Меню Рубрики

Установка плазменной наплавки и сварки упнс

Установки для плазменной наплавки

Установки для плазменной наплавки в зависимости от объема производства наплавляемых деталей, требований к уровню автоматизации технологического процесса и других факторов могут быть выполнены как универ сальные (позволяющие наплавлять детали разной формы), так и как специализированные, предназначенные для наплавки деталей одного типа: клапанов двигателей внутреннего сгорания, дисков и седел трубопроводной арматуры, соединительных элементов бурильных труб и др.

Таблица 1. Технические характеристики универсальных установок для плазменной наплавки

Параметры УПН-303 Об-2184 УПНС-304
Номинальная сила рабочего тока при ПВ-100%), А 315 315 315
Регулируемая сила тока, А 50. 315 50. 315 40. 315
Производительность порошкового питателя, кг/ч, менее 12 15
Скорость перемещения самоходной головки, м/ч 0,2. 20 3. 6
Частота вращения планшайбы манипулятора, мин-1 0,05. 2,5 0,1. 5
Размах колебаний плазмотрона, мм ≤60 ≤25
Габаритные размеры, мм 3450х 2800х 2000 1800x 1160х 1850 1200х 680х 2800
Масса, кг 2820 800 400

Рис.1. Установка для плазменной наплавки Об-2184

Об-2184 (рис.1) — установка для плазменной наплавки наружных цилиндрических поверхностей диаметром менее 400 мм и длиной до 800 мм, торцовых поверхностей дисков диаметром менее 350 мм и толщиной 300 мм, плоских поверхностей деталей максимальных размеров 800 х 500 х 400 мм. Установка может быть использована для наплавки конических и фасонных деталей. В состав установки входят механизм перемещения плазмотрона и манипулятор обрабатываемого изделия.

УПНС-304 — установка для плазменной наплавки и сварки (ручной) постоянным током прямой и обратной полярности. В ряде случаев может быть использована для аргонодуговой сварки. Она имеет стрелу с балансиром, облегчающую работу сварщика и расширяющую радиус действия установки, водяное охлаждение плазмотрона.

Специализированные установки УД-417 и УД-307 (табл. 2) предназначены для плазменной наплавки с присадкой порошковой проволоки диаметром 2,0-3,5 мм или порошковой ленты сечением 2,5 х 5,0 или 4×8 мм. Первая из них используется для наплавки деталей типа «вал», вторая — для наплавки соединительных элементов бурильных труб.

Таблица 2. Технические характеристики специализированных установок для плазменной наплавки УД-417 и УД-307

источник

Плазменная и плазменно-порошковая наплавка

Плазменная наплавка – это нанесение с помощью сжатой дуги слоя металла на поверхность изделия. Плазменная наплавка применяется при восстановлении изношенных деталей, когда необходимо восстановить размеры деталей и при этом обеспечить свойства наплавленного слоя, близкие к свойствам основного металла. Она также применяется при изготовлении новых деталей с целью придания рабочим поверхностям специальных свойств, например, жаропрочности, износостойкости, коррозионной стойкости и т. д. Масса металла наплавки в таких изделиях обычно составляет несколько процентов от массы всего изделия, а работоспособность поверхности детали значительно превосходит работоспособность однородного (без наплавки) изделия. При плазменной наплавке стремятся к минимальному перемешиванию основного металла с наплавленным, что обеспечивает высокие свойства наплавленного слоя.

Сущность плазменной наплавки состоит в том, что присадочный и основной металл расплавляются с помощью высококонцентрированного электродугового разряда (плазменного потока), который формируется между электродом плазмотрона и изделием (плазма прямого действия) или между электродом и водоохлаждаемым соплом плазмотрона (косвенного действия). При этом присадочный материал также может быть электрически нейтральным по отношению к струе плазмы или электрически связанным с ней (рис. 1). В качестве присадочного материала используются проволоки, прутки, сыпучие порошковые материалы или специально приготовленные шнуры из порошков.

