პლაზმური ზედაპირი: აღჭურვილობა და პროცესის ტექნოლოგია

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

პლაზმის ზედაპირის ეფექტურობა და პრობლემები ძალზე მწვავეა მასალის ინჟინრებისთვის. ამ ტექნოლოგიის წყალობით, შესაძლებელია არა მხოლოდ მნიშვნელოვნად გაზარდოს მაღალი დატვირთული ნაწილებისა და შეკრებების მომსახურების ვადა და საიმედოობა, არამედ, როგორც ჩანს, ასი პროცენტით ნახმარი და განადგურებული პროდუქტების აღდგენა.

პლაზმური ზედაპირის დანერგვა ტექნოლოგიურ პროცესში საგრძნობლად ზრდის საინჟინრო პროდუქტების კონკურენტუნარიანობას. პროცესი ფუნდამენტურად ახალი არ არის და დიდი ხანია გამოიყენება. მაგრამ ის მუდმივად იხვეწება და აფართოებს თავის ტექნოლოგიურ შესაძლებლობებს.

ზოგადი დებულებები

პლაზმა არის იონიზირებული გაზი. საიმედოდ ცნობილია, რომ პლაზმის მიღება შესაძლებელია სხვადასხვა მეთოდით გაზის მოლეკულებზე ელექტრული, თერმული ან მექანიკური ზემოქმედების შედეგად. მისი ფორმირებისთვის საჭიროა დადებითი ატომებიდან უარყოფითად დამუხტული ელექტრონების ამოღება.

ზოგ წყაროში შეგიძლიათ იპოვოთინფორმაცია იმის შესახებ, რომ პლაზმა არის მატერიის აგრეგაციის მეოთხე მდგომარეობა მყარ, თხევად და აირისებრთან ერთად. იონიზებულ გაზს აქვს მრავალი სასარგებლო თვისება და გამოიყენება მეცნიერებისა და ტექნოლოგიის ბევრ დარგში: ლითონებისა და შენადნობების პლაზმური ზედაპირი, რათა აღდგეს და გამაგრდეს მძიმედ დატვირთული პროდუქტები, რომლებიც განიცდიან ციკლურ დატვირთვას, იონ-პლაზმის აზოტირება მბზინავ გამონადენში დიფუზიური გაჯერებისთვის. და ნაწილების ზედაპირების გამკვრივება, ქიმიური პროცესების განსახორციელებლად, მწნილი (გამოიყენება ელექტრონიკის წარმოების ტექნოლოგიაში).

სამუშაო მომზადება

სანამ ზედაპირს დაიწყებთ, თქვენ უნდა დააყენოთ აღჭურვილობა. საცნობარო მონაცემების შესაბამისად, აუცილებელია შეარჩიოთ და დააყენოთ სანთურის საქშენის დახრილობის სწორი კუთხე პროდუქტის ზედაპირზე, გაასწოროთ მანძილი სანთურის ბოლოდან ნაწილამდე (ეს უნდა იყოს 5-დან 8-მდე. მილიმეტრები) და ჩადეთ მავთული (თუ მავთულის მასალა ზედაპირზეა).

თუ ზედაპირის მოპირკეთება განხორციელდება საქშენის რყევებით განივი მიმართულებით, მაშინ საჭიროა თავი ისე დააყენოთ, რომ შედუღება ზუსტად შუაში იყოს რხევის ამპლიტუდის უკიდურეს წერტილებს შორის. თავი. ასევე აუცილებელია მექანიზმის რეგულირება, რომელიც ადგენს თავის რხევის მოძრაობის სიხშირესა და სიდიდეს.

პლაზმური რკალის ზედაპირის ტექნოლოგია

საპირისპირო პროცესი საკმაოდ მარტივია და წარმატებით შეიძლება შეასრულოს ნებისმიერი გამოცდილი შემდუღებელი. თუმცა, ის მოითხოვსმაქსიმალური კონცენტრაციისა და ყურადღების შემსრულებელი. წინააღმდეგ შემთხვევაში, თქვენ შეგიძლიათ მარტივად გააფუჭოთ სამუშაო ნაწილი.

მძლავრი რკალის გამონადენი გამოიყენება სამუშაო გაზის იონიზაციისთვის. უარყოფითი ელექტრონების გამოყოფა დადებითად დამუხტული ატომებიდან ხდება ელექტრული რკალის თერმული ეფექტის გამო სამუშაო აირის ნარევის ჭავლზე. თუმცა, რიგ პირობებში, დინება შესაძლებელია არა მხოლოდ თერმული იონიზაციის გავლენით, არამედ ძლიერი ელექტრული ველის გავლენითაც.

გაზი მიეწოდება 20-25 ატმოსფერო წნევის ქვეშ. მისი იონიზაციისთვის საჭიროა 120-160 ვოლტის ძაბვა, დაახლოებით 500 ამპერი დენით. დადებითად დამუხტული იონები იჭერს მაგნიტურ ველს და მიედინება კათოდში. ელემენტარული ნაწილაკების სიჩქარე და კინეტიკური ენერგია იმდენად დიდია, რომ როდესაც ისინი ლითონს ეჯახებიან, მათ შეუძლიათ მისცეს მას უზარმაზარი ტემპერატურა - +10 … +18,000 გრადუს ცელსიუსამდე. ამ შემთხვევაში იონები წამში 15 კილომეტრამდე სიჩქარით მოძრაობენ (!). პლაზმური ზედაპირის ინსტალაცია აღჭურვილია სპეციალური მოწყობილობით, რომელსაც ეწოდება "პლაზმური ჩირაღდანი". სწორედ ეს კვანძია პასუხისმგებელი გაზის იონიზაციაზე და ელემენტარული ნაწილაკების მიმართული ნაკადის მიღებაზე.

რკალის სიმძლავრე უნდა იყოს ისეთი, რომ თავიდან აიცილოს ძირითადი მასალის დნობა. ამავდროულად, პროდუქტის ტემპერატურა უნდა იყოს რაც შეიძლება მაღალი, რათა გააქტიურდეს დიფუზიური პროცესები. ამრიგად, ტემპერატურა უნდა მიუახლოვდეს რკინა-ცემენტიტის დიაგრამაზე თხევადი ხაზს.

სპეციალური შემადგენლობის ან ელექტროდის მავთულის წვრილი ფხვნილი იკვებება მაღალი ტემპერატურის პლაზმის ჭავლში, რომელშიც მასალადნება. თხევად მდგომარეობაში, ზედაპირი ეცემა გამაგრებულ ზედაპირზე.

პლაზმური შესხურება

პლაზმური შესხურების განსახორციელებლად აუცილებელია პლაზმური ნაკადის საგრძნობლად გაზრდა. ამის მიღწევა შესაძლებელია ძაბვისა და დენის რეგულირებით. პარამეტრები შეირჩევა ემპირიულად.

მასალები პლაზმური შესხურებისთვის არის ცეცხლგამძლე ლითონები და ქიმიური ნაერთები: ვოლფრამი, ტანტალი, ტიტანი, ბორიდები, სილიციდები, მაგნიუმის ოქსიდი და ალუმინის ოქსიდი.

შესხურების უდავო უპირატესობა შედუღებასთან შედარებით არის ყველაზე თხელი ფენების მიღების შესაძლებლობა რამდენიმე მიკრომეტრის რიგით.

ეს ტექნოლოგია გამოიყენება ჭრის დაბრუნვისა და დაფქვისთვის შესაცვლელი კარბიდის ჩანართების, აგრეთვე ონკანების, ბურღების, კონტრასონკების, ღვეზელების და სხვა ხელსაწყოების გასამაგრებლად.

ღია პლაზმური ჭავლის მიღება

ამ შემთხვევაში, სამუშაო ნაწილი თავად მოქმედებს როგორც ანოდი, რომელზედაც მასალა დეპონირდება პლაზმით. ამ დამუშავების მეთოდის აშკარა ნაკლი არის ზედაპირის და ნაწილის მთლიანი მოცულობის გათბობა, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს სტრუქტურული გარდაქმნები და არასასურველი შედეგები: დარბილება, მტვრევადობის გაზრდა და ა.შ.

დახურული პლაზმური ჭავლი

ამ შემთხვევაში, გაზის სანთურა, უფრო სწორად, მისი საქშენი, მოქმედებს როგორც ანოდი. ეს მეთოდი გამოიყენება პლაზმური ფხვნილის ზედაპირისთვის, ნაწილების აღდგენისა და გაუმჯობესების მიზნითმანქანის კვანძები. ამ ტექნოლოგიამ განსაკუთრებული პოპულარობა მოიპოვა სოფლის მეურნეობის ინჟინერიის სფეროში.

პლაზმური გამაგრების უპირატესობები

ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობა არის თერმული ენერგიის კონცენტრაცია მცირე ფართობზე, რაც ამცირებს ტემპერატურის გავლენას მასალის ორიგინალურ სტრუქტურაზე.

პროცესი კარგად მართვადია. თუ სასურველია და შესაბამისი აღჭურვილობის პარამეტრებით, ზედაპირის ფენა შეიძლება განსხვავდებოდეს მილიმეტრის რამდენიმე მეათედიდან ორ მილიმეტრამდე. კონტროლირებადი ფენის მიღების შესაძლებლობა ამჟამად განსაკუთრებით აქტუალურია, რადგან ეს საშუალებას იძლევა მნიშვნელოვნად გაზარდოს დამუშავების ეკონომიკური ეფექტურობა და მივიღოთ ფოლადის პროდუქტების ზედაპირების ოპტიმალური თვისებები (სიმტკიცე, კოროზიის წინააღმდეგობა, აცვიათ წინააღმდეგობა და მრავალი სხვა)..

კიდევ ერთი არანაკლებ მნიშვნელოვანი უპირატესობაა პლაზმური შედუღების და ზედაპირის დამუშავების შესაძლებლობა სხვადასხვა მასალის: სპილენძი, სპილენძი, ბრინჯაო, ძვირფასი ლითონები, ასევე არალითონები. შედუღების ტრადიციული მეთოდები შორს არის ამის გაკეთება ყოველთვის.

Hardfacing აღჭურვილობა

პლაზმური ფხვნილის ზედაპირის ინსტალაცია მოიცავს ჩოკს, ოსცილატორს, პლაზმური ჩირაღდნის და დენის წყაროს. ასევე, იგი აღჭურვილი უნდა იყოს ლითონის ფხვნილის გრანულების სამუშაო ზონაში ავტომატურად შესატანი მოწყობილობით და წყლის მუდმივი ცირკულაციის გაგრილების სისტემით.

ენერგიის წყაროები პლაზმური გამაგრების მიზნით უნდა აკმაყოფილებდეს მკაცრ მოთხოვნებსმუდმივობა და საიმედოობა. შედუღების ტრანსფორმატორები ამ როლს საუკეთესოდ აკეთებენ.

ლითონის ზედაპირზე ფხვნილის მასალების ზედაპირის დატანისას გამოიყენება ე.წ. კომბინირებული რკალი. ორივე ღია და დახურული პლაზმური ჭავლები გამოიყენება ერთდროულად. ამ რკალების სიმძლავრის რეგულირებით შესაძლებელია სამუშაო ნაწილის შეღწევადობის სიღრმის შეცვლა. ოპტიმალურ პირობებში, პროდუქტების დახრილობა არ გამოჩნდება. ეს მნიშვნელოვანია ზუსტი ინჟინერიის ნაწილებისა და შეკრებების წარმოებაში.

მასალის მიმწოდებელი

მეტალის ფხვნილი დოზირებულია სპეციალური მოწყობილობით და იკვებება დნობის ზონაში. მიმწოდებლის მოქმედების მექანიზმი ან პრინციპი ასეთია: როტორის პირები ფხვნილს უბიძგებენ გაზის ნაკადში, ნაწილაკები თბება და ეწებება დამუშავებულ ზედაპირს. ფხვნილი იკვებება ცალკე საქშენით. საერთო ჯამში, გაზის სანთურში დამონტაჟებულია სამი საქშენი: პლაზმის მიწოდებისთვის, სამუშაო ფხვნილის მიწოდებისთვის და დამცავი გაზისთვის.

თუ თქვენ იყენებთ მავთულს, მიზანშეწონილია გამოიყენოთ წყალქვეშა რკალი შედუღების აპარატის სტანდარტული კვების მექანიზმი.

ზედაპირის მომზადება

პლაზმური ზედაპირის დამუშავებას და მასალების შესხურებას წინ უნდა უძღოდეს ზედაპირის საფუძვლიანი გაწმენდა ცხიმოვანი ლაქებისგან და სხვა დამაბინძურებლებისგან. თუ ჩვეულებრივი შედუღების დროს დასაშვებია სახსრების მხოლოდ უხეში, ზედაპირული გაწმენდა ჟანგისგან და მაშტაბისგან, მაშინ გაზის პლაზმასთან მუშაობისას სამუშაო ნაწილის ზედაპირი უნდა იყოს იდეალურად (შეძლებისდაგვარად) სუფთა, უცხო ჩანართების გარეშე. ყველაზე თხელი ოქსიდის ფირის შეუძლიასაგრძნობლად ასუსტებს წებოვანი ურთიერთქმედების გამაგრებასა და ძირითად ლითონს შორის.

ზედაპირის მოსამზადებლად რეკომენდებულია ლითონის უმნიშვნელო ზედაპირული ფენის მოცილება ჭრის გზით დამუშავებით, რასაც მოჰყვება ცხიმის გასუფთავება. თუ ნაწილის ზომები იძლევა, რეკომენდებულია ზედაპირების გარეცხვა და გაწმენდა ულტრაბგერითი აბანოში.

მეტალის ზედაპირის მნიშვნელოვანი მახასიათებლები

პლაზმის ზედაპირის რამდენიმე ვარიანტი და მეთოდი არსებობს. მავთულის, როგორც ზედაპირის მასალის გამოყენება მნიშვნელოვნად ზრდის პროცესის პროდუქტიულობას ფხვნილებთან შედარებით. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ელექტროდი (მავთული) მოქმედებს როგორც ანოდი, რაც ხელს უწყობს დეპონირებული მასალის ბევრად უფრო სწრაფ გათბობას, რაც ნიშნავს, რომ საშუალებას გაძლევთ დაარეგულიროთ დამუშავების რეჟიმები ზემოთ.

თუმცა, საფარის ხარისხი და წებოვნების თვისებები აშკარად ფხვნილის დანამატების მხარესაა. ლითონის წვრილი ნაწილაკების გამოყენება შესაძლებელს ხდის ზედაპირზე ნებისმიერი სისქის ერთიანი ფენის მიღებას.

ზედაპირის ფხვნილი

ფხვნილის ზედაპირის გამოყენება სასურველია მიღებული ზედაპირების ხარისხისა და აცვიათ წინააღმდეგობის თვალსაზრისით, ამიტომ ფხვნილის ნარევები სულ უფრო ხშირად გამოიყენება წარმოებაში. ფხვნილის ნარევის ტრადიციული შემადგენლობა არის კობალტის და ნიკელის ნაწილაკები. ამ ლითონების შენადნობას აქვს კარგი მექანიკური თვისებები. ასეთი შემადგენლობით დამუშავების შემდეგ ნაწილის ზედაპირი რჩება იდეალურად გლუვი და არ არის საჭირო მისი მექანიკური დასრულება და დარღვევების აღმოფხვრა.ფხვნილის ნაწილაკების ფრაქცია მხოლოდ რამდენიმე მიკრომეტრია.