующихся в результате спекания порошков, составляет от 50 до 300 мкм. Для спекания в нижний отсек резервуара (основание резервуара) вдувается воздух, который, равномерно распределяясь при прохождении через пористую пластину, проникает в агломерационную камеру и создает «кипящий» слой порошка. Необходимое давление воздуха зависит от высоты «кипящего» слоя и плотности порошка и составляет от 2,6 до 2,0 бар. Необходимое количество воздуха равно от 80 до 100 м3 в час и на 1 м2 поверхности днища. Завихренный порошок ведет себя подобно жидкости (он «псевдоожижен»), поэтому предметы, на которые требуется нанести покрытие, могут быть легко в него погружены. Для расплавления порошка необходим предварительный нагрев металлических предметов, на которые предполагается нанести покрытие. Предварительный нагрев целесообразно осуществлять в сушильных печах с циркуляцией воздуха при температурах выше плавления соответствующего полимера (100-200 °С). До предварительного нагрева поверхность обезжиривается. Подготовленные и нагретые металлические изделия опускаются в кипящий слой порошка (рисунок 1). После нанесения покрытия охлаждение полиэфинов должно по возможности осуществляться медленно. Полимерное покрытие может быть доведено до зеркального блеска.

Figura 1. Diagrama unei instalații de acoperire cu pat fluidizat:

Tub pentru alimentare cu aer, 2 - suspensie, 3 - corp, 4 - piesa de reparat, 5 - compartimentare poroasa, 6 - pulbere

Avantaje:

1. într-un ciclu de aplicare și întărire ulterioară se poate obține o acoperire în strat gros cu rezistență ridicată la coroziune;

2. în funcție de ciclul de aplicare tehnologică, uniformitatea grosimii peliculei poate fi ajustată;

Cost inițial scăzut al echipamentului.

Defecte:

1. pentru a încărca baia este necesar număr mare pudra;

2. piesa de prelucrat trebuie preîncălzită;

Această metodă de aplicare este utilizată numai în cazurile în care este necesară obținerea unui strat gros;

Produsele care trebuie vopsite trebuie să aibă o formă simplă.

Prin metoda vibrației, pentru a crea un strat suspendat de pulbere polimerică în zona de lucru, instalațiile sunt echipate cu vibratoare - mecanice, electromagnetice sau aerale, determinând corpul instalației sau doar fundul băii, legat de corp printr-o diafragmă. , a vibra. Camera nu are un compartiment poros. Această metodă nu este utilizată pe scară largă, deoarece nu oferă o acoperire uniformă datorită faptului că în timpul vibrațiilor, particule mai mari de pulbere se ridică la suprafața stratului suspendat.

Combinația dintre metoda vârtejului cu metoda vibrației se numește metoda de pulverizare vibrovortex, care asigură o structură și densitate uniformă a stratului suspendat, și este utilizată pentru aplicarea pulberilor polimerice care au o curgere slabă sau sunt aglomerate.

Un vibrator electromagnetic și o membrană cu o frecvență de 10-100 de vibrații pe secundă sunt montate în partea inferioară a instalației sub cadă. Particulele de pulbere sunt afectate simultan de vibrații și curenții de aer, ceea ce asigură un strat de acoperire uniform. Metoda este destinată aplicării de acoperiri de protecție și decorative.

5.2 Pulverizare pneumatică

Această metodă de acoperire implică utilizarea unui pulverizator pneumatic pentru a pulveriza material pulbere pe suprafața unui produs preîncălzit. Metoda ne permite să aplicăm acoperiri pe produse de diferite dimensiuni și configurații folosind o cantitate mică de pulbere. .

Principalele avantaje ale metodei sunt productivitatea ridicată, simplitatea designului și versatilitatea. Dezavantajele metodei sunt nevoia de preîncălzire a produselor, pierderi foarte semnificative (până la 50%) de material pulverizat și incapacitatea de a obține acoperiri uniforme. grosimea filmului, în special în prezența muchiilor ascuțite și a planurilor neverticale.

Toate instalațiile de pulverizare pneumatică a polimerilor pulberi constau dintr-un alimentator și capete de pulverizare, care sunt echipate cu instrumente și echipamente pentru reglarea și monitorizarea procesului de acoperire. Alimentatorul este proiectat pentru a furniza o suspensie de aer-pulbere capului de pulverizare. Capul de pulverizare direcționează pulberea pe suprafața de acoperit.

În fig. 106, a-d prezintă duzele înlocuibile ale pistolului de pulverizare pentru aplicarea materialelor pulbere. Pistolul funcționează pe principiul ejectării pulberii. Debitul de aer furnizat este reglat de ac; amestecul de aer-pulbere este furnizat pistolului de la alimentator.

3 Pulverizare fără flacără

Polimerul sub formă de pulbere amestecat cu aer este aplicat printr-un cap de pulverizare pe suprafața încălzită pre-curățată a produsului. În comparație cu metoda de pulverizare cu flacără, folosește un design simplu al capului de pulverizare și capacitatea de a pulveriza produse de diferite modele și dimensiuni cu o cantitate mică de pulbere. Pulverizarea fără flacără este utilizată pentru a acoperi suprafețele exterioare și interioare ale țevilor de diferite diametre de până la 12 m lungime.

5.4 Metoda de pulverizare centrifugală a pulberii

Pentru a aplica acoperiri pe suprafețele interioare ale țevilor, containerelor și vaselor cilindrice, a devenit larg răspândită metoda centrifugă de obținere a acoperirilor, care constă în aplicarea de pulbere pe produsele încălzite în timp ce le rotiți simultan.

Pulberea de la dispozitivul de dozare este furnizată discurilor care se rotesc într-un plan orizontal în direcții opuse. Pulberea de pe discuri este pulverizată sub acțiunea forțelor centrifuge, formând un jet plat.

6. Al doilea grup de acoperiri polimerice

1 Pulverizare cu flacără de gaz

acoperire cu polimer acoperire cu pulbere

Esența procesului de aplicare cu flacără de gaz a acoperirii polimerice este că un flux de aer comprimat cu particule de pulbere suspendate în el este trecut printr-o torță cu flacără de acetilenă-aer. În flacără, particulele de pulbere se încălzesc, se înmoaie și, lovind o suprafață pregătită și încălzită anterior, se lipesc de ea, formând o acoperire continuă. În practica de reparații, aplicarea de acoperiri polimerice folosind metoda cu flacără de gaz este utilizată pentru a nivela sudurile și neregularitățile de pe suprafețele cabinelor și părților de coadă ale mașinilor, tractoarelor și combinelor.

Material pentru pulverizare - plastic PFN-12 (MRTU6-05-1129-68); TPF-37 (STU12-10212-62). Înainte de utilizare, pulberea din aceste materiale trebuie cernută printr-o sită cu plasă nr. 016... 025 (GOST 3584-53) și, dacă este necesar, uscată la o temperatură de cel mult 60 ° C timp de 5... 6 ore, apoi cernute.

Figura 2. Schema pulverizării cu flacără printr-un arzător cu pulverizare.

Înainte de aplicarea stratului de acoperire cu ajutorul metodei cu flacără de gaz, suprafețele deteriorate cu adâncituri și neregularități trebuie să fie îndreptate, iar fisurile și găurile trebuie sudate. Suprafața sudurilor trebuie șlefuită pentru a îndepărta colțurile și marginile ascuțite. Suprafețele din jurul sudurilor și neregularităților sunt curățate până la o strălucire metalică. Suprafața pregătită trebuie să fie lipsită de calcar, rugină și contaminare. Acoperirea se aplică folosind instalația UPN-6-63. În primul rând, suprafața deteriorată este încălzită cu o flacără a arzătorului la o temperatură de 220... 230 °C. În acest caz, viteza de deplasare a arzătorului este de 1,2... 1,6 m/min; presiunea acetilenei - nu mai mică de 0,1004 MPa; presiunea aerului comprimat - 0,3... 0,6 MPa; distanta de la piesa bucala la suprafata incalzita este de 100... 120 mm. Apoi, fără a opri flacăra arzătorului, deschideți robinetul de alimentare cu pulbere. Pulberea se aplică pe suprafața încălzită în două sau trei treceri ale arzătorului. La 5...8 s după pulverizare, stratul de plastic aplicat se rulează cu o rolă umezită apa rece. Suprafața laminată a plasticului este încălzită cu o flacără a arzătorului timp de 5...8 s, un al doilea strat de pulbere este aplicat pe stratul încălzit în două sau trei treceri și rulat din nou cu o rolă. Suprafața pulverizată este curățată cu o mașină de șlefuit, astfel încât trecerea de la suprafața metalică la stratul pulverizat să fie uniformă.

Pentru acoperirea cu pulbere cu flacără (termică), nu este necesară încărcarea produsului și a particulelor de pulbere pentru a crea câmp electrostatic. Aceasta înseamnă că puteți picta aproape orice suprafață: nu numai metale, ci și materiale plastice, sticlă, ceramică, lemn și multe alte materiale care ar fi deformate sau arse în camera de polimerizare.

Acoperirea cu flacără elimină necesitatea cuptoarelor voluminoase și a camerelor de întărire și duce acoperirea cu pulbere la noi frontiere în utilizarea acestei tehnologii, deoarece echipamentul de pulverizare este portabil și versatil. De asemenea, este folosit nu numai pentru încălzirea suprafeței, pulverizarea pulberii, ci și pentru reîncălzire pentru a nivela suprafața.

Printre dezavantajele acestei tehnologii este că acoperirile nu au întotdeauna o suprafață netedă, iar valoarea lor este mai mult funcțională decât decorativă. Dar pentru obiecte precum poduri, corpuri de nave sau turnuri de apă, protecția împotriva coroziunii și ruginii este mai importantă decât denivelările minore ale stratului de acoperire.

6.2 Pulverizarea cu plasmă

Esența metodei este transferul de material pulbere pe suprafața produsului printr-un flux de plasmă la temperatură înaltă, care se formează ca urmare a ionizării parțiale a unui gaz inert (argon, heliu sau un amestec de heliu cu azot). la trecerea lui printr-un arc electric la o temperatură de la 3000 la 80000C.

