Плазменная сварка и наплавка. Плазменная наплавка Источники тока для плазменной наплавки

Плазменно-порошковая наплавка (Plasma transfer Arc, PTA)

Плазма - нагретый до высокой температуры сильно ионизированный газ, достигающий температуры +10 … 18 тыс. С. Плазменная струя образуется в специальных горелках - плазмотронах. Катодом является неплавящий вольфрамовый электрод. Струя плазменного газа со скоростью потока до 15 000 м/сек захватывает и подаёт порошок на поверхность детали.

Преимущества плазменно-порошковой наплавки:

1. Высокая концентрация тепловой мощности.
2. Минимальная ширина зоны термического влияния, отсутствие поводок.
3. Толщина наплавляемого слоя от 0,1 мм до нескольких мм.
4. Наплавка разных износостойких материалов на стальную деталь.
5. Плазменная закалка поверхности изделия.
6. Незначительное перемешивание наплавляемого материала с основой.

АО "Плакарт" обладает значительным опытом решений плазменно-порошковой наплавки. Данный метод нанесения износостойкого покрытия обеспечивает высокое качество и однородность наплавленного металла.

Применения:

• Защита от коррозии и износа деталей запорной и запорно-регулирующей арматуры: арматура для судостроительной и химической промышленности, энергетическая арматура, нефтегазовая арматура. Безотказная работа наплавленных деталей запорной арматуры более 10 лет. Износостойкая арматура (седла, шиберы, штоки) горнодобывающей промышленности.
• Упрочнение износостойкими покрытиями высоконагруженных деталей (горловых колец и клапанов и др.)

После плазменно-порошковой наплавки детали выдерживают влияние агрессивных химических сред, повышенные температуры, сохраняют высокие прочностные характеристики.

В компании ООО «Гидротехтрейд » производится плазменная наплавка и напыление для восстановления и ремонта изношенных деталей машин, упрочнения поверхностей деталей, работающих при высоких нагрузках. Данный способ позволяет получить тонкий равномерный слой покрытия с беспористой поверхностью, не требующей дополнительной обработки.

Плазменная наплавка металла позволяет придавать рабочим поверхностям изделий износостойкость, жаропрочность, кислотоупорность, теплопроводность и ряд иных дополнительных свойств. С помощью наплавки специалисты нашего технического центра получают разнообразные изделия и детали: валы, зубья ковшей экскаваторов, поршни, штоки, подшипники и т. д.

Виды плазменных наплавок

В зависимости от компоновки различают следующие виды плазменной наплавки:

• открытая плазменная струя (для резки металла и нанесения покрытий);
• закрытая плазменная струя (для закалки, металлизации и напыления порошков.);
• комбинированная струя (при наплавке порошком).

Специалисты «Гидротехтрейд » осуществляют плазменную наплавку различными способами, с использованием современной техники и оборудования. Одним из наиболее распространённых методов является плазменно порошковая наплавка, позволяющая наносить порошковые покрытия толщиной от 0,5 до 4,0 миллиметров. При использовании данного метода действует основная дуга, горящая между изделием и электродом и косвенная дуга, горящая между электродом и плазмообразующим соплом.

При необходимости может производиться плазменно-дуговая наплавка. Её преимущества в том, что она позволяет осуществлять наплавку композиционных материалов, при этом нанесение покрытий осуществляется пошагово.

Одним из основных методов повышения надежности и ресурса стеклоформ, клапанов, запорной арматуры является плазменная наплавка (Plasma transfer Arc, PTA).

Использование метода плазменно-порошковой наплавки позволяет существенно повысить качество наплавляемых деталей, увеличить производительность и придать особые свойства наплавляемой поверхности.

Выбор в сторону метода PTA крупнейшими производителями и потребителями запорной арматуры, формокомплектов для производства стекла, клапанов - подтверждает выгоды использования метода плазменно-порошковой наплавки, поскольку получаемый наплавленный слой с повышенными свойствами позволяет существенно повысить сроки службы деталей и узлов, продлить межремонтные интервалы и сократить затраты на капитальный и текущий ремонт.

Установки плазменной наплавки KSK предназначены для наплавки деталей от колец и клапанов до чистовых стекольных форм и деталей запорной арматуры.

• Повышение конкурентоспособности: предлагаемые нами методы применяются всеми ведущими зарубежными производителями арматуры, стекла, клапанов, валков.
• Увеличение межремонтных циклов: срок эксплуатации деталей увеличивается от 3 до 10 раз.
• Сокращение простоев: уменьшение количества остановок, и, соответственно, меньше времени на отладку оборудования для выхода на нужный режим.

Профессиональное оборудование для наплавки

Компания ООО «Метсол» представляет вниманию потенциальных заказчиков автоматические установки плазменной наплавки от чешского производителя KSK. Оборудование предназначено для проведения наплавки уплотнительных и рабочих поверхностей, включая стеклоформы, седла запорно-регулирующей арматуры, кольца клапана, наплавки внутренних диаметров. Конструкция плазмотронов подходит для изделий различной формы и способов наплавки. Разработчики предлагают 7 типов плазматронов, гарантирующих даже при максимальном режиме работе эффективное охлаждение установки. В процессе работы допускается корректировка настроек сварочных программ оператором через сенсорный экран на панели пульта. Это позволяет уменьшить в тестовых образцах процент брака.

Качественный подход

Одним из направлений деятельности компании ООО «Метсол» является поставка, установка и наладка заказчикам установки плазменной наплавки в Екатеринбурге. Опытные специалисты эффективно решают производственные задачи на высоком профессиональном уровне. Сервисная служба владеет современными знаниями в области сварочных технологий и металлообработки. Решив купить автоматическую установку плазменной наплавки вы получите:

• Повышение конкурентоспособности на уровне ведущих зарубежных производителей арматуры, стекла, клапанов, валков.
• Увеличение межремонтных интервалов: срок эксплуатации деталей увеличивается от 3 до 10 раз.
• Сокращение простоев и количества остановок.

«Центр защитных покрытий - Урал» (ЦЗПУ) применяет технологию наплавки плазменно-порошковая наплавка, которая позволяет значительно повысить и стабилизировать качество наплавляемых деталей, сократить расход наплавочных материалов и затраты на механическую обработку наплавленных деталей. Брак при плазменной наплавке не превышает 1%, а его появление напрямую связано с нарушениями технологического процесса. Плазменно-порошковая наплавка осуществляется при наплавке деталей горловых колец и клапанов, чистовых стеклоформ и седел запорной арматуры порошковыми материалами. После плазменно порошковой наплавки детали способны выдерживать влияние агрессивных химических сред и повышенных температур, и при этом сохранять свои высокие прочностные характеристики. Плазменная наплавка очень эффективна при восстановлении изношенных шиберов и седел. Длительную и надежную работу наплавленных деталей запорной арматуры обеспечивают особая конструкция фонтанной арматуры и применение для наплавки седел и шиберов сплавов на никелевой основе с высокими твёрдостью и коррозионной стойкостью. Процесс плазменной наплавки обеспечивает хорошую управляемость, позволяет получать высококачественные коррозиестойкие и износостойкие покрытия в широком диапазоне материалов и деталей оборудования. Плазменная наплавка нашла применение при восстановлении ответственных деталей например — клапаны с износом фаски и стержня, кулачковые, коленчатые и распределительные валы, оси, штоки, плунжеры гидросистем, крестовины карданных шарниров, валы турбокомпрессоров, направляющие оборудования, щеки и седла задвижек, шнеки экструдеров, шнеки смесителей, детали нефтеперекачивающего оборудования и мн.др. Основная область применения плазменно порошковой наплавки это нанесение тонкослойных покрытий на нагруженные детали с малым износом.

Плазменная порошковая наплавка современный метод нанесения на поверхность изношенных изделий специальных порошковых покрытий с высоким показателем износостойкости. Высокая концентрация тепловой мощности и минимальная ширина зоны термического влияния — основное достоинство плазменной наплавки. Она выполняется для восстановления деталей машин и механизмов, а также при упрочнении механических изделий, которые подвергаются постоянным высоким нагрузкам. Плазменная порошковая наплавка дает возможность получения толщины наплавляемого слоя от 0,1 мм до нескольких миллиметров. Плазменная порошковая наплавка обеспечивает высокую работоспособность деталей за счет отличного качества наплавленного металла, его однородности, а также благоприятной структуры, определяемой специфическими условиями кристаллизации металла.

Преимущества плазменной наплавки по сравнению с другими видами нанесения износостойких покрытий сводятся к следующему. Гладкая и ровная поверхность полученных покрытий позволяет оставлять припуск на обработку 0,4…0,9 мм. Малое вложение тепла в обрабатываемую деталь обеспечивает малые деформации и термические воздействия на структуру основы. Небольшая зона термического влияния 3…6 мм и малая глубина проплавленного слоя 0,3…3,5 мм обусловливают долю основного металла в покрытии мене 5 %. При восстановлении обеспечивается высокая износостойкость наплавленных поверхностей. Наблюдается снижение усталостной прочности деталей на 10… 15 %, что намного меньше, чем при использовании некоторых других видов наплавки.

Вибродуговая наплавка.

Принцип ее нанесения - чередование периодов кратковременного существования дуги и кратковременных коротких замыканий. Данный процесс предусматривает определенную степень механизации. Подаваемая в зону сварки проволока должна совершать частые возвратно-поступательные движения (до 100 движений в секунду). Вибродуговая наплавка осуществляется под флюсом в газовой среде. Наплавку можно производить и в водных растворах. Таким раствором может быть 25% раствор технического глицерина в воде или раствор кальцинированной соды. Жидкость дает высокую скорость охлаждения, а это уменьшает вероятность деформации детали. К недостаткам этого способа следует отнести часто возникающие дефекты в наплавленном металле в виде мелких газовых пор, трещин, а также неравномерную его твердость.

Преимущества этого процесса - в гарантировании малой глубины проплавления основного металла, очень тонкий наплавляемый слой, высокое качество соединения слоев. При работе пламенная струя как бы окружена потоком защитного газа, что дает защиту наплавленному слою.

Плазменно-порошковую наплавку осуществляют так­же с подачей порошка в хвостовую часть ванны. В этом случае обеспечивается более надежная подача присадочного порошка, а при наплавке порошков карбида отсутствует их разложение, так как они, попадая в ванну, минуют разрушающее действие электрической дуги. Для наплавки применяют порошки шаровидной формы с размером частиц, 40-400 мкм, а для подачи порошка в хвостовую часть ванны - более крупные частицы. Плазменная наплавка с токоведущей присадочной проволокой обеспечивает минимальное проплавление основного металла при достаточно высокой производительности процесса.

Каждый вид наплавки имеет свои основные элемен­ты режима, влияющие на производительность и каче­ство процесса. Для дуговой наплавки основными элементами режима являются сила тока, напряжение и скорость перемещения дуги, вылет и число электродов, шаг наплавки, а также смещение электрода с зенита при наплавке тел вращения. Наплавку обычно ведут на постоянном токе, обеспечивающем высокую стабильность процесса. Ток дуги при наплавке зависит от скорости подачи электродной проволоки. С увеличением скорости подачи возрастает сила тока, а следовательно, и производительность наплавки. Однако с возрастанием тока дуги увеличивается глубина проплавления и доля основного металла в наплавленном.

Наплавка самозащитными проволоками . Этот способ нанесения защитного покрытия открытой дугой в атмосфере находит все более широкое применение. Здесь применяются электроды, сердечник которых содержит наряду с порошками легирующих компонентов и другие (газо- и шлакообразующие) вещества, цель которых - защитить расплавляемый металл от воздействия воздуха. При этом сварщика не должно беспокоить повышенное разбрызгивание металла и газовыделение.

Если процесс наплавки можно механизировать, лучше всего делать наплавку под флюсом. Этот способ привлекателен своей экономичностью, отсутствием открытого излучения дуги, высокой производительностью.

В случае, если наплавка под флюсом невозможна, можно обратиться к наплавке в защитных газах. Здесь защитной средой выступит углекислый газ или аргон. При осуществлении наплавки высоколегированных хромоникелевых сталей, сплавов на основе меди применяется именно аргон.

Наплавка с газообразным флюсом : подогревают деталь пламенем с флюсом до температуры смачивания (примерно 700°С), наплавляют первый слой с погружением конца прутка в жидкую ванну. Второй и последующие слои наплавляются аналогичным образом. Газофлюсовую наплавку можно производить как на сталь, так и на чугун.

Чтобы увеличить срок службы деталей осуществляется наплавка твердыми сплавами. В данном случае в качестве основы надо применять низкоуглеродистые стали с наплавкой износостойких сплавов непосредственно на рабочие поверхности.

Особое внимание надо уделять процессу наплавки на марганцовистые, высокоуглеродистые и хромомолибденовые стали (включая и серые чугуны). Дело в том, что все перечисленные сплавы требуют обязательного предварительного подогрева и медленного охлаждения после наплавки. Если этого не соблюдать после производства наплавки могут появиться трещины.

Какие же наплавочные материалы лучше всего применять? Хорошую репутацию имеют трубчатые наплавочные стержни ТЗ, прутки из белого чугуна Б4 или Х4. Широко распространена практика наплавки литыми твердыми сплавами, припайки металлокерамических пластин к стальным державкам.

Флюсы при данном способе наплавки используют для защиты наплавленного слоя при газопламенной наплавке литыми твердыми сплавами. К примеру, наплавка сормайта производится с флюсом, в состав которого входят: 50% буры, 3% кремнезема, 47% двууглекислой соды. При наплавке стеллита применяется флюс, состоя­щий из 20% прокаленной буры, 12% плавикового шпата и 68% борной кислоты. Наплавочные материалы, применяемые при газопламенной наплавке, даны в таблице ниже.

Газопламенная плавка предусматривает применение ацетилена, мощность пламени которого должна быть 100-120 л/ч на 1 мм толщины металла. Глубина проплавления не должна быть больше 0,3-0,5 мм. В этом случае не произойдет перемешивания основного металла с наплавленным.

Как регулировать толщину наплавленного слоя? Это делается за счет разных углов наклона детали. Если угол наклона детали будет 7%, получится тонкий слой наплавки. Если увеличивать угол наклона до 15% (ведя наплавку снизу вверх), то слой будет увеличиваться.

При производстве наплавочных работ горелку надо держать под углом 70° (можно 60-80°) вправо, а присадку - под углом 30-40° влево. Пруток всегда должен находиться в зоне пламени. Нельзя допускать касания ядром пламени расплавленного металла. Это грозит появлением пористости в наплавляемом металле. Срез мундштука горелки должен быть на расстоянии 50 мм от наплавляемого валика. При наплавке обязателен предварительный нагрев детали. Если деталь закалена, производится отжиг при температуре 800-900°С. Если деталь массивная, то температура подогрева составит 600-700°С. Мелкие детали достаточно подогреть всего до 300-500°С, чтобы не появились микротрещины. Обычно толщина наплавленного слоя не должна быть больше 2-3 мм (если деталь подвергается ударным нагрузкам), толщина слоя в случае работы детали на истирание - 4-8 мм.

Наплавочные материалы, применяемые при газопламенной наплавке