Новую конструкцию плазмотрона для упрочняющей наплавки на детали, которая повышает эффективность процесса, разработали и запатентовали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 2 декабря сообщает пресс-служба вуза. Технологии восстановления и упрочнения дорогостоящих компонентов оборудования стали особенно востребованы в современных экономических условиях.
Плазменная наплавка — это одна из них. По этой технологии упрочнение достигается, когда с помощью плазмотрона (специальной горелки) на изношенную поверхность наносится новый слой прочного металла. Проблема, однако, в том, что существующие на рынке плазмотроны имеют такие недостатки, как большие габариты и часто забивающиеся каналы подвода наплавляемого порошка. Конструкция специалистов ПНИПУ лишена вышеуказанных недостатков, на нее получен патент на изобретение «Плазмотрон для наплавки порошковым материалом». Усовершенствования, сделанные учеными Пермского Политеха, позволили формировать на детали упрочняющие слои высокого качества. Плазмотрон, служащий основным инструментом технологии упрочнения наплавкой, можно назвать мощной горелкой, внутри которой создается раскаленный ионизированный газ — плазма. Плазма разогревает поверхность детали и плавит присадочный материал. В конструкции пермяков это порошок, так как он позволяет создавать более сложные покрытия и выполнять точную дозировку материала. С помощью данного метода можно восстанавливать ответственные детали, применяемые в авиакосмической, нефтегазовой и энергетической отраслях. В настоящее время в технологии плазменной наплавки порошковыми материалами применяются в основном два способа подачи порошка в рабочую область. Первый — подача сбоку, в отверстие насадки инструмента или рядом с ним. В этом случае редко происходит засорение установки, но при этом почти половина порошка в зону нагрева не попадает, улетая впустую. Во втором способе порошок подается непосредственно в плазменную струю. Поэтому он хорошо нагревается, но его частицы налипают на внутренние детали плазмотрона, приводя к поломкам оборудования и дефектам покрытия. Принципиально новое строение плазмотрона для наплавки порошкового материала, разработанное учеными ПНИПУ, в отличие от традиционных отечественных систем, обеспечивает и максимальный нагрев порошка, и предотвращение его налипания. В России сейчас нет аналогов такой конструкции плазмотрона. В ней есть два ключевых элемента. Первый — это центральная трубка, по которой под давлением в рабочую зону подается, одновременно нагреваясь, газопорошковая смесь. Второй — расположенное на расстоянии 1–1,5 мм от центральной трубки кольцевое сопло, выполняющее функцию второго нагревательного элемента. В ходе процесса наплавки эти нагревательные элементы создают две плазменные дуги, работающие вместе как один мощный поток. Налипанию на стенки в новой конструкции препятствует специальная система подачи газа в центральную трубку, которая закручивает поток порошка, удерживая его частицы в центре трубки и одновременно обеспечивая их равномерный нагрев. Научный руководитель лаборатории методов создания и проектирования систем «Материал-технология-конструкция» ПНИПУ, кандидат технических наук Сергей Неулыбин рассказал о том, как происходит наплавка при использовании плазмотрона их конструкции: «Весь процесс работы плазмотрона начинается с подачи порошка через центральный канал инструмента. Частицы сразу попадают в зону действия двух дуг, где моментально нагреваются и потоком плазмы переносятся в зону наплавки. Параллельно с этим происходит подготовка поверхности детали. Плазменные потоки эффективно очищают металл от окислов, загрязнений и следов коррозии, создавая идеально чистую основу для наплавки. В результате, формируется однородный слой без пустот и дефектов». Новую технологию наплавки исследователи протестировали на специальном испытательном комплексе, который включал современное оборудование для точного контроля всех параметров процесса и роботизированный комплекс с системой крепления плазмотрона и системой подачи порошка, обеспечивающей равномерность подачи. «В качестве пробной детали мы использовали пластины из конструкционной стали, — дополнил рассказ заведующий кафедрой „Сварочное производство, метрология и технология материалов“, доктор технических наук Юрий Щицын, — это стандартный тестовый материал для таких испытаний. После наплавки образцы изучили под микроскопом: смотрели, как наплавленный слой соединился с основой, нет ли внутри пор, трещин или непроваров». После этого пластины исследовались на твердость (дюрометрический анализ), на прочность соединения наплавки с основой, на однородность структуры всего наплавленного слоя и его химический состав. Все проведенные испытания подтвердили качество и надежность полученной новым плазмотроном наплавки. Значительное преимущество разработанного в ПНИПУ плазмотрона перед аналогами обеспечивает также более широкий диапазон рабочих параметров, в том числе в два раза больший диапазон рабочего тока — от 30 до 200 А, что обеспечивает возможность делать одним инструментом и деликатные наплавки на мелкие детали (30–50 А), и восстанавливать крупные (150–200 А). При этом напряжение остается в пределах 32–38 В (2,5–3 раза ниже, чем у аналогов), что дает существенную экономию энергопотребления. Таким образом, гибкость настроек нового плазмотрона позволяет использовать его для работы с различными материалами и типами изделий, делая его универсальным решением для промышленного применения. В том числе для упрочнения новых ответственных деталей, таких как пресс-формы, штампы, режущие инструменты, а также для восстановления изнашиваемых компонентов транспортных устройств, продлевая ресурс деталей ходовой части, элементов трансмиссии и др. glavno.smi.today
Свежие комментарии