Când materialul sub formă de pulbere este introdus în fluxul de plasmă, pulberea se topește și, împreună cu gazul de plasmă, este aplicată pe suprafața produsului. Aplicarea materialelor sub formă de pulbere în acest mod se realizează manual cu ajutorul unui pulverizator cu plasmă. Instalația include un pulverizator, un transformator-redresor, un dispozitiv pentru controlul fluxurilor de gaz și un recipient pentru material. Datorită faptului că prin pulverizare cu plasmă pot fi aplicate numai materiale pulbere cu o gamă îngustă de distribuție dispersată a particulelor de pulbere și rezistă la încălzire de aproximativ 3500C (astfel de polimeri includ fluoroplastic, poliamide), această metodă, în ciuda avantajelor sale (productivitate ridicată, inofensivă). , etc.) ), nu a găsit o aplicație largă în industrie.

6.3 Metoda razelor de căldură

Mai productiv și versatil în comparație cu metoda cu flacără de gaz. Materialul termoplastic sub formă de pulbere este introdus într-o zonă cu flux puternic de căldură, unde materialul este topit și aplicat pe suprafața produsului. Amestecul aer-pulbere este format într-un aparat de vortex și direcționat către produs. Această metodă este mai eficientă decât flacăra, reduce consumul de pulbere și are un consum mai mic de energie. Acoperirea are caracteristici fizice și mecanice mai ridicate și o aderență mai bună la suprafața produsului. Dezavantajele acestei metode sunt pierderile semnificative de pulbere și poluarea aerului.

6.4 Metoda de extrudare

Pentru a aplica acoperiri din materiale polimerice termoplastice pe fire electrice, cabluri, țevi de oțel, benzi de lemn și alte produse semifabricate, se folosesc linii de extrudare bazate pe extrudere de plastificare cu un singur șurub și utilizare pe scară largă au primit unitati de extrudare in industria cablurilor. De exemplu, pentru tehnologia comunicațiilor, firele de cupru cu un diametru de 0,4-1,4 mm sunt acoperite cu folie de polietilenă sau clorură de polivinil cu o grosime de 0,15-0,25 mm; pentru echipamentele de joasă frecvență se folosesc acoperiri din PVC; pentru cablurile cu diametrul de 20-120 mm se folosesc acoperiri HDPE cu grosimea de 4-25 mm. .

<#"809022.files/image004.gif"> <#"809022.files/image005.gif">

Figura 5: Acoperire prin pulverizare

Popularitatea sa se datorează următorilor factori: eficiență ridicată de încărcare a aproape toate vopselele pulbere, performanță ridicată la acoperirea cu pulbere a suprafețelor mari, sensibilitate relativ scăzută la umiditatea ambientală, potrivită pentru aplicarea diferitelor vopsele pulbere cu efecte speciale (metalice, shagreen, mauara etc. .

Figura 6. Mișcările ionilor de descărcare corona într-un câmp electric și depunerea lor pe suprafața particulelor („încărcare de impact”).

Alături de avantajele sale, pulverizarea electrostatică are o serie de dezavantaje, care se datorează puternicului câmp electricîntre pistolul de pulverizare și piesă, ceea ce poate îngreuna aplicarea acoperirii cu pulbere în colțuri și adâncituri adânci. În plus, selectarea incorectă a parametrilor electrostatici ai pulverizatorului și distanța de la pulverizator la piesă poate provoca ionizarea înapoi și poate degrada calitatea acoperirii cu pulbere polimerică.

Echipament pentru vopsire cu pulbere - un pistol de pulverizare electrostatic este un complex standard de vopsire cu pulbere Antanta.

Figura 7. Efectul de cușcă Faraday

Efectul de cușcă Faraday este rezultatul forțelor electrostatice și aerodinamice.

Figura arată că atunci când acoperirea cu pulbere este aplicată pe zonele afectate de efectul de cușcă Faraday, câmp electric, creat de spray, are tensiune maximă de-a lungul marginilor adânciturii. Liniile electrice merg întotdeauna la cel mai apropiat punct de împământare și este mai probabil să se concentreze de-a lungul marginilor adânciturii și zonelor proeminente, decât să pătrundă mai mult în interior.

Acest câmp puternic accelerează depunerea particulelor, formând în aceste locuri un strat de pulbere prea gros.

Efectul de cușcă Faraday se observă în cazurile în care vopsea pulbere este aplicată pe produse metalice de configurații complexe, în care un câmp electric extern nu pătrunde, astfel încât aplicarea unui strat uniform asupra pieselor este dificilă și în unele cazuri chiar imposibilă.

Ionizare inversă

Figura 8. Ionizare spate

Ionizarea înapoi este cauzată de un flux excesiv de ioni liberi de la electrozii de încărcare ai atomizatorului. Când ionii liberi lovesc suprafața acoperită cu pulbere a unei piese, aceștia își adaugă încărcarea la încărcarea acumulată în stratul de pulbere. Dar prea multă sarcină se acumulează pe suprafața piesei. În unele puncte, cantitatea de încărcare este depășită atât de mult încât micro scântei sar prin pulbere, formând cratere la suprafață, ceea ce duce la o deteriorare a calității acoperirii și o încălcare a proprietăților sale funcționale. De asemenea, ionizarea inversă promovează formarea coaja de portocala, reducând eficiența pulverizatoarelor și limitând grosimea straturilor rezultate.

Pentru a reduce efectul de cușcă Faraday și ionizarea inversă, au fost dezvoltate echipamente speciale care reduc numărul de ioni din aerul ionizat atunci când particulele de pulbere încărcate sunt atrase la suprafață. Ionii negativi liberi sunt deviați din cauza împământării atomizorului în sine, ceea ce reduce semnificativ apariția efectelor negative menționate mai sus. Prin creșterea distanței dintre pistolul de pulverizare și suprafața piesei, puteți reduce curentul pistolului de pulverizare și puteți încetini procesul de ionizare inversă.

7.2 Pulverizare tribostatică - încărcare prin frecare

Electrificarea statică se realizează prin schimbul de sarcini din cauza diferenței în funcția de lucru electronică a materialului particulelor și a materialului peretelui din încărcător sau prin schimbul de sarcini între particule din cauza diferenței de compoziție chimică a impurităților, temperatură, starea de fază, structura suprafeței etc.

Figura 9. Pulverizare tribotehnică

Spre deosebire de pulverizarea electrostatică, acest sistem nu are un generator de înaltă tensiune pentru pulverizator. Pulberea este încărcată în timpul frecării.

Scopul principal este de a crește numărul și puterea coliziunilor dintre particulele de pulbere și suprafețele de încărcare ale pistolului de pulverizare.

Unul dintre cei mai buni acceptori din seria triboelectrică este politetrafluoretilena (Teflon), acesta oferă exercițiu bun majoritatea vopselelor pulbere, are o rezistență relativ mare la uzură și este rezistentă la aderența particulelor la impact.

Figura 10. Fără efect de cușcă Faraday

La atomizatoarele cu încărcare tribostatică nu se creează nici un câmp electric puternic, nici un curent ionic, deci nu există efect de cușcă Faraday sau ionizare inversă. Particulele încărcate pot pătrunde în deschideri ascunse adânci și pot vopsi uniform produsele cu configurații complexe.

De asemenea, este posibil să se aplice mai multe straturi de vopsea pentru a obține vopsele groase cu pulbere.

Încărcătoarele pentru pulverizatoarele triboelectrice trebuie să îndeplinească următoarele trei condiții necesare pentru încărcarea eficientă a materialului pulverizat:

asigura ciocnirile multiple si eficiente ale particulelor de pulbere cu un element triboelectrizant;

îndepărtați sarcina de suprafață din elementul triboelectrizant;

asigura stabilitatea procesului de triboîncărcare.

Pulverizatoarele care utilizează încărcare tribostatică sunt structural mai fiabile decât pistoalele de pulverizare care se încarcă într-un câmp de descărcare corona, deoarece nu au elemente care convertesc tensiunea înaltă. Cu excepția firului de împământare, aceste pulverizatoare sunt complet mecanice, sensibile doar la uzura normală.

7.3 Acoperire cu pat fluidizat ionizat

Dispozitivul de acoperire este o cameră cu un pat fluidizat electric în care este plasat produsul 1 (Figura 5). Camera este împărțită de o partiție poroasă - 2 în două părți. Materialul sub formă de pulbere - 3 este turnat în partea superioară a partiției poroase, iar în partea inferioară este furnizat aer comprimat.

Figura 11. Acoperirea într-o cameră cu pat fluidizat.

La o anumită viteză a aerului care trece prin partiția poroasă, pulberea este transferată într-o stare suspendată, în care particulele par să plutească într-un flux de aer ascendent. Datorită caracterului aleatoriu al mișcării particulelor, acestea se ciocnesc unele de altele, ceea ce duce la electrificarea statică a particulelor și la încărcarea lor atât cu sarcini negative, cât și pozitive.

Câmpul electric creat între electrodul de înaltă tensiune plasat în patul de pulbere și produsul împământat face ca particulele din patul fluidizat să se separe în funcție de semnele de încărcare. Când se aplică o tensiune negativă electrozilor de înaltă tensiune, particulele încărcate pozitiv se acumulează în jurul electrodului de înaltă tensiune, iar particulele încărcate negativ se acumulează în partea de sus a patului de pulbere fluidizat. Particulele care au o sarcină negativă suficient de mare sunt îndepărtate de câmpul electric din patul fluidizat și direcționate către produs. Datorită concentrației mari de particule în patul fluidizat, descărcarea corona de la suprafața electrozilor de înaltă tensiune este într-o stare complet blocată. Pe măsură ce particulele încărcate pozitiv se acumulează în jurul electrozilor de înaltă tensiune, are loc o descărcare și are loc o eliberare locală pulsată a descărcării corona, timp în care particulele sunt reîncărcate. Astfel, într-un strat fluidizat electric, încărcarea particulelor este caracter complex, combinând electrificarea statică a particulelor și încărcarea într-o descărcare de gaz.

