Статьи / Машиностроение / Плазменное напыление расширяет технологические горизонты

Плазменное напыление расширяет технологические горизонты

Плазменное напыление расширяет технологические горизонты

Технологии газотермического напыления активно внедрялись в промышленной сфере СССР в 70-80 годах, особенно активно процесс шёл в оборонной промышленности. Это во многом обуславливает достижения военного авиастроения, турбиностроения и ракетокосмической сферы, которые наблюдались в указанный период. Более того, научные наработки того времени не использованы полностью даже сейчас.

В 90-е годы данное перспективное направление, как и вся высокотехнологическая промышленность, серьёзно пострадало. Значительный урон понесли целые научные школы и ведомственные лаборатории, которые занимались внедрением передовых достижений в промышленность. Материальная база новых технологий не только перестала пополняться, её начали откровенно разворовывать. Неудивительно, что при сложившемся положении вещей, отрасль стала терять своих лучших специалистов, о полноценном развитии кадрового потенциала речи даже не шло.

Применение же альтернативных зарубежных разработок полностью противоречит национальным интересам, ведь на внешний рынок попадают только такие технологии, которые в прикладном и научном плане уже устарели в государстве их происхождения. Сейчас над этим начали задумыватся. На этом фоне технология плазменного напыления является тем направлением, где Россия ещё может за счёт колоссальных научных разработок, выпускать на рынок инновационные продукты (плазменное напыление - самое перспективное направление газопламенного напыления), и к этому есть существенные предпосылки.

Сущность этой технологи заключается в том, что с помощью электродугового разряда генерируется низкотемпературная плазма. Плазма представляет собой перегретый газ, который переходит в ионизированное состояние с температурой 20 000 - 30 000 °С. Газотермические методы напыления проходят при температуре около 3000 °С, что являлось ограничением для качественного развития технологии.

Газотермическое напыление детали

В поток полученной плазмы вводится металлический порошок, керамический порошок и т.д., который тут же расплавляется, и уноситься потоком плазмы со скоростью до 500 м/сек. Достигая поверхности детали, расплавленная масса из защитного компонента надёжно "прилипает" на поверхности и застывает. Сама деталь при этом нагревается не более чем на 150 °С, т.к. её масса несравненно велика по сравнению с массой наносимого защитного покрытия. Таким образом, на поверхности детали формируется защитный слой, толщиной около 0,2-0,5 мм. Эксплуатационные свойства защитного слоя крайне высоки. Эта технология отчасти схожа лазерным упрочнением металлических поверхностей.

Передовые образцы плазменных установок для нанесения покрытия позволяют оперативно изменять параметры процесса, а так же состав наносимого материала, т.е. возможно наносить несколько слоёв различной толщины из различных материалов. Этим способом создают покрытия, которые обладают целым комплексом полезных свойств - износостойкость (толщина до 1,5 мм); электроизоляция (0,01-0,25 мм); жаростойкость (0,2 -10 мм) и т.д.

Практическое применение наносимых с помощью плазмы покрытий можно наблюдать на примере такого тяжело нагруженного узла, как цилиндро-поршневая группа двигателя внутреннего сгорания. В частности, сопряжённой трущейся пары "кольцо-втулка". Так, для производства двигателя V10 TDI VW Touareg, была разработана и внедрена производственная линия, на которой наносится плазменное покрытие изнутри стенки цилиндра. Эта мера позволила существенно поднять моторесурс двигателя, ведь износ трущейся пары сведён к минимуму.

В российском автопроме, двигателя по таким технологиям не выпускают, хотя научная база для внедрения имеется. Всё упирается в инвестиции для реализации подобных программ, а так же в повышение стоимости конечного продукта - автомобиля (о том, что двигатель с износостойким покрытием будет служить в разы дольше, предпочитают "забыть").

Однако не всё так плохо, технология потихоньку внедряется и в России. Некоторые компании, например ООО "Техплазма", оказывают ремонтные услуги по восстановлению внутренних поверхностей гильз промышленного и коммерческого транспорта (в частности тепловозов и судовых дизелей). Такая ремонтная операция подразумевает следующие шаги:

  1. гильза (втулка), изношенная по внутреннему диаметру и имеющая излишнюю овальность, протачивается для подготовки поверхности;
  2. на проточенную поверхность вышеописанным методом плазменного напыления наносят металлизированное покрытие. При этом нанесённый слой имеет физические параметры несравненно выше, чем "базовый" материал гильзы. Если свойства гильзы нужно повысить для "экстремального" использования, возможно нанесения керамического напыления;
  3. после этого гильза протачивается на требуемый чистовой размер. Этот размер может быть неотличим от размера на новой детали.

Такой ремонт повышает не только прочностные характеристики гильзы. Новый слой имеет пористую структуру, это способствует лучшему удержанию масла на стенках гильзы, что создаёт оптимальные условия для работы пары поршень-гильза. Качество сцепления защитного покрытия с гильзой, оценивалось в промышленных условиях методом излома кольцевых образов. Результаты оказались полностью удовлетворяющие будущим условиям работы. Сейчас на производственных площадях ООО "Техплазма" работает линия по восстановления гильз таким способом. Возможно восстанавливать детали диаметром от 130 до 360 мм (длинной до 1100мм). Данная линия работает с 2002 года, на ней восстановлено около 7000 втулок для двигателей всевозможных конфигураций.

Есть ещё одно очень перспективное направление использования плазменного напыления в промышленности: как мы уже знаем, напыляемое покрытие может быть диэлектриком. Это свойство тончайшего напыленного слоя заинтересовало транспортников, которые эксплуатируют машины на электрическом ходу (электровозы). Дело в том, что довольно часто в электродвигателях возникают условия, когда через подшипники проходит электрический ток. В результате этого, беговая дорожка и тела качения (ролики, иглы или шарики) подвергаются эффекту микросварки, контактная поверхность получает повреждения, срок эксплуатации подшипника резко снижается. Действенным методом борьбы с таким процессом является нанесения диэлектрического напыления между подшипником и двигателем. 

Крупные производители подшипников в мире уже изолируют керамическим слоем внутреннее или наружное кольцо выпускаемых подшипников. Развивая эту тему, можно пойти ещё дальше. Ведь если создать керамическое напыление на внутренних поверхностях колец подшипника (которые контактируют с шариками и роликами), то помимо достижения диэлектрического эффекта, будет достигнута чрезвычайная износостойкость дорожки качения. Таким образом, одним технологическим приёмом можно обеспечить решение двух задач.


© ООО «Индбоард»

Опубликовано: 2011-09-21

При перепечатке или копировании этой статьи или отдельных ее фрагментов ссылка на первоисточник обязательна.

<- Предыдущая статья: Шлифовальное оборудование
|
Следующая статья: Нанотехнологии в машиностроении ->

Общая оценка: (341 чел.)

Моя оценка этой статьи

Насколько полезна и содержательна информация в этой статье?

Ещё статьи

Реклама на indboard.ru

Поделиться с друзьями

 

 

Комментарии и отзывы пользователей отсутствуют. Вы можете первым оставить свой комментарий, если Вам есть, что сказать.

 

Ваш комментарий