Պլազմային ցողման տեխնոլոգիա և գործընթացը. Պլազմային աղեղային ցողում Պլազմային ցողման տեխնոլոգիա

Այսպիսով, ո՞րն է պլազմայի ցողման սկզբունքը: Պլազմային ցողման բոլոր սարքերում փոշին ջերմաստիճան և արագություն է ձեռք բերում տաք գազի հոսքում, որը ստեղծվում է պլազմատրոնի կողմից: Իր հերթին, պլազմատրոնը կամ պլազմային գեներատորը 1920-ականներին հայտնագործված սարք է, որի դեպքում կաթոդի և անոդի միջև սահմանափակ ծավալով (վարդակ) այրվող էլեկտրական աղեղը փչվում է իներտ գազով և ստեղծում բարձր ջերմաստիճանի նվազեցման բոցի ջահ։ .

Ինչու է այս սկզբունքն այդքան գրավիչ ջերմային ցողման խնդիրները լուծելու համար: Հենց այն պատճառով, որ պլազմատրոնի բոցը շատ տաք է և միշտ խիստ նվազեցնող; պլազմատրոնում թթվածնի առկայությունը խստիվ արգելված է էլեկտրոդների նյութերի արագ, հակառակ դեպքում, ոչնչացման պատճառով (պլազմա ձևավորող գազերում թթվածնի մասնակի ճնշումը որոշվում է դրանց մաքրությամբ և չպետք է լինի 0,004%-ից բարձր): Պլազմատրոնի բոցավառ ջահը, երբ ճիշտ օգտագործվում է, կարող է ոչ միայն վերականգնել ակտիվ մետաղի մակերեսը ցողված մասնիկների վրա օքսիդ թաղանթներից, այլև նույնիսկ մաքրել ենթաշերտի մակերեսը օքսիդներից: Այս հնարավորությունը տրվում է բացառապես պլազմային ցողման մեթոդով։

Ինչ վերաբերում է պլազմայի ցողմանը, ապա ջերմային ցողման տեսաբանների և պրակտիկանտների շրջանում կան մի շարք նախապաշարումներ, որոնք, շատ դեպքերում, կապված են ոչ թե գործընթացի հետ որպես այդպիսին, այլ ցողման գործընթացի էության թյուրիմացության, հատուկ սարքերի նախագծման թերությունների հետ: և դրանց ոչ ճիշտ օգտագործումը։ Եկեք քննարկենք այս նախապաշարմունքները.

1.«Պլազմայի բոցը չափազանց տաք է և, հետևաբար, հարմար է միայն հրակայուն մետաղական և օքսիդային կերամիկական նյութերը ցողելու համար: Շատ բարձր ջերմաստիճանը հանգեցնում է փոշու մի մասի գոլորշիացմանը և քրոմի և վոլֆրամի կարբիդների ոչնչացմանը»։

Իրոք, պլազմայի ջերմաստիճանը կարող է հասնել 20000°C կամ ավելի, ինչը շատ ավելի բարձր է, քան, օրինակ, օքսի-ացետիլենային բոցի ջերմաստիճանը (մոտ 3000°C): Այնուամենայնիվ, բոցի ջերմաստիճանը շատ քիչ կապ ունի ցողված մասնիկների ջերմաստիճանի հետ: Չխորանալով տաք գազի պինդ մասնիկների հետ փոխազդեցության ֆիզիկայի մեջ, մենք միայն կասենք, որ այս փոխազդեցությունը շատ բարդ է և կախված է մեծ թվով պարամետրերից, ներառյալ ոչ միայն գազի ջերմաստիճանը, դրա արագությունը, երկարությունը: ջահը և մասնիկների չափը, ինչպես նաև գազի և մասնիկների քիմիական բաղադրությունը: Բացի այդ, կրակի բացարձակ ջերմաստիճանը չէ, այլ նրա պայծառությունը, որը որոշիչ է ջահից դեպի մասնիկներ ջերմության փոխանցման համար։ Օրինակ, ավելի տաք, բայց գրեթե անտեսանելի ջրածնի-թթվածնի բոցը մասնիկները շատ ավելի վատ է տաքացնում, քան ավելի սառը, բայց պայծառ (շողշողացող ածխածնի նանոմասնիկների շնորհիվ) ացետիլեն-թթվածնային բոցը: Պլազմային թմբուկի պայծառությունը կախված է պլազմա առաջացնող գազի բաղադրությունից և դրա միջով անցնող մասնիկների չափից ու բաղադրությունից։ Հետաքրքիր է, որ շատ դեպքերում այս պայծառությունն ավելի քիչ է, քան թթվածին-ացետիլենային բոցը, և այն պետք է տարբեր ձևերով մեծացվի, որպեսզի մասնիկներին գոնե նվազագույն պահանջվող ջերմաստիճանը ապահովվի: Քանի որ գազի բոցով սարքերի բոցի երկարությունը նույնպես հաճախ գերազանցում է պլազմային ջահի երկարությունը, ստացվում է «պարադոքս». կոպիտ մետաղական փոշիները ավելի ուժեղ են տաքանում փոշու բոցի ցողիչ սարքերում, քան ավելի հզոր և «տաք» պլազմային ցողիչ սարքերում։ .

2. «Պլազմայի ցողման ժամանակ մասնիկների արագությունը բավարար չէ խիտ ծածկույթներ ստեղծելու համար»:

Դրանում գազի և մասնիկների հոսքի արագությունը որոշվում է ոչ թե բոցի ձևավորման սկզբունքով, այլ բացառապես սարքի դիզայնով: Ներկայումս կան արդյունաբերական պլազմային ցողման սարքեր Laval վարդակով, որոնք մասնիկներն ապահովում են գերձայնային արագությամբ։

3. «Մետաղների ցողման համար հարմար են միայն թանկարժեք վակուումային պլազմային ցողիչ սարքերը, մինչդեռ մթնոլորտային պլազմային ցողիչ սարքերը պիտանի չեն մետաղի մասնիկների օքսիդացման պատճառով»:

Բավական տարօրինակ է, որ նման հայտարարություն կարելի է լսել բավականին հաճախ, նույնիսկ այն մարդկանցից, ովքեր գործնականում ներգրավված են պլազմայի ցողումով, հատկապես գազատուրբինների շեղբերների MCrAlY ծածկույթների հետ կապված: Փաստորեն, այս հայտարարության մեջ կա հասկացությունների տիպիկ փոխարինում. վակուումային պլազմային ցողման (VPS) ցածր հալեցման նիկելի համաձուլվածքներից զուտ մետաղական ծածկույթները իսկապես ավելի լավն են, քան մթնոլորտային ցողումը (APS), բայց ոչ մասնիկների օքսիդացման պատճառով: պլազմա, բայց բոլորովին այլ պատճառ, որը կքննարկվի վակուումային պլազմայի ցողման բաժնում: Մետաղական մասնիկների օքսիդացումը այս երկու մեթոդներով էլ տեղի է ունենում նույն կերպ։

Մթնոլորտային պլազմայի ցողման սարքերը ոչնչով չեն տարբերվում վակուումային պլազմայի ցողման սարքերից: Տարբերությունը ոչ թե բուն սարքերում է, այլ նստեցման գործընթացի կազմակերպման մեջ. մթնոլորտային նստեցումն իրականացվում է օդում, սակայն վակուումային նստեցման դեպքում և՛ պլազմատրոնը, և՛ ցողվող մասը գտնվում են վակուումային խցիկում՝ վակուումի տակ: Հասկանալի է, որ մթնոլորտային նստեցումը շատ ավելի մատչելի և էժան է, քան վակուումային նստեցումը, ավելին, մեծ մասերի համար վակուումային նստեցումը պարզապես անհնար է դառնում վակուումային խցիկի անիրատեսական չափերի պատճառով: Պլազմատրոններն իրենք կարող են օգտագործվել ինչպես մթնոլորտային, այնպես էլ վակուումային նստեցման համար:

Պլազմային ցողման առանձնահատկությունները ավելի հստակ բացատրելու համար եկեք անցնենք դիտարկելու տարբեր ձևավորումներ, որոնք գոյություն ունեն այսօր:

Պլազմային ցողման բույսեր

Պլազմային ցողման սարքերը ներկայացված են դիզայնի լայն տեսականիով: Մենք դրանք կդիտարկենք «ամենավանդականից» մինչև «առաջադեմ»:

Ամենատարածված սարքերն այն սարքերն են, որոնք ունեն մեկ կաթոդ և մեկ անոդ, ինչպես նաև փոշու հետ, որը մտցվում է կարճ վարդակից դուրս, բոցի առանցքին ուղղահայաց:

Նման սարքերի շահագործման սկզբունքը ներկայացված է դիագրամում (Նկար 28).

Բրինձ. 28. Պլազմայի ցողման սկզբունքը.