Procesul de transport al particulelor de pulbere la produsul pulverizat se realizează într-un curent de aer. În plus, raportul dintre forțele aerodinamice și electrice care acționează asupra particulei este foarte diferit pentru diferite dispozitive utilizate pentru acoperire. Dacă la atomizatoarele cu încărcare internă transportul particulelor se realizează exclusiv prin flux de aer, atunci în camerele cu pat electric fluidizat direcția de mișcare a particulelor către produs este creată în principal de câmpul electric. Pentru atomizatoarele încărcate extern, mișcarea particulelor către produs este determinată în mod egal de forțele aerodinamice și electrice.

Metoda de aplicare a acoperirilor din materiale pulverulente într-un câmp electrostatic are avantaje semnificative față de toate metodele de mai sus:

Fără preîncălzire;

Pierderi reduse de material pulbere;

Posibilitatea de a obține acoperiri de grosime uniformă pe produse de configurație complexă;

Posibilitatea de automatizare a procesului de pulverizare;

Versatilitate și performanță ridicată;

Curățenia mediului;

Minimizarea pericolelor de incendiu și explozie.

Acești factori au determinat utilizarea pe scară largă a tehnologiei pentru aplicarea acoperirilor polimerice în câmp electrostatic.

Concluzie

Aplicarea acoperirilor polimerice este un proces tehnologic destul de complex care poate fi folosit pentru a proteja diferite tipuri de materiale de influente adverse mediu, și pentru a da un aspect atractiv diverselor produse. .

De regulă, aplicarea acoperirilor polimerice se realizează folosind echipamente specializate în încăperi în care sunt menținuți anumiți indicatori ai mediului intern. În prezent, există multe metode tehnologice de aplicare a acoperirilor polimerice pe diferite tipuri de materiale.

Cele mai populare tehnologii utilizate în aplicarea diferitelor tipuri de acoperiri polimerice sunt metodele cu flacără gazoasă și vortex, metodele vibrații și vibrații-vortex, acoperirea în câmp electrostatic, precum și utilizarea diferitelor tipuri de suspensii, emulsii și compoziții de gumare pentru suprafață. tratament.

De regulă, acoperirile polimerice sunt aplicate în timpul producției de materiale sau produse finite, dar în unele cazuri acest tip de acoperire poate fi aplicat, de exemplu, pe o mașină care a fost folosită de proprietar de câțiva ani.

Fiecare tehnologie de aplicare a acoperirilor polimerice are propriile caracteristici, care pot fi asociate atât cu procesul de aderență a materialului polimeric, cât și cu metoda de aplicare a polimerului. În orice caz, înainte de a acoperi orice produs cu polimer, este necesar să pregătiți cu atenție suprafața acestuia, îndepărtând murdăria, vopseaua veche sau alte rugozități. .

În plus, atunci când se efectuează lucrări de aplicare a polimerului pe suprafața oricărui material, este necesar să se respecte cu strictețe tehnologia acestui proces, în unele cazuri, temperatura la care are loc acoperirea poate ajunge la câteva sute de grade. De asemenea, trebuie remarcat faptul că camera în care se efectuează astfel de lucrări trebuie să fie perfect curată, deoarece praful și alte particule pot duce la crăparea stratului de polimer în timp.

Trebuie avut grijă atunci când utilizați echipamentul de acoperire cu rășină, deoarece există posibilitatea de rănire gravă.

LISTA SURSELOR DE INFORMAȚII UTILIZATE

Panitchenko A.D. Prelucrarea materialelor plastice, ed. Profesie, Sankt Petersburg 2005.

Karyakina M.I., Poptsov V.E. Tehnologia acoperirilor polimerice: Manual pentru școlile tehnice. - M.: Chimie, 1983 - 336 p., ill.

Yakovlev A.D., Zdor V.F., Kaplan V.I. Materiale polimerice pulbere și acoperiri pe bază de acestea. L., Chimie, 1979. 254 p.

4. Meissela L. și Glang R. Tehnologia filmelor subțiri: Manual / Ed. Pe. din engleză; Ed. Elinson M.I., Smolko. G.G. - M.: Radio sovietică, 1977. -T. 1. - 406 p.; T. 2. - 353 p.

Lipin Yu.V., Rogachev A.V., Sidorsky S.S., Kharitonov V.V. Tehnologia metalizării în vid a materialelor polimerice - Gomel, 1994. -206 p.

Roykh I.L., Kaltunova L.N. Acoperiri de protecție în vid pe oțel. M.: Inginerie mecanică, 1971. - 280 p.

7. Brook M.A., Pavlov S.A. Polimerizarea pe suprafața solidelor. - M.: Chimie, 1990. - 130 p.

Yasuda H. Polimerizare plasmatică. - M.: Mir, 1988. - 376 p.

Krasovsky A.M., Tolstopyatov E.M. Prepararea peliculelor subțiri prin pulverizarea polimerilor în vid / Ed. Bely V.A - Mn.: Știință și tehnologie, 1989. - 181 p.

Pulverizare cu plasma

Metoda de aplicare a acoperirilor folosind un flux de plasmă este superioară în capacități față de metodele de aplicare a metalului folosind o flacără de oxigen-acetilenă și sudare cu arc. Avantajul acestei metode față de altele constă în posibilitatea topirii și aplicării de acoperiri multistrat pe materialele din metale refractare, indiferent de punctul de topire al acestora din urmă, ceea ce face posibilă refacerea pieselor care depășesc dimensiunile reparației.

Ca și alte metode de pulverizare a acoperirii la temperatură înaltă, pulverizarea cu plasmă nu provoacă deformarea piesei sau modificări ale structurii. Rezistența la uzură a acoperirilor cu plasmă este de 1,5...3 ori mai mare, iar coeficientul de frecare este de 1,5...2 ori mai mic decât cel al oțelului călit 45.

Jetul de plasmă este utilizat pentru suprafața și acoperirea produselor din oțel, aluminiu și aliajele acestuia și alte materiale prin topirea sârmei de umplutură sau a pulberilor metalice. Plasma este utilizată pentru tăierea și tratarea suprafeței diferitelor materiale, încălzire pentru lipire și tratament termic. Utilizarea gazelor neutre - argon, azot și amestecurile acestora - pentru formarea și protecția plasmei asigură arderea minimă a elementelor de aliere și oxidarea particulelor. Pulverizarea cu plasmă poate îmbunătăți proprietățile acoperirilor metalice, dar utilizarea sa pe scară largă este limitată de puterea scăzută de aderență a acoperirii la suprafața piesei care este restaurată și de fiabilitatea torțelor cu plasmă, de zgomotul ridicat și de luminozitatea arcului. Un arc de plasmă este o sursă de căldură de mare intensitate, constând din molecule de atomi, ioni, electroni și cuante de lumină într-o stare puternic ionizată, a cărei temperatură poate ajunge la 20.000 °C sau mai mult.

Jetul de plasmă are un miez puternic luminos, a cărui lungime poate varia de la 2...3 la 40...50 mm în funcție de dimensiunea duzei și a canalului, de compoziția și debitul gazului, de valoarea curentă. și lungimea arcului.

Circuitul de alimentare al instalației este format din două surse: una dintre ele este concepută pentru a alimenta arcul de plasmă, iar a doua este pentru a menține arcul principal. Gazul care formează plasmă este furnizat dintr-un cilindru prin echipamentul de gaz situat în panoul de control. Un gaz de transport este utilizat pentru a furniza pulberea de umplutură. Echipamentele de gaze constau din butelii, reductoare, debitmetre, mixer, sigurante si supape electromagnetice.

Pentru suprafață, este recomandabil să folosiți torțe cu plasmă în care două arce ard simultan: unul care formează plasmă, iar al doilea servește la subtopirea metalului de bază și la topirea metalului de umplutură. La pulverizare, se recomandă arzătoare în care metalele de umplutură și de bază sunt încălzite de o parte a fluxului de plasmă care trece printr-o deschidere a duzei.

Niresist și pulberile de bronz sunt folosite pentru pulverizarea straturilor antifricțiune. Pulberile de aliaje auto-fluxante PG-SRZ, SNGN-50, oțel inoxidabil sunt utilizate în amestecuri pentru pulverizarea acoperirilor rezistente la uzură, precum și pentru refacerea arborilor și a scaunelor lagărelor.

Pulberile intermetalice (compus chimic de metal cu metal) PN55T, PN85Yu15 sunt utilizate ca substrat (0,05...0,1 mm) pentru a crește rezistența de aderență a acoperirilor și ca componentă a amestecului de pulbere pentru a crește rezistența de coeziune a acoperirii. Acoperirile cu plasmă au valori de aderență destul de ridicate, cu o grosime a stratului de până la 0,6...0,8 mm.

Pentru a pulveriza suporturile principale și bielele arborelui cotit al motorului ZIL -130, puteți utiliza un amestec de pulberi - 15...25% (în greutate) PN85Yu15 + 35...40% PG-SRZ + 35. ..50% P2X13. Din motive economice, este indicat să pulverizați cu amestecuri, ale căror componente principale sunt pulberi ieftine (niresist, oțel inoxidabil, bronz). Conțin 10...15% pulbere PN85Yu15.

Pulberile PR-N70Yu30 și PR-N85Yu15, produse de NPO Tulachermet, pot servi ca substrat și strat principal de acoperire în combinație cu pulberi cu conținut ridicat de carbon.

Calitatea acoperirii în timpul pulverizării cu plasmă depinde în mare măsură de puterea arzătorului, debitul de gaz, modul electric, alimentarea cu pulbere, condițiile de pulverizare (distanța arzătorului de produs, unghiul de pulverizare este setat pentru fiecare caz concret experimental.

Orez. 1. Schema de instalare pentru suprafața cu plasmă:
1 - sursa principala de curent; 2 - sursa de curent pentru excitație; 3 - lanterna cu plasmă; 4 - butelie de gaz transport pulbere de suprafață; 5 - reductor de gaz; 6 - dozator; 7 - cilindru cu gaz plasmator; 8 - rotametru; 9 - mixer.

