Техника и технология плазменной наплавки

Качество плазменной наплавки и свойства наплавленных изделий определяются в первую очередь качеством подготовки присадочной проволоки и поверхности изделия под наплавку, правильным выбором технологии и режима процесса.

Присадочная проволока и поверхность наплавляемого изделия должны быть чистыми, без следов масла, ржавчины, смазки и других загрязнений. Для этого перед наплавкой присадочная проволока подвергается химической очистке (травлению) в соответствующих травителях, а поверхность изделия — механической обработке до Rz 80 — Rz 40 и обезжиривается. Только при такой подготовке присадочного и основного металла может быть обеспечено надежное смачивание твердого металла жидким и растекание жидкой ванны по поверхности изделия в процессе наплавки.

Плазменная установка начинает работать в следующей последовательности: включаются источники питания сварочного тока, устанавливается необходимый режим наплавки, включаются охлаждающая вода, плазмообразующий и защитный газ, присадочная проволока подводится под сопло плазмотрона, возбуждаются плазменные дуги, включается подача присадочной проволоки. После образования на изделии ванночки жидкого присадочного металла включаются колебательный механизм и механизмы перемещения сварочного автомата (и вращения изделия, если производится наплавка цилиндрических изделий) или изделия (при неподвижном автомате).

Для нормального течения процесса наплавки очень важно соблюдать следующие основные правила. Поток плазменной струи и капли расплавленного присадочного металла должны быть направлены перпендикулярно к поверхности ванны. Расплавленный присадочный металл должен поступать только в перемещающуюся по поверхности изделия ванну на расстоянии 2—3 мм от ее головной части. Попадание его на основной металл впереди ванны недопустимо, так как это может увеличить степень проплавления основного металла. Попадание капель в ванну на значительном расстоянии от ее головной части приводит к нарушению теплофизических условий наплавки и ухудшению смачиваемости основного металла жидким присадочным.

При любой ширине наплавляемого валика процесс наплавки следует производить с поперечными колебаниями плазмотрона и присадочной проволоки. Это обеспечивает не только равномерное распределение температуры и примерно одинаковую длительность контактирования твердой и жидкой фаз по всей ширине наплавки, но и получение одинаковой высоты слоя металла наплавки по всей ширине валика и плавный переход от металла наплавки к основному металлу. А это позволяет сплавлять валики между собой и с основным металлом при необходимости получения широкого слоя металла наплавки.

Амплитуда поперечных колебаний плазмотрона устанавливается в зависимости от необходимой ширины наплавленного валика и с учетом обеспечения надежной защиты жидкой ванночки от воздействия атмосферы может составлять 8—60 мм.

Частота колебаний плазмотрона выбирается такой, чтобы капли присадочного металла попадали только в жидкую ванну и чтобы валик был неразрывным в продольном направлении. При большой частоте колебаний очертания валика становятся более крутыми, что затрудняет сплавление соседних валиков между собой и ухудшает газовую защиту жидкой ванны.

Скорость плазменной наплавки определяется габаритными размерами изделия, параметрами режима процесса и теплофизическими свойствами основного и присадочного металлов. Проведенные исследования и производственный опыт показали, что в зависимости от габаритов изделия и амплитуды колебаний плазмотрона она может составлять 3—12 м/ч.