Центробежная плазменная наплавка

Для наплавки внутренних поверхностей цилиндрических деталей малого диаметра обычно применяется индукционная центробежная наплавка с нагревом при помощи наружного кольцевого индуктора. Однако этот процесс характеризуется большой энергоемкостью и позволяет наплавлять лишь сравнительно легкоплавкие сплавы, температура плавления которых существенно ниже, чем основного металла.

Сотрудниками фирмы "Плазма-Мастер" совместно с ИЭС им. Е.О.Патона разработан способ центробежной плазменной наплавки (ЦПН), схема которого представлена на рисунке. Наплавка производится путем расплавления слоя присадочного порошка плазменной дугой прямого действия, горящей между неплавящимся электродом и изделием.

Применение в качестве источника нагрева плазменной дуги, отличающейся высокой концентрацией энергии и стабильностью, обеспечивает эффективное плавление присадочного порошка, расширяет технологические возможности процесса и позволяет использовать для наплавки более широкий круг сплавов. Способ можно использовать для нанесения износостойких, коррозионно-стойких и антифрикционных слоев из сплавов на основе железа, никеля, кобальта и меди.

Толщина слоя наплавки 1...3 мм. Доля основного металла в наплавленном слое при оптимальных режимах не превышает 3 %. Удельные затраты электроэнергии по сравнению с индукционной наплавкой ниже на 30...50 %. В качестве плазмообразующей среды могут использоваться аргон, азот и другие газы и их смеси. Расход газа составляет 6...10 л/мин.

Основные достоинства ЦПН-метода:

• высокая производительность, более 20 кг/ч;
• эффективное плавление присадочного порошка;
• малые затраты электроэнергии;
• простота применения.

Для центробежной плазменной наплавки разработана опытно-промышленная установка УД-251, которая позволяет наплавлять детали с внутренним диаметром от 60 до 300 мм и длиной до 1300 мм. В зависимости от диаметра наплавляемой детали наплавка ведется одним или одновременно двумя плазмотронами. Рабочий диапазон токов 300...700 А. Максимальная производительность наплавки двумя плазмотронами 25 кг/ч. В качестве источников питания используются два сварочных выпрямителя ВДУ-1201.

В настоящее время фирмой "Плазма-Мастер" разрабатывается несколько типов установок для центробежной плазменной наплавки деталей различного назначения: цилиндров экструдеров с внутренним диаметром от 70 до 200 мм и длиной до 6000 мм, втулок буровых насосов диаметром 120...200 мм, длиной 400...600 мм и других.