Orez. 2. Scheme de torțe cu plasmă pentru suprafață (a) și pulverizare (b):
1 - electrod de wolfram (catod); 2 - garnitura izolatoare; 3 - duză (anod); 4 - plasma; 5 - strat depus; 6 - metal de bază; 7 - canal de alimentare cu pulbere de suprafață; 8 - canale pentru apa de racire; 9 - strat pulverizat.

Pentru refacerea pieselor de tip „arbore” (arbori angrenaj, arbori și osii tubulari și plini, articulații universale și diferențiale) cu uzură de cel mult 3 mm utilizând suprafața cu plasmă cu materiale din carbură, se folosește instalația OKS-11231-GOSNITI.

Diametrul și lungimea pieselor sudate sunt de 20...100 și respectiv 100...800 mm. Pulberi utilizate: sor-mite, amestecat cu pulbere de aluminiu ASDT; US-25 cu aluminiu; T-590 cu aluminiu; PG-L101 cu aluminiu; gaz - argon, aer comprimat. Duritatea metalului aplicat este de până la 66 HRC3. Dimensiuni mașină 2225Х1236Х1815 mm.

Potrivit GOSNITI, efectul economic anual al implementării instalației va fi de peste 9 mii de ruble.

Folosind instalația OKS-11192-GOSNITI, teșiturile plăcilor de supape ale tuturor mărcilor de motoare diesel sunt restaurate cu succes folosind material pulbere PG-SR2. Productivitatea sa este de 80... 100 de supape pe schimb.

Lanterna cu plasmă de dimensiuni mici VSKHIZO-Z a demonstrat o fiabilitate operațională ridicată, care, în combinație cu instalația convertită UMP-5-68, este recomandată pentru restaurarea arborilor cotiți ai motoarelor YaMZ-238NB, SMD-14 și A-41 folosind următoarele compoziții: Sv-08G2S-80 sarma ...85% + pulbere PG-SR4-15...20% (SMD -14 si A-41) si sarma 15GSTYUTSA-75...80% + pulbere PG-SR4-20. ..25%. Duritatea fustelor arborelui în primul caz este de 46,5...51,5 HRC3, în al doilea - 56,5...61 HRC3. Rezistenta la uzura a fuselor si lagarelor este la nivelul arborelui cotit.

Problema asigurării rezistenței necesare de aderență a acoperirii metalice la produs, găsirea de noi materiale ieftine și moduri eficiente pregătirea suprafețelor uzate ale pieselor înainte de pulverizarea cu plasmă.

Prima poate fi rezolvată prin introducerea unei operații suplimentare - topirea stratului pulverizat, care se realizează cu o pistoletă cu plasmă sau oxigen-acetilenă imediat după aplicarea stratului, precum și prin încălzire cu curenți de înaltă frecvență. După topirea acoperirii, proprietățile sale fizice și mecanice se îmbunătățesc, iar rezistența de aderență crește de 10 ori sau mai mult.

Procesul tehnologic de restaurare a pieselor prin această metodă include curățarea suprafeței produsului de contaminanți și oxizi (dacă este necesar, șlefuire preliminară pentru a da forma geometrică corectă a piesei), degresare și sablare abrazivă (creează întărire, distruge pelicula de oxid, crește rugozitatea), pulverizarea piesei cu acoperire prin fuziune și apoi prelucrarea mecanică a produsului.

Presiunea aerului comprimat în timpul sablare abrazivă este de 0,4…0,6 MPa, distanța de suflare este de 50…90 mm, unghiul de atac al jetului abraziv este de 75…90°. Durata tratamentului depinde de abraziv (pulbere de electrocorindon alb 23A, 24A sau carbură de siliciu neagră 53C, 54C cu o granulație de 80... 125 microni GOST 1347-80, oțel sau fontă zdrobită DSK și DChK Nr. 08K 1.5K GOST 11964-69), materialul piesei și duritatea acesteia și zona suprafeței prelucrate. Timpul dintre preparare și pulverizare trebuie să fie minim și să nu depășească 1,5 ore.

Distanța de la capătul duzei la suprafața piesei în timpul topirii cu plasmă este redusă cu 50...60 mm.

Pentru piesele cilindrice, topirea se realizează atunci când acestea se rotesc cu o frecvență de 10...20 min-1.

Instalațiile 011-1-01, 011-109 sau un strung de șurub pot fi folosite ca rotator pentru pulverizarea cu plasmă.

Atunci când alegeți grosimea finală a stratului, trebuie să luați în considerare contracția în timpul topirii (10...20%) și toleranța pentru prelucrare (0,2...0,3 mm pe parte).

Acoperirile cu plasmă pulverizate cu pulberi metalice sunt prelucrate pe strunguri de șuruburi sau polizoare folosind unelte de tăiere standard. Slefuirea cu roți diamantate sintetice este deosebit de eficientă.

Studiile au arătat că pulverizarea cu plasmă cu topirea stratului de acoperire poate reface piesele auto critice de orice formă (discuri și tije de împingere, teșituri ale discurilor și tije de supape, arbori cotiți, role de pompă de apă), care ar trebui să fie luate în considerare de specialiști la dezvoltarea tehnologiei. procese de restaurare a acestor piese.

Utilizarea pulverizării cu plasmă este recomandabilă la restaurarea rapidă a pieselor de lucru ale mașinilor agricole (în acest caz, este de dorit să se aplice pulberi de carbură). Poate fi folosit pentru a aplica acoperiri anticorozive rezistente la căldură pe piesele care funcționează la temperaturi ridicate.

Cu toate acestea, problema acoperirilor pulverizate nu a fost încă rezolvată complet. De exemplu, controlul grosimii acoperirii în timpul pulverizării, prelucrarea mecanică a acoperirilor pulverizate. Îmbunătățirea ulterioară a tehnologiei și echipamentelor existente de pulverizare la temperatură înaltă pentru implementarea acesteia, sunt necesare cercetări aprofundate și cuprinzătoare privind capacitățile și avantajele acestei tehnologii și dezvoltarea de recomandări bazate științific pentru utilizarea materialelor de sârmă sub formă de pulbere pe anumite piese. .

LA Categorie: - Metode progresive de reparare

Pulverizare cu plasma bazat pe utilizarea energiei jetului de plasmă atât pentru încălzire, cât și pentru transferul particulelor de metal. Un jet de plasmă este produs prin suflarea unui gaz care formează plasmă printr-un arc electric și comprimarea pereților unei duze de cupru răcite cu apă.
Acoperirile cu plasmă au următoarele proprietăți: rezistență la căldură, rezistență la căldură și eroziune, izolație termică și electrică, anti-gripare, rezistență la coroziune, protecție la cavitație, semiconductor, magnetic etc.

Domenii de aplicare a acoperirilor cu plasmă: rachete, aviație și tehnologie spațială, inginerie mecanică, energie (inclusiv nucleară), metalurgie, chimie, industria petrolului și cărbunelui, transport, electronică, radio și inginerie instrumentelor, știința materialelor, construcții, reparații și restaurare mașini de piese.

Dacă costul pulverizării cu flacără cu materiale de sârmă este luat ca unul, atunci costul pulverizării cu plasmă și cu flacără a pulberilor va fi de 1,9 și, respectiv, 1,6, iar pulverizarea cu arc electric va fi de 0,85.

Jetul de plasmă este produs într-o pistoletă cu plasmă, ale cărei părți principale (Fig. 3.34) sunt electrodul-catod /, o duză-anod de cupru răcită cu apă 4, o carcasă de oțel 2, dispozitive de alimentare cu apă 3, pulbere 5 și gaz 6. Părți ale carcasei care interacționează cu catodul sau anodul, izolate unele de altele.
Materialul sub formă de pulbere este furnizat alimentatorului folosind un gaz de transport. Este posibil să se introducă pulbere cu gaz care formează plasmă.
Materialul pulverizat (pulbere, sârmă, cordon sau o combinație a acestora) este introdus în duza pistolului cu plasmă sub locul anodului, în coloana arcului de plasmă sau în jetul de plasmă.

Temperaturile ridicate și vitezele jetului fac posibilă pulverizarea acoperirilor din orice materiale care nu se disociază la încălzire, fără restricții asupra temperaturii de topire. Pulverizarea cu plasmă produce acoperiri de metale și aliaje, oxizi, carburi, boruri, nitruri și materiale compozite.

Proprietățile fizice și mecanice necesare ale acoperirilor sunt explicate prin temperatura ridicată a plasmei și debitul acesteia, utilizarea gazelor inerte care formează plasmă și capacitatea de a regla condițiile aerodinamice pentru formarea unui jet metal-plasmă.
Nu există transformări structurale în materialul piesei, este posibil să se aplice materiale refractare și acoperiri multistrat din diverse materiale în combinație de straturi inferioare dense și dure cu cele superioare poroase și moi (pentru îmbunătățirea proprietăților de rulare ale acoperirilor). ), rezistența la uzură a acoperirilor este mare și este posibilă automatizarea completă a procesului.

La alierea printr-un fir, suprafața se realizează folosind sârmă cu conținut ridicat de carbon sau aliat sub flux topit. Acest lucru asigură o mare precizie de aliere și stabilitate a compoziției chimice a metalului depus peste adâncimea de acoperire.

Aliarea metalului depus prin flux se realizează prin suprafața cu sârmă cu conținut scăzut de carbon sub un strat de flux ceramic. Duritatea mare a acoperirilor exclude tratamentul termic ulterior. Cu toate acestea, această metodă de aliere nu și-a găsit aplicație largă din cauza denivelării mari a metalului depus în compoziția chimică și a necesității de a menține cu strictețe regimul de suprafață.

Metoda combinată de aliere simultană prin sârmă și flux a devenit cea mai răspândită.

Ca surse de alimentare sunt utilizate redresoare VS-300, VDU-504, VS-600, VDG-301 și convertoare PSG-500 cu o caracteristică externă plată sau rigidă. Instalații speciale sunt utilizate ca rotatoare părți (UD-133, UD-140, UD-143, UD-144, UD-209, UD-233, UD-299, UD-302, UD-651, OKS-11200, OKS- 11236, OKS-11238, OKS-14408, OKS-27432, 011-1-00 RD) sau mașini de strunjire sau de frezat scoase din funcțiune. Pentru alimentarea cu sarma se folosesc capete A-580M, OKS-1252M, A-765, A-1197.

Principalii parametri tehnologici ai suprafeței: compoziția materialului și fluxului electrodului, tensiunea arcului U, puterea curentului și polaritatea, viteza de suprafață vH și avansul vn a materialului electrodului, pasul de suprafață S, deplasarea electrodului de la zenit e, diametrul d3 și electrod. stickout. Modurile aproximative de suprafață sub un strat de flux de părți cilindrice sunt date în tabel. 3,52.

Suprafața sub un strat de flux are următoarele varietăți.

Suprafața cu un electrod întins (tijă sau placă) din oțel cu conținut scăzut de carbon sau aliat este utilizată pentru refacerea avioanelor. O parte din flux este turnată pe suprafața de restaurat (3...5 mm grosime), iar o parte - pe electrod (grosimea stratului de flux ajunge la 10...15 mm). Se folosesc amestecuri de flux. Într-un singur loc, electrodul este conectat la o parte pentru a excita un arc, care, atunci când arde, rătăcește în direcția transversală. Densitatea de curent este de 6...9 A/mm tensiune 35...45 V. Pentru efectuarea procesului există o instalație OKS-11240 GosNITI.

Productivitatea crescută și un conținut mai mare de elemente de aliere în acoperire sunt asigurate de suprafața cu arc scufundat cu mai mulți electrozi pe piesele cu uzură semnificativă pe o suprafață mare (Fig. 3.23). Un arc rătăcit arde între piesă și electrodul cel mai apropiat de aceasta.

Prinderea unui strat de pulbere (6...9 mm grosime) sub un flux crește productivitatea procesului și asigură producerea de acoperiri groase cu compoziția dorită.
Domeniul de aplicare al suprafețelor mecanizate cu un strat de flux se extinde la restaurarea pieselor (cu un diametru mai mare de 50 mm) din oțeluri carbon și slab aliate, necesitând aplicarea unui strat mai gros de 2 mm cu cerințe ridicate. pentru proprietățile sale fizice și mecanice. Jurnalele arborelui, suprafețele rolelor și rolelor, ghidajele patului și alte elemente sunt topite.

Suprafața mecanizată sub un strat de flux are următoarele avantaje:

— o creștere a productivității muncii de 6...8 ori față de suprafața manuală cu arc electric cu o reducere simultană a consumului de energie de 2 ori datorită eficienței termice mai mari;

— calitate superioară metal depus datorită saturației cu elementele de aliere necesare și organizării raționale a proceselor termice;

— capacitatea de a obține acoperiri cu o grosime > 2 mm/p.

Argonul, heliul, azotul, hidrogenul și amestecurile acestora sunt utilizate ca gaze care formează plasmă la pulverizarea materialelor (Tabelul 3.68). Gazele care formează plasmă nu conțin oxigen, prin urmare nu oxidează materialul și suprafața pulverizată.

Heliu și hidrogen în formă pură practic nu sunt utilizate din motive economice, precum și din cauza efectului distructiv asupra electrodului.

Azotul și argonul sunt folosite mai des, dar amestecurile de gaze, de exemplu Ar + N și Ar + H2, au cele mai bune performanțe. Tipul de gaz care formează plasmă este selectat pe baza temperaturii necesare, a conținutului de căldură și a debitului, a gradului său de inerție față de materialul pulverizat și a suprafeței care urmează să fie restaurată. Trebuie avut în vedere că plasma gazelor di- și poliatomice, în comparație cu gazele monoatomice, conține mai multă căldură la aceeași temperatură, deoarece entalpia sa este determinată de mișcarea termică a atomilor, energia de ionizare și disociere.

La pulverizarea materialelor cu pulbere sau cablu, se aplică tensiune electrică electrozilor pistoletului cu plasmă. La pulverizarea materialelor de sârmă, se aplică tensiune pe electrozii arzătorului, în plus, poate fi aplicată materialului pulverizat, de exemplu; firul poate fi curent sau nu. Piesa pulverizată nu este inclusă în circuitul de sarcină.

Pulberile pentru pulverizarea cu plasmă nu trebuie să creeze blocaje în conductele de transport, ci trebuie să fie introduse uniform în fluxul de plasmă și să se miște liber odată cu fluxul de gaz. Aceste cerințe sunt îndeplinite de particulele de pulbere sferică cu un diametru de 20...100 microni.

La Institutul de sudură electrică care poartă numele. E.O. Paton NAS din Ucraina a dezvoltat fire cu miez de flux. AMOTEC. constând dintr-o carcasă de oțel și umplutură cu pulbere. Aceste materiale sunt destinate aplicării de acoperiri rezistente la uzură și coroziune prin pulverizare cu flacără, arc electric și plasmă. O caracteristică specială a materialelor este posibilitatea de amorfizare a structurii acoperirilor pulverizate. Prezența unei componente amorfe în structura acoperirilor oferă un complex de proprietăți de serviciu sporite (rezistență la uzură și coroziune, rezistența conexiunii cu baza).

Pentru a proteja particulele materialului pulverizat de oxidare, decarburare și nitrurare, se folosesc lentile de gaz (flux inelar de gaz inert), care sunt ca o înveliș a unui jet de plasmă și camere speciale cu un mediu inert în care are loc procesul de pulverizare. .

Să dăm exemple de utilizare a pulverizării cu plasmă în procesele de restaurare a pieselor.

Au fost stăpânite mai multe varietăți ale procesului de restaurare a suporturilor principale ale blocurilor de cilindri. Primii cercetători ai metodei au recomandat sârmă de oțel cu conținut scăzut de carbon Sv-08 ca material aplicat pentru a asigura o structură uniformă, fin dispersată a acoperirii și pentru a crește rezistența conexiunii sale la bază. Ulterior s-au recomandat materiale pulverulente. Pulberile compozite și pulberile de bronz au devenit larg răspândite. Pulberile de bronz sunt aplicate atât pe suprafețele pieselor din fontă, cât și ale aliajelor de aluminiu. Mai întâi trebuie aplicat un substrat Al-Ni termosensibil.

La refacerea rulmenților principali în blocuri cilindrice din fontă se folosește o pulbere mai ieftină cu o granulație de 160...200 microni din compoziția: Fe (bază). 5% Si și 1% AI. Mod de acoperire: curent arc de plasmă 330 A, tensiune 70 V, debit de gaz plasma (azot) 25 l/min, diametrul duzei pistolului cu plasmă 5,5 mm, frecvența de oscilație a pistolului cu plasmă 83 min', avans parțial 320 mm/min, consum de pulbere 7 kg/h.

Procesul de aplicare a acoperirii cu plasmă pe suprafețele găurilor din piesele din aliaj de aluminiu include:

1) uscarea pulberilor la temperatura de 150..20 °C timp de 3 ore;

2) forarea preliminară a găurilor la o dimensiune care depășește dimensiunea nominală a găurii cu 1 mm;

3) instalarea ecranelor de protecție;

4) degresarea suprafetelor pulverizate cu acetona;

5) acoperire în două operații;

6) îndepărtarea ecranelor de protecție;

7) alezarea preliminară și finală;

8) eliminarea blitzului.

În prima operație se aplică un substrat de PN-85Yu15, în a doua se aplică un strat principal de pulbere de cupru PMS-N. Moduri de aplicare a stratului: curent 220...280 A, debit de azot 20...25 l/min la o presiune de 0,35 MPa. distanța de la duză la piesă este de 100... 120 mm, timpul de acoperire este de 15 minute. Acoperirea se aplică pe o bancă. Echipamentul de formare a plasmei constă dintr-o sursă de alimentare IPN 160/600 n instalație UPU-ZD sau UPU-8.

Pulverizarea cu plasmă este utilizată pentru a aplica acoperiri pe planurile chiulaselor de silumin. Tehnologia include frezarea preliminară a suprafeței uzate, acoperirea și prelucrarea ulterioară. Ca materiale de acoperire se folosesc pulberea de aluminiu și 40...48% Fe. Mod de acoperire: curent 280 A, distanta de la duza la piesa 90 mm. consum de gaz plasmator (azot) 72 l/min.

Pentru a reduce costul procesului și a crește productivitatea acestuia, a fost introdus procesul de pulverizare cu arc electric a avioanelor din sârmă Sv-AK5 cu diametrul de 2 mm. Se utilizează o sursă de curent VGD-301 și un metalizator EM-12. Moduri de pulverizare: curent 300 A, tensiune 28... 32 V, presiune aer de pulverizare 0,4...0,6 MPa, distanta de la duza la piesa 80... 100 mm. Un strat de 5 mm grosime se aplică în 8... 10 minute.

La restaurarea pistoanelor din aliaj de aluminiu, se aplică o acoperire cu plasmă de pulbere de bronz PR-Br. AZHNMts 8,5-4-5-1,5 (8,5% AI, 4% Fe, 4,8% Ni. 1,4% Mn, restul Cu). Ei folosesc instalația UPU-8. Mod de aplicare: curent 380 A, distanta de la duza la piesa 120 mm. gazul care formează plasmă este un amestec de argon și azot.

La restaurarea arborilor cotit din fontă de înaltă rezistență, se aplică un strat de plasmă dintr-o compoziție de pulberi pe o bază termosensibilă din material PN-85Yu15. Compozitie: 50% PGSR, 30% PZh4 si 20% PN85Yu15.

Moduri de proces: I = 400 A, distanta de la duza la piesa de prelucrat 150 mm. debit de azot 25 l/min. Conform certificatului autorului pentru invenția URSS nr. 1737017, al cărui scop este creșterea rezistenței adezive și coezive a acoperirilor, materialul aplicat conține (în procente în greutate): aliaj auto-fluxant de Ni-Cr -Sistem B-Si 25...50, pulbere de fier 30...50 si nichel -pulbere de aluminiu 20...25.

