1 – электрическая сеть; 2 – источник постоянного тока; 3 – система охлаждения; 4 – система подач плазмообразующего газа; 5 – источник, транспортирующий порошок; 6 – порошковый бункер-питатель; 7 – пульт управления; 8 – плазма-трон; 9 – напыляемая деталь; 10 – электромеханическая система перемещения детали.
Для нанесения покрытий низкотемпературной плазмой используется специальная установка. Схема установки плазменного напыления показана на рисунке 4.6. Основным рабочим элементом является плазматрон, генерирующий сжатую дугу косвенного действия. Напыляемый порошок подается транспортирующим газом из бункера–питателя в канал сопла. Система охлаждения плазматрона может быть разомкнутой (охлаждающая вода поступает на слив) и замкнутой с теплообменником, последняя обеспечивает наибольшую эффективность охлаждения, особенно при использовании холодильного агрегата. Деталь перемещается с помощью электромеханической системы. Все системы установки коммутируются на пульт управления, обеспечивающий регулирование, управление и контроль параметров режима плазменного напыления.
В качестве источников питания используют выпрямители типа ИПН-160/600, АПР-402, ПД 502У2 и др. Напряжение холостого хода не ниже 180 В. Рабочее напряжение зависит от рода и расхода плазмообразующего газа, геометрии рабочего канала сопла.
При работе плазматрона на Аг и расходе плазмообразующего газа 30–40 л/мин оно может быть в пределах 35–50 В, для расхода 8–150 л/мин смеси Na+H2 напряжение может достигать 150 В и выше.
Для нормальной работы установки большое значение имеют своевременная подача и точность дозировки напыляемого материала, осуществляемые с помощью питателей-дозаторов. Существующие питатели-дозаторы (дозаторы) разделяются на питатели пневматического, вибрационного, механического и смешанного типов. Питатели пневматического типа обеспечивают подачу порошка потоком газа, проходящим через дозатор. Питатели вибрационного типа основаны на использовании вибрации, способствующей вытеканию порошка из бачка под действием силы тяжести; транспортирующий газ подхватывает порошок после того, как он высыпается из бачка дозатора и подает его в плазматрон. Питатели механического типа основаны на использовании движущихся деталей (роторов, шнеков, лопастей, лопаток и т. п.). Серийно выпускаемая установка плазменного напыления УПМ-6 оборудована питателем с «плавающим» ротором, исключающим заклинивание или заедание его во время работы. Питатель обеспечивает достаточно плавное изменение отдачи порошка и регулировку его расхода в широком диапазоне.
Напыляемый порошок проходит три последовательные стадии;
Первая – транспортирование порошка на участке от питателя до ввода его в сжатую дугу; вторая – нагрев и проплавление частиц (либо полностью, либо на значительную глубину) и их ускорение (в процессе движения в потоке плазмы к изделию) до скоростей 200—250 м/с; третья – формирование покрытия, начиная с момента достижения частицами порошка подложки или поверхности частично уже сформированного слоя покрытия. При ударе нагретой частицы о подготовленную соответствующим образом поверхность основного материала происходят ее деформация, растекание, охлаждение и кристаллизация. Степень деформации частицы и совершенство образовавшегося контакта с напыляемой поверхностью зависят от тепловой и кинетической энергии частиц, свойств напыляемого материала (вязкости, теплоемкости, теплопроводности, поверхностного натяжения и др.), состояния напыляемой поверхности (чистоты, температуры нагрева и т. п.).
Весь процесс –
от нагрева частицы в период нахождения ее в потоке плазмы до ее охлаждения на
поверхности основного материала – происходит за время 
с.
Время кристаллизации при этом составляет 
с.
Напыление как процесс ударного осаждения нагретых частиц на поверхности основного материала включает следующие операции: предварительную обработку поверхности основного металла, собственно напыление, последующую обработку покрытия.
Предварительная обработка является важнейшей операцией, определяющей прочность соединения напыленного покрытия с основным металлом. Для того чтобы частицы прочно соединялись с неровностями поверхности, она должна быть достаточно шероховатой. Для придания шероховатости используют дробеструйную или пескоструйную механическую очистку и нанесение на поверхность изделия подслоя материала, обладающего высокой адгезией к основному металлу (например, молибдена или алюминада никеля). Наиболее широко применяется дробеструйная обработка дробью (стальной или чугунной колотой с размерами частиц 0,8–1,2 мм), силикатным или речным песком, черным карбидом кремния, гранитом, корундовой крошкой с зерном № 160–100 и т. д. Перед пескоструйной обработкой деталь должна быть тщательно обезжирена промывкой в растворителях.
Нанесение покрытия следует начинать вскоре после обработки поверхности, поскольку длительная выдержка способствует активному окислению, снижающему прочность сцепления покрытия с основным металлом.
Шероховатость в виде мелкой винтовой нарезки, мелких канавок и накатки на поверхности тел вращения обеспечивается механической обработкой.
Напылением молибдена или других материалов на поверхность основного металла получают тонкое покрытие с шероховатой поверхностью, на которую напыляют другой материал.
Процесс напыления необходимо осуществлять на режимах, оптимальных для выбранного типа оборудования и обеспечивающих наилучшие эксплуатационные свойства покрытий. Технология напыления должна обеспечивать минимальную разнотолщинность и максимально возможную степень полезного использования напыляемого материала. Решение этих задач связано с организацией взаимодействия многочисленных факторов (их более 60), поэтому обычно для каждого конкретного случая режим напыления подбирают экспериментально.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.