Рис. 1. Схемы плазменной наплавки: а – плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой; б – плазменной дугой с нейтральной присадочной проволокой; 1 – защитное сопло; 2 – сопло плазмотрона; 3 – защитный газ; 4 – плазмообразующий газ; 5 – электрод; 6 – присадочная проволока; 7 – изделие; 8 – источник питания косвенной дуги; 9 – источник питания дуги прямого действия

Преимущества плазменной наплавки по сравнению с другими способами нанесения слоев на поверхность сводятся к следующему.

  • Гладкая и ровная наплавленная поверхность, что позволяет оставлять припуск на механическую обработку в пределах 0,4…0,9 мм.
  • Малая глубина проплавления основного металла (0,3…2,5 мм) и небольшая зона термического влияния (3…6 мм) обусловливают долю основного металла в покрытии Просмотров: 871

источник

Плазменная наплавка

Плазменная наплавка – это современный метод наложения износоустойчивого покрытия на рабочую поверхность. Он применяется при производстве и восстановлении изношенных машинных деталей. В современной технологии сварки этот метод занял важное место.

Где применяют эту технологию

Ее используют для наделения рабочей поверхности такими свойствами:

    • антифрикционность;
    • жароустойчивость;
    • кислотоупорность;
    • устойчивость к коррозии;
    • устойчивость к износу.

При помощи плазменной наплавки получаются разные изделия:

  • зубцы для ковша экскаватора;
  • вкладыши на подпятники для габаритного турбогенератора;;
  • поршни;
  • подшипники и др.

В конструкциях из металла, произведенных способом наплавления, выходит сварочное соединение разных металлов. Характеристики таких изделий напрямую зависимы от показателя глубины проплавки основы, от перемещения элементов из металла-основы в состав наплавки. При таком соединении образуются новые фазы и составляющие структуры, которых не было в основе и материале-присадке.

Выпуск высокопрочных изделий – это дорогостоящий процесс. Поэтому, финансово выгодно выпускать их из достаточно прочного металла, а затем наложить защитное покрытие.

Суть применения

Она совсем не сложная. Для покрытия используют материал из проволоки или мелкий порошок в гранулах. Попадая в струю плазмы, он греется, а после плавится. В таком состоянии материал-защита подается на деталь. Одновременно с этим процессом непрерывно нагревают и саму деталь.

Преимущества данной технологии:

    1. Поток плазмы дает возможность наложить материалы, которые отличаются по своим параметрам. Выполнить это можно в несколько слоев. Таким образом, металл покрывают разными покрытиями с индивидуальными защитными особенностями.
    2. Широкие границы регулирования энергетических возможностей плазменной дуги, потому, что она является наиболее гибким источником тепла.
    3. Плазменный поток имеет очень высокую температуру, из-за чего он плавит тугоплавкие материалы.
    4. Формы и размеры детали для наплавления не снижают показатели технических характеристик данного метода. Также при этом не снижается показатель результата.

Если сравнить эту технологию с электродуговой сваркой, то плазменная наплавка имеет значительное преимущество:

    1. Металл перемешивается по минимуму.
    2. Минимальные тепловые затраты.
    3. Абсолютный контроль дуги.
    4. Полученное покрытие гладкое при небольшой механической обработке.
    5. Чистота наплавленных слоев.
    6. Цельное покрытие без пор.
    7. Высокий показатель прочности соединения.

Технология метода и его особенности

Наплавка металла по описываемой технологии производиться двумя методами:

  • В струю вводят проволоку, ленту, или прут (они являются присадочным материалом).
  • В струю подают смесь из порошка. Она смещается на поверхность металла газом.

Струя плазмы по компоновке разделяется на такие виды:

  • закрытая;
  • открытая;
  • комбинированный вариант.

Из газов для создания огня используется:

Профессионалы отдают предпочтение аргону и гелию.

Установки для этого вида наплавки

Для этого процесса применяют различные установки, их вид зависит от объемов производства, от требований к уровню автоматики. Соответственно этим потребностям выполнены универсальные и специализированные установки. Универсальное оборудование позволяет выполнять наплавку на деталях разной формы. Специализированные установки предназначены для деталей одного вида (например: клапаны для моторов внутреннего сгорания, для дисков, элементов-соединений бурильных труб и так далее).

Плазматрон для наплавки металлических порошковых материалов

Все эти установки оснащают новейшими системами управления с применением промышленных компьютеров. Это в значительной мере поднимает качество, стабильность и надежность работы.

Установка плазменной наплавки и сварки УПНС-3040

Каждая установка отвечает требованиям современности по экобезопасности. В них установлены автономные блоки охлаждения водяным путем и камеры-защиты. Эта камера отлично защищает мастера от вредного влияния излучения плазменной дуги и от газов и пыли, которая выделяются при наплавке.

Плазменная наплавка зарекомендовала себя, как успешная новейшая технология, которая отличается высоким показателем качества. Она снижает затраты на ремонт больших агрегатов. Рабочие поверхности изделий после обработки становятся износоустойчивыми, жаропрочными, кислоупорными. Данный метод, благодаря широкому ряду технических характеристик, нашел широкое применение в разных областях.

источник

Использование микроплазменной сварки и наплавки металла в автосервисной практике

Характер сварочных работ сервиса определяется в основном со­единением листового металла небольшой толщины и наплавкой по­крытий на детали типа тел вращения при восстановительном ремонте. Для этих целей используются портативные и стационарные аппараты и установки для микроплазменной обработки металлов, которая явля­ется разновидностью плазменной сварки, применяемой для изделий из

различных металлов и их сплавов толщиной 0,05. 2 мм. Плазмотрон для микроплазменной обработки (сварки, наплавки и т. п.) аналогичен плазматрону для плазменной резки металлов, но имеет меньшие раз­меры. Для обработки неметаллических деталей (различных пластмасс, диэлектрических материалов) применяют плазмотрон косвенного дей­ствия, в котором сжатая дуга возбуждается и горит внутри сопла — анода. Под действием струи плазмообразующего газа возникает теп­ловой факел, длина которого зависит от режима работы плазмотрона и состава плазмообразующего газа. Мощность такого факела вполне достаточна для обработки неметаллических изделий. Возбуждение сварочной дуги как прямого, так и косвенного действия осуществля­ется дежурной дугой, питаемой от источника тока. При зажигании ос­новной дуги питание дежурной дуги в зависимости от требований технологического процесса сварки может быть выключено или остав­лено в целях улучшения стабильности горения основной дуги.

В комплект оборудования для микроплазменной обработки ме­таллов входят: источник питания, аппаратура контроля и регулирова­ния расхода плазмообразующего и защитного газов, баллоны с газами, плазматрон и система водяного охлаждения.

Отечественная промышленность выпускает плазмотроны, отли­чающиеся по конструкции типом токоподвода, размером охлаждаю­щего канала, конструкцией выводов. Плазмотрон для микроплазмен — ной сварки металлов модели 0б-1-160А отличается от плазмотрона для резки размерами и составом плазмообразующего (рабочего) газа. Техническая характеристика плазматрона приведена в табл. 9.5, где также даются технические параметры портативных аппаратов «Алмаз — 02М» и «Мультиплаз-2500».

Плазмотроны предназначены для резки, сварки, пайки черных и цветных металлов (сталь, алюминий, медь, магний и их сплавы). Тех­нология проведения сварочных работ с использованием портативных

аппаратов «Алплаз» и «Мультиплаз» сходна с технологией использо­вания обычных газовых сварочных аппаратов. При плазменной сварке или пайке применяются те же присадки, флюсы и припои, что и при обычной газовой сварке. Приборы обеспечивают качественное свар­ное соединение, как при сварке с присадочной проволокой, так и без неё (например, при сварке «внахлест»). Плазмотрон «Мультиплаз» обеспечивает возможность проведения как «газовой» так и «электро- дуговой» сварки. При сварке алюминия рекомендуется использовать флюс А-34.

Технические характеристики плазмотронов для микроплазменной

источник

Технология плазменной наплавки для упрочнения металлов

Технологию наплавки применяют для восстановления изношенной поверхности промышленного оборудования. Плазменная наплавка относится к современным методам защиты покрытий от разрушающего воздействия агрессивной среды. Разновидность высокоточной сварки позволяет продлить срок эксплуатации дорогих механизмов.

Суть метода

Процесс наплавки металла осуществляется путем подачи присадочного материала (проволока, мелкозернистый порошок) в струю плазмы. Под воздействием направленного потока плазмы, действующего на обрабатываемую зону, происходит нагрев присадки с последующим ее расплавлением. В результате непрерывно нагреваемая поверхность изделия покрывается защитным материалом, создавая наплавочный слой.

Плазма представляет собой один из вариантов сильно ионизированного газа, нагретого до сверхвысоких температур. Во время процедуры дуговой ионизации газа под воздействием образующегося электрического поля создается направленная струя плазмы. На производстве такую струю получают одним из двух способов формирования электрического разряда:

  • при помощи плазмотрона, направленного на обрабатываемую поверхность (прямое действие плазмы);
  • при помощи электрода и водоохлаждаемого сопла плазмотрона (косвенное воздействие плазмы).

Особенности технологического процесса

Кроме порошковых материалов и проволоки для наплавки используют металлические ленты и прутки, спецшнуры с порошковым металлом в составе. Нагрев и расплавление присадки обеспечивает плазменная дуга, ее получение зависит от типа компоновки.

  1. Закрытую струю плазмы используют для металлизации (напыление) и закалки металла. В качестве анода выбирают сопло или горелку, которые формируют широкий поток небольшой интенсивности. К недостаткам компоновки можно отнести высокую теплоотдачу с медленным прогреванием основы.
  2. Для получения открытого плазменного потока анодом служит само изделие либо проволока. Открытую струю применяют для создания защитного слоя или резки металлических изделий. Этот тип компоновки вызывает сильный и быстрый разогрев поверхности детали с расположенным над ней температурным пиком.
  3. При комбинированном способе выполняют плазменно-порошковое напыление. Плазменная наплавка реализуется одновременным разжиганием двух дуг – открытой (зона подачи порошка) и закрытой (зона жесткой присадки).

Плазменная наплавка выполняется по двум технологиям. При первом способе поток ионизированного газа захватывает порошковую смесь, чтобы доставить ее к зоне наплавления. При втором способе присадочный материал в виде ленты, проволоки, прутка вводят внутрь плазменного потока.

Для образования плазмы применяют подачу воздуха или пара, кислорода, водорода, гелия, азота, аргона. Выбор гелия и аргона в качестве газообразующей основы для плазмотрона улучшают сваривание основы с присадкой.

Этапы

Примерная схема технологического процесса:

  • проверка и зачистка поверхности, на которую будет наплавлен усиливающий слой;
  • подбор и установка требуемых параметров автоматического оборудования;
  • включение подачи воды, охлаждающей плазменную головку (без возбуждения дуги);
  • включение и установка параметров подачи защитной газовой смеси;
  • установление необходимых величин тока для дуг (вспомогательная и основная);
  • включение источника питания (сварочного генератора);
  • возбуждение дуги неплавящегося электрода по направлению к каналу сопла;
  • после регулирования устойчивости горения дуги подается проволока присадки;
  • автоматическое возбуждение второй дуги между проволокой и электродом.

В результате этих манипуляций стартует процесс плавления присадочного материала, подаваемого затем на поверхность детали для создания наплавочных слоев по месту образования сварочной ванны. Выключение наплавки происходит путем остановки автомата либо прекращения перемещения изделия при одновременном выключении механизма, подающего проволоку. Подбирая присадочный материал, нужно учитывать, что он должен обладать ничтожным сопротивлением по отношению к потоку плазмы.

Небольшой процент массы наплавляемого металла по отношению к общей массе изделия не вредит работоспособности механизма. Минимальный процент перемешивания основы с наплавом повышает его качество.

Комбинированный способ

Суть этого метода – одновременная подача в зону плавления порошка и проволоки. На современных предприятиях плазменная наплавка реализуется с помощью комбинированного плазмотрона:

  • порошковую смесь, обогащенную газом, транспортируют через канал сопла;
  • электродную проволоку доставляет подающий механизм установки.

Использование токоведущей проволоки для наплавки обеспечивает минимум глубины проплавления наращиваемых слоев.

Процесс наплавления имеет строгое ограничение – допускается использование проволок (медь, медные сплавы, аустенитные виды сталей), температура плавления которых ниже, чем у металла основы.

Выбор проволок из низкоуглеродистых и легированных сталей приводит к потере качества формируемых слоев из-за недостатка подогрева металла и увлажнения основной поверхности.

Использование твердосплавных порошков повышает износостойкость слоев, но они приобретают низкую пластичность. Проволочный наплав обладает высокой пластичностью при низкой стойкости к износу, но высокой степени перемешивания с основой. Комбинация порошка с проволокой в процессе наплавки позволяет эффективно использовать сжатую дугу для получения за один проход качественных слоев, лишенных дефектов.

У комбинированного вида два преимущества. Это возможность регулировать состав наплавляемого металла с получением слоев по заданным характеристикам.

Плазменно-порошковая наплавка

Этот способ создания слоя для защиты поверхности изделия представляет собой особый вид механизированного процесса. В качестве теплового источника выбрана плазма, обозначенная высокотемпературной сварочной дугой.

Материалом для присадки служат гранулированные смеси порошков из металлов с высокой степенью износостойкости. Их транспортировку внутрь плазмотрона осуществляют при помощи газа, подаваемого через специальный питатель.

Плазменная наплавка характеризуется:

  • малой глубиной проплавления металла основы (не более 5%);
  • обеспечением прецизионной точности качественного наплава;
  • минимальной потерей материала присадки;
  • контроль над дугой плазмы при гарантии чистоты наплава;
  • возможностью наплавления различных видов сплавов.

Минимальное проплавление основы при высокой производительности процесса гарантирует широкий диапазон выбора значений тепловой мощности совместно с подачей присадки. Благодаря такой возможности удается получить наплавленные слои заданной твердости с определенным химическим составом.

Высота наплава однородной структуры над поверхностью плавления может достигать 0,5 мм. Эта особенность предоставляет возможность выполнить однослойную наплавку там, где требуется несколько слоев, что сокращает расходы на присадочный материал и время обработки.

Преимущества плазмы

Технология плазменной наплавки требует тщательной подготовки поверхности детали к наплавлению усиливающего слоя. Перед наплавкой необходимо выполнить механическую обработку поверхности путем протачивания, шлифования и других видов работ с последующим обезжириванием детали.

  1. Возможность провести плазменную закалку поверхности детали, работа с любыми материалами, в том числе тугоплавкими.
  2. Отсутствие влияния геометрических параметров и формы изделия на результат обработки (стандартный).
  3. Нанесение нескольких слоев наплавки не вредит состоянию основной поверхности, даже если она тонкая.
  4. Минимизирован риск появления дефектов внутри основы по причине формирования неглубокой зоны проплава.
  5. Обеспечение заданных характеристик покрытия за счет малого перемешивания слоя наплавляемого металла с основной поверхностью.

Условия выбора мощности электрической дуги – плазменный поток не должен сильно нагревать изделие, но при доведении основного металла до грани, за которой начинается расплавление.

Популярная методика с использованием плазмотрона позволяет наплавлять на стальную поверхность материалы с различной степенью износостойкости (латунь, медь, пластмассу). Новейшую технологию создания защитного покрытия применяют в различных областях. Изделия, упрочненные плазменной наплавкой, можно без опасения подвергать действию высоких нагрузок, а сам процесс по эффективности не уступает плазменной сварке.

Используемая литература и источники:

  • Соснин Н. А., Ермаков С. А. Плазменные технологии. Руководство для инженеров. Изд-во Политехнического ун-та. СПб.: 2013.
  • Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. — М.: Высш. шк., 1988.
  • Хасуи А., Моригаки О. Плазменная наплавка и напыление. Пер. с яп. Москва « Машиностроение » 1985г.

источник

Читайте также:  Установка защитных решеток сеток радиатора