Аппарат для напыления металла

Обновлено: 04.10.2024

Так же на нашем сайте Вы найдете большую базу о применении Димет для решения различных задач и отзывы довольных клиентов. Чтобы получить бесплатную консультацию о Димет, заполните специальную форму на нашем сайте, мы свяжемся с Вами по телефону и ответим на все вопросы.

Мы уверены, что Димет станет надежным помощником в Вашем деле.

Здравствуйте. Мы поставляем оборудование Димет уже более 10-ти лет. Мы ответим на Ваши вопросы, связанные с работой установок Димет. Подберем для Вас установку, наиболее подходящую под Ваши задачи.

Узнайте больше о технологии Димет из видео роликов

Почему с нами работают десятки компаний по России и СНГ

Заключение договора

Мы работаем официально. И готовы заключить с Вами договор при необходимости.

Бесплатные консультации

Даже если Вы пока не наш клиент. Мы расскажем Вам о тонкостях работы с Диметом. По телефону или e-mail’у.

Официальная гарантия

Вы получаете 1 год заводской гарантии на установку Димет.

100% Гарантия обратного выкупа

Если по каким-либо причинам вы захотите продать установку Димет, мы выкупим её обратно.

Бесплатное обучение

Научим Вас работать с Диметом, расскажем нюансы работы и ответим на Ваши вопросы в нашем учебном центре.

Низкая цена

Мы продаем оборудование Димет по фиксированной цене, установленной заводом-изготовителем.

Достоинства технологии Димет

Ювелирная точность

Поток напыляемых частиц имеет небольшое поперечное сечение, что позволяет наносить покрытие с четкими границами.

Минимальный нагрев детали

Исключает возникновение деформаций, окисления и напряжения в обрабатываемых поверхностях.

Работает в любых условиях

Димет настолько прост, что вы сможете использовать его хоть в чистом поле! Вам потребуется только компрессор и электропитание 220

Простота в освоении

Димет не требует специального обучения для работы. Он удобен и интуитивно понятен. Работать с ним сможет любой.

Безопасность

Димет экологически безопасен. При работе с ним не выделяются вредные вещества.

Надёжность соединения

Восстановленная деталь будет служить так же долго, как новая, и может подвергаться любой механической обработке!

Отзывы

Сертификаты, награды, патенты

Области применения Димет

Нанесение защитных покрытий

Применение технологии Димет для создания защитных и антикоррозионных покрытий.

Герметизация швов, стыков, трубок, радиаторов

Применение технологии Димет для герметизации швов, стыков трубопроводов, трубок авто кондиционеров, радиаторов авто кондиционеров.

Заделка трещин

Ремонт трещины в радиаторе охлаждения

Устранение дефектов

Устранение дефектов литья, с помощью оборудования Димет.

Аппарат димет

В основу разработки установки Димет легла одна из лучших в мире технологий нанесения высококлассного металлического покрытия, разработанная Обнинским Центром порошкового напыления (ОЦПН). Металлизированные частицы на поверхность материала наносятся неиспользованным ранее революционным методом на основе сжатых газов, находящихся под низким рабочим давлением. Сжатый газ, смешанный с металлизированным порошком, в соплах аппарата Димет разгоняется до сверхзвуковой скорости. Частицы металла подаются на поверхность материала под высоким давлением, образуя высокопрочный клеящий слой.

Компактные габариты и мобильность оборудования Димет наряду с возможностью применять установки под открытым небом, буквально в «полевых условиях», делают его незаменимым при создании самых разных видов металлизации из популярных металлов с различными показателями пористости, плотности и толщины покрытия. Благодаря этому решение купить аппарат Димет целесообразно не только для крупных предприятий и небольших организаций, но и для частного пользования.

У нас вы можете бесплатно обучиться основам эксплуатации технологии Димет и купить оборудование, максимально соответствующее вашим требованиям. Мы более 10 лет являемся официальным дилером ОЦПН в России и поставляем оборудование и расходные материалы по ценам производителя. Предоставляем гарантии обратного выкупа оборудования, оказываем техническую и консультационную поддержку.

Часть 2 .Теория . Обработка металлических конструкций, газодинамическое (холодное ) напыление

Техобслуживание и ремонт немецких авто в СВАО: Audi, VW, Skoda, Seat, BMW, Mercedes-Benz и Volvo, Бесплатная диагностика ходовой части, подвески и тормозов ежедневно + 10% скидка на услуги сервиса!
Москва, Россия