Ինչպես երևում է դիագրամից, պլազմատրոնի կարճ վարդակը նույնպես անոդ է։ Փոշը ներմուծվում է բոցի առանցքին ուղղահայաց վարդակից դուրս՝ աղեղի մոտ:

Այս տեսակի ամենահայտնի սարքը Sulzer Metco-ի 3MB պլազմատոնն է, որը փոքր փոփոխություններով գոյություն ունի ավելի քան 40 տարի: Նկար 29-ում ներկայացված են այս շարքի ներկայիս մոդելները՝ առավելագույն հզորությամբ 40 կՎտ:

Բրինձ. 29. Plasmatron 3MB.

Մի փոքր ավելի նոր և հզոր (55 կՎտ) մեկ կաթոդ սարքը F4 պլազմատրոնն է, որը ներկայացված է Նկար 30-ում:

Բրինձ. 30. Plasmatron F4.

9MB սարքը ավանդական տիպի ամենահզոր մեկ կաթոդային պլազմատոններից մեկն է (80 կՎտ 1000 Ա հոսանքի դեպքում և 80 Վ լարման դեպքում), որը նույնպես արտադրվել է Sulzer Metco-ի կողմից (Նկար 31):

Բրինձ. 31. Plasmatron 9MB

Այլ ընկերությունների ավանդական մեկ կաթոդային պլազմատրոնները քիչ են տարբերվում Sulzer Metco պլազմատրոններից. նրանք բոլորն էլ գործում են համեմատաբար ցածր գազի հոսքի արագությամբ, ցածր (< 100 В) напряжении и большом (до 1000 А) токе дуги. Ни один из традиционных плазматронов не позволяет достичь частицам скорости звука.

Գազի ցածր հոսքի արագությամբ պլազմատրոնների առավելությունը մասնիկներին շատ բարձր ջերմաստիճան հաղորդելու ունակությունն է (> 4000°C)՝ պայմանավորված աղեղի կողքին գտնվող բոցի տաք գոտում համեմատաբար երկար ժամանակով: Նման բարձր մասնիկների ջերմաստիճանը հնարավորություն է տալիս հալեցնել գրեթե ցանկացած կերամիկական և մետաղական նյութեր:

Պլազմային ցողման տեխնոլոգիայի զարգացումը վերջին քսան տարում ընթանում է մասնիկների արագության բարձրացման ճանապարհով։ Մասնիկներին ավելի մեծ արագություն տալու համար անհրաժեշտ է բարձրացնել պլազմա ձևավորող գազերի ճնշումը վարդակի դիմաց, ինչը ավտոմատ կերպով հանգեցնում է գազի հոսքի ավելացման և աղեղի լարման բարձրացման։

Մեկ կաթոդով և անոդով ժամանակակից, հզոր (մինչև 85 կՎտ, հոսանք մինչև 379 Ա, լարում մինչև 223 Վ) սարքը ամերիկյան Progressive Technologies Inc. ընկերության 100HE պլազմատոնն է, որը բարձր ճնշման շնորհիվ։ և պլազմա ձևավորող գազերի հոսքի արագությունը, հնարավորություն է տալիս հասնել մասնիկների արագության՝ մոտ ձայնի արագությանը (Նկար 32):

Բրինձ. 32. Plasmatron 100HE.

Պլազմա առաջացնող գազի բարձր արագության պատճառով բոցի տաք գոտում մասնիկների բնակության ժամանակը և, համապատասխանաբար, դրանց ջերմաստիճանը նվազում է։ Դրան հակազդելու համար անհրաժեշտ է մեծացնել աղեղի հզորությունը և պլազմա ձևավորող գազում օգտագործել մեծ քանակությամբ ջրածին, որը մոլեկուլների տարանջատման-ասոցացման գործընթացի շնորհիվ երկարացնում է բոցի տաք գոտին։ Այսպիսով, 100HE պլազմատրոնը գիտակցում է 2300°C-ից բարձր 20-30 միկրոն չափերով մասնիկների ջերմաստիճանը մոտ 250 մ/վրկ արագությամբ, ինչը հնարավորություն է տալիս ցողել Cr 3 C 2 - NiCr, Cr 2 O ծածկույթները: 3 և Al 2 O 3 ցածր ծակոտկենությամբ:

Զարգացման երկրորդ ուղղությունը, գազի սպառման ավելացման հետ միասին, մեկ աղեղի բաժանումն է երեք մասի, ինչը բարելավում է բոցի կայունությունն ու միատեսակությունը, նվազեցնում է էլեկտրոդների մաշվածությունը և մեծացնում բոցի ընդհանուր հզորությունը: Նման սարքի տիպիկ օրինակ է Sulzer Metco-ի վերջին TriplexPro TM -210 պլազմատոնը՝ մեկ անոդով և երեք կաթոդով, առավելագույն հզորությունը 100 կՎտ (Նկար 33):

Բրինձ. 33. Plasmatron TriplexPro TM.

1 - մարմնի հետևի մաս; 2 – անոդային կույտ; 3 - մարմնի ճակատային մասը; 4 - մեկուսիչ; 5 - միության ընկույզ; 6 - երեք կաթոդ կերամիկական բլոկում; 7 - անոդային կույտի տարր; 8 - պլազմային ալիք; 9 – վարդակ երեք փոշու վարդակներով:

Sulzer Metco-ի Triplex տեխնոլոգիան մտավ ջերմային լակի արդյունաբերություն 1990-ականներին: Այս սարքերը, համեմատած մեկ աղեղով պլազմատրոնների հետ, ունեն զգալիորեն ավելի երկար ծառայության ժամկետ և նստեցման արդյունքների կայունություն: Շատ առևտրային փոշիների համար Triplex պլազմատոնները կարող են նաև բարելավել ցողման արտադրողականությունը և արդյունավետությունը՝ պահպանելով ծածկույթի որակը:

GTV GmbH-ը, շրջանցելով Sulzer Metco-ի արտոնագիրը երեք կաթոդային պլազմատրոնների համար, թողարկել է GTV Delta սարքը մեկ կաթոդով և երեք անոդով, որը, սկզբունքորեն, TriplexPro-ի քայքայված հավաքածուն է (Նկար 34):

Բրինձ. 34. GTV Delta պլազմատոն.

Զարգացման վերջին, երրորդ ուղղությունը շառավղային փոշու ներմուծումից հրաժարվելն է՝ հօգուտ շատ ավելի ռացիոնալի՝ առանցքայինի: Առանցքային փոշու ներարկումով պլազմատոնի դիզայնի հիմնական տարրը՝ Convergens-ը, հայտնագործվել է 1994 թվականին ամերիկացի Լյուսիան Բոգդան Դելչայի կողմից:

Ներկայումս կա միայն մեկ նմանատիպ սարք՝ 150 կՎտ առավելագույն հզորությամբ Axial III պլազմատրոնը, որը արտադրվել է կանադական Mettech ընկերության կողմից, որը համատեղում է զարգացման բոլոր երեք ուղղությունները (գազերի բարձր հոսք, երեք աղեղ և առանցքային փոշու մուտքագրում): Axial III պլազմատրոնով պլազմային ցողման սարքերը նույնպես արտադրվում և տարածվում են գերմանական Thermico GmbH ընկերության կողմից:

35, 36 և 37 նկարները ցույց են տալիս ինքնին Axial III սարքը և դրա նախագծման դիագրամը.

Բրինձ. 35. Պլազմատրոն առանցքային III.

Բրինձ. 36. Axial III սարքի տեսքը վարդակի կողմից:

Բրինձ. 37. Առանցքային III-ի սխեմատիկ դիագրամ:

Պլազմային ցողման բոլոր ժամանակակից կայանքները ավտոմատ են, այսինքն՝ հոսանքի աղբյուրների, ջրի հովացման համակարգի և գազի հոսքի կառավարումը կարգավորվում է CNC համակարգով՝ բաղադրատոմսերի վիզուալիզացիայով և համակարգչով պահպանմամբ: Օրինակ, Axial III պլազմատրոնը մատակարարվում է Thermico GmbH-ի կողմից՝ ամբողջական համակարգչային կառավարման համակարգով, որն ինքնուրույն բորբոքում է աղեղները և մտնում գործառնական ռեժիմ, ընտրում է ցողման բաղադրատոմսերը և վերահսկում բոլոր հիմնական պարամետրերը՝ երեք պլազմա ձևավորող գազերի հոսքը (արգոն, ազոտ և ջրածին), աղեղային հոսանքներ, ջրի հովացման համակարգի պարամետրեր: Նույն ավտոմատ համակարգը վերահսկում է նաև փոշու սնուցիչը:

Հարկավոր է հատուկ նշել Thermico փոշի սնուցող սարքի մասին: Սա, որն այսօր աշխարհում ամենաառաջադեմ սարքն է, թույլ է տալիս ոչ միայն անընդհատ կարգավորել փոշու զանգվածային հոսքը և կրող գազի հոսքը (ազոտ կամ արգոն), այլև թույլ է տալիս օգտագործել մանրահատիկ փոշիներ՝ վատ վիճակում։ հոսունություն, ոչ պիտանի, օրինակ, Sulzer Metco սնուցիչների համար:

Հեղինակն անձամբ երկար ժամանակ աշխատել է Axial III պլազմատրոնի հետ և իր սեփական փորձից կարող է ասել, որ չնայած դիզայնի որոշ թերություններին, այս պլազմատրոնը ամենաառաջադեմ ջերմային ցողման սարքն է, որը խստորեն համատեղում է բարձր արագությամբ ցողման առավելությունները բարձր ջերմաստիճանի հետ: նվազեցնելով կրակը. Axial III-ի հիմնական առավելությունը փոշու առանցքային մուտքն է:

Սռնուփոշու մուտքագրման առավելությունները

Սռնի փոշի ներարկումը քվանտային թռիչք է պլազմայի ցողման տեխնոլոգիայի մեջ: Բանն այստեղ ոչ միայն այն է, որ առանցքային մուտքագրման դեպքում փոշու կորուստները զգալիորեն կրճատվում են, այլ նաև այն, որ բացվում է ճառագայթային մուտքի համար ոչ պիտանի բոլորովին այլ փոշի նյութեր ցողելու հնարավորությունը: Քանի որ այս ասպեկտը սկզբունքորեն կարևոր է հետևյալ բաժինները հասկանալու համար, մենք դրա վրա ավելի մանրամասն կանդրադառնանք:

Այսպիսով, ի՞նչ է տեղի ունենում, երբ փոշին շառավղով ներմուծվում է բոցի շիթ՝ վարդակ ելքի մոտ: Մենք թվարկում ենք նման ներդրման թերությունները.

1. Ճառագայթային ներարկման համար հարմար են միայն շատ նեղ ֆրակցիոն փոշիները, որոնց համար անհրաժեշտ է ճշգրիտ ընտրել կրող գազի ճնշումը: Ի՞նչ է սա նշանակում. Եթե կրիչի գազի ճնշումը անբավարար է, փոշու մասնիկները «կցատկեն» բոցի շիթից, եթե կրիչի գազի ճնշումը չափազանց բարձր է, նրանք «կարձակվեն» այս կրակի միջով. եթե փոշին բաղկացած է տարբեր չափերի մասնիկներից, ապա սկզբունքորեն անհնար է ընտրել կրող գազի «ճիշտ» ճնշումը. այսինքն, այս մասնիկներից և ոչ մեկը չի լինի ցողված ծածկույթում, չի լինի, այլ միայն որոշ «միջին» մասնիկներ: Հատկապես դժվար է մանրահատիկ փոշի ներմուծել, քանի որ դրանց ցրվածությունն ավելացել է կրող գազով (տիպիկ փոշու ամպ ջահի շուրջ):
2. Ճառագայթային փոշի ներմուծելիս անհնար է փոշի խառնուրդի մեջ օգտագործել ոչ միայն տարբեր չափերի, այլև տարբեր խտության (տարբեր զանգվածների) մասնիկներ՝ նույն պատճառով. ավելի ծանր մասնիկներն ավելի հեշտ են թռչում կրակի միջով, քան թեթևերը: Այսպիսով, փոշու բարդ խառնուրդներ օգտագործելու փորձը կհանգեցնի ծածկույթի կազմի աղավաղմանը, համեմատած փոշու խառնուրդի կազմի հետ:
3. Պլազմա ձևավորող գազերի արագության աճը բարդացնում է փոշու շառավղային ներարկումը, քանի որ կրող գազի պահանջվող ճնշումների և մասնիկների չափերի բաշխման միջակայքերը էլ ավելի են նեղանում: Գործնականում դա նշանակում է հետևյալը. որքան բարձր է բոցի արագությունը, այնքան ցածր է ցողման արդյունավետությունը ճառագայթային փոշու ներարկման ժամանակ: Ոչ մի դեպքում անհնար է ամբողջ փոշին առանց կորստի կրակի մեջ մտցնել:
4. Փոշու վարդակների գտնվելու վայրը տաք բոցի գոտու կողքին առաջացնում է դրանց տաքացումը, որը փոխհատուցվում է միայն փոշին տեղափոխող գազի հովացման միջոցով: Եթե ​​հովացման գազի արագությունը բավարար չէ հովացման համար, ապա փոշու մասնիկները կարող են կպչել վարդակի բացվածքի եզրերին՝ առաջացնելով թուլացում։ Կպած կտորները պարբերաբար դուրս են գալիս վարդակից, ընկնում կրակի մեջ և առաջացնում բնորոշ թերություն՝ «թքել», ինչը հանգեցնում է ծածկույթի մեջ կոպիտ ծակոտկեն ներդիրների ձևավորմանը: Քանի որ կրող գազի հոսքի արագությունը խստորեն կապված է բոցի պարամետրերի հետ (տես կետ 1), խնդիր է առաջանում. որոշ փոշիների համար պարզապես չկան պարամետրեր, որոնք վերացնում են «թքելու» էֆեկտը, հատկապես, եթե այդ փոշիները ցածր հալչող են և /կամ մանրահատիկ։

Փոշու առանցքային ներարկման անցնելը թույլ է տալիս լիովին ազատվել վերը նշված խնդիրներից.

1. Կրող գազի ճնշումը և արագությունը այլևս կապված չեն բոցի և փոշու պարամետրերի հետ: Միակ պայմանն այն է, որ կրող գազի ճնշումը պետք է մի փոքր ավելի բարձր լինի, քան պլազմա առաջացնող գազի ճնշումը վարդակում այն ​​կետում, որտեղ փոշին ներմուծվում է: Սռնային մուտքի շնորհիվ ցանկացած փոշի ամբողջությամբ գրավվում է բոցի կողմից:
2. Միշտ հնարավոր է ընտրել կրող գազի ճնշումը, որի դեպքում «թքելը»՝ կապված փոշու վարդակի անցքի եզրին կպչելու հետ, չի առաջանա:
3. Հնարավոր է օգտագործել ցանկացած բարդության և կոտորակային կազմի փոշի խառնուրդներ։ Տարբեր չափերի մասնիկները ձեռք կբերեն տարբեր արագություններ և ջերմաստիճաններ, բայց ի վերջո բոլորը կմասնակցեն ծածկույթի ձևավորմանը: Այն փաստը, որ փոքր մասնիկները զգալիորեն ավելի տաքանում են, քան խոշորները, երբ առանցքային ներթափանցում են պլազմային բոցի մեջ, նոր հնարավորություններ է բացում փոշի խառնուրդների նախագծման համար: Այս գրքի հիմնական մասը նվիրված է նման բազմաֆրակցիոն կոմպոզիցիաների ստեղծմանը։

Հեղինակը շատ բախտավոր էր, որ երկար տարիներ իր տրամադրության տակ ուներ Axial III պլազմատոն՝ առանցքի փոշի ներարկմամբ: Եթե ​​դա չլիներ, ապա նոր բազմաբաղադրիչ ծածկույթների ստեղծումն ուղղակի անհնար կլիներ։

Ջերմային լակի սարքերի ամփոփ աղյուսակ

Ջերմային ցողման բոլոր մեթոդները ընդհանրացնելու, ուղղակիորեն համեմատելու և համակարգելու համար եկեք համեմատենք բնորոշ սարքերի հատկությունները, ինչպես նաև դրանց մոտավոր գները մեկ աղյուսակում (Աղյուսակ 2):

Աղյուսակ 2. Ջերմային լակի սարքերի համեմատություն.

