Soldadura por plasma. Soldadura por plasma y recargue. Superficies de arco semiautomáticas y automáticas

30.06.2020

soldadura por plasma - es la aplicación de una capa de metal a la superficie del producto mediante un arco comprimido. El revestimiento de plasma se utiliza en la restauración de piezas desgastadas, cuando es necesario restaurar las dimensiones de las piezas y al mismo tiempo asegurar las propiedades de la capa depositada cercanas a las del metal base. También se utiliza en la fabricación de piezas nuevas para impartir propiedades especiales a las superficies de trabajo, por ejemplo, resistencia al calor, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, etc. masa de todo el producto, y el rendimiento de la superficie de la pieza supera significativamente el rendimiento del producto homogéneo (sin superficie). La superficie de plasma se esfuerza por lograr una mezcla mínima del metal base con el metal depositado, lo que garantiza altas propiedades de la capa depositada.

La esencia de la superficie de plasma es que el relleno y el metal base se funden utilizando una descarga de arco eléctrico altamente concentrada (flujo de plasma), que se forma entre el electrodo del soplete de plasma y la pieza de trabajo (plasma de acción directa) o entre el electrodo y el agua. Boquilla de soplete de plasma refrigerado (acción indirecta). En este caso, el material de relleno también puede ser eléctricamente neutro con respecto al chorro de plasma o acoplarse eléctricamente con él (Fig. 1). Como material de relleno se utilizan alambres, varillas, materiales en polvo a granel o cordones especialmente preparados a partir de polvos.

Arroz. uno. : a - un chorro de plasma con un cable de relleno que transporta corriente; b - arco de plasma con hilo de relleno neutro; 1 - boquilla protectora; 2 – boquilla de antorcha de plasma; 3 - gas de protección; 4 - gas de plasma; 5 - electrodo; 6 - alambre de relleno; 7 - producto; 8 – fuente de alimentación de arco indirecto; 9 - fuente de alimentación de arco directo

Las ventajas de la superficie con plasma sobre otros métodos de aplicación de capas a la superficie son las siguientes.

Superficie depositada lisa y uniforme, lo que permite dejar un margen de mecanizado de 0,4 ... 0,9 mm.
La pequeña profundidad de penetración del metal base (0,3…2,5 mm) y una pequeña zona afectada por el calor (3…6 mm) determinan la proporción del metal base en el recubrimiento< 5 %.
Una baja entrada de calor en la pieza de trabajo asegura pequeñas deformaciones y efectos térmicos en la estructura base.
Durante el revestimiento con plasma, se obtiene una capa con un espesor de 0,2 ... 6,5 mm y un ancho de 1,2 ... 45 mm. Si se aplica un material fusible, es posible un revestimiento de penetración de capas superficiales muy delgadas con poca o ninguna fusión superficial.
La eficiencia térmica del revestimiento es 2...3 veces mayor que en el proceso de arco eléctrico. Productividad del proceso 0,4… 5,5 kg/h. La productividad del revestimiento de polvo de plasma de aceros inoxidables austeníticos no es inferior a la del revestimiento de arco eléctrico.

Recubrimiento de polvo de plasma (PPN) (Figura 2) - proceso mecanizado, en el que la fuente de calor es un arco comprimido (plasma) y el material de relleno son polvos metálicos granulares, que se alimentan a la antorcha de plasma mediante un gas de transporte utilizando un alimentador especial.

Arroz. 2. : 1 - producto; 2 – fuente de alimentación de arco de plasma; 3 - electrodo de tungsteno; 4 - boquilla estabilizadora de la antorcha de plasma; 5 – entrada de gas de transporte con polvo; 6 - boquilla de enfoque; 7 – entrada de gas de protección; 8 - boquilla protectora; 9 - dispositivo de encendido por arco

El proceso de revestimiento de polvo de plasma se distingue por capacidades tecnológicas únicas. Pequeña profundidad de penetración del metal base, exactitud de precisión, alta cultura de producción y la capacidad de soldar una amplia variedad de aleaciones: todo esto lo hace indispensable para soldar válvulas de motores de combustión interna, válvulas de cierre, tornillos de extrusoras y máquinas de moldeo por inyección, herramientas y muchas otras partes. Para el revestimiento con polvo de plasma, se utiliza un equipo especializado que consiste en una fuente de energía de plasma, un soplete de plasma, un dispositivo de suministro de polvo, un panel de control, una unidad de refrigeración y accesorios para cilindros de gas. Por ejemplo, el aparato del tipo PM-300 y sus modificaciones están diseñados para el revestimiento de polvo de plasma de superficies planas, cilíndricas y otras de varias partes (Fig. 3). Para girar o mover la pieza con respecto a la antorcha de plasma, se puede usar un torno de corte de tornillos, un manipulador o algún otro mecanismo. El recargue se realiza con un arco comprimido de alta temperatura, obtenido en un soplete de plasma con electrodo no consumible. El material de relleno es un polvo de grano fino de aleaciones resistentes al desgaste, resistentes a la corrosión y otras basadas en Fe, Ni, Co y Cu.

