Permukaan plasma: peralatan dan teknologi proses

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Kecekapan dan masalah permukaan plasma adalah sangat meruncing bagi jurutera bahan. Terima kasih kepada teknologi ini, adalah mungkin bukan sahaja untuk meningkatkan hayat perkhidmatan dan kebolehpercayaan bahagian dan pemasangan yang dimuatkan dengan ketara, tetapi juga untuk memulihkan, nampaknya, seratus peratus produk yang haus dan musnah.

Pengenalan permukaan plasma ke dalam proses teknologi dengan ketara meningkatkan daya saing produk kejuruteraan. Proses ini pada asasnya bukan baru dan telah digunakan untuk masa yang lama. Tetapi ia sentiasa menambah baik dan mengembangkan keupayaan teknologinya.

Peruntukan am

Plasma ialah gas terion. Adalah diketahui dengan pasti bahawa plasma boleh diperolehi dengan pelbagai kaedah hasil daripada kesan elektrik, haba atau mekanikal pada molekul gas. Untuk pembentukannya, adalah perlu untuk mengoyakkan elektron bercas negatif daripada atom positif.

Dalam beberapa sumber yang anda boleh temuimaklumat bahawa plasma ialah keadaan pengagregatan keempat jirim bersama-sama dengan pepejal, cecair dan gas. Gas terion mempunyai beberapa sifat berguna dan digunakan dalam banyak cabang sains dan teknologi: permukaan plasma logam dan aloi untuk memulihkan dan mengeraskan produk bermuatan berat yang mengalami beban kitaran, ion-plasma nitriding dalam nyahcas cahaya untuk ketepuan resapan dan pengerasan permukaan bahagian, untuk pelaksanaan proses kimia. penjerukan (digunakan dalam teknologi pembuatan elektronik).

Persediaan untuk bekerja

Sebelum anda mula membuat permukaan, anda perlu menyediakan peralatan. Selaras dengan data rujukan, adalah perlu untuk memilih dan menetapkan sudut kecondongan yang betul muncung pembakar ke permukaan produk, selaraskan jarak dari hujung pembakar ke bahagian (ia hendaklah dari 5 hingga 8 milimeter) dan masukkan wayar (jika bahan wayar timbul).

Jika permukaan akan dilakukan dengan turun naik muncung dalam arah melintang, maka adalah perlu untuk menetapkan kepala sedemikian rupa sehingga kimpalan betul-betul berada di tengah antara titik ekstrem amplitud turun naik kepala. Ia juga perlu melaraskan mekanisme yang menetapkan kekerapan dan magnitud pergerakan berayun kepala.

Teknologi permukaan arka plasma

Proses permukaan adalah agak mudah dan boleh dilakukan dengan jayanya oleh mana-mana pengimpal yang berpengalaman. Namun, dia memerlukanpelaku penumpuan dan perhatian maksimum. Jika tidak, anda boleh merosakkan bahan kerja dengan mudah.

Nyahcas arka yang kuat digunakan untuk mengionkan gas yang berfungsi. Detasmen elektron negatif daripada atom bercas positif dilakukan kerana kesan haba arka elektrik pada jet campuran gas kerja. Walau bagaimanapun, dalam beberapa keadaan, pengaliran boleh berlaku bukan sahaja di bawah pengaruh pengionan haba, tetapi juga disebabkan oleh pengaruh medan elektrik yang kuat.

Gas dibekalkan di bawah tekanan 20-25 atmosfera. Untuk pengionannya, voltan 120-160 volt diperlukan dengan arus kira-kira 500 ampere. Ion bercas positif ditangkap oleh medan magnet dan tergesa-gesa ke katod. Kelajuan dan tenaga kinetik zarah asas sangat hebat sehingga apabila mereka berlanggar dengan logam, mereka dapat memberikannya suhu yang besar - dari +10 … +18,000 darjah Celsius. Dalam kes ini, ion bergerak pada kelajuan sehingga 15 kilometer sesaat (!). Pemasangan permukaan plasma dilengkapi dengan peranti khas yang dipanggil "obor plasma". Nod inilah yang bertanggungjawab untuk pengionan gas dan mendapatkan aliran terarah zarah asas.

Kuasa arka hendaklah sedemikian untuk mengelakkan bahan asas meleleh. Pada masa yang sama, suhu produk hendaklah setinggi mungkin untuk mengaktifkan proses resapan. Oleh itu, suhu harus menghampiri garis liquidus pada rajah besi-simentit.

Serbuk halus komposisi khas atau wayar elektrod dimasukkan ke dalam pancutan plasma suhu tinggi, di mana bahancair. Dalam keadaan cair, permukaan jatuh pada permukaan yang mengeras.

Semburan plasma

Untuk melaksanakan penyemburan plasma, kadar aliran plasma perlu ditingkatkan dengan ketara. Ini boleh dicapai dengan melaraskan voltan dan arus. Parameter dipilih secara empirik.

Bahan untuk penyemburan plasma ialah logam refraktori dan sebatian kimia: tungsten, tantalum, titanium, borida, silisid, magnesium oksida dan aluminium oksida.

Kelebihan penyemburan yang tidak dapat dipertikaikan berbanding dengan kimpalan ialah keupayaan untuk mendapatkan lapisan paling nipis, mengikut urutan beberapa mikrometer.

Teknologi ini digunakan untuk mengeraskan pemotongan berputar dan mengisar sisipan karbida yang boleh diganti, serta paip, gerudi, sinki kaunter, reamer dan alatan lain.

Mendapatkan jet plasma terbuka

Dalam kes ini, bahan kerja itu sendiri bertindak sebagai anod, di mana bahan dimendapkan oleh plasma. Kelemahan jelas kaedah pemprosesan ini ialah pemanasan permukaan dan keseluruhan isipadu bahagian, yang boleh membawa kepada perubahan struktur dan akibat yang tidak diingini: pelembutan, peningkatan kerapuhan dan sebagainya.

Jet plasma tertutup

Dalam kes ini, penunu gas, lebih tepat lagi, muncungnya, bertindak sebagai anod. Kaedah ini digunakan untuk permukaan serbuk plasma untuk memulihkan dan meningkatkan prestasi bahagian dannod mesin. Teknologi ini telah mendapat populariti tertentu dalam bidang kejuruteraan pertanian.

Kelebihan Plasma Hardfacing

Salah satu kelebihan utama ialah kepekatan tenaga haba di kawasan kecil, yang mengurangkan kesan suhu pada struktur asal bahan.

Proses ini boleh diurus dengan baik. Jika dikehendaki, dan dengan tetapan peralatan yang sesuai, lapisan permukaan boleh berbeza dari beberapa persepuluh milimeter hingga dua milimeter. Kemungkinan untuk mendapatkan lapisan terkawal amat relevan pada masa ini, kerana ia membolehkan untuk meningkatkan kecekapan ekonomi pemprosesan dengan ketara dan memperoleh sifat optimum (kekerasan, rintangan kakisan, rintangan haus dan banyak lagi) permukaan produk keluli.

Satu lagi kelebihan yang tidak kurang penting ialah keupayaan untuk menjalankan kimpalan plasma dan permukaan pelbagai jenis bahan: tembaga, loyang, gangsa, logam berharga, serta bukan logam. Kaedah kimpalan tradisional jauh daripada sentiasa mampu melakukan ini.

Peralatan keras

Pemasangan untuk permukaan serbuk plasma termasuk pencekik, pengayun, obor plasma dan bekalan kuasa. Selain itu, ia harus dilengkapi dengan peranti untuk memasukkan butiran serbuk logam secara automatik ke dalam kawasan kerja dan sistem penyejukan dengan peredaran air yang berterusan.

Sumber kuasa untuk muka keras plasma mesti memenuhi keperluan yang ketatketeguhan dan kebolehpercayaan. Pengubah kimpalan melakukan kerja yang terbaik dengan peranan ini.

Apabila permukaan bahan serbuk pada permukaan logam, arka gabungan yang dipanggil digunakan. Kedua-dua jet plasma terbuka dan tertutup digunakan serentak. Dengan melaraskan kuasa arka ini, adalah mungkin untuk menukar kedalaman penembusan bahan kerja. Di bawah keadaan optimum, lengkungan produk tidak akan muncul. Ini penting dalam pembuatan bahagian dan pemasangan kejuruteraan ketepatan.

Penyumpan bahan

Serbuk logam didos oleh peranti khas dan dimasukkan ke dalam zon lebur. Mekanisme atau prinsip operasi pengumpan adalah seperti berikut: bilah pemutar menolak serbuk ke dalam aliran gas, zarah dipanaskan dan melekat pada permukaan yang dirawat. Serbuk disuap melalui muncung yang berasingan. Secara keseluruhan, tiga muncung dipasang dalam penunu gas: untuk membekalkan plasma, untuk membekalkan serbuk kerja dan untuk melindungi gas.

Jika anda menggunakan wayar, adalah dinasihatkan untuk menggunakan mekanisme suapan standard mesin kimpalan arka terendam.

Penyediaan permukaan

Permukaan plasma dan penyemburan bahan hendaklah didahului dengan pembersihan menyeluruh permukaan daripada kesan gris dan bahan cemar lain. Jika semasa kimpalan konvensional dibenarkan untuk melakukan hanya kasar, pembersihan permukaan sendi dari karat dan skala, maka apabila bekerja dengan plasma gas, permukaan bahan kerja mestilah ideal (sejauh mungkin) bersih, tanpa kemasukan asing. Filem oksida paling nipis mampumelemahkan interaksi pelekat dengan ketara antara muka keras dan logam asas.

Untuk menyediakan permukaan untuk permukaan, adalah disyorkan untuk mengeluarkan lapisan permukaan logam yang tidak ketara dengan pemesinan dengan memotong, diikuti dengan nyahgris. Jika dimensi bahagian membenarkan, disyorkan untuk mencuci dan membersihkan permukaan dalam mandi ultrasonik.

Ciri penting permukaan logam

Terdapat beberapa pilihan dan kaedah untuk permukaan plasma. Penggunaan wayar sebagai bahan untuk permukaan dengan ketara meningkatkan produktiviti proses berbanding serbuk. Ini disebabkan oleh fakta bahawa elektrod (wayar) bertindak sebagai anod, yang menyumbang kepada pemanasan yang lebih cepat bagi bahan termendap, yang bermakna ia membolehkan anda melaraskan mod pemprosesan ke atas.

Walau bagaimanapun, kualiti salutan dan sifat lekatan jelas terletak pada bahagian tambahan serbuk. Penggunaan zarah logam halus memungkinkan untuk mendapatkan lapisan seragam dengan sebarang ketebalan pada permukaan.

Serfacing powder

Penggunaan permukaan serbuk adalah lebih baik dari segi kualiti permukaan yang terhasil dan rintangan haus, jadi campuran serbuk semakin digunakan dalam pengeluaran. Komposisi tradisional campuran serbuk ialah zarah kob alt dan nikel. Aloi logam ini mempunyai sifat mekanikal yang baik. Selepas pemprosesan dengan komposisi sedemikian, permukaan bahagian kekal licin sempurna dan tidak ada keperluan untuk kemasan mekanikal dan penghapusan penyelewengan. Pecahan zarah serbuk hanya beberapa mikrometer.