Հատկություններ և բնութագրեր	* Ջերմային լակի մեթոդներ
	1	2	3	4	5	6	7	8
Օգտագործելով փոշի կամ մետաղալար	մետաղալար	փոշի	մետաղալար	փոշի	փոշի	փոշի	մետաղալար	փոշի
Առավելագույն արագություն ցողված մասնիկներ, մ/վրկ	100	50	200	800	1200	1000	100	400
Առավելագույն ջերմաստիճան ցողված մասնիկներ, °C	2800	2500	1700	1500	600	1200	> 4000	> 4000
Ձևավորվող մասնիկների չափը ծածկույթ, միկրոն	0,1 – 1000	10 – 150	0,1 – 1000	10 – 100	10 – 100	10 – 100	0,1 – 1000	1 – 50
Spraying արդյունավետությունը sprayed նյութական	—	+	—	+++	+++	+++	—	++
Սրսկման արդյունավետությունը ըստ հոսքի արագության	–	+++	—	—	—	—	++	–
Նվազագույն ծակոտկենություն ծածկույթ, հատ.%	10-15	10-25	5-10	2-3	< 1	< 1	5-10	0,5-3
Ջերմային հզորություն սարքեր, կՎտ	10-30	10-50	30-100	50-250	30-85	< 20	20-150	25-150
Կատարում ցողում, կգ/ժ	2-5	5-10	2-5	5-10	10-20	< 1	10-30	2-5
Տարածվածություն կոմերցիոն սարքեր և պահեստամասեր համաշխարհային շուկայում	Շատ սարքեր	Շատ սարքեր	Քիչ սարքեր	Շատ սարքեր	Քիչ սարքեր	Ոչ սարքեր	Շատ սարքեր	Շատ սարքեր
Սարքի շարժունակություն	+++	+++	–	–	+++ համար - ուրիշների համար	—	+++	- APS-ի համար
Սարքի աղմուկը	—	+++	—	—	—	—	—	—
Գոլորշիների և մանր փոշու արտանետում	—	++	—	++	+++	++	—	–
Առանձին սարքերի գինը, €	2.000-	2.000-	10.000-	10.000-	10.000-	Ոչ	10.000-	5.000-
Ավտոմատացվածի գինը տեղադրումներ առանց ծայրամասային սարքերի, €	Ոչ	30.000-	Ոչ	100.000-	100.000-	Ոչ	Ոչ	100.000-
Ավտոմատացվածի գինը կայանքները ծայրամասային «տակ բանալին»: ձայնամեկուսիչ խցիկ, ֆիլտր-օդափոխում տեղադրում, ռոբոտ և այլն, €	Ոչ	100.000-	Ոչ	200.000-	200.000-	Ոչ	Ոչ	200.000-
Համեմատական ​​արժեքը շահագործում՝ հաշվի առնելով սպառվող նյութերը նյութեր (բացառությամբ փոշիների և լարերը), սարքի կյանքը և պահեստամասեր,	10-15	5-15	30-60	40-100	40-100	> 100	5-30	30-150

* Մեթոդների համարակալում.

1. Մետաղական բոցի ցողում
2. Ֆլեյմի փոշի ցողում
3. Գերձայնային բոցի ցողում մետաղալարով
4. Գերձայնային բոցի փոշի ցողում (HVOF և HVAF)
5. Սառը փոշի ցողում
6. Պայթեցման փոշի ցողում
7. Էլեկտրական աղեղային ցողում մետաղալարով
8. Պլազմային փոշի ցողում (APS և VPS)

Պլազմային մակերեսը մաշված արտադրանքի մակերեսին բարձր մաշվածության դիմադրությամբ հատուկ ծածկույթների կիրառման նորարարական մեթոդ է: Այն իրականացվում է մեքենաների մասերի և մեխանիզմների վերականգնման, ինչպես նաև դրանց արտադրության ընթացքում։

1 Պլազմային երեսպատում - ընդհանուր տեղեկատվություն տեխնիկայի և դրա առավելությունների մասին

Տարբեր սարքերի և մեքենաների մի շարք բաղադրիչներ և մեխանիզմներ այսօր գործում են դժվարին պայմաններում, որոնք պահանջում են արտադրանքից միանգամից մի քանի պահանջների բավարարում: Նրանցից հաճախ պահանջվում է դիմակայել ագրեսիվ քիմիական միջավայրի և բարձր ջերմաստիճանի ազդեցությանը և միևնույն ժամանակ պահպանել իրենց բարձր ամրության բնութագրերը:

Գրեթե անհնար է նման միավորներ պատրաստել ցանկացած մետաղից կամ այլ նյութից: Իսկ ֆինանսական տեսանկյունից նման բարդ արտադրական գործընթաց իրականացնելը գործնական չէ։

Շատ ավելի խելամիտ և շահավետ է նման արտադրանք արտադրել մեկ, առավելագույն դիմացկուն նյութից, այնուհետև դրանց վրա կիրառել որոշակի պաշտպանիչ ծածկույթներ՝ մաշման դիմացկուն, ջերմակայուն, թթվակայուն և այլն:

Որպես այդպիսի «պաշտպանություն» կարելի է օգտագործել ոչ մետաղական և մետաղական ծածկույթներ, որոնք իրենց կազմով տարբերվում են միմյանցից։ Նման ցողումը հնարավորություն է տալիս արտադրանքին տալ անհրաժեշտ դիէլեկտրական, ջերմային, ֆիզիկական և այլ բնութագրեր։ Նյութերը պաշտպանիչ շերտով ծածկելու ամենաարդյունավետ և միևնույն ժամանակ ունիվերսալ ժամանակակից մեթոդներից մեկը պլազմային աղեղով ցողումն ու երեսապատումն է:

Պլազմայի օգտագործման էությունը բավականին պարզ է. Ծածկույթի համար նյութն օգտագործվում է մետաղալարերի կամ հատիկավոր նուրբ փոշու տեսքով, որը սնվում է պլազմային շիթով, որտեղ այն սկզբում տաքացվում է, իսկ հետո հալեցնում։ Հալած վիճակում է, որ պաշտպանիչ նյութը հայտնվում է երեսապատման ենթարկվող մասում: Միեւնույն ժամանակ, դրա շարունակական ջեռուցումը տեղի է ունենում:

Այս տեխնոլոգիայի առավելություններն են.

• պլազմային հոսքը թույլ է տալիս կիրառել նյութեր տարբեր պարամետրերով և մի քանի շերտերով (դրա շնորհիվ մետաղը կարող է մշակվել տարբեր ծածկույթներով, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր պաշտպանիչ հատկությունները);
• պլազմային աղեղի էներգետիկ հատկությունները կարող են ճշգրտվել լայն սահմաններում, քանի որ այն համարվում է ջերմության առավել ճկուն աղբյուրը.
• պլազմայի հոսքը բնութագրվում է շատ բարձր ջերմաստիճանով, որի շնորհիվ այն հեշտությամբ հալեցնում է նույնիսկ այն նյութերը, որոնք նկարագրված են որպես բարձր հրակայունություն.
• Մակերեւութային մասի երկրաչափական պարամետրերը և ձևը չեն սահմանափակում պլազմային մեթոդի տեխնիկական հնարավորությունները և չեն նվազեցնում դրա արդյունավետությունը:

Ելնելով դրանից՝ կարելի է եզրակացնել, որ ոչ վակուումը, ոչ գալվանականը, ոչ էլ ցողման որևէ այլ տարբերակ իր արդյունավետությամբ չի կարող համեմատվել պլազմայի հետ։ Ամենից հաճախ այն օգտագործվում է հետևյալի համար.

• ամրապնդել արտադրանքները, որոնք ենթակա են մշտական ​​բարձր բեռների.
• պաշտպանություն փակման և կառավարման տարրերի և փակող փականների մաշվածությունից և ժանգից (պլազմայի միջոցով մետաղի ցողումը մեծապես մեծացնում է դրանց ամրությունը);
• պաշտպանություն բարձր ջերմաստիճանի բացասական ազդեցություններից, որոնք առաջացնում են ապակե գործարանների կողմից օգտագործվող արտադրանքի վաղաժամ մաշվածություն:

2 Նկարագրված մակերեսի տեխնոլոգիան և դրա նրբությունները

Մետաղների պլազմային երեսապատումն իրականացվում է երկու տեխնոլոգիայի կիրառմամբ.

• ձող, մետաղալար կամ ժապավեն ներմուծվում է հոսքի մեջ (դրանք գործում են որպես լցնող նյութ);
• Փոշու խառնուրդը սնվում է շիթով, որը գրավվում և գազով փոխանցվում է եռակցված արտադրանքի մակերեսին:

Պլազմային շիթը կարող է ունենալ տարբեր կոնֆիգուրացիաներ: Ըստ այս ցուցանիշի՝ այն բաժանվում է երեք տեսակի.

• Փակ ռեակտիվ. Նրա օգնությամբ առավել հաճախ կատարվում են մետաղի նստեցում, մետաղացում և կարծրացում։ Աղեղն այս դեպքում բնութագրվում է բոցի հոսքի համեմատաբար ցածր ինտենսիվությամբ, որն առաջանում է մթնոլորտ ջերմության փոխանցման բարձր մակարդակով։ Նկարագրված դասավորության մեջ անոդը կամ այրիչի ալիքն է կամ դրա վարդակը:
• Բաց շիթ. Այս դասավորությամբ մասը շատ ավելի տաքանում է, անոդը ձողն է կամ ինքնին աշխատանքային մասը: Բաց շիթը խորհուրդ է տրվում պաշտպանիչ շերտեր կիրառելու կամ նյութ կտրելու համար:
• Համակցված տարբերակ. Դասավորություն, որը նախագծված է հատուկ պլազմային փոշի մակերեսի համար: Այս տարբերակով միաժամանակ երկու աղեղ է բռնկվում, և անոդը միացված է այրիչի վարդակին և եռակցված արտադրանքին:

Ցանկացած դասավորության համար բոցը ձևավորելու համար օգտագործվող գազերն են թթվածինը, արգոնը, օդը, հելիումը, ջրածինը կամ ազոտը:Փորձագետները նշում են, որ հելիումը և արգոնը ապահովում են մետաղի ամենաբարձր որակի նստեցումը և երեսպատումը:

3 Համակցված պլազմային ջահ՝ երեսպատման համար

Ժամանակակից ձեռնարկությունների մեծ մասում պլազմափոշու երեսապատումն իրականացվում է համակցված ագրեգատներով: Դրանցում մետաղական լցանյութի փոշին հալվում է ջահի վարդակի և վոլֆրամի էլեկտրոդի միջև: Եվ մինչ աղեղը այրվում է մասի և էլեկտրոդի միջև, սկսվում է եռակցված արտադրանքի մակերեսի տաքացումը: Դրա շնորհիվ տեղի է ունենում հիմքի և լցնող մետաղի բարձրորակ և արագ միաձուլում:

Համակցված պլազմային ջահը ապահովում է նստած բազային նյութի ցածր պարունակությունը, ինչպես նաև դրա ներթափանցման ամենափոքր խորությունը: Հենց այս փաստերն են ճանաչվում որպես պլազմային շիթով երեսպատման հիմնական տեխնոլոգիական առավելություն:

Տեղակայման ենթակա մակերեսը պաշտպանված է իներտ գազի միջոցով շրջակա օդի վնասակար ազդեցությունից: Այն մտնում է տեղադրման վարդակ (արտաքին) և հուսալիորեն պաշտպանում է աղեղը, շրջապատելով այն: Իներտ բնութագրերով տրանսպորտային գազը նույնպես մատակարարում է հավելանյութի փոշի խառնուրդը: Այն գալիս է հատուկ սնուցողից:

Ընդհանուր առմամբ, համակցված տիպի գործողության ստանդարտ պլազմատոնը, որի մեջ մետաղը ցողվում և երեսապատվում է, բաղկացած է հետևյալ մասերից.

• երկու էներգիայի աղբյուր (մեկը սնուցում է «անուղղակի» աղեղը, մյուսը՝ «ուղիղ»);
• սնուցող խառնուրդի համար;
• դիմադրություն (բալաստ);
• փոս, որտեղ գազ է մատակարարվում;
• վարդակ;
• oscilator;
• այրիչի մարմին;
• խողովակ՝ փոշու կազմը տեղափոխող գազի մատակարարման համար.

4 Պլազմային տեխնոլոգիայի կիրառմամբ մետաղի մակերեսի հիմնական առանձնահատկությունները

Պլազմային ջահի առավելագույն կատարումը նկատվում է, երբ օգտագործվում է հոսանք կրող մետաղալարերի հավելում: Աղեղն այս դեպքում այրվում է այս մետաղալարի (դա անոդն է) և միավորի կաթոդի միջև: Նկարագրված մեթոդը մի փոքր հալեցնում է բազային նյութը: Բայց դա հնարավորություն չի տալիս ստեղծել միատարր և բարակ մակերեսային շերտ։

Փոշու օգտագործման դեպքում ցողումը և երեսապատումը հնարավորություն են տալիս ստանալ նշված բարակ շերտը առավելագույն մաշվածության դիմադրությամբ և ջերմակայունությամբ: Որպես կանոն, մակերեսի համար փոշի խառնուրդի բաղադրիչներն են կոբալտը և նիկելը: Նման փոշիներ օգտագործելուց հետո մասի մակերեսը հետագա մշակման կարիք չունի, քանի որ դրա պաշտպանիչ շերտը որևէ թերություն չունի։

Պլազմային ցողումը, համեմատած մակերևույթի հետ, բնութագրվում է պլազմայի շիթերի ավելի բարձր արագությամբ և ջերմության ավելի խիտ հոսքով: Այս փաստը պայմանավորված է նրանով, որ ցողման ժամանակ առավել հաճախ օգտագործվում են հրակայունության բարձր մակարդակ ունեցող մետաղներ և միացություններ (բորիդներ, սիլիցիդներ, տանտալ, կարբիդներ, վոլֆրամ, ցիրկոնիումի, մագնեզիումի և ալյումինի օքսիդներ):

Հավելենք, որ հոդվածում քննարկված երեսպատման մեթոդն իր տեխնիկական բնութագրերով (աշխատանքային լարումների և հոսանքների միջակայք, իներտ գազի սպառում և այլն) առանձնապես չի տարբերվում դրանցից։ Եվ մասնագետներն այս օրերին կատարելության են յուրացրել եռակցման այս տեսակը։

Սա ծածկույթի պրոգրեսիվ մեթոդ է, որի դեպքում նյութի հալումը և վերականգնվող մակերես տեղափոխելը կատարվում է պլազմային շիթով։ Պլազման գազի բարձր իոնացված վիճակ է, որտեղ էլեկտրոնների և բացասական իոնների կոնցենտրացիան հավասար է դրական լիցքավորված իոնների համակենտրոնացմանը։ Պլազմային շիթը ստացվում է պլազմա առաջացնող գազը էլեկտրական աղեղով անցնելով, երբ այն սնվում է 80-100 Վ լարման ուղիղ հոսանքի աղբյուրից։

Գազի անցումը իոնացված վիճակի և դրա տարրալուծումը ատոմների ուղեկցվում է զգալի քանակությամբ էներգիայի կլանմամբ, որն ազատվում է պլազմայի սառչելիս՝ շրջակա միջավայրի և ցողված մասի հետ փոխազդեցության արդյունքում։ Սա առաջացնում է պլազմայի շիթերի բարձր ջերմաստիճան, որը կախված է գազի ընթացիկ ուժից, տեսակից և հոսքի արագությունից: Պլազմա առաջացնող գազը սովորաբար արգոն կամ ազոտ է, իսկ ավելի հազվադեպ՝ ջրածին կամ հելիում։ Արգոն օգտագործելիս պլազմայի ջերմաստիճանը 15000-30000 °C է, իսկ ազոտը՝ 10000-15000 °C։ Գազ ընտրելիս պետք է հաշվի առնել, որ ազոտն ավելի էժան է և պակաս սակավ, քան արգոնը, բայց դրա մեջ էլեկտրական աղեղը բռնկելու համար անհրաժեշտ է զգալիորեն ավելի բարձր լարում, ինչը որոշում է էլեկտրական անվտանգության պահանջների ավելացումը: Ուստի երբեմն աղեղը բռնկելիս օգտագործվում է արգոն, որի համար գրգռման և աղեղի այրման լարումն ավելի ցածր է, իսկ ցողման գործընթացում օգտագործվում է ազոտ։

Ծածկույթը ձևավորվում է այն պատճառով, որ պլազմայի շիթ մտնող կիրառական նյութը հալվում է և տաք գազի հոսքով տեղափոխվում է մասի մակերես: Մետաղական մասնիկների թռիչքի արագությունը 150-200 մ/վ է վարդակից մինչև 50-80 մմ հատվածի մակերես հեռավորության վրա։ Կիրառվող նյութի ավելի բարձր ջերմաստիճանի և թռիչքի ավելի բարձր արագության պատճառով պլազմային ծածկույթի և մասի միջև կապի ուժը ավելի բարձր է, քան մետաղացման այլ մեթոդներով:

Բարձր ջերմաստիճանը և բարձր հզորությունը, համեմատած այլ ջերմային աղբյուրների հետ, պլազմայի մետաղացման հիմնական տարբերություններն ու առավելություններն են, որոնք ապահովում են գործընթացի արտադրողականության զգալի աճ, ցանկացած ջերմակայուն և մաշվածության դիմացկուն նյութեր հալեցնելու և նստեցնելու ունակությունը, ներառյալ կոշտ համաձուլվածքները և կոմպոզիտային նյութերը: , ինչպես նաև օքսիդներ, բորիդներ, նիտրիդներ և այլն՝ տարբեր համակցություններով։ Դրա շնորհիվ հնարավոր է լինում ձևավորել բազմաշերտ ծածկույթներ՝ տարբեր հատկություններով (մաշվածության դիմացկուն, հեշտությամբ կոտրվող, ջերմակայուն և այլն): Ամենաբարձր որակի ծածկույթները ձեռք են բերվում ինքնահոսող մակերեսային նյութերի օգտագործմամբ:

Պլազմային ծածկույթների խտությունը, կառուցվածքը և ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունները կախված են կիրառվող նյութից, ցրվածությունից, ջերմաստիճանից և վերականգնվող մասի հետ փոխանցվող մասնիկների բախման արագությունից: Վերջին երկու պարամետրերը տրամադրվում են պլազմայի շիթը վերահսկելու միջոցով: Պլազմային ծածկույթների հատկությունները զգալիորեն մեծանում են դրանց հետագա հալման ժամանակ։ Նման ծածկույթները արդյունավետ են ազդեցության և բարձր շփման բեռների դեպքում:

Պլազմային ջահի շահագործման և ձևավորման սկզբունքը ներկայացված է Նկ. 4.51. Պլազմային շիթ է ստացվում՝ անցնելով պլազմա առաջացնող գազը 7 վոլֆրամի կաթոդ 2-ի և պղնձի անոդ 4-ի միջև ստեղծված էլեկտրական աղեղով, երբ նրանց միացված է հոսանքի աղբյուր։

Կաթոդը և անոդը միմյանցից բաժանված են մեկուսիչ 3-ով և շարունակաբար սառչում են հեղուկ b-ով (ցանկալի է թորած ջրով): Անոդը պատրաստված է վարդակի տեսքով, որի դիզայնը ապահովում է սեղմում և պլազմային շիթերի որոշակի ուղղություն։ Սեղմմանը նպաստում է նաև էլեկտրամագնիսական դաշտը, որն առաջանում է շիթերի շուրջ։ Հետևաբար, իոնացված պլազմա ձևավորող գազը թողնում է պլազմատրոնային վարդակից փոքր խաչմերուկի շիթով, որն ապահովում է ջերմային էներգիայի բարձր կոնցենտրացիան։

Բրինձ. 4.51. Պլազմայի ցողման գործընթացի սխեման. 1 - փոշի դիսպենսեր; 2- կաթոդ; 3 - մեկուսիչ միջադիր; 4 - անոդ; 5 - տրանսպորտային գազ; 6 - հովացուցիչ նյութ; 7 - պլազմա առաջացնող գազ

Կիրառվող նյութերը օգտագործվում են 50-200 մկմ մասնիկի չափով հատիկավոր փոշիների, լարերի կամ մետաղալարերի տեսքով։ Փոշը կարող է սնվել պլազմային շիթով պլազմա ձևավորող գազի հետ միասին կամ դիսպենսեր 1-ից տրանսպորտային գազով 5 (ազոտ) գազի ջահի վարդակ, և լարը կամ լարը մտցվում է պլազմայի շիթից ներքև: պլազմային ջահի վարդակ: Օգտագործելուց առաջ փոշին պետք է չորացնել և կալցինացնել՝ ծակոտկենությունը նվազեցնելու և ծածկույթի կպչունությունը մեծացնելու համար:

Պլազմային շիթերի և դրանում պարունակվող հալած մետաղի մասնիկների պաշտպանությունը օդի հետ փոխազդեցությունից կարող է իրականացվել իներտ գազի հոսքով, որը պետք է շրջապատի պլազմային շիթը: Այդ նպատակով պլազմատրոնում տրամադրվում է լրացուցիչ վարդակ՝ հիմնականի հետ համակենտրոն, որով մատակարարվում է իներտ գազ։ Դրա շնորհիվ վերացվում է ցողված նյութի օքսիդացումը, ազոտացումը և ածխաթթվացումը։

Դիտարկված օրինակում էներգիայի աղբյուրը միացված է պլազմային ջահի էլեկտրոդներին (փակ միացման միացում), ուստի էլեկտրական աղեղը ծառայում է միայն պլազմային շիթ ստեղծելու համար։ Կիրառվող նյութը մետաղալարի տեսքով օգտագործելիս դրան կարելի է միացնել նաև հոսանքի աղբյուրը։ Այս դեպքում, բացի պլազմային շիթից, առաջանում է պլազմային աղեղ, որը նույնպես մասնակցում է ձողի հալմանը, ինչի շնորհիվ զգալիորեն մեծանում է պլազմային ջահի հզորությունը։

Ժամանակակից պլազմային մակերևութային կայանքները ունեն գործընթացի պարամետրերը կարգավորող էլեկտրոնային համակարգեր և հագեցած են մանիպուլյատորներով և ռոբոտներով: Սա մեծացնում է ցողման գործընթացի արտադրողականությունը և որակը, ինչպես նաև բարելավում է գործող անձնակազմի աշխատանքային պայմանները:

Պլազմայի մետաղացման և հալման այլ մեթոդների միջև հիմնական տարբերությունն ավելի բարձր ջերմաստիճանն է և ավելի մեծ հզորությունը, որն ապահովում է գործընթացի արտադրողականության զգալի աճ և ցանկացած ջերմակայուն և մաշվածության դիմացկուն նյութեր կիրառելու և հալելու կարողություն (նկ. 4.8): Պլազմայի ցողման համար օգտագործվում են արգոն և ազոտային գազեր՝ շիթերի ջերմաստիճանն ապահովելու համար։Պլազմայի մետաղացման համար լայնորեն օգտագործվում են UPU և UMN տեղադրումները, որոնց հավաքածուն ներառում է պտտվող, պաշտպանիչ խցիկ, փոշի դիսպենսեր, էներգիայի աղբյուր և կառավարման վահանակ:

Տեղադրման հիմնական մասը պլազմատրոնն է, որի ծառայության ժամկետը որոշվում է վարդակի ամրությամբ: Պլազմային ջահի շահագործման ժամկետը կարճ է, ուստի դրա կրող մասերը փոխարինելի են: Ներկայիս աղբյուրներն են եռակցման գեներատորներ PSO-500 կամ I PN-160/600 ուղղիչներ:

Բրինձ. 4.8. Պլազմայի ցողման գործընթացի սխեման.

1 - փոշի դիսպենսեր; 2 - կաթոդ; 3 - մեկուսիչ միջադիր; 4 - անոդ; 5 - տրանսպորտային գազ; 6 - հովացուցիչ նյութ; 7 - պլազմա առաջացնող գազ

Արգոնը կամ պակաս սակավ և ավելի էժան ազոտը օգտագործվում է որպես պլազմա ձևավորող գազ։ Այնուամենայնիվ, ազոտային միջավայրում աղեղի բռնկումն ավելի դժվար է և պահանջում է զգալիորեն ավելի բարձր լարում, ինչը վտանգ է ներկայացնում գործող անձնակազմի համար: Կիրառվում է մեթոդ, որի դեպքում արգոնային միջավայրում աղեղը բռնկվում է ավելի ցածր գրգռման և աղեղի այրման լարմամբ, այնուհետև անցնում է ազոտի: Պլազմա առաջացնող գազը իոնացված է և դուրս է գալիս պլազմատրոնային վարդակից փոքր խաչմերուկի շիթով: Սեղմումը հեշտացնում են վարդակային ալիքի պատերը և էլեկտրամագնիսական դաշտը, որը առաջանում է շիթով: Պլազմային շիթերի ջերմաստիճանը կախված է գազի ընթացիկ ուժից, տեսակից և հոսքի արագությունից և տատանվում է 10,000-ից մինչև 30,000 °C; գազի հոսքի արագությունը 100-1500 մ/վ է։ Արգոնի պլազման ունի 15000-30000 °C ջերմաստիճան, ազոտի պլազման՝ 10000-15000 °C։

Պլազմայի մետաղացման ժամանակ որպես կիրառվող նյութ օգտագործվում է հատիկավոր փոշի՝ 50-200 մկմ մասնիկի չափսով։ Փոշը սնվում է աղեղային գոտի տրանսպորտային գազով (ազոտ), հալվում և տեղափոխվում է մաս։ Փոշու մասնիկների թռիչքի արագությունը 150-200 մ/վ է, վարդակից մինչև մասի մակերեսը հեռավորությունը՝ 50-80 մմ։ Կիրառվող նյութի ավելի բարձր ջերմաստիճանի և ցողված մասնիկների թռիչքի ավելի բարձր արագության պատճառով այս մեթոդով ծածկույթի և մասի միջև կապի ուժը ավելի բարձր է, քան մետաղացման այլ մեթոդներով:

Պլազմային մետաղացումը, որը տեղի է ունենում պլազմային շիթերի բարձր ջերմաստիճանում, հնարավորություն է տալիս կիրառել ցանկացած նյութ

նյութեր, այդ թվում՝ առավել մաշվածության դիմացկունները, սակայն դա առաջացնում է գերկարծր և մաշվածության դիմացկուն նյութերի հետագա մշակման խնդիրը:

Իմպուլսային լազերային ճառագայթման օգտագործումը, որի տեւողությունը միլիվայրկյան է, հնարավորություն է տալիս ստանալ նվազագույն ջերմային ազդեցության գոտիներ, որոնք չեն գերազանցում մի քանի տասնյակ միկրոնը: Եռակցվող մասի մեջ հալման նվազագույն ծավալները և նվազագույն ջերմության մուտքագրումը հնարավորություն են տալիս նվազեցնել երկայնական և լայնակի դեֆորմացիաները և դրանով իսկ պահպանել մասի ճշգրիտ չափերը մի քանի միկրոն հանդուրժողականության միջակայքում: Լազերային ճառագայթի ուղղորդման ճշգրտությունը և տեղային գործողությունը թույլ են տալիս եռակցել մասի խիստ սահմանված երկրաչափական տարածքները՝ ապահովելով հաստոցների նվազագույն չափը, որը կազմում է 0,2-0,5 մմ: Քանի որ իմպուլսային լազերային երեսպատման ժամանակ ջերմային ազդեցության գոտիները շատ փոքր են, ենթաշերտը գործնականում մնում է սառը, իսկ մետաղի հալոցի հեղուկ փուլի սառեցման արագությունը հասնում է 102-103 °C/վ: Այս պայմաններում տեղի է ունենում ավտոմատ կարծրացման գործընթաց, որը հանգեցնում է չափազանց նուրբ ցրված կառուցվածքի ձևավորմանը՝ մաշվածության դիմադրության բարձրացմամբ:

Համեմատության դեպքում, էլեկտրական աղեղային ծածկույթի և իմպուլսային լազերային ծածկույթի տեխնոլոգիաների միջև գրեթե բոլոր հիմնարար տեխնիկական տարբերությունները հետևանք են այն փաստի, որ աղեղը կենտրոնացված եռակցման էներգիայի աղբյուր է, իսկ լազերային ճառագայթը բարձր կենտրոնացված էներգիայի աղբյուր: Իմպուլսային լազերային մակերևույթը, համեմատած էլեկտրական աղեղի մակերեսի հետ, բնութագրվում է հալման, ջերմության ազդեցության գոտիների նվազագույն ծավալներով և, համապատասխանաբար, զգալիորեն ավելի ցածր լայնակի և երկայնական նեղացումով:

Էլեկտրական աղեղի երեսպատումից հետո նպաստները կարող են հասնել մի քանի միլիմետրի, ինչը պահանջում է հետագա հաստոցներ: Էլեկտրական աղեղի օգտագործումը որպես էներգիայի աղբյուր ուղեկցվում է դրա ուժգին ազդեցությամբ մետաղի հալման հեղուկ փուլի վրա, որի արդյունքում առաջանում են ներքևեր, որոնք չեն առաջանում լազերային ծածկույթի ժամանակ: Էլեկտրական աղեղի երեսպատումը պահանջում է եռակցման տարածքների նախնական և միաժամանակյա ջեռուցում և հետագա ջերմային մշակում և «և տեսակ՝ լազերային մակերեսից։

Լազերային երեսպատման տեխնոլոգիան կարող է օգտագործվել մաշված կաղապարները, ձուլվածքները վերականգնելու և կաղապարների և ձուլվածքների արտադրության ընթացքում առաջացած տարբեր թերությունները վերացնելու համար: Լազերային երեսպատման միջոցով վերացված թերությունների տեսակները. HRC կարծրության փորձարկման տեղամասեր, ճաքեր, ծակոտիներ, ճաքեր, խոռոչներ և ծակոտիներ, խորը ճաքեր, սոսինձի միացման վայրեր: Լազերային մակերևույթի տեխնոլոգիական գործընթացը լազերային ճառագայթման և լցավորող մետաղալարի միաժամանակյա մատակարարումն է թերության վայրին իներտ գազի միջավայրում: Լցնող նյութը, հալվելով, լրացնում է թերության տեղը: Լազերային երեսպատումից հետո նվազագույն մեխանիկական մշակում է պահանջվում՝ համեմատած ավանդական երեսպատման մեթոդների հետ: Լազերային ճառագայթը թերության վայրում ուղղելու բարձր ճշգրտությունը, լազերային ճառագայթման ազդեցության տեղայնությունը հնարավորություն են տալիս միաձուլել թերի մասերի խիստ սահմանված տարածքները (նկ. 4.9):

Գործընթացի կարճ տեւողությունը, լազերային իմպուլսի մի քանի միլիվայրկյան տեւողությունը, ինչպես նաեւ էներգիայի ճշգրիտ չափաբաժինը ապահովում են նվազագույն ջերմային ազդեցության գոտիները եւ մասերի մաշվածության բացակայությունը: Լազերային երեսպատումը կարող է զգալիորեն նվազեցնել գործիքների վերանորոգման աշխատանքի ինտենսիվությունը և, որպես հետևանք, ծախսերը՝ վերացնելով գործընթացի նախնական տաքացումը, հետագա ջերմային մշակումը և քրոմի ծածկույթը մակերեսից հեռացնելու և դրա հետագա կիրառման անհրաժեշտությունը, եթե մասը քրոմ է: - պատված: Լազերային ծածկույթի առավելությունները թվարկված են աղյուսակում: 4.2.

Հալած մետաղի օքսիդացումը կանխելու համար մակերեսային գոտին պաշտպանված է իներտ գազերով, օրինակ՝ արգոնի և հելիումի խառնուրդով։ Խոշոր չափի բաղադրիչների (մինչև մի քանի մետր երկարությամբ) մակերևույթի համար օգտագործվում են օպտիկամանրաթելային համակարգերով հագեցած պինդ վիճակի լազերային համակարգեր։ Մշակվել է տեխնոլոգիա՝ պինդ վիճակի լազերների իմպուլսային լազերային ճառագայթման միջոցով էլեկտրական աղեղով եռակցման ժամանակ առաջացած տաք և սառը, ոչ միջանցքային ճաքերի տեսքով թերությունները վերացնելու համար փայտային էլեկտրոդներով:

Իմպուլսային լազերային ճառագայթման միջոցով մի քանի ճեղքերի եռակցումը հնարավորություն է տալիս իրականացնել այսպես կոչված «սառը» եռակցման ռեժիմ, որի դեպքում վերանորոգված հատվածում զոդումը չի տաքանում, ինչը թույլ է տալիս պահպանել եռակցված միացման մեխանիկական ամրությունը և խուսափել եռակցման կոփումից: մետաղը եռակցման մեջ:

Մի քանի մետր երկարությամբ օպտիկամանրաթելային համակարգի օգտագործումը թույլ է տալիս վերանորոգում իրականացնել ամենադժվար հասանելի վայրերում։ Այս տեխնոլոգիան կարող է օգտագործվել էլեկտրական աղեղով եռակցման ժամանակ առաջացած տարբեր թերությունների վերացման համար՝ ճաքեր՝ և՛ սառը, և՛ տաք, խոռոչներ, խառնարաններ, ֆիստուլներ, ներքևում:

Բնության և շահագործման պայմանների պատճառով բարձր ճնշման տուրբինի շեղբերների կողային մակերեսը ենթակա է միկրովնասման մեխանիկական, քիմիական և ջերմային ազդեցություններից: Վնասվածության վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ դրանց ընդհանուր թվի մոտ 70%-ը կազմում են մինչև 0,4-2,0 մմ խորության մակերեսային թերություններով մասեր: Օպտիկամանրաթելային համակարգերի օգտագործումը լազերային ճառագայթը անսարքության վայր հասցնելու համար բացում է տուրբինի սայրը վերանորոգելու հնարավորությունը՝ առանց այն ապամոնտաժելու: Ջերմային ազդեցության գոտու չափը չի գերազանցում 15 մկմ: Պահված շերտի կառուցվածքը նուրբ ցրված է:

Բրինձ. 4.11. Խաչաձեւ հատվածը սառնարանի հատվածի չզոդված խողովակի տեղում

Բրինձ. 4.12. Եռակցման-զոդման ռեժիմով մշակված թերության տեղամասի մանրացում

Ջրային հատվածների արտադրության գործընթացում կարող են առաջանալ բացակայող զոդերի տեսքով թերություններ: Մշակվել է հատվածի արտահոսքի վերացման տեխնոլոգիա՝ իմպուլսային լազերային զոդման-եռակցման միջոցով (նկ. 4.11 և 4.12):

Զոդված կարի մեջ արտահոսքերը վերացնելու համար օգտագործվում է պինդ վիճակի լազերային իմպուլսային լազերային ճառագայթում: Հեռուստատեսային համակարգը, որը ներկառուցված է լազերային թողարկիչի մեջ, օգտագործելով թիրախային նշումը, որը հիմնված է He - Ne (հելիում - նեոն) լազերի վրա, թույլ է տալիս ճշգրիտ ուղղել լազերային ճառագայթը դեպի թերության վայր: Լազերային օպտիկամանրաթելային համակարգով հագեցնելը թույլ է տալիս վերացնել դժվար հասանելի վայրերում առկա թերությունները և արագ անցում կատարել մի արատից մյուսին։

Պլազմային ցողումը (կամ, այլ կերպ ասած, դիֆուզիոն մետաղացումը) արդյունավետ միջոց է ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունները, ինչպես նաև հիմնական մակերեսի կառուցվածքը փոխելու համար: Հետեւաբար, այն հաճախ օգտագործվում է դեկորատիվ նպատակներով և վերջնական արտադրանքի ամրությունը բարձրացնելու համար:

Պլազմայի ցողման սկզբունքը

Մակերեւույթի ծածկման ավանդական մեթոդների նման, դիֆուզիոն մետաղացումը ներառում է մեկ այլ մետաղի կամ համաձուլվածքի շերտի նստեցում մետաղի մակերեսին, որն ունի մասի հետագա օգտագործման համար անհրաժեշտ հատկություններ՝ ցանկալի գույն, կոռոզիոն դիմադրություն, կարծրություն: Տարբերությունները հետևյալն են.

1. Բարձր ջերմաստիճանի (5000 - 6000 °C) պլազման զգալիորեն արագացնում է ծածկույթի գործընթացը, որը կարող է տեւել վայրկյանի մի մասը:
2. Պլազմային շիթով դիֆուզիոն մետաղացման ժամանակ քիմիական տարրերը գազից, որտեղ իրականացվում է բուժումը, կարող են նաև ցրվել մետաղի մակերեսային շերտերի մեջ: Այսպիսով, գազի քիմիական բաղադրությունը կարգավորելով, հնարավոր է հասնել մետաղի համակցված մակերեսային հագեցվածության ցանկալի տարրերի ատոմներով:
3. Պլազմային շիթերի ներսում ջերմաստիճանի և ճնշման միատեսակությունը ապահովում է վերջնական ծածկույթների բարձր որակ, ինչը շատ դժվար է հասնել ավանդական մետաղացման մեթոդներով:
4. Պլազմային ցողումը բնութագրվում է գործընթացի չափազանց կարճ տեւողությամբ: Արդյունքում ոչ միայն բարձրանում է արտադրողականությունը, այլեւ վերացվում են գերտաքացումը, օքսիդացումը, մակերեսային այլ անցանկալի երեւույթները։

Գործընթացի իրականացման աշխատանքային կարգավորումներ

Քանի որ էլեկտրական լիցքաթափումն առավել հաճախ օգտագործվում է բարձր ջերմաստիճանի պլազմայի՝ աղեղի, կայծի կամ իմպուլս սկսելու համար, ապա ցողման այս մեթոդի համար օգտագործվող սարքավորումները ներառում են.

• Լիցքաթափման ստեղծման աղբյուրը՝ բարձր հաճախականության գեներատոր կամ եռակցման փոխարկիչ;
• Աշխատանքային կնքված խցիկ, որտեղ տեղադրվում է մետաղականացման ենթակա աշխատանքային մասը.
• Գազի ջրամբար, որի մթնոլորտում կձևավորվի բարձր ջերմաստիճանի պլազմա.
• Պոմպ կամ վակուումային միավոր, որն ապահովում է անհրաժեշտ ճնշումը աշխատանքային միջավայրը մղելու կամ անհրաժեշտ վակուում ստեղծելու համար.
• Գործընթացների կառավարման համակարգեր.

Պլազմային ջահի աշխատանքը, որն իրականացնում է պլազմային ցողում, տեղի է ունենում հետևյալ կերպ. Սփրված մասը ամրացվում է կնքված խցիկում, որից հետո աշխատանքային էլեկտրոդի (որը ներառում է ցողված տարրերը) և աշխատանքային մասի մակերեսների միջև էլեկտրական լիցքաթափվում է: Միևնույն ժամանակ, անհրաժեշտ ճնշմամբ աշխատանքային տարածքով մղվում է հեղուկ կամ գազային միջավայր: Դրա նպատակն է սեղմել լիցքաթափման գոտին՝ դրանով իսկ մեծացնելով դրա ջերմային հզորության ծավալային խտությունը։ Բարձր կոնցենտրացված պլազման ապահովում է էլեկտրոդի մետաղի ծավալային գոլորշիացում և միաժամանակ սկսվում է աշխատանքային մասի շրջակա միջավայրի պիրոլիզը: Արդյունքում մակերեսի վրա ձևավորվում է ցանկալի քիմիական կազմի շերտ։ Փոխելով լիցքաթափման բնութագրերը՝ հոսանքը, լարումը, ճնշումը, կարող եք վերահսկել ցողված ծածկույթի հաստությունը և կառուցվածքը:

Վակումում դիֆուզիոն մետաղացման գործընթացը տեղի է ունենում նույն կերպ, բացառությամբ, որ պլազմայի սեղմումը տեղի է ունենում դրա սյունակի ներսում և դրսում ճնշման տարբերության պատճառով:

Տեխնոլոգիական սարքավորումներ, ծախսվող նյութեր

Էլեկտրոդի նյութի ընտրությունը կախված է ցողման նպատակից և մշակվող մետաղի տեսակից: Օրինակ՝ կարծրացնող մատրիցների համար ամենաարդյունավետ էլեկտրոդները պատրաստվում են երկաթ-նիկելային համաձուլվածքներից, որոնք լրացուցիչ համաձուլվում են այնպիսի տարրերով, ինչպիսիք են քրոմը, բորը և սիլիցիումը: Քրոմը մեծացնում է ծածկույթի մաշվածության դիմադրությունը, բորը մեծացնում է կարծրությունը, իսկ սիլիցիումը մեծացնում է հարդարման ծածկույթի խտությունը։

Դեկորատիվ նպատակներով մետալիզացնելիս աշխատանքային էլեկտրոդի մետաղի ընտրության հիմնական չափանիշը ցողվող մակերեսի կազմաձևումն է, ինչպես նաև արտաքին տեսքը: Պղնձի նստեցումը, օրինակ, իրականացվում է էլեկտրական պղնձից M1 էլեկտրոդների միջոցով:

Գործընթացի կարևոր կառուցվածքային բաղադրիչը միջավայրի բաղադրությունն է: Օրինակ, եթե ցողված շերտում անհրաժեշտ է ձեռք բերել բարձր դիմացկուն նիտրիդներ և կարբիդներ, ապա գազում պետք է առկա լինեն ածխածին կամ ազոտ պարունակող օրգանական միջավայրեր:

Պատրաստի ծածկույթի հետագա մշակումը

Գործընթացի բնույթից ելնելով, ցողված շերտի խտությունը և դրա կպչման ուժը բազային մետաղին միշտ չէ, որ բավարար են ծածկույթի ամրությունն ապահովելու համար։ Հետևաբար, հաճախ վերամշակումից հետո մասը ենթարկվում է հետագա մակերեսային հալման՝ օգտագործելով թթվածին-ացետիլենային բոց, կամ ջերմային վառարաններում: Արդյունքում ծածկույթի խտությունը մի քանի անգամ ավելանում է։ Դրանից հետո արտադրանքը մանրացված և փայլեցված է կարբիդային գործիքների միջոցով:

Հաշվի առնելով արտադրանքի հետագա հարդարումը, մետաղի շերտի հաստությունը մշակումից հետո ընդունվում է առնվազն 0,8 - 0,9 մմ:

Մասին վերջնական ամրության հատկություններ տալու համար այն կարծրացնում և կոփում են՝ օգտագործելով հիմնական մետաղի համար առաջարկվող տեխնոլոգիական պայմանները:

Պլազմային ցողումը մեծացնում է ջերմային դիմադրությունը, մաշվածության դիմադրությունը և արտադրանքի կարծրությունը, մեծացնում է դրանց կոռոզիոն գործընթացներին դիմակայելու ունակությունը, իսկ դեկորատիվ նպատակներով ցողումը զգալիորեն բարելավում է մասերի տեսքը:

Դիֆուզիոն պլազմայի ցողման տեխնոլոգիայի սահմանափակումներն են աշխատանքային մասի կազմաձևման չափազանց բարդությունը, ինչպես նաև օգտագործվող տեղակայանքների հարաբերական բարդությունը:

Եթե ​​ստացված շերտի միատեսակության պահանջները բարձր չեն, կարող են օգտագործվել ավելի պարզ տեղադրումներ, որոնք կառուցվածքային առումով հիշեցնում են կիսաավտոմատ եռակցման մեքենաներ: Այս դեպքում պլազմային ցողումն իրականացվում է օդային պղպջակի մեջ, որը ձևավորվում է կոմպրեսորով բուժվող տարածքը փչելիս: Էլեկտրոդները, որոնք պարունակում են ցողված մետաղը, հաջորդաբար շարժվում են արտադրանքի եզրագծի երկայնքով: Սփրված մետաղի հիմքին կպչունությունը բարելավելու համար լցնող նյութը ներմուծվում է նաև ցողման գոտի: