Tehnologia și procesul de pulverizare cu plasmă. Pulverizare cu arc cu plasmă Tehnologia de pulverizare cu plasmă

Deci, care este principiul pulverizării cu plasmă? În toate dispozitivele de pulverizare cu plasmă, pulberea capătă temperatură și viteză într-un flux de gaz fierbinte creat de un plasmatron. La rândul său, un plasmatron sau generator de plasmă este un dispozitiv inventat în anii 1920, în care un arc electric care arde între catod și anod într-un volum limitat (duză) este umflat cu un gaz inert și creează o torță cu o flacără de reducere la temperatură înaltă. .

De ce este acest principiu atât de atractiv pentru rezolvarea problemelor de pulverizare termică? Tocmai pentru că flacăra plasmatron este foarte fierbinte și întotdeauna se reduce strict; prezența oxigenului în plasmatron este strict interzisă din cauza distrugerii rapide, în caz contrar, a materialelor electrozilor (presiunea parțială a oxigenului în gazele care formează plasmă este determinată de puritatea acestora și nu trebuie să fie mai mare de 0,004%). Torța cu flacără a unui plasmatron, atunci când este utilizată corect, nu numai că poate restabili suprafața metalică activă din filmele de oxid de pe particulele pulverizate, ci chiar poate curăța suprafața substratului însuși de oxizi. Această oportunitate este oferită exclusiv de metoda de pulverizare cu plasmă.

În ceea ce privește pulverizarea cu plasmă, există o serie de prejudecăți în rândul teoreticienilor și practicienilor pulverizării termice, care, în majoritatea cazurilor, sunt asociate nu cu procesul ca atare, ci cu o înțelegere greșită a esenței procesului de pulverizare, cu defecțiunile de proiectare ale dispozitivelor specifice. și utilizarea lor incorectă. Să discutăm despre aceste prejudecăți:

1.„Flacăra cu plasmă este prea fierbinte și, prin urmare, este potrivită doar pentru pulverizarea prin pulverizare a metalelor refractare și a materialelor ceramice oxidice. O temperatură prea ridicată duce la evaporarea unei părți din pulbere și la distrugerea carburilor de crom și tungsten.”

Într-adevăr, temperatura plasmei poate ajunge la 20.000°C sau mai mult, ceea ce este mult mai mare decât, de exemplu, temperatura unei flăcări de oxiacetilenă (aproximativ 3000°C). Cu toate acestea, temperatura flăcării are foarte puțin de-a face cu temperatura particulelor pulverizate. Fără să ne aprofundăm în fizica interacțiunii gazului fierbinte cu particulele solide, vom spune doar că această interacțiune este foarte complexă și depinde de un număr mare de parametri, inclusiv nu numai temperatura gazului, viteza acestuia, lungimea torță și dimensiunea particulelor, dar și compozițiile chimice ale gazului și particulelor. În plus, nu temperatura absolută a flăcării, ci luminozitatea acesteia este decisivă pentru transferul căldurii de la torță la particule. De exemplu, o flacără de hidrogen-oxigen mai fierbinte, dar aproape invizibilă, încălzește particulele mult mai rău decât o flacără de acetilenă-oxigen mai rece, dar mai strălucitoare (din cauza nanoparticulelor de carbon strălucitoare). Luminozitatea unui penaj de plasmă depinde de compoziția gazului care formează plasmă și de dimensiunea și compoziția particulelor care trec prin acesta. Este interesant că în multe cazuri această luminozitate este mai mică decât cea a unei flăcări de oxigen-acetilenă și trebuie crescută în diferite moduri doar pentru a oferi particulelor cel puțin temperatura minimă necesară. Deoarece lungimea flăcării dispozitivelor cu flacără cu gaz depășește adesea lungimea pistolului cu plasmă, rezultă un „paradox”: pulberile de metal cu granulație grosieră se încălzesc mai puternic în dispozitivele de pulverizare cu flacără de pulbere decât în ​​dispozitivele de pulverizare cu plasmă mai puternice și „fierbinți”. .

2. „Viteza particulelor în timpul pulverizării cu plasmă nu este suficientă pentru a produce acoperiri dense.”

Debitul gazului și al particulelor din acesta este determinat nu de principiul formării flăcării, ci numai de proiectarea dispozitivului. În prezent, există dispozitive industriale de pulverizare cu plasmă cu duză Laval care asigură particulelor cu viteză supersonică.

3. „Numai unitățile scumpe de pulverizare cu plasmă în vid sunt potrivite pentru pulverizarea metalelor, în timp ce unitățile de pulverizare cu plasmă atmosferică sunt nepotrivite din cauza oxidării particulelor de metal.”

În mod ciudat, se aude destul de des o astfel de afirmație, chiar și de la oameni care practic sunt implicați în pulverizarea cu plasmă, în special în ceea ce privește acoperirile MCrAlY pentru paletele turbinelor cu gaz. De fapt, în această afirmație există o înlocuire tipică a conceptelor: acoperirile pur metalice din aliaje de nichel cu punct de topire scăzut obținute prin pulverizarea cu plasmă în vid (VPS) sunt într-adevăr mai bune decât pulverizarea atmosferică (APS), dar nu datorită oxidării particulelor în plasma, dar cu totul un alt motiv, care va fi discutat în secțiunea despre pulverizarea cu plasmă în vid. Oxidarea particulelor de metal în ambele metode are loc în același mod.

Dispozitivele de pulverizare cu plasmă atmosferică nu sunt diferite de dispozitivele de pulverizare cu plasmă în vid. Diferența nu constă în dispozitivele în sine, ci în modul în care este organizat procesul de depunere: depunerea atmosferică se realizează în aer, dar la depunerea în vid atât plasmatronul, cât și piesa care este pulverizată sunt într-o cameră de vid sub vid. Este clar că depunerea atmosferică este mult mai accesibilă și mai ieftină decât depunerea în vid; în plus, pentru piese mari, depunerea în vid devine pur și simplu imposibilă din cauza dimensiunii nerealiste a camerei de vid. Plasmatronii înșiși pot fi utilizați atât pentru depunerea în atmosferă, cât și pentru depunerea în vid.

Pentru a explica mai clar caracteristicile pulverizării cu plasmă, să trecem la luarea în considerare a diferitelor modele care există astăzi.

Plante de pulverizare cu plasma

Dispozitivele de pulverizare cu plasmă vin într-o mare varietate de modele. Le vom considera de la cele mai „tradiționale” la cele mai „avansate”.

Cele mai comune dispozitive sunt cele cu un catod și un anod, iar pulberea introdusă în afara unei duze scurte, perpendicular pe axa flăcării.

Principiul de funcționare al unor astfel de dispozitive este prezentat în diagramă (Figura 28):

Orez. 28. Principiul pulverizării cu plasmă.

După cum se poate vedea din diagramă, duza scurtă a plasmatronului este, de asemenea, un anod. Pulberea este introdusă în afara duzei perpendicular pe axa flăcării, în imediata apropiere a arcului.

Cel mai popular dispozitiv de acest tip este plasmatronul de 3MB de la Sulzer Metco, care, cu mici modificări, există de mai bine de 40 de ani. Figura 29 prezintă modelele actuale din această serie cu o putere maximă de 40 kW.

Orez. 29. Plasmatron 3MB.

Un dispozitiv cu un singur catod puțin mai nou și mai puternic (55 kW) este plasmatronul F4, prezentat în Figura 30.

Orez. 30. Plasmatron F4.

Dispozitivul de 9MB este unul dintre cele mai puternice plasmatrone cu un singur catod de tip tradițional (80 kW la un curent de 1000 A și o tensiune de 80 V) produse tot de Sulzer Metco (Figura 31):

Orez. 31. Plasmatron 9MB

Plasmatronele tradiționale cu un singur catod de la alte companii diferă puțin de plasmatronele Sulzer Metco: toate funcționează la un debit de gaz relativ scăzut, scăzut (< 100 В) напряжении и большом (до 1000 А) токе дуги. Ни один из традиционных плазматронов не позволяет достичь частицам скорости звука.

Avantajul plasmatronilor cu un debit scăzut de gaz este capacitatea de a conferi particulelor o temperatură foarte ridicată (> 4000°C) datorită timpului relativ lung în care acestea rămân în zona fierbinte a flăcării de lângă arc. Astfel de temperaturi ridicate ale particulelor fac posibilă topirea aproape a oricăror materiale ceramice și metalice.

Dezvoltarea tehnologiei de pulverizare cu plasmă în ultimii douăzeci de ani s-a deplasat pe calea creșterii vitezei particulelor. Pentru a oferi particulelor o viteză mai mare, este necesară creșterea presiunii gazelor care formează plasmă în fața duzei, ceea ce duce automat la o creștere a debitului de gaz și o creștere a tensiunii arcului.

Un dispozitiv modern, puternic (până la 85 kW, curent până la 379 A, ​​tensiune până la 223 V) cu un catod și anod este plasmatronul 100HE al companiei americane Progressive Technologies Inc., care, datorită presiunii ridicate și debitul gazelor care formează plasmă, face posibilă atingerea vitezelor particulelor - apropiate de viteza sunetului (Figura 32):

Orez. 32. Plasmatron 100HE.

Datorită vitezei mari a gazului care formează plasmă, timpul de rezidență al particulelor în zona fierbinte a flăcării și, în consecință, temperatura acestora scade. Pentru a contracara acest lucru, este necesară creșterea puterii arcului și utilizarea unei cantități mari de hidrogen în gazul care formează plasmă, care, datorită procesului de disociere-asociere a moleculelor, prelungește zona fierbinte a flăcării. Astfel, plasmatronul 100HE realizează temperatura particulelor cu dimensiunea de 20-30 microni peste 2300°C la o viteză de aproximativ 250 m/sec, ceea ce face posibilă pulverizarea straturilor de Cr 3 C 2 - NiCr, Cr 2 O 3 și Al 2 O 3 cu porozitate scăzută.

A doua direcție de dezvoltare, în combinație cu creșterea consumului de gaz, este împărțirea unui arc în trei părți, ceea ce îmbunătățește stabilitatea și uniformitatea flăcării, reduce uzura electrozilor și crește puterea totală a flăcării. Un exemplu tipic de astfel de dispozitiv este cel mai recent plasmatron TriplexPro TM -210 de la Sulzer Metco cu un anod și trei catozi, o putere maximă de 100 kW (Figura 33):

Orez. 33. Plasmatron TriplexPro TM.

1 – partea din spate a corpului; 2 – stiva de anozi; 3 – partea din față a corpului; 4 – izolator; 5 – piuliță de îmbinare; 6 – trei catozi într-un bloc ceramic; 7 – element de stivă anodică; 8 – canal plasmatic; 9 – duză cu trei duze pentru pulbere.

Tehnologia Triplex de la Sulzer Metco a intrat în industria de pulverizare termică în anii 1990. Aceste dispozitive au, în comparație cu plasmatronii cu un singur arc, o durată de viață semnificativ mai lungă și stabilitatea rezultatelor depunerii. Pentru multe pulberi comerciale, plasmatronele Triplex pot îmbunătăți, de asemenea, productivitatea și eficiența pulverizării, menținând în același timp calitatea acoperirii.

GTV GmbH a lansat, ocolind brevetul Sulzer Metco pentru plasmatronele cu trei catozi, dispozitivul GTV Delta cu un catod și trei anozi, care, în principiu, este o compilație degradată a TriplexPro (Figura 34):

Orez. 34. GTV Delta plasmatron.

Ultima, a treia direcție de dezvoltare este abandonarea aportului radial de pulbere în favoarea uneia mult mai raționale - axiale. Elementul cheie de design al unui plasmatron cu injecție axială de pulbere, Convergens, a fost inventat în 1994 de americanul Lucian Bogdan Delcea.

În prezent, există un singur dispozitiv similar - plasmatronul Axial III, cu o putere maximă de 150 kW, produs de compania canadiană Mettech, care combină toate cele trei direcții de dezvoltare (debit mare de gaz, trei arcuri și intrare axială de pulbere). Unitățile de pulverizare cu plasmă cu plasmatron Axial III sunt, de asemenea, fabricate și distribuite de compania germană Thermico GmbH.

Figurile 35, 36 și 37 prezintă dispozitivul Axial III în sine și diagrama de proiectare a acestuia:

Orez. 35. Plasmatron Axial III.

Orez. 36. Vedere a dispozitivului Axial III din partea duzei.

Orez. 37. Schema schematică a Axial III.

Toate instalațiile moderne de pulverizare cu plasmă sunt automate, adică controlul surselor de curent, al sistemului de răcire cu apă și al debitului de gaz este reglat de un sistem CNC cu vizualizare și salvare a rețetelor pe computer. De exemplu, plasmatronul Axial III este furnizat de Thermico GmbH complet cu un sistem de control computerizat care aprinde independent arcurile și intră în modul de funcționare, selectează rețetele de pulverizare și controlează toți parametrii principali: fluxul a trei gaze care formează plasmă (argon, azot și hidrogen), curenți de arc, parametrii sistemului de răcire cu apă. Același sistem automat controlează și alimentatorul de pulbere.

Mențiune specială trebuie făcută despre alimentatorul cu pulbere Thermico. Acesta, cel mai „avansat” dispozitiv din lume de astăzi, permite nu numai reglarea constantă a fluxului de masă al pulberii și a fluxului de gaz purtător (azot sau argon), dar permite și utilizarea de pulberi cu granulație fină cu săraci. fluiditate, nepotrivită, de exemplu, pentru alimentatoarele Sulzer Metco.

Autorul a lucrat personal cu plasmatronul Axial III de mult timp și poate spune din propria experiență că, în ciuda unor defecte de design, acest plasmatron este cel mai avansat dispozitiv de pulverizare termică, combinând avantajele pulverizării de mare viteză cu o temperatură ridicată strict. micsorarea flacarii. Principalul avantaj al Axial III este aportul axial de pulbere.

Avantajele introducerii axiale de pulbere

Injecția axială de pulbere este un salt cuantic în tehnologia de pulverizare cu plasmă. Ideea aici nu este doar că, la intrarea axială, pierderile de pulbere sunt reduse semnificativ, ci și că se deschide posibilitatea de a pulveriza materiale pulbere complet diferite care nu sunt adecvate pentru intrarea radială. Deoarece acest aspect este esențial important pentru înțelegerea secțiunilor următoare, ne vom opri mai detaliat asupra lui.

Deci, ce se întâmplă când pulberea este introdusă radial în jetul de flacără la ieșirea duzei? Enumerăm dezavantajele unei astfel de intrări:

1. Doar pulberile cu fracțiuni foarte înguste sunt potrivite pentru injecția radială, pentru care este necesar să se selecteze cu precizie presiunea gazului purtător. Ce înseamnă acest lucru?: Dacă presiunea gazului purtător este insuficientă, particulele de pulbere vor „sari” de pe jetul de flacără; dacă presiunea gazului purtător este prea mare, vor „trage prin” această flacără; dacă pulberea constă din particule de diferite dimensiuni, atunci este, în principiu, imposibil să se selecteze presiunea „corectă” a gazului purtător: particulele cele mai mici vor „sără” întotdeauna, iar cele mai mari vor „traversa”, adică este că niciuna dintre aceste particule nu va fi în acoperirea pulverizată, nu va exista, ci doar câteva particule „medie”. Pulberile cu granulație fină sunt deosebit de dificil de introdus datorită dispersiei lor crescute de către gazul purtător (un nor de praf tipic în jurul unei torțe).
2. Când se introduce pulbere radială, este imposibil să se utilizeze în amestecul de pulbere nu numai particule de diferite dimensiuni, ci și densități diferite (mase diferite) din același motiv: particulele mai grele zboară prin flacără mai ușor decât cele mai ușoare. Astfel, încercarea de a utiliza amestecuri complexe de pulbere va avea ca rezultat o denaturare a compoziției de acoperire în comparație cu compoziția amestecului de pulbere.
3. O creștere a vitezei gazelor de formare a plasmei complică injectarea radială a pulberii, deoarece intervalele presiunilor necesare ale gazului purtător și distribuțiile dimensiunilor particulelor sunt în continuare restrânse. În practică, aceasta înseamnă următoarele: cu cât viteza flăcării este mai mare, cu atât eficiența pulverizării este mai mică în timpul injectării radiale a pulberii. Este imposibil sub nicio formă să introduceți toată pulberea în flacără fără pierderi.
4. Amplasarea duzelor de pulbere lângă zona de flacără fierbinte determină încălzirea acestora, care este compensată doar prin răcirea de către gazul care transportă pulberea. Dacă viteza gazului de răcire nu este suficientă pentru răcire, atunci particulele de pulbere se pot lipi de marginile orificiului duzei, formând căderi. Piesele blocate se desprind periodic din duză, cad în flacără și provoacă un defect caracteristic - „scuipat”, ducând la formarea de incluziuni poroase grosiere în acoperire. Deoarece debitul gazului purtător este strict legat de parametrii flăcării (a se vedea punctul 1), apare o problemă: pentru unele pulberi pur și simplu nu există parametri care să elimine efectul de „scuipat”, mai ales dacă aceste pulberi sunt cu punct de topire scăzut și /sau granulație fină.

Trecerea la injecția axială de pulbere vă permite să scăpați complet de problemele de mai sus:

1. Presiunea și viteza gazului purtător nu mai sunt legate de parametrii de flacără și de pulbere. Singura condiție este ca presiunea gazului purtător să fie puțin mai mare decât presiunea gazului care formează plasmă în duză în punctul în care este introdusă pulberea. Datorită aportului axial, orice pulbere este complet captată de flacără.
2. Este întotdeauna posibil să se selecteze o presiune a gazului purtător la care să nu aibă loc „scuipat” asociat cu lipirea pulberii de marginea orificiului din duza de pulbere.
3. Este posibil să se utilizeze amestecuri de pulbere de orice complexitate și compoziție fracționată. Particulele de diferite dimensiuni vor dobândi viteze și temperaturi diferite, dar toate vor lua parte în cele din urmă la formarea acoperirii. Faptul că particulele mici devin semnificativ mai fierbinți decât cele mari atunci când sunt introduse axial într-o flacără de plasmă deschide noi posibilități pentru proiectarea amestecurilor de pulbere. Partea principală a acestei cărți este dedicată creării unor astfel de compoziții polifracționale.

Autorul a fost foarte norocos să fi avut la dispoziție timp de mulți ani un plasmatron Axial III cu injecție axială de pulbere. Dacă nu ar fi acest lucru, crearea de noi acoperiri multicomponente ar fi pur și simplu imposibilă.

Tabel rezumativ al dispozitivelor de pulverizare termică

Pentru a generaliza, compara direct și sistematiza toate metodele de pulverizare termică, să comparăm proprietățile dispozitivelor tipice, precum și prețurile lor aproximative într-un singur tabel (Tabelul 2):

Masa 2. Comparația dispozitivelor de pulverizare termică.

Proprietăți și caracteristici	* Metode de pulverizare termică
	1	2	3	4	5	6	7	8
Folosind pulbere sau sârmă	sârmă	pudra	sârmă	pudra	pudra	pudra	sârmă	pudra
Viteza maxima particule pulverizate, m/sec	100	50	200	800	1200	1000	100	400
Temperatura maxima particule pulverizate, °C	2800	2500	1700	1500	600	1200	> 4000	> 4000
Dimensiunea particulelor care se formează acoperire, microni	0,1 – 1000	10 – 150	0,1 – 1000	10 – 100	10 – 100	10 – 100	0,1 – 1000	1 – 50
Eficiența pulverizării prin pulverizare material	—	+	—	+++	+++	+++	—	++
Eficiența pulverizării după debit	–	+++	—	—	—	—	++	–
Porozitate minimă acoperire, % vol.	10-15	10-25	5-10	2-3	< 1	< 1	5-10	0,5-3
Putere termala dispozitive, kW	10-30	10-50	30-100	50-250	30-85	< 20	20-150	25-150
Performanţă pulverizare, kg/oră	2-5	5-10	2-5	5-10	10-20	< 1	10-30	2-5
Prevalența dispozitive comerciale și piese de schimb pe piața mondială	Mult dispozitive	Mult dispozitive	Puțini dispozitive	Mult dispozitive	Puțini dispozitive	Nu dispozitive	Mult dispozitive	Mult dispozitive
Mobilitatea dispozitivului	+++	+++	–	–	+++ pentru - pentru ceilalti	—	+++	– pentru APS
Zgomotul dispozitivului	—	+++	—	—	—	—	—	—
Emisia de vapori si praf fin	—	++	—	++	+++	++	—	–
Prețul dispozitivelor individuale, €	2.000-	2.000-	10.000-	10.000-	10.000-	Nu	10.000-	5.000-
Prețul automatizat instalatii fara periferice, €	Nu	30.000-	Nu	100.000-	100.000-	Nu	Nu	100.000-
Prețul automatizat instalaţii cu periferie „sub cheie": cabină izolată fonic, filtru-ventilatie instalatie, robot etc., €	Nu	100.000-	Nu	200.000-	200.000-	Nu	Nu	200.000-
Cost comparativ functionare tinand cont de consumabile materiale (cu excepția pulberilor și fire), durata de viață a dispozitivului și piese de schimb,	10-15	5-15	30-60	40-100	40-100	> 100	5-30	30-150

* Numerotarea metodelor:

1. Pulverizare cu flacără pe sârmă
2. Pulverizare pulbere de flacără
3. Pulverizare cu flacără supersonică cu sârmă
4. Pulverizare cu flacără supersonică (HVOF și HVAF)
5. Pulverizare cu pulbere la rece
6. Pulverizare de pulbere de detonare
7. Pulverizare cu arc electric cu fir
8. Pulverizare cu pulbere cu plasmă (APS și VPS)

Suprafața cu plasmă este o metodă inovatoare de aplicare a acoperirilor speciale cu o rezistență ridicată la uzură pe suprafața produselor uzate. Se efectuează pentru restaurarea pieselor și mecanismelor mașinii, precum și în timpul producției lor.

1 Suprafața cu plasmă - informații generale despre tehnică și avantajele acesteia

O serie de componente și mecanisme ale diferitelor dispozitive și mașini funcționează astăzi în condiții dificile, care necesită ca produsele să îndeplinească mai multe cerințe simultan. Acestea sunt adesea solicitate să reziste influenței mediului chimic agresiv și a temperaturilor ridicate și, în același timp, să își mențină caracteristicile de rezistență ridicată.

Este aproape imposibil să faci astfel de unități din orice metal sau alt material. Și din punct de vedere financiar, nu este practic să implementezi un proces de producție atât de complex.

Este mult mai rezonabil și mai profitabil să produci astfel de produse dintr-un singur material durabil și apoi să le aplici anumite acoperiri de protecție - rezistente la uzură, rezistente la căldură, rezistente la acid și așa mai departe.

Ca atare „protecție”, puteți utiliza acoperiri nemetalice și metalice, care diferă unele de altele în compoziția lor. O astfel de pulverizare face posibilă conferirea produselor dielectrice, termice, fizice și alte caracteristici necesare. Una dintre cele mai eficiente și în același timp universale metode moderne de acoperire a materialelor cu un strat protector este pulverizarea și suprafața cu arc de plasmă.

Esența utilizării plasmei este destul de simplă. Pentru acoperire, materialul este utilizat sub formă de sârmă sau pulbere fină granulată, care este alimentată într-un jet de plasmă, unde este mai întâi încălzită și apoi topită. În starea topită, materialul de protecție ajunge pe piesa supusă suprafeței. În același timp, are loc încălzirea sa continuă.

Avantajele acestei tehnologii sunt:

• fluxul de plasmă vă permite să aplicați materiale cu parametri diferiți și în mai multe straturi (din acest motiv, metalul poate fi tratat cu diferite acoperiri, fiecare având propriile caracteristici de protecție);
• proprietățile energetice ale arcului de plasmă pot fi ajustate în limite largi, deoarece este considerată cea mai flexibilă sursă de căldură;
• fluxul de plasmă se caracterizează printr-o temperatură foarte ridicată, datorită căreia topește cu ușurință chiar și acele materiale care sunt descrise ca având refractaritate ridicată;
• parametrii geometrici și forma piesei pentru suprafață nu limitează capacitățile tehnice ale metodei cu plasmă și nu reduc eficacitatea acesteia.

Pe baza acestui fapt, putem concluziona că nici vidul, nici galvanic, nici nicio altă opțiune de pulverizare nu poate fi comparată în ceea ce privește eficacitatea cu plasma. Cel mai adesea este folosit pentru:

• întărirea produselor care sunt supuse unor sarcini mari constante;
• protecția împotriva uzurii și a ruginii elementelor de închidere și control și supapelor de închidere (pulverizarea metalului cu plasmă crește foarte mult durabilitatea acestora);
• protecție împotriva efectelor negative ale temperaturilor ridicate, care provoacă uzura prematură a produselor utilizate de fabricile de sticlă.

2 Tehnologia suprafeței descrise și subtilitățile acesteia

Suprafața metalului cu plasmă se realizează folosind două tehnologii:

• o tijă, o sârmă sau o bandă este introdusă în flux (acţionează ca material de umplutură);
• Un amestec de pulbere este introdus în jet, care este captat și transferat la suprafața produsului sudat prin gaz.

Jetul de plasmă poate avea diferite configurații. Conform acestui indicator, acesta este împărțit în trei tipuri:

• Jet închis. Cu ajutorul acestuia, cel mai adesea se realizează depunerea, metalizarea și întărirea metalului. Arcul în acest caz este caracterizat de o intensitate relativ scăzută a fluxului de flăcări, care este cauzată de un nivel ridicat de transfer de căldură în atmosferă. În aranjamentul descris, anodul este fie canalul arzătorului, fie duza acestuia.
• Jet deschis. Cu acest aranjament, piesa se încălzește mult mai mult; anodul este tija sau piesa în sine. Un jet deschis este recomandat pentru aplicarea straturilor de protecție sau pentru tăierea materialului.
• Opțiune combinată. Un aspect conceput special pentru suprafața cu pulbere cu plasmă. Cu această opțiune, două arce sunt aprinse în același timp, iar anodul este conectat la duza arzătorului și la produsul sudat.

Pentru orice amenajare, gazele folosite pentru a forma flacara sunt oxigen, argon, aer, heliu, hidrogen sau azot. Experții spun că heliul și argonul asigură depunerea și suprafața metalului de cea mai înaltă calitate.

3 Lanternă cu plasmă combinată pentru suprafață

Suprafața cu pulbere cu plasmă la majoritatea întreprinderilor moderne se realizează în unități combinate. În ele, pulberea de umplutură metalică este topită între o duză a pistolului și un electrod de wolfram. Și în timp ce arcul arde între piesă și electrod, începe încălzirea suprafeței produsului sudat. Datorită acestui fapt, are loc fuziunea rapidă și de înaltă calitate a metalului de bază și de umplutură.

Lanterna combinată cu plasmă asigură un conținut scăzut de material de bază depus, precum și cea mai mică adâncime de penetrare a acestuia. Aceste fapte sunt recunoscute ca principalul avantaj tehnologic al suprafeței folosind un jet de plasmă.

Suprafața de depus este protejată de influența nocivă a aerului ambiant prin gaz inert. Intră în duza (externă) a instalației și protejează în mod fiabil arcul, înconjurându-l. Un gaz de transport cu caracteristici inerte furnizează și amestecul de pulbere pentru aditiv. Vine dintr-un alimentator special.

În general, un plasmatron standard de tip combinat de acțiune, în care metalul este pulverizat și suprafațat, constă din următoarele părți:

• două surse de energie (una alimentează arcul „indirect”, cealaltă – cea „directă”);
• alimentator pentru amestec;
• rezistență (balast);
• orificiul în care este furnizat gazul;
• duză;
• oscilator;
• corpul arzatorului;
• conducta de alimentare cu gaz care transporta compozitia de pulbere.

4 Principalele caracteristici ale suprafețelor metalice folosind tehnologia cu plasmă

Performanța maximă a pistoletului cu plasmă se observă atunci când se utilizează un aditiv de sârmă care transportă curent. Arcul în acest caz arde între acest fir (este anodul) și catodul unității. Metoda descrisă topește ușor materialul de bază. Dar nu face posibilă crearea unui strat de suprafață uniform și subțire.

Dacă se utilizează pulbere, pulverizarea și suprafața fac posibilă obținerea stratului subțire specificat cu rezistență maximă la uzură și rezistență la căldură. De obicei, componentele amestecului de pulbere pentru suprafață sunt cobaltul și nichelul. După utilizarea unor astfel de pulberi, suprafața piesei nu trebuie prelucrată în continuare, deoarece stratul său protector nu are defecte.

Pulverizarea cu plasmă, în comparație cu suprafața, este descrisă de o viteză mai mare a jetului de plasmă și un flux de căldură mai dens. Acest fapt se datorează faptului că în timpul pulverizării se folosesc cel mai des metale și compuși cu un nivel ridicat de refractare (boruri, siliciuri, tantal, carburi, wolfram, oxizi de zirconiu, magneziu și aluminiu).

Să adăugăm că metoda de suprafață discutată în articol în caracteristicile sale tehnice (gama de tensiuni și curenți de funcționare, consum de gaz inert etc.) nu este mult diferită de. Și specialiștii au stăpânit la perfecțiune acest tip de sudare în aceste zile.

Aceasta este o metodă progresivă de acoperire, în care topirea și transferul materialului pe suprafața de restaurat se realizează cu un jet de plasmă. Plasma este o stare puternic ionizată a unui gaz în care concentrația de electroni și ioni negativi este egală cu concentrația ionilor încărcați pozitiv. Un jet de plasmă se obține prin trecerea unui gaz care formează plasmă printr-un arc electric atunci când este alimentat de o sursă de curent continuu cu o tensiune de 80-100 V.

Trecerea gazului într-o stare ionizată și dezintegrarea lui în atomi este însoțită de absorbția unei cantități semnificative de energie, care este eliberată atunci când plasma este răcită ca urmare a interacțiunii sale cu mediul și partea pulverizată. Acest lucru determină o temperatură ridicată a jetului de plasmă, care depinde de puterea curentului, tipul și debitul de gaz. Gazul care formează plasmă este de obicei argon sau azot și, mai rar, hidrogen sau heliu. Când se utilizează argon, temperatura plasmei este de 15.000-30.000 °C, iar azotul - 10.000-15.000 °C. Atunci când alegeți un gaz, trebuie luat în considerare faptul că azotul este mai ieftin și mai puțin rar decât argonul, dar pentru a aprinde un arc electric în el, este necesară o tensiune semnificativ mai mare, ceea ce determină cerințe sporite pentru siguranța electrică. Prin urmare, uneori, la aprinderea unui arc, se folosește argon, pentru care tensiunea de excitare și ardere a arcului este mai mică, iar azotul este utilizat în procesul de pulverizare.

Acoperirea se formează datorită faptului că materialul aplicat care intră în jetul de plasmă se topește și este transferat printr-un curent de gaz fierbinte pe suprafața piesei. Viteza de zbor a particulelor de metal este de 150-200 m/s la o distanță de la duză la suprafața piesei de 50-80 mm. Datorită temperaturii mai ridicate a materialului aplicat și vitezei de zbor mai mari, rezistența conexiunii dintre acoperirea cu plasmă și piesă este mai mare decât în ​​cazul altor metode de metalizare.

Temperatura ridicată și puterea mare în comparație cu alte surse de căldură sunt principalele diferențe și avantaje ale metalizării cu plasmă, oferind o creștere semnificativă a productivității procesului, capacitatea de a topi și de a depune orice materiale rezistente la căldură și la uzură, inclusiv aliaje dure și materiale compozite. , precum și oxizi, boruri, nitruri și etc., în diverse combinații. Datorită acestui fapt, este posibil să se formeze acoperiri multistrat cu diferite proprietăți (rezistente la uzură, ușor de spart, rezistente la căldură etc.). Acoperirile de cea mai înaltă calitate sunt obținute prin utilizarea materialelor de suprafață auto-fluxante.

Densitatea, structura și proprietățile fizice și mecanice ale acoperirilor cu plasmă depind de materialul aplicat, dispersia, temperatura și viteza de coliziune a particulelor transferate cu piesa care este restaurată. Ultimii doi parametri sunt furnizați prin controlul jetului de plasmă. Proprietățile acoperirilor cu plasmă cresc semnificativ în timpul topirii lor ulterioare. Astfel de acoperiri sunt eficiente la impact și la sarcini mari de contact.

Principiul de funcționare și proiectare a pistoletului cu plasmă este ilustrat în Fig. 4,51. Un jet de plasmă este obţinut prin trecerea gazului care formează plasmă 7 printr-un arc electric creat între catodul de tungsten 2 şi anodul de cupru 4 atunci când la acestea este conectată o sursă de curent.

Catodul și anodul sunt separate unul de celălalt printr-un izolator 3 și sunt răcite continuu cu lichidul b (de preferință apă distilată). Anodul este realizat sub forma unei duze, al cărei design asigură compresia și o anumită direcție a jetului de plasmă. Compresia este facilitată și de câmpul electromagnetic care apare în jurul jetului. Prin urmare, gazul ionizat care formează plasmă părăsește duza plasmatron sub forma unui jet cu secțiune transversală mică, care asigură o concentrație mare de energie termică.

Orez. 4,51. Schema procesului de pulverizare cu plasma: 1 - dozator de pulbere; 2- catod; 3 - garnitura izolatoare; 4 - anod; 5 - gaz de transport; 6 - lichid de răcire; 7 - gaz formator de plasmă

Materialele aplicate sunt folosite sub formă de pulberi granulare cu dimensiunea particulelor de 50-200 microni, snururi sau sârmă. Pulberea poate fi introdusă în jetul de plasmă împreună cu gazul care formează plasmă sau din dozatorul 1 cu gazul de transport 5 (azot) în duza pistolului cu gaz și un fir sau un cablu este introdus în jetul de plasmă sub duza pistoletului cu plasmă. Înainte de utilizare, pulberea trebuie uscată și calcinată pentru a reduce porozitatea și pentru a crește aderența acoperirii la piesă.

Protecția jetului de plasmă și a particulelor de metal topit conținute în acesta de interacțiunea cu aerul poate fi realizată printr-un flux de gaz inert, care ar trebui să înconjoare jetul de plasmă. În acest scop, în plasmatron este prevăzută o duză suplimentară, concentrică cu cea principală, prin care se alimentează gaz inert. Datorită acesteia, oxidarea, nitrurarea și decarbonizarea materialului pulverizat sunt eliminate.

În exemplul luat în considerare, sursa de alimentare este conectată la electrozii pistoletului cu plasmă (circuit de conectare închis), astfel încât arcul electric servește doar la crearea unui jet de plasmă. Atunci când se folosește materialul aplicat sub formă de sârmă, la acesta se poate conecta și sursa de alimentare. În acest caz, pe lângă jetul de plasmă, se formează un arc de plasmă, care participă și la topirea tijei, datorită căruia puterea pistoletului cu plasmă crește semnificativ.

Instalațiile moderne de suprafață cu plasmă au sisteme electronice de reglare a parametrilor procesului și sunt echipate cu manipulatoare și roboți. Acest lucru crește productivitatea și calitatea procesului de pulverizare și îmbunătățește condițiile de lucru ale personalului de exploatare.

Principalele diferențe dintre metalizarea cu plasmă și alte metode de topire sunt temperatura mai mare și puterea mai mare, ceea ce asigură o creștere semnificativă a productivității procesului și capacitatea de a aplica și topi orice materiale rezistente la căldură și rezistente la uzură (Fig. 4.8). Pentru pulverizarea cu plasmă, gazele de argon și azot sunt utilizate pentru a asigura temperatura jetului. Pentru metalizarea cu plasmă, sunt utilizate pe scară largă instalațiile UPU și UMN, al căror set include un rotator, o cameră de protecție, un distribuitor de pulbere, o sursă de alimentare și un panou de control.

Partea principală a instalației este plasmatronul, a cărui durată de viață este determinată de durabilitatea duzei. Perioada de funcționare a lanternei cu plasmă este scurtă, astfel încât piesele sale de uzură pot fi înlocuite. Sursele de curent sunt generatoarele de sudare PSO-500 sau redresoarele I PN-160/600.

Orez. 4.8. Schema procesului de pulverizare cu plasmă:

1 - dozator de pulbere; 2 - catod; 3 - garnitura izolatoare; 4 - anod; 5 - gaz de transport; 6 - lichid de răcire; 7 - gaz formator de plasmă

Argonul sau azotul mai puțin rar și mai ieftin este folosit ca gaz care formează plasmă. Cu toate acestea, aprinderea unui arc într-un mediu cu azot este mai dificilă și necesită o tensiune semnificativ mai mare, ceea ce reprezintă un pericol pentru personalul de exploatare. Este utilizată o metodă în care un arc este aprins într-un mediu cu argon cu o excitație și o tensiune de ardere a arcului mai scăzute și apoi comutat la azot. Gazul care formează plasmă este ionizat și părăsește duza plasmatron sub forma unui jet cu secțiune transversală mică. Compresia este facilitată de pereții canalului duzei și de câmpul electromagnetic care apare în jurul jetului. Temperatura jetului de plasmă depinde de puterea curentului, tipul și debitul de gaz și variază de la 10.000 la 30.000 °C; viteza de curgere a gazului este de 100-1500 m/s. Plasma cu argon are o temperatură de 15.000-30.000 °C, plasma cu azot - 10.000-15.000 °C.

În metalizarea cu plasmă, ca material aplicat se folosește pulbere granulată cu o dimensiune a particulelor de 50-200 microni. Pulberea este introdusă în zona arcului printr-un gaz de transport (azot), topită și transferată pe piesă. Viteza de zbor a particulelor de pulbere este de 150-200 m/s, distanța de la duză la suprafața piesei este de 50-80 mm. Datorită temperaturii mai ridicate a materialului aplicat și vitezei de zbor mai mari a particulelor pulverizate, rezistența conexiunii dintre acoperire și piesă în această metodă este mai mare decât în ​​cazul altor metode de metalizare.

Metalizarea cu plasmă, care are loc la o temperatură ridicată a jetului de plasmă, face posibilă aplicarea oricărui material

materiale, inclusiv cele mai rezistente la uzură, dar acest lucru ridică problema prelucrării ulterioare a materialelor super-dure și rezistente la uzură.

Utilizarea radiației laser pulsate, a cărei durată este de milisecunde, face posibilă obținerea unor zone afectate termic minime care nu depășesc câteva zeci de microni. Volumele minime de topitură și aportul minim de căldură în piesa care este sudată fac posibilă reducerea deformațiilor longitudinale și transversale și, prin urmare, menținerea dimensiunilor de precizie ale piesei în intervalul de toleranță de câțiva microni. Precizia de ghidare și acțiunea locală a fasciculului laser permite sudarea unor zone geometrice strict definite ale piesei, oferind o toleranță minimă pentru prelucrare, care este de 0,2-0,5 mm. Deoarece în timpul placajului cu laser pulsat zonele afectate de căldură sunt foarte mici, substratul rămâne practic rece, iar viteza de răcire a fazei lichide a topiturii metalice ajunge la 102-103 °C/s. În aceste condiții are loc un proces de autocălire, care duce la formarea unei structuri extrem de fin dispersate cu rezistență sporită la uzură.

În comparație, aproape toate diferențele tehnice fundamentale dintre placarea cu arc electric și tehnologiile de placare cu laser pulsat sunt o consecință a faptului că arcul este o sursă de energie de sudare concentrată, iar fasciculul laser este o sursă de energie foarte concentrată. Suprafața cu laser pulsat, în comparație cu suprafața cu arc electric, se caracterizează prin volume minime de topire, zone afectate de căldură și, în consecință, o contracție transversală și longitudinală semnificativ mai mică.

După suprafața arcului electric, toleranțele pot ajunge la câțiva milimetri, ceea ce necesită prelucrare ulterioară. Utilizarea unui arc electric ca sursă de energie este însoțită de efectul său puternic asupra fazei lichide a topiturii de metal, rezultând în formarea de tăieturi care nu apar în timpul placajului cu laser. Suprafața cu arc electric necesită încălzirea preliminară și concomitentă a zonelor de sudură și tratamentul termic ulterior și tipul de suprafață cu laser.

Tehnologia de suprafață cu laser poate fi utilizată pentru a reface matrițele uzate, matrițele și pentru a elimina diferitele defecte formate în timpul procesului de fabricație a matrițelor și matrițelor. Tipuri de defecte eliminate folosind placarea cu laser: locuri de testare a durității HRC, fisuri, spărturi, zgârieturi, cavități și pori, fisuri adânci, locuri de lipire adezive. Procesul tehnologic de suprafață cu laser este o furnizare simultană de radiație laser și sârmă de umplere la locul defectului într-un mediu cu gaz inert. Materialul de umplutură, topindu-se, umple locul defectului. După suprafața cu laser, este necesară o prelucrare mecanică minimă în comparație cu metodele tradiționale de suprafață. Precizia ridicată a îndreptării fasciculului laser către locația defectului, localitatea acțiunii radiației laser face posibilă fuzionarea unor zone strict definite ale pieselor defecte (Fig. 4.9).

Durata scurtă a procesului, durata pulsului laser de câteva milisecunde, precum și dozarea precisă a energiei asigură zonele afectate de căldură minime și absența uzurii pieselor. Suprafața cu laser poate reduce semnificativ intensitatea forței de muncă a reparațiilor sculelor și, în consecință, costul prin eliminarea din proces preîncălzirea, tratamentul termic ulterior și necesitatea de a îndepărta stratul de crom de pe suprafață și aplicarea lui ulterioară dacă piesa este cromată. -placat. Avantajele placajului cu laser sunt enumerate în tabel. 4.2.

Pentru a preveni oxidarea metalului topit, zona de suprafață este protejată cu gaze inerte, de exemplu, un amestec de argon și heliu. Pentru suprafața unor componente de dimensiuni mari (până la câțiva metri lungime), se folosesc sisteme laser cu stare solidă echipate cu sisteme de fibră optică. A fost dezvoltată o tehnologie pentru eliminarea defectelor sub formă de fisuri netraversante, la cald și la rece, formate în timpul sudării cu arc electric cu electrozi stick folosind radiația laser pulsată de la laserele cu stare solidă.

Sudarea mai multor fisuri cu ajutorul radiației laser pulsate face posibilă implementarea așa-numitului mod de sudare „la rece”, în care sudura în zona reparată nu se încălzește, ceea ce permite menținerea rezistenței mecanice a îmbinării sudate și evitarea călirii metal în sudare.

Utilizarea unui sistem de fibră optică lungime de câțiva metri permite efectuarea reparațiilor în locurile cele mai greu accesibile. Această tehnologie poate fi folosită pentru eliminarea diferitelor defecte formate în timpul sudării cu arc electric - fisuri, atât la rece, cât și la cald, cavități, cratere, fistule, subtăieri.

Datorită naturii și condițiilor de funcționare, suprafața laterală a palelor turbinei de înaltă presiune este supusă microdeteriorării din cauza influențelor mecanice, chimice și termice. Analiza deteriorării arată că aproximativ 70% din numărul lor total sunt piese cu defecte de suprafață până la 0,4-2,0 mm adâncime. Utilizarea sistemelor de fibră optică pentru livrarea unui fascicul laser la locul defectului deschide posibilitatea reparării unei pale de turbină fără a o demonta. Dimensiunea zonei afectate termic nu depășește 15 µm. Structura stratului depus este fin dispersată.

Orez. 4.11. Secțiune transversală la locul tubului nesudat al secțiunii frigiderului

Orez. 4.12. Șlefuirea locului defectului prelucrată în modul sudare-lipire

În timpul procesului de fabricație a secțiunilor de apă pot apărea defecte sub formă de lipituri lipsă. A fost dezvoltată o tehnologie pentru a elimina scurgerile secțiunilor folosind lipirea-sudare cu laser pulsat (Fig. 4.11 și 4.12).

Pentru a elimina scurgerile dintr-o cusătură lipită, se utilizează radiația laser pulsată de la un laser cu stare solidă. Un sistem de televiziune încorporat în emițătorul laser folosind desemnarea țintei bazată pe un laser He - Ne (heliu - neon) vă permite să direcționați cu precizie fasciculul laser către locul defectului. Echiparea laserului cu un sistem de fibră optică vă permite să eliminați defectele din locuri greu accesibile și să faceți o tranziție rapidă de la un defect la altul.

Pulverizarea cu plasmă (sau, cu alte cuvinte, metalizarea prin difuzie) este o modalitate eficientă de a schimba proprietățile fizice și mecanice, precum și structura suprafeței principale. Prin urmare, este adesea folosit în scopuri decorative și pentru a crește durabilitatea produsului final.

Principiul pulverizării cu plasmă

Ca și metodele tradiționale de acoperire a suprafeței, metalizarea prin difuzie implică depunerea unui strat dintr-un alt metal sau aliaj pe suprafața metalului, care are proprietățile necesare utilizării ulterioare a piesei - culoarea dorită, rezistența la coroziune, duritatea. Diferențele sunt următoarele:

1. Plasma la temperatură înaltă (5000 - 6000 °C) accelerează semnificativ procesul de acoperire, care poate dura o fracțiune de secundă.
2. În timpul metalizării prin difuzie într-un jet de plasmă, elementele chimice din gazul în care se efectuează tratarea pot difuza și în straturile de suprafață ale metalului. Astfel, prin ajustarea compoziției chimice a gazului, este posibil să se realizeze o saturație combinată a suprafeței metalului cu atomi ai elementelor dorite.
3. Uniformitatea temperaturii și presiunii din interiorul jetului de plasmă asigură o calitate înaltă a acoperirilor finale, care este foarte dificil de realizat cu metodele tradiționale de metalizare.
4. Pulverizarea cu plasmă se caracterizează printr-o durată de proces extrem de scurtă. Ca rezultat, nu numai că productivitatea crește, ci și supraîncălzirea, oxidarea și alte fenomene de suprafață nedorite sunt eliminate.

Setări de lucru pentru implementarea procesului

Deoarece o descărcare electrică este folosită cel mai adesea pentru a iniția plasmă la temperatură înaltă - arc, scânteie sau impuls - echipamentul utilizat pentru această metodă de pulverizare include:

• Sursa de creare a descărcării: generator de înaltă frecvență sau convertor de sudură;
• O cameră etanșă de lucru în care este plasată piesa de prelucrat de metalizat;
• Un rezervor pentru gaz în atmosfera căruia se va forma plasmă la temperatură înaltă;
• O pompă sau unitate de vid care asigură presiunea necesară pentru pomparea mediului de lucru sau pentru a crea vidul necesar;
• Sisteme de control al proceselor.

Funcționarea unei torțe cu plasmă care efectuează pulverizarea cu plasmă are loc după cum urmează. Piesa pulverizată este fixată într-o cameră etanșă, după care o descărcare electrică este excitată între suprafețele electrodului de lucru (care include elementele pulverizate) și piesa de prelucrat. În același timp, un mediu lichid sau gazos este pompat prin zona de lucru cu presiunea necesară. Scopul său este de a comprima zona de descărcare, crescând astfel densitatea volumetrică a puterii sale termice. Plasma foarte concentrată asigură evaporarea dimensională a metalului electrodului și inițiază simultan piroliza mediului din jurul piesei de prelucrat. Ca rezultat, la suprafață se formează un strat cu compoziția chimică dorită. Prin modificarea caracteristicilor de descărcare - curent, tensiune, presiune - puteți controla grosimea și structura stratului de acoperire pulverizat.

Procesul de metalizare prin difuzie în vid are loc în mod similar, cu excepția faptului că compresia plasmei are loc datorită diferenței de presiune în interiorul și în afara coloanei sale.

Echipamente tehnologice, consumabile

Alegerea materialului electrodului depinde de scopul pulverizării și de tipul de metal care este prelucrat. De exemplu, pentru matrițele de întărire, cei mai eficienți electrozi sunt fabricați din aliaje fier-nichel, care sunt aliate suplimentar cu elemente precum crom, bor și siliciu. Cromul crește rezistența la uzură a acoperirii, borul crește duritatea, iar siliciul crește densitatea stratului de finisare.

La metalizarea în scop decorativ, principalul criteriu de alegere a metalului electrodului de lucru este configurația suprafeței de pulverizat, precum și aspectul acesteia. Depunerea cuprului, de exemplu, se realizează folosind electrozi din cupru electric M1.

O componentă structurală importantă a procesului este compoziția mediului. De exemplu, dacă este necesar să se obțină nitruri și carburi foarte rezistente în stratul pulverizat, mediile organice care conțin carbon sau azot trebuie să fie prezente în gaz.

Prelucrarea ulterioară a stratului finit

Datorită naturii procesului, densitatea stratului pulverizat și puterea aderenței acestuia la metalul de bază nu sunt întotdeauna suficiente pentru a asigura durabilitatea acoperirii. Prin urmare, adesea după prelucrare, piesa este supusă topirii ulterioare a suprafeței folosind o flacără de oxigen-acetilenă sau în cuptoare termice. Ca rezultat, densitatea acoperirii crește de câteva ori. După aceasta, produsul este șlefuit și lustruit cu scule din carbură.

Ținând cont de finisarea ulterioară a produsului, grosimea stratului de metal după prelucrare este considerată a fi de cel puțin 0,8 - 0,9 mm.

Pentru a conferi piesei proprietăți de rezistență finale, aceasta este călită și călită folosind condițiile tehnologice recomandate pentru metalul de bază.

Pulverizarea cu plasmă crește rezistența la căldură, rezistența la uzură și duritatea produselor, crește capacitatea acestora de a rezista proceselor de coroziune, iar pulverizarea în scopuri decorative îmbunătățește semnificativ aspectul pieselor.

Limitările tehnologiei de pulverizare cu plasmă de difuzie sunt complexitatea excesivă a configurației piesei de prelucrat, precum și complexitatea relativă a instalațiilor utilizate.

Dacă cerințele pentru uniformitatea stratului rezultat nu sunt ridicate, se pot utiliza instalații mai simple, care amintesc structural de mașinile de sudat semiautomate. În acest caz, pulverizarea cu plasmă se efectuează într-o bulă de aer, care se formează atunci când zona de tratament este suflată de un compresor. Electrozii, care conțin metalul pulverizat, se mișcă secvenţial de-a lungul conturului produsului. Pentru a îmbunătăți aderența metalului pulverizat la bază, materialul de umplutură este de asemenea introdus în zona de pulverizare.