Arroz. 3. : 1 - fuente de alimentación; 2 – soplete de plasma; 3 - manipulador-rotador; 4 - mecanismo para ajustar la antorcha de plasma y el suministro de polvo; 5 - panel de control; 6 - cilindro con argón

Debido a la capacidad de controlar la relación entre la potencia térmica del arco y el suministro de polvo de aporte en un amplio rango, el PPN proporciona una productividad suficientemente alta con una penetración mínima del metal base, lo que permite proporcionar la dureza requerida. y una composición química dada del metal depositado ya a una distancia de 0,3 ... 0,5 mm de la superficie de fusión. Esto permite limitarse a un revestimiento de una sola capa donde es necesario soldar 3 ... 4 capas por el método del arco eléctrico.

Una característica importante de PPN es la excelente formación de perlas depositadas, la estabilidad y la buena reproducibilidad de sus dimensiones. Se ha establecido que en el 95% de las piezas depositadas la desviación del espesor de la capa depositada respecto del tamaño nominal no supera los 0,5 mm. Esto permite reducir significativamente el consumo de materiales de superficie, el tiempo de superficie, así como el coste de mecanizado de las piezas soldadas.

PPN asegura un alto rendimiento de las piezas debido a la excelente calidad del metal depositado, su uniformidad, así como la estructura favorable determinada por las condiciones específicas de cristalización del metal del baño de soldadura.

Las principales ventajas de PPN:

alta productividad (hasta 10 kg/h);
metal de soldadura de alta calidad;
pequeña profundidad de penetración del metal base (hasta 5%);
pérdida mínima de material de relleno;
la posibilidad de revestir capas relativamente delgadas (0,5 ... 5,0 mm).

En las antorchas de plasma de superficie, se pueden utilizar tres esquemas para introducir polvo en el arco:

distribuido a través del espacio anular entre las boquillas (Fig. 2);
local lateral a través del canal al final de la boquilla;
axial a través del electrodo hueco.

Asfaltado de forma combinada consiste en el hecho de que el polvo es alimentado simultáneamente a la zona de revestimiento desde el alimentador por el gas de transporte y el alambre por el alimentador (Fig. 4).

Arroz. 4. : 1 – cuerpo de la antorcha de plasma (ánodo); 2 – electrodo de tungsteno; 3 - cable de electrodo; 4 – mecanismo de alimentación de alambre; 5 - fuente de alimentación; 6 - detalle soldado; 7 - alimentador de polvo

El método conocido de recargue con chorro de plasma con hilo conductor de corriente permite depositar capas con una profundidad de penetración mínima. Sin embargo, este método se limita al uso de alambres con una temperatura de fusión inferior a la temperatura de fusión del metal base (alambres de cobre, aleaciones de cobre, aceros austeníticos).

El uso de alambres de soldadura con bajo contenido de carbono (Sv-08A, Sv-082GS), así como alambres de revestimiento resistentes al desgaste aleados (Np-ZOHGSA, Np-65G, etc.) como cables conductores de corriente para el revestimiento de productos de acero, no proporciona una formación de capas de alta calidad debido al suministro insuficiente de calor al metal base y la mala humectabilidad de su sustrato. Las capas depositadas con polvos de aleaciones duras se caracterizan por una alta resistencia al desgaste, pero una baja ductilidad. Las capas depositadas con alambres, por regla general, tienen una alta ductilidad, pero son significativamente inferiores a los polvos en términos de resistencia al desgaste y grado de mezcla con el metal base. La combinación de alambre y polvo en un solo esquema permitió aumentar la eficiencia del arco comprimido y lograr la formación de capas sin poros ni grietas en una sola pasada.

Una ventaja importante del método combinado de superficie es la posibilidad de ampliar el rango de regulación de la composición del metal depositado y obtener capas con las propiedades requeridas.

Recargue de plasma . Para restaurar piezas de desgaste de tractores, automóviles, máquinas agrícolas, etc., se utilizan ampliamente superficies resistentes al desgaste. Dicho revestimiento se lleva a cabo con varias aleaciones duras: fundición (estelita, sormita), tubular (relit), polvo (estalinita, sormita, mezclas de boruro y cromo). El recargue con plasma de las aleaciones duras consideradas se puede realizar tanto según el esquema de recargue con un alambre de aporte conductor de corriente (en el caso de aleaciones coladas o tubulares) como según el esquema de recargue con polvo. Dado que el alambre no se fabrica a partir de aleaciones fundidas y tubulares, se utilizan varillas portadoras de corriente de relleno en lugar de alambre de relleno. La varilla de aporte se alimenta al chorro de plasma entre dos rodillos guía a lo largo de un tubo guía de cobre. El argón se utiliza como gas protector y formador de plasma.