Предисловие : На данном этапе проведения работ мне бы хотелось остановиться более подробно (прошу прощения, но будет много теории, ибо тут трудно иначе определить эффективность последующей обработки не зная о процессе ) поскольку автомобиль здесь служит больше посредником к раскрытию довольно интересного процесса по которому также существует масса не однозначных мнений, а меня в этом процессе интересовала возможность не столько антикоррозионного покрытия, сколько возможность восстановления самой поверхности при износе .
Небольшая историческая справка . Среди обширного класса методов нанесения покрытий и модификаций поверхности химических, электрохимических(гальванических), термохимических (цементация, азотирование и т.д.), физических (лазерная порошковая наплавка ) особое место занимают методы порошкового напыления (на данный момент наиболее распространенный вариант плазменное напыление ), но кроме первых двух методов любой из остальных методов предполагал, как основное условие -высокую температуру самого процесса .
Ранее предполагалось, что невозможно создать устойчивое к сдвиговым деформациям, малопористое и однородное покрытие без предварительного расплавления мелкодисперсных частиц перед подачей их в активную зону на подложку . Однако, как выяснилось -это условие оказалось совсем не обязательным )), в первые данный эффект был изучен нашими соотечественниками сибиряками (отделение РАН в г.Новосибирске ) при проведении экспериментов над механикой волн при сверхзвуковых скоростях двухфазного потока и воздействие их на предметы различной геометрической формы (исследование лопаток турбокомпрессоров ). Данное явление было обнаружено неожиданно, но учитывая перспективы не могло не захватить ученые умы . В чем же выражается перспективность такого метода, давайте разбираться . А, для начала, в качестве «противовеса» к сравниваемому методу мы возьмем из списка метод плазменного напыления и вспомним его свойства .
Хочу прежде всего выделить почему газотермические (в целом ) методы ремонта /модифицирования покрытия не столь распространены в ремонте ДВС и по-прежнему, ремонтные предприятия крайне неохотно берутся восстанавливать, например, шейки распределительных валов .
Напомню принцип -материал покрытия (порошок) нагревается и ускоряется в высокотемпературном газовом потоке и на подложку он попадает уже в расплавленном виде .Какие же недостатки имеются у такого метода ?

1. При движении порошка в таком потоке могут произойти значительные изменения его свойств (окисление, фазовые переходы, разложение )
2. Наличие самой высокотемпературной струи неминуемо приводит к локальному нагреву материала подложки (вспоминаем толщину шеек, стенок и переходов в ГБЦ современных ДВС ), что может привести к внутренним термическим напряжениям и микротрещинам в последствии .
3. Нельзя использовать мелкодисперсные порошки, обычно это частицы не менее 10 мкм, поскольку при уменьшении размеров частиц (а речь идет как понимаете о порошках не тугоплавких материалов ) они могут попросту испариться в струе .
4. Во многих случаях, наличие высоких температур не дает возможности использовать нанесение композиционных покрытий из механической смеси разных материалов .
И тут маленькое отступление для облегчения восприятия материала )) … Существует большое количество алюсиловых (никасиловых) блок- картеров (называть марки автомобилей не буду, Вы итак знаете -довольно распространенная конструкция ) в которых вместо применения, залитой описываемым сплавом стальной гильзы, используется (как раз с помощью плазменного напыления ) насыщение поверхностного слоя алюминиевого сплава(порядка 0,08 мм), например, кристаллами карбида кремния.
По идее конструкторов, такой поверхностный слой должен значительно снижать износ гильзы(воздействия излишков топлива или масляного голодания на такое покрытие я касаться не буду это тема отдельного разговора ) . Если брать практическое применение, то необходимо понимать, что такая поверхность не может быть восстановлена в условиях ремонтной мастерской, приходится после расточки гильзовать стальной /чугунной гильзой, а тут возникают вопросы к посадке ( термической напряженность), правильной геометрии (довольно тонкие стенки), правильном подборе поршневых колец, покрытия юбки поршня и т.д. и т.п.
Мысленно, пройдясь по пунктам, не трудно понять почему описываемый процесс получил «зеленый свет « и был внедрен производителями (речь идет о производителях отливок для ДВС в данном случае из которых хорошо известны два европейских флагмана отсюда и дублирование название в обозначении материала ) именно при работе с массивными блок -картерами . Но, стой же легкостью, приходит и ответ, а почему, собственно, говорят о таком высокотехнологичном ДВС — «одноразовый мотор» ))
Вывод, в целом, можно сделать очень простой — данные методы не эффективны в работе с малыми деталями или с деталями с малой толщиной переходных стенок . Скажу честно, устав в очередной раз,
искать ГБЦ из за шеек или менять очередной опорный кронштейн (VW), и ознакомившись с данным типом обработки () я был полон надежд … Однако, забегая вперед, завершилось это всего лишь антикоррозионной обработкой несущих деталей описываемого автомобиля, хотя я и встречал попытки его использования в качестве нанесения антифрикционного и износостойкого покрытия и горячего «пропагандирования « такого метода( активность которого в Ютубе, включая и создание собственных установок в противовес Димету и вызвало желание разобраться в вопросе более тщательно )) .
В процессе познания, изучил довольно весомый труд Клинкова, Алхимова с тов. с одноименным названием, а также разнообразные патенты доступные в сети, в попытках найти оправдание применения в ремонте ДВС выдержки из которых, опуская математические выкладки я и буду использовать далее ибо это не просто теория, но и практические исследования на результат которых, по моему мнению, и надо опираться . Я специально оставляю номера иллюстраций соответственно оригиналу . Перейдем непосредственно к процессу, итак .
Метод газодинамического напыления . Видимая простота и сложность применения .\

Надо сказать, что данный метод довольно давно поставлен на производственный поток (Обнинск, Димет -Зеленоград ), существуют аппараты для холодной порошковой обработки и выпускаются порошковые базы различных металлов или их смесей . В деле восстановления поверхностей различных наружных деталей (ручек, накладок, ободов, металлических деталей внешнего /внутреннего декора) -вещь просто незаменимая по эффективности трудозатрат, качества поверхности, и по достоинству оцененная любителями ретро техники, а также энтузиастов ее восстанавливающих . Но нас интересует ответы на конкретные вопросы . Каково качество слоя в противостоянии агрессивной среде ? Каким образом данный слой будет противостоять высоким сдвиговым деформациям при рабочих температурах ДВС ? Равномерность нанесения слоя в сложных геометрических формах? Возможно ли увеличение толщины слоя без потери прочностных и антикоррозионных свойств по отношению, скажем, к аналогичному слою созданным с помощью гальванопластики (где малая толщина слоя при высоких энергетических затратах -«ахиллесова пята « процесса ) ?
Кратко сам процесс в теории …

Важное значение имеет конструкция сопла аппарата, поскольку только при сверхвуковой скорости потока частиц возможен сам эффект напыления, при снижении скорости потока (или уменьшении концетрации частиц ) частицы свободно отражаются от подложки .( Тут интересная особенность в практическом применении, кстати, )) в виде налипания порошка внутри до критического сечения, после чего сопло .просто выбрасывается .)
При этом, поскольку не процесса не соударения друг о друга, происходит обычная эрозия (разрушение ) подложки . Как показали испытания показатели на отрыв (в МПа) такого покрытия, микротвердость были аналогичны покрытиям полученным при газотермическом напылении .

Поперечный разрез (шлиф) покрытия показывает малую пористость и хорошую однородность такого покрытия по всей толщине слоя. Кроме этого, даже в том случае если поверхность на которое наносится такое покрытие обрабатывается по высокому классу чистоты (10) все равно после процесса имеет высокую шероховатость, что говорит о физической деформации и эрозии тела, что безусловно положительно отражается на прочностных характеристиках такого покрытия (и прежде всего нас интересует сдвиговая деформация ). В реальных условиях вместе с процессом напыления идет и процесс эрозии, просто используя избыточное количество частиц это процесс практически не заметен .
Казалось бы идеальный метод восстановления металлических поверхностей и не надо тратить больших усилий ? Увы, не все так просто … ))
Одним из положительных моментов такого метода напыления является использование разных материалов образуя смесь частиц, но о каких частицах идет речь . Экспериментальным путем было определено, что хорошее покрытие образуют элементы с октогональной решеткой, а это прежде всего металлы которые имею низкий предел прочности, так сказать легко «разупрочняются « с ростом температуры, данные элементы также объединяет показатель низкой температуры плавления, это, например, такие элементы как медь, цинк, алюминий . Материалы имеющие железо, никель содержащие материалы, различие виды пластиков, а также тугоплавкие материалы не могут образовывать хорошее покрытие, очевидно кинетической энергии при «холодной» подачи частиц на подложку не хватает для их устойчивой повторной деформации, даже такой материал как бронза (т.е. сплав из легких металлов ) тоже не подходит для этого процесса . Расход частиц при использовании различных легирующих сплавов тоже значительно возрастает …

Если же брать материалы с тэтрагональной решеткой, то приходится признавать абсолютную невозможность образования покрытия из таких материалов этим методом .Иначе говоря, различные виды керамики, кремний, твердые минералы становятся исключением из данного процесса . Учитывая, что кремний, магний широко используется наряду с медью, в изготовлении сплава деталей ДВС (головка блока цилиндров ) становится невозможным подобрать идентичный состав .Другими словами напылить алюминий или медь, или даже смесь из них на поверхность детали можно, но обладать теми же качествами ( а следовательно и ресурсом ), что и прежняя поверхность (например пресловутые шейки распределительного вала ) она не будет . Хорошо, допустим, это временное решение, чего уж греха таить . Есть определенная категория водителей, которые с удовольствием напылили бы шейку алюминием, для кратковременного восстановления давления масла например, и продали бы машину)) . Однако есть другие факторы, вспомним, детали подшипников всегда образуют криволинейную поверхность с малым радиусом в поперечном сечении …
При исследовании эффективности метода во время изменения угла потока частиц было определено, что оптимальный угол образования покрытия -90 градусов, но важнее то, что начиная с 75 градусов угла напыления и далее появляется четко выраженная волнистая структура гребни которых расположены перпендикулярны к направлению движения частиц .При угле меньше 55 градусов покрытие уже не формируется, а наблюдается только эрозия частиц подложки , поскольку при углах 40 -70 градусов значительно вырастает коэффициент эрозии, возникает сильный вращающий момент при контакте частица –подложка .

Теперь нужно вспомнить, что согласно исследованиям наиболее эффективно процесс протекает при расстоянии 5-7 калибров от сопла до поверхности, а также то, что геометрические размеры такого сопла от критического сечения до среза (по длине) изменить нельзя (сверхзвук) .В итоге, мы получаем весьма значительные трудности в восстановлении таких поверхностей скольжения . Хорошо .Тогда получается, что хотя бы плоскость (например под различные фланцы охлаждения, корпусные крышки, термостаты ) восстановить можно ( а это не мало), а подшипники скольжения нет? Но, даже здесь не все просто … Тут уже вмешиваются характеристики «поровых» каналов в агрессивных средах .
Надо напомнить покрытие не однородно по своей сути, а представляет собой конгломерат постепенно уменьшающихся частиц относительно поверхности подложки .

Если толщина слоя при напылении материала не большая, то пористость, находится на приемлемом уровне, если же проводится напыление в несколько этапов (сильное разрушение, каверна, скол), то пористость дальнего от подложки слоя слишком велика . А это сказывается на коррозионной стойкости такого покрытия в целом . Среди материалов наиболее сильно противостоящих коррозии нужно выделить алюминий, но чистый алюминий без смесей .

Такая особенность для данного металла связана с явлением «самозалечиванием «, когда оксид алюминия обладая лучшими характеристиками плотно «запечатывает» поры покрытия . Любая другая смесь, (и в особенности смеси с довольно дешевым цинком ) обладают прямо противоположным свойством, когда разрушение от коррозии происходит в разы быстрее основного материала .Какой же можно сделать вывод ? Для применения в деталях ДВС данный метод мало применим, как бы не хотелось, покрытия с нужными свойствами получить не удастся . Но, в то же время, данный метод напыления не плохо себе покажет в работах с кузовными деталями с учетом последующей обработки поверхности лако-красочными материалами . Приблизительно так я и представлял процесс, который ожидался при обработке рамных компонентов Лэндровера, но в нем все таки проявился один особенный аспект который значительно убавил комфорт проведения самого процесса, но изменил физические характеристики самого слоя .))Но, об этом в следующий раз …

Оборудование для напыления металлов

Оборудование для напыления металлов – специализированные аппараты, которые можно купить для нанесения на металлическую поверхность коррозионно-, износостойкого или огнеупорного покрытия. Компания «ПУРМ» осуществляет производство и продажу ручных установок и полноценных автоматизированных линий. Цена зависит в основном от модификации устройства, наличия в комплекте камеры металлизации и других дополнительных элементов.

Сферы применения

Напыление металлом – технология, которая применяется при выполнении широкого перечня ремонтных, монтажных и восстановительных работ:

Металлургия – ремонт различной технологической оснастки и других элементов электронно-лучевых печей, охлаждающих систем и т.д.
Ремонт автомобильной, а также тяжелой и сельхозтехники – реставрация коленвалов, ГБЦ, стартеров, радиаторов, внутренних поверхностей под подшипники и других ответственных элементов.
Восстановительные работы – металлизация практически любых изношенных деталей и поверхностей.
Антикоррозийная обработка – нанесение различных защитных и коррозионностойких покрытий на изделия из различных металлов (будь то напыление алюминия или обычной конструкционной стали).

Преимущества процесса

Основные особенности применения аппаратов для напыления металла:

Возможность нанесения равномерного покрытия, как на всю деталь, так и на небольшие ее участки, что делает этот способ наиболее удобным и экономичным при необходимости напылить защитный слой на ограниченной части большого изделия.
Высокая эффективность при восстановлении изношенных деталей.
Ручные устройства обладают небольшим весом, что позволяет легко перемещать его в любое нужное место.
Напыление можно выполнять практически любыми металлами и сплавами и даже в несколько слоев. Это позволяет получать покрытие с особыми характеристиками.
Основа, на которую наносится покрытие, не прогревается до высоких температур, что исключает вероятность деформации детали.
Техпроцесс металлизации характеризуется высокой производительностью (в зависимости от напыляемого материала может достигать до 20 кг в час) и небольшой трудоемкостью.
Обработанные эти способом изделия выдерживают изгиб радиусом до 2-х толщин без повреждения защитного покрытия.
Повышенная прочность сцепления с основой – покрытие не отслаивается от поверхности детали.

Сущность процесса

Сущность процесса металлизации этим способом заключается в расплавлении металла электрической дугой, его расщеплении на микрочастицы (10-100 мкм) и перенесении струей газа (либо сжатого воздуха) на предварительно очищенную (путем дробеструйной обработки) поверхность обрабатываемого изделия.

В аппарат для напыления металла синхронно, бесперебойно и с идентичной скоростью подаются 2 электродные проволоки, между концами которой возбуждается дуга и происходит расплавление подаваемого материала. Одновременно с этим по воздушному соплу в зону электродуги со сверхзвуковой скоростью подается сжатый воздух (или инертный газ), обеспечивающий распыление металла и его перенос на напыляемую поверхность.

Принципиальная схема электродугового напыления металлом показана на следующем рисунке:

За счет большой скорости переноса частиц (до 300 м/с) и малого время полета обеспечивается их пластическое деформирование при столкновении с деталью, заполнение ними микропор на поверхности, их сцепление между собой и с изделием. В результате этого образуется сплошное покрытие, характеристики которого напрямую зависят от используемой электродной проволоки.

С помощью оборудования для напыления можно наносить слои толщиной до 10 мм, но в большинстве случаев величина покрытия не превышает:

для легкоплавких металлов – 3 мм;
для тугоплавких материалов – 1,5 мм.

Присадочный материал для металлизации подбирается с учетом назначения и требуемых свойств покрытия. Традиционно применяется электродная проволока сечением 1,5-2,5 мм – стальная, цинковая, алюминиевая, медная и т.д.

Проволока для напыления должна быть чистой, гладкой и мягкой – это обеспечит высокое качество защитного покрытия и его продолжительный эксплуатационный ресурс.

Производство оборудования для напыления является одним из приоритетных направлений деятельности Группы компании «ПУРМ». У нас вы можете купить высокопроизводительные устройства разных модификаций в оптимальном соотношении цены и качества. В ассортименте имеются как ручные аппараты, так и автоматизированные линии металлизации. Обращайтесь – будем рады помочь с выбором, монтажом и пуско-наладкой установки!

Плазменное напыление. Принцип, оборудование плазменного напыления

Итак, в чем же состоит принцип плазменного напыления? Во всех устройствах плазменного напыления порошок приобретает температуру и скорость в струе горячего газа, создаваемого плазматроном. В свою очередь, плазматрон или плазменный генератор — это устройство, изобретенное в 1920-х годах, в котором электрическая дуга, горящая между катодом и анодом в ограниченном объеме (сопле), раздувается инертным газом и создает факел высокотемпературного восстановительного пламени.

Чем же так привлекателен этот принцип для решения задач термического напыления? Именно тем, что пламя плазматрона очень горячее и всегда строго восстановительное; присутствие кислорода в плазматроне категорически не допускается из-за быстрого, в противном случае, разрушения материалов электродов (парциальное давление кислорода в плазмообразующих газах определяется их чистотой и должно быть не выше 0,004%). Факел пламени плазматрона, при грамотном его применении, может не только восстановить активную металлическую поверхность из оксидных пленок на напыляемых частицах, но даже и очистить от оксидов саму поверхность субстрата. Подобную возможность предоставляет исключительно метод плазменного напыления.

В отношении плазменного напыления существует, в среде теоретиков и практиков термического напыления, ряд предрассудков, которые, в большинстве случаев, связаны не с процессом как таковым, а с недопониманием сути процесса напыления, недостатками конструкций конкретных устройств и с неправильным их применением. Обсудим эти предрассудки:

1. «Пламя плазмы слишком горячее и пригодно поэтому, только для напыления тугоплавких металлических и оксидных керамических материалов. Слишком высокая температура приводит к испарению части порошка и разрушению карбидов хрома и вольфрама».

Действительно, температура плазмы может достигать 20.000°C и более, что много выше, чем, например, температура ацетиленокислородного пламени (около 3000°C). Однако, температура пламени имеет очень мало общего с температурой напыляемых частиц. Не углубляясь в физику взаимодействия горячего газа с твердыми частицами, скажем только, что это взаимодействие очень сложное и зависит от большого количества параметров, в числе которых не только температура газа, его скорость, длина факела и размер частиц, но и химические составы газа и частиц. К тому же, решающее значение для передачи тепла от факела к частицам имеет не абсолютная температура пламени, а его светимость. Так, например, более горячее, но почти невидимое водородно-кислородное пламя нагревает частицы гораздо хуже, чем более холодное, но яркое (из-за светящихся нано частиц углерода) ацетилено-кислородное пламя. Светимость факела плазмы зависит от состава плазмообразующего газа, от размера и состава частиц, проходящих сквозь него. Интересно, что во многих случаях эта светимость меньше, чем у ацетиленокислородного пламени и ее приходится увеличивать разными способами, только чтобы придать частицам хотя бы минимальную необходимую температуру. Так как длина пламени газопламенных устройств также часто превышает длину факела плазмы, получается «парадокс»: грубозернистые металлические порошки нагреваются в устройствах порошкового газопламенного напыления сильнее, чем в более мощных и «горячих» устройствах плазменного напыления.

2. «Скорость частиц при плазменном напылении недостаточна для получения плотных покрытий».

Скорость потока газа и частиц в нем определяется не принципом образования пламени, а исключительно конструкцией устройства. В настоящее время существуют промышленные устройства плазменного напыления с соплом Лаваля, обеспечивающие частицам сверхзвуковую скорость.

3. «Для напыления металлов годятся только дорогостоящие установки вакуумного плазменного напыления, а установки атмосферного плазменного напыления непригодны из-за окисления металлических частиц».

Подобное утверждение приходится, как ни странно, слышать довольно часто, даже от людей, практически занимающихся плазменным напылением, особенно применительно к покрытиям из MCrAlY для лопаток газовых турбин. На самом же деле, в этом утверждении происходит типичная подмена понятий: чисто металлические покрытия из легкоплавких никелевых сплавов, полученные вакуумным плазменным напылением (VPS), действительно лучше атмосферно напыленных (APS), но не из-за окисления частиц в плазме, а совсем по другой причине, о которой будет рассказано в разделе, посвященном вакуумному плазменному напылению. Окисление же металлических частиц в обоих этих способах происходит одинаково.

Устройства атмосферного плазменного напыления ничем не отличаются от устройств вакуумного плазменного напыления. Разница не в самих устройствах, а в способе организации процесса напыления: атмосферное напыление проводится на воздухе, а при вакуумном напылении и плазматрон, и напыляемая деталь находятся в вакуумной камере под разряжением. Понятно, что атмосферное напыление гораздо доступнее и дешевле вакуумного, к тому же для больших деталей вакуумное напыление становится просто невозможным из-за нереального размера вакуумной камеры. Сами же плазматроны могут использоваться как для атмосферного, так и для вакуумного напыления.

Чтобы понятнее объяснить особенности плазменного напыления, перейдем к рассмотрению разных конструкций, существующих на сегодняшний день.

Установки плазменного напыления

Устройства плазменного напыления отличаются большим разнообразием конструкций. Будем рассматривать их от самых «традиционных» до самых «продвинутых».

Наиболее распространенные устройства, — это устройства с одним катодом и одним анодом, и с вводом порошка снаружи короткого сопла, перпендикулярно к оси пламени.

Принцип действия таких устройств показан на схеме (рисунок 28):

Рис. 28. Принцип плазменного напыления.

Как видно из схемы, короткое сопло плазматрона одновременно является анодом. Порошок вводится снаружи сопла перпендикулярно оси пламени, в непосредственной близости от дуги.

Самое популярное устройство этого типа, — плазматрон 3MB фирмы Sulzer Metco, который, с небольшими модификациями, существует уже больше 40 лет. На рисунке 29 представлены актуальные модели этой серии с максимальной мощностью 40 кВт.

Рис. 29. Плазматрон 3MB.

Несколько более новое и мощное (55 кВт) однокатодное устройство, — плазматрон F4, показанный на рисунке 30.

Рис. 30. Плазматрон F4.

Устройство 9MB, — один из самых мощных однокатодных плазматронов традиционного типа (80 кВт при токе 1000 А и напряжении 80 В) производится также фирмой Sulzer Metco (рисунок 31):

Рис. 31. Плазматрон 9MB

Традиционные однокатодные плазматроны других фирм мало отличаются от плазматронов Sulzer Metco: все они работают при относительно малом расходе газов, низком (< 100 В) напряжении и большом (до 1000 А) токе дуги. Ни один из традиционных плазматронов не позволяет достичь частицам скорости звука.

Достоинством плазматронов с небольшим расходом газов является возможность придания частицам очень высокой температуры (> 4000°C) из-за относительно долгого времени их пребывания в горячей зоне пламени рядом с дугой. Столь высокие температуры частиц позволяют расплавить практически любые керамические и металлические материалы.

Развитие техники плазменного напыления в последние двадцать лет идет по пути увеличения скорости частиц. Для придания частицам большей скорости необходимо увеличить давление плазмообразующих газов перед соплом, что автоматически приводит к повышению расхода газов и росту напряжения дуги.

Современное, мощное (до 85 кВт, ток до 379 А, напряжение до 223 В) устройство с одним катодом и анодом — это плазматрон 100HE американской фирмы Progressive Technologies Inc., который, благодаря большому давлению и расходу плазмообразующих газов, позволяет достичь скоростей частиц — близких к скорости звука (рисунок 32):

Рис. 32. Плазматрон 100HE.

Из-за высокой скорости плазмообразующего газа уменьшается время пребывания частиц в горячей зоне пламени и, соответственно, их температура. Для противодействия этому необходимо увеличивать мощность дуги и использовать в плазмообразующем газе большое количество водорода, который, благодаря процессу диссоциации-ассоциации молекул, удлиняет горячую зону пламени. Таким образом, плазматрон 100HE реализует температуру частиц, с размером 20-30 мкм, выше 2300°C при скорости около 250 м/сек, что делает возможным напылять покрытия из Cr₃C₂ — NiCr, Cr₂O₃ и Al₂O₃ с малой пористостью.

Вторым направлением развития, в комбинации с увеличением расхода газов, является деление одной дуги на три части, которое позволяет улучшить стабильность и равномерность факела пламени, уменьшить износ электродов и увеличить суммарную мощность пламени. Типичным примером такого устройства является новейший плазматрон TriplexPro TM -210 фирмы Sulzer Metco с одним анодом и тремя катодами, максимальной мощностью 100 кВт (рисунок 33):

Рис. 33. Плазматрон TriplexPro TM .

1 – задняя часть корпуса; 2 – анодный стек; 3 – передняя часть корпуса; 4 – изолятор; 5 – накидная гайка; 6 – три катода в керамическом блоке; 7 – элемент анодного стека; 8 – канал плазмы; 9 – насадка с тремя порошковыми дюзами.

Технология Triplex от Sulzer Metco вошла в практику термического напыления в 90-х годах. Эти устройство обладают, по сравнению с плазматронами с одной дугой, существенно большим ресурсом и стабильностью результатов напыления. Для многих коммерческих порошков плазматроны Triplex позволяют также улучшить производительность и КПД напыления при сохранении качества покрытия.

Фирмой GTV GmbH выпущено, в обход патента Sulzer Metco на трехкатодные плазматроны, устройство GTV Delta с одним катодом и тремя анодами, которое, в принципе, является ухудшенной компиляцией TriplexPro (рисунок 34):

Рис. 34. Плазматрон GTV Delta.

Последнее, третье направление развития — это отказ от радиального ввода порошка в пользу гораздо более рационального — осевого. Ключевой элемент конструкции плазматрона с осевым вводом порошка — Convergens был изобретен в 1994 году американцем Люсьеном Богданом Дэльча (Delcea, Lucian Bogdan).

В настоящее время существует только одно подобное устройство, — плазматрон Axial III, максимальной мощностью 150 кВт, производства канадской фирмы Mettech, которое объединяет собой все три направления развития (большой расход газов, три дуги и осевой ввод порошка). Установки плазменного напыления с плазматроном Axial III производятся и распространяются также немецкой фирмой Thermico GmbH.

На рисунках 35, 36 и 37 изображено само устройство Axial III и его конструктивная схема:

Рис. 35. Плазматрон Axial III.

Рис. 36. Вид на устройство Axial III со стороны сопла.

Рис. 37. Принципиальная схема Axial III.

Все современные установки плазменного напыления являются автоматическими, то есть, управление источниками тока, системой водяного охлаждения и расходом газов регулируется системой ЧПУ с визуализацией и сохранением рецептов на компьютере. Так, например, плазматрон Axial III поставляется фирмой Thermico GmbH в комплекте с компьютеризированной системой управления, самостоятельно проводящей зажигание дуг и выход на рабочий режим, выбор рецептов напыления, и осуществляющей контроль всех основных параметров: расхода трех плазмообразующих газов (аргона, азота и водорода), токов дуг, параметров системы водяного охлаждения. Эта же автоматическая система управляет и порошковым питателем.

О порошковом питателе Thermico нужно сказать особо. Это, наиболее «продвинутое» на сегодняшний день в мире устройство позволяет не только постоянно регулировать массовый расход порошка и расход несущего газа (азота или аргона), но и допускает использование тонкозернистых порошков с плохой сыпучестью, непригодных, например, для питателей фирмы Sulzer Metco.

Автор лично, в течение долгого времени работал с плазматроном Axial III и может из своего опыта сказать, что несмотря на некоторые конструктивные недоработки, этот плазматрон представляет собой самое прогрессивное устройство термического напыления, объединяющее достоинства высокоскоростного напыления с высокой температурой строго восстановительного пламени. Главное же достоинство Axial III состоит в осевом вводе порошка.

Достоинства осевого ввода порошка

Осевой ввод порошка — это качественный скачок в технике плазменного напыления. Дело тут не только в том, что при осевом вводе значительно уменьшаются потери порошка, но и в том, что открываются возможности напыления совсем других порошковых материалов, непригодных для радиального ввода. Так как этот аспект является принципиально важным для понимания следующих разделов, остановимся на нем подробнее.

Итак, что же происходит при радиальном вводе порошка в струю пламени на выходе из сопла? Перечислим недостатки такого ввода:

Для радиального ввода пригодны только очень узкофракционные порошки, для которых необходимо точно подбирать давление несущего газа. Что это значит?: При недостаточном давлении несущего газа частицы порошка будут «отскакивать» от струи пламени, при слишком высоком давлении несущего газа они будут «простреливать» это пламя насквозь; если же порошок состоит из частиц разного размера, то подобрать «правильное» давление несущего газа в принципе невозможно: самые мелкие частицы будут всегда «отскакивать», а самые крупные — всегда «простреливать», то есть, ни тех ни других частиц в напыляемом покрытии не будет, а будут только какие-то «средние» частицы. Особенно трудно вводятся мелкозернистые порошки из-за их повышенного рассеяния несущим газом (типичное облако пыли вокруг факела).
При радиальном вводе порошка нельзя использовать в порошковой смеси не только частицы разных размеров, но и разных плотностей (разных масс) по той же причине: более тяжелые частицы пролетают сквозь пламя легче более легких. Таким образом, попытка использования сложных порошковых смесей приведет к искажению состава покрытия по сравнению с составом порошковой смеси.
Увеличение скорости плазмообразующих газов усложняет радиальный ввод порошка, так как дополнительно сужаются интервалы необходимых давлений несущего газа и распределения частиц по размерам. На практике это означает следующее: чем выше скорость пламени, тем меньше КПД напыления при радиальном вводе порошка. Ввести же весь порошок в пламя без потерь невозможно ни при каких обстоятельствах.
Расположение порошковых дюз рядом с горячей зоной пламени вызывает их разогрев, компенсирующийся только охлаждением газом, несущим порошок. Если же скорости охлаждающего газа недостаточно для охлаждения, то частицы порошка могут налипать на края отверстия дюз, образуя натеки. Налипшие куски периодически отрываются от дюзы, попадают в пламя и вызывают характерный дефект — «плевание», приводящий к образованию грубых пористых включений в покрытии. Так как скорость истечения несущего газа строго связана с параметрами пламени (см. пункт 1), то возникает проблема: для некоторых порошков просто не существует параметров, убирающих эффект «плевания», особенно если эти порошки легкоплавкие и/или мелкозернистые.

Переход на осевое введение порошка позволяет полностью избавиться от вышеперечисленных проблем:

Давление и скорость несущего газа больше не привязаны к параметрам пламени и порошка. Единственное условие, — давление несущего газа должно быть несколько выше давления плазмообразующего газа в сопле в месте ввода порошка. За счет осевого ввода, любой порошок полностью захватывается пламенем.
Всегда можно подобрать такое давление несущего газа, при котором «плевания», связанного с налипанием порошка на край отверстия порошковой дюзы происходить не будет.
Возможно использование порошковых смесей любой сложности и фракционного состава. Частицы разных размеров будут приобретать различные скорости и температуры, но все, в итоге, примут участие в образовании покрытия. То, что мелкие частицы при осевом вводе в пламя плазмы становятся значительно горячее крупных, открывает новые возможности для дизайна порошковых смесей. Созданию таких полифракционных композиций посвящена основная часть этой книги.

Автору очень повезло, что в его распоряжении в течение многих лет находился плазматрон Axial III с осевым вводом порошка. Если бы не это, то создание новых многокомпонентных покрытий было бы просто невозможно.

Сводная таблица устройств термического напыления

Для обобщения, прямого сравнения и систематизации всех способов термического напыления сопоставим свойства типичных устройств, а также их примерные цены в одной таблице (таблица 2):

Прайс-лист на оборудование Димет

Оборудование газодинамического нанесения металлических покрытий ДИМЕТ

ДИМЕТ - 404

Портативное универсальное оборудование для ручной или частично автоматизированной работы.

Пять рабочих режимов, два переключаемых порошковых питателя ПВ43, два сопла: круглое СК20, плоское СП9; эргономичная рукоятка с двухпозиционной кнопкой управления.

Возможность дистанционного включения подачи воздуха и порошка. Энергопотребление: 220 В, 3,3 кВт.

Сжатый воздух: давление 6-10 атм, расход – 400 л/мин. Вес – 18 кг. Для многофункционального применения.

ДИМЕТ - 405

Портативное универсальное оборудование для ручной работы.

Пять рабочих режимов, два переключаемых порошковых питателя ПВ-43, два сопла: круглое СК20, плоское СП9.

Энергопотребление: 220 В, 3,3 кВт.

Сжатый воздух: давление 6-10 атм, расход – 400 л/мин. Вес – 17 кг. Для многофункционального применения.

ДИМЕТ - 412

Портативное оборудование для ручной работы.

Два рабочих режима, порошковый питатель ПВ43, одно круглое сопло СК20. Энергопотребление: 220 В, 2,9 кВт.

Сжатый воздух: давление 6-10 атм, расход – 400 л/мин. Вес – 9 кг. Для применения в локальном ремонте.

ДИМЕТ - 421

Портативное универсальное оборудование для автоматизированной или ручной работы. Пять рабочих режимов, два стабилизированных порошковых питателя ПВ45,

три сопла: круглое СК20, плоское СП9, круглое износостойкое СК30, эргономичная рукоятка с двухпозиционной кнопкой управления.

Возможность дистанционного выбора порошкового питателя, рабочего режима и управления подачей воздуха и рабочего порошка. Возможность компьютерного управления.

Сжатый воздух: давление 6-10 атм, расход – 400 л/мин. Вес – 19 кг. Для многофункционального применения.

Дополнительное оборудование (для организации рабочего места)

Пылезащитная камера ПЗК-С5

Камера для размещения деталей размером до 600х300х300 мм.

Специальная конструкция, предотвращающая выбросы пыли высокодинамичными воздушными потоками из камеры в зону оператора. Изменяемый размер и конфигурация входного окна для оптимизации процесса напыления на детали (группы деталей) различной формы и размеров. Внутренняя подсветка.

Фильтро-вытяжное устройство ФВК-10

Устройство для вытяжки запыленного воздуха из рабочей зоны (пылезащитной камеры) и его двухступенчатой очистки от пыли. Преимущественно для кратковременной работы.

Состав: один циклон, фильтрующий блок (со сменными фильтрами ФВУ), вентилятор с пускателем, воздуховод, переходник.

Производительность – 10 куб.м./мин

Фильтро-вытяжное устройство ФВК-20

Устройство для вытяжки запыленного воздуха из рабочей зоны (пылезащитной камеры) и его двухступенчатой очистки от пыли. Для продолжительной работы.

Состав: 2 циклона, фильтрующий блок (со сменными фильтрами ФВУ), вентилятор с пускателем, воздуховоды, переходник.

Производительность – 18 куб.м./мин

Сканирующее устройство СКУ-5

Предназначено для автоматического циклического перемещения напылительного блока и управления работой напылительного оборудования ДИМЕТ с целью обработки заданной площади плоской поверхности изделия, размещенного в пылезащитной камере (адаптирована к монтажу на ПЗК-С5).

Стойка СТ-5

Стойка специализированная – для размещения и внутрицехового перемещения портативного оборудования ДИМЕТ и, при необходимости, дополнительных блоков систем

автоматизации работы напылительного оборудования.

Стойка СТ-6

Стойка специализированная, с фильтром и пневмошлангами – для размещения и внутрицехового перемещения портативного оборудования ДИМЕТ, порошкового питателя,

дополнительных блоков систем автоматизации напылительного оборудования .

Открыть прайс лист на оборудование Димет

E-mail: info@dymet.org; ООО " ПП Техинвест", ИНН 7404005960; ОГРН 1027400583210.

Читайте также: