Автоматизация процесса нанесения металлических и керамических порошковых материалов на поверхности изделий методом плазменного напылении

Установка «УПУ-10» предназначена для нанесения металлических и керамических порошковых материалов, а также материалов в виде проволоки на поверхности деталей и сборочных единиц методом плазменного напыления. «УПУ-10» позволяет наносить износостойкие, коррозионно-стойкие, фрикционные, изоляционные и другие специальные покрытия одновременно из двух порошковых дозаторов.

Нанесение покрытий осуществляется плазменной струей путем осаждения на изделие частиц напыляемого материала, вводимого в плазменную струю в виде порошка или проволоки. При соударении с изделием частицы, находящиеся в расплавленном или пластическом состоянии, деформируются и внедряются в микронеровности изделия или пластически его деформируют с образованием общих точек физико-химического взаимодействия, обеспечивающих прочность сцепления и плотность покрытия.

Формирование слоя покрытия необходимой толщины осуществляется путем послойного напыления при перемещении плазмотрона относительно напыляемой поверхности.

Установка «УПУ-10» по сравнению с существующими аналогами имеет ряд преимуществ:

- благодаря двум дозаторам можно изменять природу порошка, производить напыление смесью двух порошков, осуществлять непрерывный процесс напыления переходом с одного дозатора на другой, возможности напыления проволокой;
- повышено качество напыления за счет варьирования количества вводимой в плазмотрон энергии (за счет изменения тока), а также изменения природы напыляемого порошка и создания различных его композиций;
- увеличен ресурс работы катода и анода плазмотрона за счет конструктивных изменений и плавного управления током после возбуждения дуги;
-введена замкнутая системы охлаждения плазмотрона и источника питания.

В состав установки «УПУ-10» входят:

1. Модернизированный ручной плазмотрон «ПП-25ПМ».
2. Новая система подачи порошков, состоящая из двух дозаторов.
3. Блок газового обеспечения.
4. Автономная система охлаждения.
5. Автоматизированная система управления и контроля процесса плазменного напыления.
6. Блок коммутации.
7. Модернизированный выпрямитель модели «ВПН-650».
8. Газоводоэлектроразводки.

Плазмотрон представляет собой разборную конструкцию, состоящую из катодной и анодной частей, разделенных изолятором. Генерирование плазменной струи в плазмотроне осуществляется следующим образом. В дуговую камеру подается плазмообразующий газ, а к водоохлаждаемым катодной и анодной частям подается напряжение от источника питания. После пробоя дугового промежутка между катодом (электродом) и анодом (соплом) искровым разрядом осциллятора возбуждается дуга, которая ионизирует газ, проходящий через дуговую камеру сопла, превращая его в плазменную струю.

Распыляемая проволока вводится в плазмотрон по боудену при помощи механизма подачи проволоки, состоящего из электродвигателя СЛ-369, редуктора с подающим роликом и катушки внутреннего уложения проволоки.

Подача порошка к плазмотрону производится от двух дозаторов транспортирующим газом аргоном или азотом. Дозатор состоит из бункера, электромеханического привода, механизма наклона. Равномерность подачи порошка достигается за счет применения каскада конусов и изменения диаметра дюзы d сменного конуса.
Расход порошка определяется частотой вращения электродвигателя, амплитудой колебания лотка (величина амплитуды изменяется винтом), изменением положения дозатора с помощью механизма наклона, а также изменением диаметра и величины зазора (расстояния до лотка) дюз бункера.

Подача порошка с лотка в приемную воронку основано на принципе перемещения сыпучих материалов по горизонтальному вибрирующему лотку. Из приемной воронки порошок подается в плазмотрон транспортирующим газом. Дозатор закреплён в вертикальном положении. Максимальная производительность дозатора составляет 5 кг/ч по Аl2О3 и 20 кг/ч по W.