Plazminis paviršius: įranga ir proceso technologija

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Plazmos dangos efektyvumas ir problemos yra itin aktualios medžiagų inžinieriams. Šios technologijos dėka galima ne tik žymiai pailginti labai apkrautų detalių ir mazgų tarnavimo laiką bei patikimumą, bet ir atkurti, atrodytų, šimtu procentų susidėvėjusius ir sunaikintus gaminius.

Plazmos dangos įtraukimas į technologinį procesą žymiai padidina inžinerinių gaminių konkurencingumą. Procesas iš esmės nėra naujas ir buvo naudojamas ilgą laiką. Tačiau ji nuolat tobulina ir plečia savo technologines galimybes.

Bendrosios nuostatos

Plazma yra jonizuotos dujos. Patikimai žinoma, kad plazmą galima gauti įvairiais būdais dėl elektrinio, terminio ar mechaninio poveikio dujų molekulėms. Kad jis susidarytų, būtina atplėšti neigiamo krūvio elektronus nuo teigiamų atomų.

Kai kuriuose š altiniuose galite rastiinformacija, kad plazma yra ketvirtoji medžiagos agregacijos būsena kartu su kieta, skysta ir dujine. Jonizuotos dujos turi daug naudingų savybių ir yra naudojamos daugelyje mokslo ir technologijų šakų: metalų ir lydinių padengimas plazminiu paviršiumi, siekiant atkurti ir sukietinti stipriai apkrautus produktus, kurie patiria ciklines apkrovas, jonų plazmos azotavimas švytėjimo išlydžio metu difuziniam prisotinimui. ir detalių paviršių grūdinimas, cheminių procesų įgyvendinimui.marinavimas (naudojamas elektronikos gamybos technologijoje).

Pasiruošimas darbui

Prieš pradėdami kurti paviršių, turite nustatyti įrangą. Remiantis atskaitos duomenimis, reikia pasirinkti ir nustatyti teisingą degiklio antgalio pasvirimo kampą į gaminio paviršių, išlyginti atstumą nuo degiklio galo iki dalies (jis turėtų būti nuo 5 iki 8). milimetrai) ir įkiškite laidą (jei vielos medžiaga yra ant paviršiaus).

Jei paviršius bus padengtas purkštuko svyravimais skersinėmis kryptimis, tada galvutę reikia nustatyti taip, kad suvirinimo siūlė būtų tiksliai viduryje tarp kraštutinių purkštuko svyravimų amplitudės taškų. galva. Taip pat būtina sureguliuoti mechanizmą, kuris nustato galvos svyruojančių judesių dažnį ir dydį.

Plazminio lanko dangos technologija

Paviršiaus padengimo procesas yra gana paprastas ir jį gali sėkmingai atlikti bet kuris patyręs suvirintojas. Tačiau jis reikalaujamaksimalios koncentracijos ir dėmesio atlikėjas. Priešingu atveju galite lengvai sugadinti ruošinį.

Darbinėms dujoms jonizuoti naudojamas galingas lankinis išlydis. Neigiamų elektronų atsiskyrimas nuo teigiamai įkrautų atomų atliekamas dėl elektrinio lanko šiluminio poveikio darbinio dujų mišinio srovei. Tačiau esant įvairioms sąlygoms, srautas galimas ne tik veikiant terminei jonizacijai, bet ir dėl galingo elektrinio lauko įtakos.

Dujos tiekiamos esant 20–25 atmosferų slėgiui. Jo jonizacijai reikalinga 120–160 voltų įtampa, kurios srovė yra apie 500 amperų. Teigiamai įkrautus jonus pagauna magnetinis laukas ir jie veržiasi į katodą. Elementariųjų dalelių greitis ir kinetinė energija yra tokia didelė, kad susidūrusios su metalu jos sugeba suteikti jam didžiulę temperatūrą – nuo +10 … +18 000 laipsnių Celsijaus. Tokiu atveju jonai juda iki 15 kilometrų per sekundę (!) greičiu. Plazminio paviršiaus įrengimas turi specialų įrenginį, vadinamą "plazminiu degikliu". Būtent šis mazgas yra atsakingas už dujų jonizaciją ir nukreiptą elementariųjų dalelių srautą.

Lanko galia turi būti tokia, kad būtų išvengta pagrindinės medžiagos lydymosi. Tuo pačiu metu produkto temperatūra turi būti kuo aukštesnė, kad suaktyvėtų difuzijos procesai. Taigi temperatūra turi artėti prie geležies-cementito diagramos likvidumo linijos.

Ypatingos sudėties smulkūs milteliai arba elektrodo viela tiekiami į aukštos temperatūros plazmos čiurkšlę, kurioje medžiagatirpsta. Skystoje būsenoje danga krenta ant sukietėjusio paviršiaus.

Plazminis purškimas

Norint įgyvendinti plazmos purškimą, būtina žymiai padidinti plazmos srautą. Tai galima pasiekti reguliuojant įtampą ir srovę. Parametrai parenkami empiriškai.

Plazmos purškimo medžiagos yra ugniai atsparūs metalai ir cheminiai junginiai: volframas, tantalas, titanas, boridai, silicidai, magnio oksidas ir aliuminio oksidas.

Neginčijamas purškimo pranašumas, lyginant su suvirinimu, yra galimybė išgauti ploniausius sluoksnius, maždaug kelių mikrometrų.

Ši technologija naudojama grūdinant pjovimo tekinimo ir frezavimo keičiamus karbido įdėklus, taip pat sriegius, grąžtus, įgrimztus, grąžtus ir kitus įrankius.

Atviros plazmos srovės gavimas

Šiuo atveju pats ruošinys veikia kaip anodas, ant kurio medžiaga nusodinama plazma. Akivaizdus šio apdirbimo būdo trūkumas yra paviršiaus ir viso detalės tūrio įkaitimas, dėl kurio gali atsirasti struktūrinių transformacijų ir nepageidaujamų pasekmių: suminkštėti, padidėti trapumas ir pan.

Uždara plazmos srovė

Šiuo atveju dujų degiklis, tiksliau, jo antgalis, veikia kaip anodas. Šis metodas naudojamas plazminiam milteliniam paviršiui padengti, siekiant atkurti ir pagerinti dalių bei dalių veikimąmašinų mazgai. Ši technologija ypač išpopuliarėjo žemės ūkio inžinerijos srityje.

Plazminio kietumo privalumai

Vienas iš pagrindinių privalumų yra šiluminės energijos koncentracija mažame plote, dėl kurios sumažėja temperatūros poveikis pirminei medžiagos struktūrai.

Procesas yra gerai valdomas. Jei pageidaujama ir su atitinkamais įrangos nustatymais, dangos sluoksnis gali skirtis nuo kelių dešimtųjų milimetro iki dviejų milimetrų. Galimybė gauti kontroliuojamą sluoksnį šiuo metu ypač aktuali, nes leidžia žymiai padidinti ekonominį apdirbimo efektyvumą ir išgauti optimalias plieno gaminių paviršių savybes (kietumą, atsparumą korozijai, atsparumą dilimui ir daugelį kitų).

Kitas ne mažiau svarbus privalumas – galimybė atlikti plazminį suvirinimą ir įvairių medžiagų paviršių: vario, žalvario, bronzos, tauriųjų metalų, taip pat nemetalų. Tradiciniai suvirinimo metodai toli gražu ne visada gali tai padaryti.

Kietinė įranga

Plazmos miltelinio paviršiaus įrengimas apima droselį, osciliatorių, plazminį degiklį ir maitinimo š altinius. Be to, jame turėtų būti įtaisas automatiškai paduoti metalo miltelių granules į darbo zoną ir aušinimo sistema su nuolatine vandens cirkuliacija.

Plazminio kietumo maitinimo š altiniai turi atitikti griežtus reikalavimuspastovumas ir patikimumas. Suvirinimo transformatoriai puikiai atlieka šį vaidmenį.

Dengiant miltelines medžiagas ant metalinio paviršiaus, naudojamas vadinamasis kombinuotas lankas. Vienu metu naudojami ir atviri, ir uždari plazminiai purkštukai. Reguliuojant šių lankų galią, galima keisti ruošinio įsiskverbimo gylį. Optimaliomis sąlygomis gaminių deformacija neatsiras. Tai svarbu gaminant tiksliosios inžinerijos dalis ir agregatus.

Medžiagos tiektuvas

Metalo milteliai dozuojami specialiu prietaisu ir paduodami į lydymosi zoną. Tiektuvo mechanizmas arba veikimo principas yra toks: rotoriaus mentės įstumia miltelius į dujų srovę, dalelės įkaista ir prilimpa prie apdoroto paviršiaus. Milteliai paduodami per atskirą antgalį. Iš viso dujų degiklyje sumontuoti trys purkštukai: plazmai tiekti, darbiniams milteliams tiekti ir apsauginėms dujoms.

Jei naudojate vielą, patartina naudoti standartinį panardinamojo lankinio suvirinimo aparato padavimo mechanizmą.

Paviršiaus paruošimas

Prieš dengiant plazminiu paviršiumi ir purškiant medžiagas, paviršius turi būti kruopščiai nuvalytas nuo riebalų dėmių ir kitų teršalų. Jei įprastinio suvirinimo metu leidžiama atlikti tik grubų, paviršinį siūlių valymą nuo rūdžių ir apnašų, tai dirbant su dujų plazma, ruošinio paviršius turi būti idealiai (kiek įmanoma) švarus, be pašalinių intarpų. Ploniausia oksido plėvelė galižymiai susilpnina klijų sąveiką tarp kietosios dangos ir netauriojo metalo.

Norint paruošti paviršių dengimui, rekomenduojama pašalinti nereikšmingą paviršinį metalo sluoksnį apdirbant pjovimo būdu, po to nuriebalinti. Jei leidžia detalės matmenys, paviršius rekomenduojama plauti ir valyti ultragarso vonelėje.

Svarbios metalinės dangos savybės

Yra keletas plazminio paviršiaus padengimo variantų ir būdų. Vielos, kaip medžiagos paviršiaus padengimui, naudojimas žymiai padidina proceso produktyvumą, palyginti su milteliais. Taip yra dėl to, kad elektrodas (viela) veikia kaip anodas, o tai prisideda prie daug greitesnio nusodintos medžiagos įkaitinimo, o tai reiškia, kad jis leidžia reguliuoti apdorojimo režimus aukštyn.

Tačiau dangos kokybė ir sukibimo savybės aiškiai priklauso nuo miltelių priedų. Naudojant smulkias metalo daleles, paviršiuje galima gauti vienodą bet kokio storio sluoksnį.

Paviršiaus pudra

Meltelinio paviršiaus naudojimas yra pageidautinas dėl gaunamų paviršių kokybės ir atsparumo dilimui, todėl gamyboje vis dažniau naudojami miltelių mišiniai. Tradicinė miltelių mišinio sudėtis yra kob alto ir nikelio dalelės. Šių metalų lydinys pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis. Apdorojus tokia kompozicija, detalės paviršius išlieka idealiai lygus ir nereikia mechaninio jos apdailos bei nelygumų šalinimo. Miltelių dalelių dalis yra tik keli mikrometrai.