Напыление, плазматрон, плазменное напыление, установка плазменного напыления, газопламенное напыление, металлизация, металлизатор, газотермическое напыление, плазменные покрытия.


г. Екатеринбург, тел./факс: (343) 348-63-05; тел: 348-75-21, сот. 8-902-87-601-91
e-mail: plasma@mail.ur.ru
www.plasma.web.ur.ru

Распечатать

Загрузить текст в Word-формате (3.4 Mb)
Технологическая схема нанесения газотермического покрытия
  1. Плазменный метод нанесения покрытий

  2. Газопламенный метод нанесения покрытий

  3. Дробеструйная обработка

  4. Механическая обработка газотермических покрытий

  5. Контроль качества газотермических покрытий

1.Плазменный метод нанесения покрытий

1.1.Сущность метода.

Источником высокой температуры при плазменном методе является плазменная струя, которая образуется в специальных горелках (плазмотронах). К плазменной горелке подводят электрический ток от источника питания. При этом, через анод, выполненный в виде сопла, пропускают инертный газ (аргон). При возбуждении дуги между катодом и анодом (соплом) происходит ионизация газа и образование плазменной струи. Скорость истечения ионизированного газа из сопла плазмотрона составляет 350-400 м/сек, а температура достигает 55000 С°. Напыляемый материал в виде порошка, размером частиц 40-100 мкм, вводится в струю плазмы при помощи транспортирующего газа (аргона) и устройства дозированной подачи порошка-дозатора. Скорость частиц напыляемого материала в струе, при подлете к напыляемой поверхности достигает 80-100 м/сек. Возможность регулирования тепловой мощности плазменной струи позволяет использовать её как для напыления тугоплавких, так и легкоплавких материалов. Отечественными предприятиями выпускается более 150 наименований порошковых материалов для напыления. Процесс плазменного напыления применим для ремонта и нанесения износостойких покрытий на трущиеся поверхности тел вращения, плоских деталей со сложной геометрической формой. Широкое применение плазменная технология находит в теплоэнергетике и металлургии. Таким способом восстанавливают лопатки турбин, изложницы, автоклавы, шнеки, подшипники скольжения.

1.2.Комплекс плазменного напыления.

Для реализации техпроцесса создан комплекс плазменного напыления (Рис.1). Он выполнен на базе отечественной установки плазменного напыления типа УПУ- 3Д и поставляется заказчику на единой переносной платформе. Включает в себя все необходимое оборудование для нанесения любых покрытий. Вес комплекса не более 1200 кг, потребляемая мощность до 30 кВа. Имеет автономную систему по газо- и водоснабжению, что позволяет, при восстановлении уникальных крупногабаритных деталей, перенести его к месту работы или механической обработки этих деталей.

1.2.1.Назначение и область применения.

Комплекс предназначен для нанесения износостойких, фрикционных, изоляцион- ных и других специальных покрытий на поверхности деталей методом плазменного напыления порошковых материалов. В качестве плазмообразующих газов используются аргон и смесь аргона с водородом.

1.2.3.Комплектация.

В комплект поставки комплекса входят следующие агрегаты:

  • шкаф управления и источник питания; 
  • плазмотрон ПП-25 с комплектом ЗиП;
  • дозатор порошковых материалов;
  • баллоны с газом «Аргон» и «Водород»;
  • автономная система охлаждения плазмотрона и источника питания;
  • стойка для баллонов;
  • редукторы, шланги соединительные;
  • платформа для размещения и транспортировки агрегатов комплекса.


 Рис.1. Комплекс плазменного напыления.

1.2.2.Основные технические данные и характеристики.

                                     Наименование параметра

          Значение

Габаритные размеры комплекса  Д/Ш/В, мм

2500/1500/1700

Вес комплекса, кг

             1200               

Толщина напыляемых покрытий, мм

          0,05-5,0

Прочность сцепления напыленного покрытия с подложкой, МПа

 

для металлических покрытий

           до 100

Фракция напыляемых порошковых материалов, мкм

           40-120

Напыляемые материалы

металлы, керамика,

Регулирование тока дуги плазмотрона                                                                      

        плавное

Пределы регулирования тока плазмотрона, А

          200-400

Пределы регулирования напряжения плазмотрона, В

            30-70

Максимально потребляемая мощность комплекса, КВА

               30

Напряжение питания комплекса, В

           380?3ф

Плазмообразующие газы и смеси

    аргон + водород

Расход плазмообразующих газов, м/час

           0,9-1,5

Система охлаждения водой

автономная, по замкнутому контру

Расход воды для охлаждения плазмотрона и источника питания, л/мин

               6

Давление воды в системе охлаждения, кгс/см/.

              2-4

Производительность напыления, кг/час

 

керамика (окислы металлов)

                2

металлы

                4

1.2.4.Примеры применения.

С использованием технологического процесса и комплекса плазменного напыления выполнен большой объем работ по нанесению металлических и керамических покрытий. Применение процесса плазменного напыления определяется задачами производства.

Чугунную обойму подшипников скольжения перед заливкой баббитом подвергают предварительному лужению. Эта операция не позволяет обеспечить необходимого сцепления заливаемого баббитового вкладыша с чугунным основанием. Предложено следующее решение: на чугунное основание перед лужением производить напыление бронзового покрытия. Напыленное покрытие имеет хорошее сцепление с чугунным основанием, отлично облуживается и, тем самым, обеспечивает высокое качество при заливке подшипников баббитом (Рис.2). Технология внедрена на Рефтинской ГРЭС, Ново - Свердловской ТЭЦ и  ПТП «Сургутгазэнергоремонт».

При эксплуатации подшипников скольжения наблюдается значительный износ баббитового вкладыша. Для ремонта подшипников требуется выплавка оставшегося баббита и последующая заливка нового. Разработана технология восстановления геометрических размеров баббитового вкладыша путем напыления порошковой смеси, состоящей из порошка баббита и твердой смазки. Толщина напыленного слоя варьируется от 0,1 до 5,0 мм. Использование покрытия из такой смеси позволяет снизить коэффициент трения узла в момент отсутствия маслянного клина и тем самым увеличить время межремонтного цикла. Технология внедрена на Кармановской ГРЭС, Рефтинской ГРЭС, ПТП «Сургутгазэнергоремонт».

При плавке и последующем разливе цветных металлов в изложницы наблюдается активный износ приёмных воронок, изготовленных из чугуна. С целью увеличения срока службы изложниц и приемных воронок предложено на рабочую поверхность изделий наносить жаростойкое покрытие из керамических материалов ZrO2 или Al2O3. Это позволило  не только в несколько раз увеличить их срок службы, но и значительно снизить процент примесей в выплавляемом металле (Рис.3).

При производстве асбоцементных труб для раскроя сырого асбоцементного полотна применяют вращающиеся (самозатачивающиеся) дисковые ножи. Напыление режущей кромки ножей износостойким материалом с добавками карбидов позволило увеличить срок службы режущего дискового инструмента в три раза. Технология внедрена на Сухоложском асбоцементном заводе.


Рис.2. Чугунный подшипник с напылённым бронзовым покрытием.

В процессе длительной эксплуатации ГПА (газоперекачивающий агрегат) зазоры между торцами лопаток и внутренней поверхностью статора увеличиваются и как следствие падает мощность и КПД турбины. Предложено нанести на вкладыши (сегменты) образующие внутреннюю цилиндрическую поверхность статора жаростойкое прирабатывающееся покрытие (Рис.4).  

         
Рис.3. Приемная воронка для разлива металла в изложницы.

Тем самым уменьшить величину зазора между лопатками ротора и корпусом статора. При задевании покрытия торцами лопаток последнее снимается (прирабатывается), что способствует сохранению геометрии лопатки. При этом теплофизические характеристики покрытия равнозначны характеристикам материала статора. Работы выполнены для Турбомоторного завода г. Екатеринбург.


Рис.4. Вкладыш статора ГПА.

Осуществлён ремонт (восстановление) посадочных мест вала нагнетателя ЦБН 370-18-1 (Рис.5).  Работы проводились для ПРТУ «Сургутгазэнергоремонт» и ООО «Тюментрансгазремонт» г. Краснотурьинск. Толщина покрытия составляет 0,5 мм. Твердость наносимого материала соответствовала твёрдости металла вала. Обработка покрытия осуществлялась в токарном станке.


Рис.5. Вал нагнетателя ЦБН 370-18-1.

Произведёно восстановление геометрических размеров (напыление) посадочного места ступицы под насадку рабочего колеса и восстановление диаметра опорных (рабочих) шеек вала ротора ТВД ГТК 10-4 (Рис.6) .


Рис.6. Ротор ТВД ГТК 10-4.