Pulverizarea cu microplasmă se utilizează la refacerea secțiunilor de piese cu dimensiuni de 5... 10 mm pentru a reduce pierderile de material pulverizat. Se folosesc plasmatroni de putere mică (până la 2...2,5 kW), generând un jet de plasmă cvasilaminar la o putere de curent de 10...60 A. Argonul este utilizat ca gaz de formare a plasmei și de protecție. Prin pulverizarea cu microplasmă, este posibil să se reducă diametrul jetului metal-plasmă la 1...5 mm. Procesul se caracterizează printr-un nivel scăzut de zgomot (30...50 dB) și o cantitate mică de gaze de eșapament, ceea ce permite pulverizarea în interior fără utilizarea unei camere de lucru. A fost creată instalația de pulverizare cu microplasmă MPN-001.

Modurile tehnologice de pulverizare cu plasmă sunt determinate de: tipul și dispersia materialului, curentul jetului de plasmă și tensiunea acestuia, tipul și debitul gazului care formează plasmă, diametrul duzei pistolului cu plasmă și distanța de la duza la suprafata pulverizata.

Dispersia particulelor de material, curentul jetului de plasmă și debitul gazului care formează plasmă determină temperatura de încălzire a particulelor și viteza lor de mișcare și, prin urmare, densitatea și structura acoperirii.

O uniformitate mai mare a proprietăților de acoperire este asigurată la o viteză mai mare de mișcare a pistoletului cu plasmă în raport cu piesă și la o grosime mai mică a stratului. Această viteză are un efect redus asupra ratei de utilizare a materialului și are un impact semnificativ asupra productivității procesului.

Distanța de la duză la suprafața restaurată depinde de tipul de gaz care formează plasmă, de proprietățile materialului pulverizat și variază între 120...250 mm (de obicei 120...150 mm). Unghiul dintre axa fluxului de particule și suprafața care trebuie restaurată trebuie să se apropie de 90°.

Combinația optimă a conținutului de căldură al fluxului de plasmă, timpul de rezidență al particulelor în acest flux și viteza acestora asigură producerea de acoperiri cu proprietăți fizice și mecanice ridicate.

Proprietățile acoperirilor cu plasmă sunt îmbunătățite semnificativ atunci când sunt topite. În acest caz, cea mai fuzibilă parte a materialului se topește, dar temperatura de încălzire trebuie să fie suficientă pentru a topi borosilicații, care reduc metalele din oxizi și formează zgură.

Materialele de topit trebuie să îndeplinească următoarele cerințe: temperatura de topire a componentei cu punct de topire scăzut a aliajului nu trebuie să depășească 1000... 1100 °C. Aliajul în stare încălzită trebuie să umezească bine suprafața piesei de prelucrat și să aibă proprietatea de autofluxare. Materialele sub formă de pulbere pe bază de nichel având un punct de topire de 980...1050 °C și care conțin elemente de flux: bor și siliciu au astfel de proprietăți. Temperatura de încălzire insuficientă a stratului de acoperire duce la formarea de picături de metal pe suprafață. Starea lichidă a unei părți a acoperirii promovează procese intensive de difuzie, în timp ce materialul piesei rămâne în stare solidă.

Ca urmare a topirii, rezistența conexiunii dintre acoperire și bază crește semnificativ, rezistența de coeziune crește, porozitatea dispare și rezistența la uzură se îmbunătățește.

Acoperirile topite au o prelucrabilitate apropiată de cea monolitică oteluri rezistente la caldurași aliaje de compoziție chimică similară.
Acoperirile sunt topite: arzator pe gaz(acetilenă-oxigen flacără), într-un cuptor termic, cu un inductor (curenți de înaltă frecvență), un fascicul de electroni sau laser, o lanternă cu plasmă (jet de plasmă), care trece un curent mare.

Refluxarea cu o torță cu gaz este cea mai simplă metodă care vă permite să controlați vizual calitatea refluxului. Dezavantajele acestei metode sunt încălzirea unilaterală a piesei, care poate duce la deformare și o intensitate mai mare a muncii la prelucrarea pieselor masive.

Topirea cuptorului asigură încălzirea întregului volum al piesei, astfel încât probabilitatea apariției fisurilor este redusă. Cu toate acestea, zonele piesei adiacente acoperirii devin acoperite de sol, iar proprietățile lor fizice și mecanice se deteriorează. Influența negativă a unei atmosfere oxidante asupra proprietăților acoperirilor atunci când sunt încălzite este eliminată în prezența unui mediu protector.

Rezultate bune sunt obținute prin reflow prin inducție, care oferă o productivitate mai mare fără a perturba tratamentul termic al întregii piese de prelucrat. Numai acoperirea și stratul subțire adiacent de metal de bază sunt supuse încălzirii. Grosimea metalului încălzit depinde de frecvența curentului: pe măsură ce acesta din urmă crește, grosimea scade. Ratele mari de încălzire și răcire pot duce la fisuri în stratul de acoperire.

Topirea acoperirilor cu un fascicul de electroni sau laser nu modifică practic proprietățile zonelor adiacente acoperirii și miezului piesei. Datorită costului lor ridicat, aceste metode ar trebui utilizate la restaurarea pieselor critice și costisitoare ale căror acoperiri sunt greu de topit prin alte metode.

Acoperiri topite din aliaje pe bază de nichel PG-SR2. PG-SRZ și PG-SR4 au următoarele proprietăți:

— duritate 35...60 HRC în funcție de conținutul de bor;

— rezistența la uzură a crescut de 2...3 ori față de oțelul călit 45, ceea ce se explică prin prezența cristalelor dure (boruri și carburi) în structura de acoperire;

— rezistența conexiunii dintre acoperire și bază este mărită de 8...10 ori față de rezistența legăturii acoperirilor netopite;

— creșterea rezistenței la oboseală cu 20...25%.

Domeniul de aplicare a acoperirilor cu plasmă cu topire ulterioară este refacerea suprafețelor pieselor care funcționează în condiții de încărcare alternativă și de contact.

Acoperirile topite au o structură multifazică, ale cărei componente sunt boruri, carburi în exces și eutectice. Tipul de microstructură (dispersitate, tip și număr de componente) depinde de compoziția chimică a aliajului autofluxabil, de timpul de încălzire și de temperatură.

Cea mai bună rezistență la uzură a pieselor din îmbinările încărcate este asigurată de acoperirile din aliaje auto-fluxante. Structura învelișului este o soluție solidă puternic aliată cu incluziuni de faze asemănătoare metalelor dispersate (în primul rând borură sau carbură) cu o dimensiune a particulelor de 1...10 microni, distribuite uniform în bază.

Pentru pulverizarea cu plasmă a acoperirilor metalice și nemetalice (refractare, rezistente la uzură, rezistente la coroziune) se folosesc următoarele instalații: UN-115, UN-120, UPM-6. UPU-ZD. UPS-301. APR-403. UPRP-201.

Ați putea fi interesat și de următoarele articole:

Pulverizare cu flacără de gaz Procesul de pulverizare prin condensare în vid Suprafața cu arc de vibrații Aplicarea de acoperiri rezistente la uzură rezistente la coroziune pe piesele turnate ale mașinilor, mecanismelor și echipamentelor tehnologice

Este important de remarcat faptul că rezervele de proprietăți ale materialelor sursă și ale tehnologiilor cunoscute utilizate la fabricarea pieselor de uzură, din punctul de vedere al creșterii rezistenței la uzură, sunt aproape complet epuizate.

Una dintre direcțiile promițătoare către crearea de piese de uzură extrem de fiabile, durabile și competitive este utilizarea tehnologii moderne aplicarea de acoperiri funcționale. În practica mondială, există trei metode principale, cele mai frecvent utilizate de acoperire: tehnologii de suprafață, pulverizare și depunere. Dificultățile de alegere a metodei optime cu care se confruntă tehnologii de producție de inginerie sunt complicate de numărul mare de subtipuri ale tehnologiilor menționate mai sus, varietatea de moduri, precum și varietatea de aditivi și alți aditivi utilizați. materiale auxiliare. Prin urmare, cunoașterea principalelor caracteristici, avantaje și dezavantaje ale acestor procese vă va permite să navigați în alegerea tehnologiilor pentru rezolvarea problemelor specifice de producție.

Orez. 1 Pulverizarea arborelui

Principala caracteristică distinctivă a metodei de aplicare este grosimea stratului de acoperire: pentru procesele de suprafață este mai mare de 1 mm, pentru pulverizare este mai mică de 1 mm, pentru depunere este mai mică de 10 microni. Acest articol oferă caracteristici comparative ale celor mai frecvent utilizate metode gazo-termice efectuate la presiune atmosferică, este dată o definiție a acestor metode, sunt luate în considerare clasificarea lor, avantajele și dezavantajele.

Tehnologii de suprafață

Suprafața este aplicarea de acoperiri în straturi cu grosimea de câțiva milimetri din material de umplutură topit pe suprafața metalică topit a produsului. În funcție de tipul de sursă de încălzire a proceselor gaz-termice luate în considerare, suprafața poate fi efectuată folosind căldura unei flăcări de gaz (acoperire cu flacără de gaz), un arc electric (arc electric la suprafață într-un mediu cu gaz de protecție) sau un arc comprimat (suprafață cu plasmă).

Orez. 2 supape PV

Scopul suprafeței este producerea de piese cu proprietăți de suprafață rezistente la uzură și la coroziune, precum și refacerea dimensiunilor pieselor uzate și defecte prin aplicarea de acoperiri cu densitate mare și rezistență de aderență la produs, care funcționează în condiții de înaltă sarcini dinamice, alternante sau supuse unei uzuri abrazive intense.

Avantajele proceselor de suprafață:

• fără restricții privind dimensiunea zonelor depuse;
• posibilitatea de aplicare a straturilor de diferite grosimi;
• capacitatea de a obține dimensiunile necesare ale pieselor restaurate prin aplicarea unui material de aceeași compoziție cu metalul de bază;
• utilizați nu numai pentru restabilirea dimensiunii pieselor uzate, ci și pentru repararea produselor prin eliminarea fisurilor locale, porilor și a altor defecte;
• posibilitatea (în raport cu suprafaţa cu plasmă) de a conduce procesul pe curent continuu polaritate inversă, creșterea calității și stabilității proprietăților compușilor bimetalici datorită efectului curățării catodice, manifestată prin îndepărtarea oxidului și a peliculelor adsorbite și umezirea îmbunătățită a suprafeței tratate cu metal lichid; aport de căldură mai mic comparativ cu suprafața folosind curent de polaritate directă și, în consecință, absența sau topirea minimă a substratului;
• posibilitatea repetarii procesului si, in consecinta, reparabilitate mare a pieselor sudate;
• productivitate ridicată și ușurință în automatizarea proceselor;
• simplitatea relativă și mobilitatea echipamentelor.

Dezavantajele tehnologiilor de suprafață:

• posibilitatea de a schimba proprietățile acoperirii depuse datorită tranziției elementelor de metal de bază în acesta;
• modificarea compoziției chimice a bazei și a metalului depus datorită oxidării elementelor de aliere și a bazei metalice;
• posibilitatea transformărilor structurale în metalul de bază, în special, formarea unei structuri cu granulație grosieră și noi faze fragile;
• apariția deformațiilor în produsele depuse din cauza efectelor termice semnificative;
• formarea unor tensiuni mari de tracțiune în stratul superficial al piesei, ajungând la 500 MPa;
• reducerea caracteristicilor de rezistență la oboseală ale produselor depuse;
• posibilitatea apariției fisurilor în metalul depus și în zona afectată de căldură și, în consecință, o alegere mai limitată de combinații de metale de bază și depuse decât, de exemplu, prin pulverizare;
• utilizarea obligatorie în unele cazuri de preîncălzire și răcire lentă a produsului sudat, ceea ce mărește durata procesului;
• prezența unor toleranțe mari pentru prelucrare și, în consecință, pierderi semnificative de metal de suprafață;
• complexitatea prelucrării mecanice a unui strat depus de grosime mare;
• cerințe pentru amplasarea preferențială a suprafeței care urmează să fie depusă în poziție orizontală (necesitatea de a folosi suprafața în poziția inferioară la utilizarea metalelor pulbere);
• dificultatea de a suprafata produse mici de forme complexe.

Tabelul 1. Indicatori tehnici și economici ai metodelor de suprafață

Metodă suprafata	Productivitate metodă		Grosimea acoperirii	Indemnizație pentru procesare	Ponderea metalului de bază în zăcământ	Forța de aderență	Deformarea piesei după suprafata	Rezistență redusă la oboseală	Factorul de productivitate K p	coeficient de eficiență tehnică și economică, K e
	kg/h	cm2/min	mm	mm	%	MPa		%
Flacără de gaz	0,15 2,0	1 3	0,53,5	0,40,8	530	480	Semnificativ	25	0,70,6	0,14
Într-un mediu cu CO2	1,5 4,5	18 36	0,53,5	0,71,3	1245	550	Semnificativ	15	1.81.7	0,40
În mediul Ar	0,3 3,6	12 26	0,52,5	0,40,9	625	450	Redus	25	2,11,7	0,17
Plasma	1 12	45 72	0,55,0	0,40,9	030	490	Redus	12	2,21,9	0,56

Indicatorii tehnici și economici ai metodelor de suprafață luate în considerare sunt prezentați în masă 1, unde indicatorii sunt dați pentru acoperiri cu grosimea de 1 mm. Coeficientul de productivitate - K p este calculat ca raportul dintre timpul principal petrecut pentru refacerea unei piese condiționate folosind metoda arcului manual t r.n și timpul principal pentru refacerea unei piese condiționate folosind metoda comparată t i: K p = t r. /t i . Timpul principal pentru restaurarea unei piese condiționate include timpul necesar, inclusiv prelucrarea mecanică preliminară și ulterioară și acoperirea. Coeficientul de eficiență tehnică și economică - K e a fost determinat ținând cont de productivitatea și rentabilitatea metodei de refacere a unei piese convenționale: K e = K p ·E a /100, unde E a este economiile la refacerea unei piese. parte convențională, %.

Utilizarea unei metode de suprafață specifice dintre cele considerate este determinată de condițiile de producție, numărul, forma și dimensiunea pieselor sudate, ponderea admisă a metalului de bază în depozit, indicatorii tehnici și economici, iar pentru suprafața de restaurare - cantitatea de uzură.

Alegerea tipului de metal depus și, prin urmare, a gradului materialului de umplutură se face în funcție de tipul de sarcină de lucru a piesei sudate. Principalele tipuri de încărcare a pieselor și sculelor de mașini sunt: ​​abrazive, abrazive de impact, abrazive de apă, impact de contact, termomecanice, frecare metal pe metal, cavitație, coroziune. Piesele mașinii suferă cel mai adesea mai multe tipuri de încărcare simultan. Prin urmare, atunci când se alege tipul de metal depus, acestea sunt ghidate de tipul predominant de uzură.

Orez. 3 Depunerea stratului de acoperire pe freza

Dintr-o analiză comparativă a metodelor luate în considerare, este evident avantajul procesului de suprafață cu plasmă, datorită productivității sale ridicate, a permisiunii nesemnificative pentru prelucrare, a proporției minime de metal de bază în depozit și a celei mai mici reduceri a rezistenței la oboseală. Procesul de suprafață cu pulbere cu plasmă este deosebit de eficient, permițând o adâncime de penetrare și o grosime de acoperire specificate cu precizie, o uniformitate ridicată pe toată grosimea stratului, capacitatea de a oferi compoziția, structura și proprietățile necesare deja în primul strat de metal de suprafață, un nivel ridicat. grad de automatizare, tensiuni și deformații reziduale reduse și nicio diluare a materialului depus cu metal de bază.

Tehnologii de pulverizare

Pulverizarea este un proces care presupune încălzirea materialului pulverizat cu o sursă de temperatură înaltă, formarea unui flux bifazic de gaz-pulbere și formarea unui înveliș pe suprafața produsului cu o grosime mai mică de 1 mm.

În funcție de tipul de sursă de energie utilizată, procesele de pulverizare sunt împărțite în:

• gaz-flacara, care foloseste caldura in timpul arderii gazelor inflamabile (acetilena, propan butan, hidrogen, metan, gaz natural etc.) amestecate cu oxigen sau aer comprimat;
• arc electric, unde firul este topit cu un arc electric și metalul topit este pulverizat cu aer comprimat;
• detonare, folosind energia de detonare amestecuri de gaze(oxigen + gaz inflamabil), în care transferul și încălzirea particulelor se realizează printr-o undă de șoc formată ca urmare a exploziei unui amestec inflamabil și a eliberării de căldură;
• plasmă, în care topirea materialului pulbere aplicat se realizează într-un jet de plasmă;
• de mare viteză, unde pulberea este alimentată în camera de ardere, în care se asigură arderea combustibilului care conține oxigen și gaze inflamabile (kerosen, hidrogen, propan, metan), urmată de trecerea pulberii și gazelor printr-o duză de expansiune.

Meh tod pulverizare

Tipul de material pulverizat

Grosimea optimă a stratului

Temperatura flăcării, arcului, detonării, jetului

Viteza flăcării, arcul, detonație, jeturi

Viteza particulelor

Puterea de aderență a stratului de acoperire la bază

Porozitatea acoperirii

Performanța procesului

Rata de utilizare a materialului

Nivel zgomot

metal

ceramică

kg/h

Flacără de gaz

pulbere, sârmă

3463 (C2H2 + O2)

Arc electric

sârmă

Detonaţie

Plasma

în medii inerte

pulbere, sârmă

0,58 (2060 kW)

în medii active

în medii rarefiate

De mare viteză

Scopul proceselor de pulverizare este aplicarea unor straturi de protecție cu proprietăți specificate grosimea minima de la 0,05 mm si refacerea dimensiunilor suprafetelor uzate si defecte. Indicatorii tehnici și economici ai proceselor de pulverizare sunt prezentați în masă 2.

Avantajele tehnologiilor de pulverizare:

• universalitatea proceselor, permițând aplicarea de acoperiri în diverse scopuri funcționale, precum și pentru restabilirea dimensiunilor pieselor uzate;
• efect termic scăzut asupra bazei pulverizate (temperatura sa de încălzire nu depășește 100-150 °C), ceea ce face posibilă excluderea transformărilor structurale nedorite ale acesteia, evitarea deformărilor și modificările dimensiunii produselor;
• capacitatea de a aplica acoperiri pe produse realizate din aproape orice material;
• fără restricții privind dimensiunea produselor pulverizate;
• posibilitatea de aplicare a acoperirilor pe suprafețele locale;
• posibilitatea de a aplica acoperiri multistrat cu materiale diferite;
• eficiență tehnologică ridicată a procesului, datorită flexibilității parametrilor modului de reglare;
• posibilitatea de a obține o porozitate uniformă reglată a stratului de acoperire pentru utilizare în condiții de lucru cu suprafețe de alunecare lubrifiate;
• efect pozitiv asupra rezistenței la oboseală a bazei, datorită formării unei structuri de acoperire stratificată în timpul pulverizării, spre deosebire de structura coloanei formată în timpul depunerii din faza gazoasă sau de vapori, saturație de difuzie;
• aplicarea unui strat uniform cu alocații minime pentru prelucrarea ulterioară;
• posibilitatea utilizării pieselor pulverizate în unele cazuri fără prelucrare mecanică ulterioară;
• posibilitatea utilizării pulverizării pentru a forma piese (pulverizarea se efectuează pe suprafața matriței, un dorn, care este îndepărtat după finalizarea procesului; rămâne o coajă de material pulverizat);
• productivitate ridicată a procesului de pulverizare;
• posibilitatea de automatizare a proceselor.

Dezavantajele proceselor de pulverizare:

• instabilitatea acoperirilor pulverizate la impactul sarcinilor mecanice;
• anizotropia proprietăților acoperirilor pulverizate;
• coeficient scăzut de utilizare a materialului pulverizat atunci când se aplică acoperiri pe piese mici;
• utilizarea obligatorie a tratamentului de activare (de exemplu, sablare abrazivă) înainte de procesul de pulverizare, ceea ce crește durata și complexitatea procesului;
• eliberarea de aerosoli ai materialului pulverizat și a gazelor secundare necesită utilizarea unei ventilații puternice de evacuare;
• nivel crescut de zgomot, iar în cazurile asociate cu un arc electric - radiații ultraviolete.

Tehnologii de depunere

Depunerea este o metodă de aplicare a straturilor de protecție cu grosimea de microni (mai puțin de 10 microni), caracterizată prin condensarea componentelor în fază de vapori sau gaze pe suprafața produselor în condiții de tratare cu particule de mare energie în vid sau cu jeturi de plasmă la atmosferă. presiune.

Proprietățile distinctive ale metodelor sunt de a asigura o rezistență mare de aderență a acoperirii la bază prin utilizarea proceselor fizice de pregătire și activare a suprafeței (încălzirea și curățarea prealabilă a suprafețelor cu descărcare strălucitoare, bombardarea cu ioni de gaze inerte) .

Procesul de formare a acoperirii se realizează prin tratare cu ioni în procesul de condensare, depunere de ioni de înaltă energie, precum și atomi și molecule cu participarea proceselor chimice plasmatice.

Procesele de depunere sunt împărțite în:

• plasmă, care presupune aplicarea de acoperiri la presiunea atmosferică și sunt produse ale reacțiilor plasma-chimice ale reactivilor trecuți printr-un arc sau o torță cu plasmă de înaltă frecvență;
• plasmă ionică, care apare în vid: materialul necesar producerii acoperirilor este transferat din faza solidă în faza gazoasă prin pulverizarea țintei cu ioni energetici sau evaporarea catodului, adăugând gaze de reacție;
• fascicul de ioni, asemănător cu plasma ionică, în care tunurile cu fascicul de electroni sunt utilizate suplimentar.

Scopul proceselor de depunere este producerea de piese și mecanisme de mașini, echipamente tehnologice și unelte, oferind o metodă de finisare pentru aplicarea straturilor de strat subțire pentru diverse aplicații.

Să luăm în considerare caracteristicile comparative ale două procese principale de depunere a acoperirilor cu grosimea de microni folosind jeturi de plasmă care curg la presiunea atmosferică - depunerea cu plasmă de înaltă frecvență a acoperirilor rezistente la uzură și depunerea cu plasmă cu arc electric a acoperirilor cu film subțire (tehnologia de întărire cu plasmă de finisare - FPU).

Procesul de depunere cu plasmă de înaltă frecvență a acoperirilor cu peliculă subțire se realizează pe instalația „Plasma401”, concepută pentru întărirea elementelor de matrițe de deformare la rece din oțeluri de scule de tipurile X12M și U10 și diverse scule de tăiere. Acoperirile rezistente la uzură sunt aplicate la presiunea atmosferică folosind un plasmatron cu inducție de înaltă frecvență (HFI), care permite obținerea de fluxuri volumetrice de plasmă spectral pură datorită absenței electrozilor erozivi. Elementele de acoperire se formează datorită încălzirii unui fascicul de tije de cuarț prin plasmă cu descărcare în gaz. În același timp, un gaz de reacție, argon, barbotat prin alcool etilic, este furnizat în camera plasmatronului de înaltă frecvență. În zona de temperatură înaltă, perechile de substanțe de reacție se descompun în componentele lor originale și, pe măsură ce temperatura scade, elementele sunt restaurate prin sinteza chimică plasmatică a compușilor siliciu-carbon, care sunt transportați de gazul care formează plasmă și depuse. pe partea pulverizată.

Esența tehnologiei de depunere cu plasmă cu arc electric a acoperirilor cu peliculă subțire (procesul de întărire finală cu plasmă - FPU) este aplicarea unei acoperiri rezistente la uzură, cu posibilitatea sau absența implementării simultane a procesului de întărire cu plasmă repetată a strat de suprafață (până la o adâncime de câțiva micrometri). Acoperirea este un produs al reacțiilor chimice cu plasmă ale reactivilor trecuți printr-o torță cu plasmă cu arc. Întărirea are loc datorită expunerii locale la un jet de plasmă foarte concentrat.

Scopul FPU este producerea de unelte, matrițe, matrițe, cuțite, matrițe, rulmenți și alte piese de mașină cu proprietăți speciale de suprafață: rezistență la uzură, anti-fricțiune, rezistență la coroziune, rezistență la căldură, rezistență la căldură, anti-gripare, rezistență la coroziunea prin frecare.

Efectul FPU se realizează prin modificarea proprietăților fizice și mecanice ale stratului de suprafață: creșterea microdurității, reducerea coeficientului de frecare, crearea de tensiuni de compresiune, vindecarea microdefectelor, formarea la suprafață a unei pelicule dielectrice și rezistente la căldură, cu o temperatură scăzută. coeficientul de conductivitate, inerția chimică și topografia specifică a suprafeței.

Echipamentul pentru FPU include o sursă de curent, o unitate de echipare cu dozator de lichid, o lanternă cu plasmă și un generator de plasmă-chimic.

Procesul tehnologic FPU se desfășoară la presiune atmosferică și constă în operații de curățare preliminară (prin orice metodă cunoscută) și întărirea directă a suprafeței fiind prelucrată prin mișcarea reciprocă a produsului și a pistolului cu plasmă. Temperatura de încălzire a pieselor în timpul FPT nu depășește 100-120 0 C. Parametrii rugozității suprafeței nu se modifică după FPU. Argonul este utilizat ca gaz care formează plasmă; Consumul său nu depășește 0,5 g/h (nu mai mult de 0,5 litri pe an).

În comparație cu analogii - pulverizarea cu plasmă ionică, întărirea cu laser și cu scântei electrice, epilaminare, aplicarea de acoperiri în cluster, procesul FPU are următoarele avantaje:

• reproductibilitate ridicată și stabilitate de întărire datorită efectului dublu - de la o acoperire rezistentă la uzură și modificări structurale într-un strat subțire aproape de suprafață;
• Efectuarea procesului de întărire în aer la temperatura ambiantă nu necesită utilizarea vidului sau a altor camere și băi;
• Datorită aplicării unui strat subțire de acoperire (nu mai mult de 3 micrometri grosime) care se încadrează în toleranțele dimensionale ale pieselor, procesul de întărire este utilizat ca operație finală de finisare;
• fără modificări ale parametrilor de rugozitate a suprafeței după procesul de întărire;
• încălzirea minimă în timpul prelucrării (nu mai mult de 100-120 o C) nu provoacă deformarea pieselor și, de asemenea, face posibilă întărirea oțelurilor de scule cu temperaturi scăzute de revenire;
• posibilitatea de a întări volumele locale (în adâncime și zonă) de piese în locurile de uzură, păstrând în același timp proprietățile originale ale materialului în restul volumului;
• acoperirea cu peliculă subțire este cea mai apropiată ca microduritate de acoperirile de tip diamant;
• tensiunile reziduale de compresiune formate pe suprafață după PT sub încărcare ciclică cresc rezistența la oboseală a produsului (pentru comparație: după operația de șlefuire, apar tensiuni de tracțiune, ducând la scăderea rezistenței la oboseală);
• rezistența mare de aderență a stratului de bază asigură rezistență maximă la abraziune (inclusiv atunci când unealta interacționează cu materialul prelucrat);
• coeficientul scăzut de frecare ajută la suprimarea proceselor de acumulare în timpul tăierii sau lipirii în timpul ștanțarii și presarii;
• formarea unui microrelief specific de suprafață contribuie la umplerea eficientă a acestuia cu fluid de tăiere în timpul funcționării sculelor și pieselor mașinii;
• un strat subțire amorf (sticlos) format pe suprafață protejează produsul de expunere temperatură ridicată(teste de coroziune a aerului la temperatură înaltă timp de 100 de ore la o temperatură de 800 o C);
• productivitate ridicată de întărire (timpul de prelucrare, de exemplu, al muchiilor unei matrițe de tăiere de dimensiuni medii poate fi de câteva minute);
• simplitatea operațiunilor de curățare și degresare înainte de întărire (fără pregătire preliminară specială);
• capacitatea de a întări suprafețele pieselor de orice dimensiune în mod manual sau automat;
• consum minim și cost redus al consumabilelor;
• consum redus de energie al instalației de călire - mai puțin de 6 kW;
• suprafață mică ocupată de utilaje – 13 m2;
• un plasmatron de dimensiuni mici pentru călire (cu o greutate de aproximativ 1 kg) poate fi montat cu ușurință pe un manipulator, în mâna unui robot și permite, de asemenea, prelucrarea manuală;
• transportabilitatea și manevrabilitatea echipamentului (greutate aproximativ 100 kg);
• proces ecologic datorită absenței deșeurilor în timpul întăririi;
• nivel minim de zgomot care nu necesită măsuri speciale de protecție;
• Spre deosebire de metodele de întărire care utilizează agenți tensioactivi, această tehnologie nu necesită cerințe speciale pentru spații, nu există contact cu materiale toxice și nu este nevoie de timp pentru înmuierea în soluții și uscarea pieselor tratate;
• posibilitatea de a forma goluri profilate prin tratarea suprafeței folosind metoda FPU și crearea golurilor de lucru de 23 de microni (de exemplu, pentru rulmenți gazodinamici);
• spre deosebire de transferul selectiv în timpul frecării, în timpul FPU are loc o formare forțată în zona de contact de frecare a unei pelicule amorfe subțiri neoxidante cu rezistență scăzută forfecare, incapabil să acumuleze luxații (defecte) în timpul deformării.

Topolyansky P.A.,
Topolyansky A.P.

NPF „Centru de plasmă”
(Sankt Petersburg)