Revestimiento de plasma utilizando polvo metálico como material de relleno . En algunos casos, es difícil fabricar alambres, tiras o incluso varillas a partir de la aleación de revestimiento duro. Luego, los polvos metálicos se pueden usar como material de relleno para la superficie de plasma. Los métodos de revestimiento duro que utilizan polvos también son convenientes cuando es necesario obtener una capa delgada (menos de 1 mm) de metal de revestimiento duro.

Cuando se recubre una capa de polvo, un polvo de grano grueso de la composición requerida sirve como aditivo. Dicho polvo se vierte sobre la superficie que se deposita con anticipación o se introduce en el baño de soldadura desde el alimentador directamente durante el proceso de revestimiento a través del soplete de plasma. Se ha desarrollado toda una gama de sopletes de plasma para el recargue con polvo de plasma de varias superficies y diseñados para varias potencias de plasma. Por ejemplo, el soplete de plasma universal PP-6-03 está diseñado para recubrir varias piezas con polvo de plasma con aleaciones a base de Fe, Ni y Co para protegerlas del desgaste, la corrosión, etc. Estructuralmente, el soplete de plasma consta de dos partes: la antorcha de plasma en sí y un soporte con disposición horizontal de comunicaciones, que es una parte integral de la misma. La antorcha de plasma se conecta al soporte mediante cuatro tubos de suministro y se fija con cuatro tornillos huecos, lo que le permite conectarla o desconectarla rápidamente durante la instalación y el mantenimiento (Fig. 5).

Arroz. 5. : a – diagrama de la antorcha de plasma; b - apariencia

Muy a menudo, los polvos a base de níquel, cobalto o hierro se utilizan para la superficie de plasma. Los aditivos de boro y silicio reducen el punto de fusión de la aleación, lo que permite obtener una fina capa de metal de aporte con un bajo grado de penetración del metal base (menos del 10%). Al mismo tiempo, las impurezas de boro y silicio aumentan la dureza y la resistencia al desgaste del metal depositado. Estas aleaciones son resistentes al calor hasta una temperatura de 950 °C, retienen una alta dureza cuando se calientan a 750 °C y tienen buena resistencia a la corrosión en soluciones de NH4Cl, KCl, NaOH, ácido sulfúrico al 10 % y otros medios. Por lo tanto, las aleaciones de cromo-níquel con boro y silicio han encontrado una amplia aplicación para revestir válvulas de motores de combustión interna, pistones de bombas de ácido, etc.

El revestimiento de plasma mediante el método de soplado de polvo en un chorro se puede utilizar tanto para el revestimiento de aleaciones refractarias como de bajo punto de fusión en el metal base. La profundidad mínima alcanzable de penetración del metal base es de aproximadamente 0,25 mm. El espesor mínimo de la capa de revestimiento es de 0,5 mm; el espesor máximo durante el alisado en una sola pasada es de 5…6 mm. Para la superficie por el método de soplado de polvo en un chorro de plasma, se utilizan los mismos polvos que para la superficie sobre una capa de polvo. La calidad de la soldadura sigue siendo buena.

La superficie de plasma con el uso de materiales de relleno en forma de aleaciones en polvo garantiza una alta calidad del metal depositado. Así, el metal depositado con el polvo LP8 corresponde en composición química a la estelita de cobalto. Los polvos PG-U30Kh28N4S4 y LP3 están diseñados para el revestimiento de piezas que funcionan en condiciones de desgaste abrasivo. Cuando se recubren aleaciones a base de cobalto con adiciones de cromo (21…32 %), tungsteno (4…17 %), carbono, silicio, manganeso, hierro, níquel, la dureza de la capa depositada es HRC 32…52, sobre la base de níquel HRC 34…54, a base de hierro - HRC 55 ... 63.

Pulverización de microplasma utilizando materiales de alambre . Uno de los tipos de proyección de arco de plasma (superficie) es un método para obtener recubrimientos utilizando alambres como material de relleno. Hasta ahora, dicha deposición se ha llevado a cabo mediante antorchas de plasma de potencia suficientemente alta. Por ejemplo, en la unidad UPU-8M, una antorcha de plasma de 40 kW realiza la deposición de materiales de alambre con un diámetro de 0,8 ... 1,2 mm. Al mismo tiempo, en piezas con un espesor de pared de  1 mm, existe peligro de sobrecalentamiento local y deformación del producto. La necesidad de rociar plasma en nervaduras o caminos estrechos conduce a grandes pérdidas del material rociado (el diámetro del punto de rociado suele ser de 15…30 mm). Mediante el análisis de las instalaciones existentes y evaluación teórica la posibilidad de rociar el cable con un chorro de microplasma, científicos del PWI EO Paton desarrolló un accesorio para la antorcha de plasma para la pulverización de microplasma, que permite llevar a cabo el proceso utilizando materiales de alambre. El accesorio se utilizó en un conjunto con la instalación MPN-004 existente, diseñada para pulverizar recubrimientos a partir de materiales en polvo. Incluye una fuente de alimentación con un panel de control, una antorcha de plasma y un alimentador de polvo especial. Los parámetros de diseño y funcionamiento de la antorcha de plasma aseguran la formación de un chorro de plasma laminar, que determina una serie de características del proceso:

la posibilidad de reducir el tamaño del punto de pulverización a 1 ... 5 mm;
la posibilidad de aplicar recubrimientos a productos de tamaño pequeño con paredes delgadas sin sobrecalentamiento local excesivo y deformación;
bajo nivel sonoro del chorro de plasma laminar (solo 30…50 dB).

Una característica distintiva de esta configuración es la presencia de un mecanismo compacto para alimentar el cable en la sección entre electrodos del chorro de plasma. El hilo se alimenta mediante un accionamiento de CC mediante rodillos de fricción. El alimentador tiene un ajuste gradual (debido a los rodillos reemplazables) y suave (debido al cambio del número de revoluciones en el eje del motor) de la velocidad de alimentación del alambre.

La soldadura y recargue por plasma es la forma más avanzada de restaurar piezas desgastadas de máquinas y aplicar recubrimientos resistentes al desgaste (aleaciones, polvos, polímeros, ...) a la superficie de trabajo en la fabricación de piezas.

El plasma es un gas altamente ionizado a alta temperatura que consta de moléculas, átomos, iones, electrones, cuantos de luz, etc.

En la ionización por arco, el gas pasa a través de un canal y se crea una descarga de arco, cuyo efecto térmico ioniza el gas, y campo eléctrico crea un chorro de plasma dirigido. El gas también puede ionizarse bajo la acción de un campo eléctrico de alta frecuencia. El gas se suministra a 2 ... 3 atmósferas, se excita un arco eléctrico con una potencia de 400 ... 500 A y un voltaje de 120 ... 160 V. El gas ionizado alcanza una temperatura de 10 ... 18 mil С, y la velocidad del flujo es de hasta 15000 m / s. El chorro de plasma se forma en quemadores especiales: antorchas de plasma. El cátodo es un electrodo de tungsteno no consumible.

Arroz. 2.34. Esquema de soldadura por plasma con chorros de plasma abiertos y cerrados.

Según el esquema de conexión del ánodo, se distinguen (Fig. 2. 34):

Un chorro de plasma abierto (el ánodo es una pieza o una varilla). En este caso, hay un aumento del calentamiento de la pieza. Este esquema se usa al cortar metal y para recubrir.

Un chorro de plasma cerrado (el ánodo es una boquilla o un canal de quemador). Aunque la temperatura del arco comprimido es 20... 30% mayor en este caso, el caudal es menor, porque aumenta la transferencia de calor medioambiente. El esquema se utiliza para el endurecimiento, la metalización y la pulverización de polvos.

Circuito combinado (el ánodo se conecta a la pieza ya la boquilla del quemador). En este caso, dos arcos están ardiendo.El esquema se usa para superficies en polvo.

El revestimiento metálico se puede implementar de dos maneras:

1-chorro de gas captura y entrega el polvo a la superficie de la pieza;

2-introducido en el material de relleno del chorro de plasma en forma de alambre, varilla, cinta.

El argón, el helio, el nitrógeno, el oxígeno, el hidrógeno y el aire se pueden utilizar como gases formadores de plasma. Los mejores resultados de soldadura se obtienen con argón.

Las ventajas de la superficie de plasma son:

Alta concentración de potencia térmica y posibilidad de una anchura mínima de la zona afectada por el calor.

La posibilidad de obtener un espesor de la capa depositada desde 0,1 mm hasta varios milímetros.

La posibilidad de fusionar varios materiales resistentes al desgaste (cobre, latón, plástico) en una pieza de acero.

Capacidad para realizar el endurecimiento por plasma de la superficie de la pieza.

Eficiencia de arco relativamente alta (0,2 ... 0,45).

Es muy efectivo usar un chorro de plasma para cortar metal, porque. Debido a la alta velocidad, el gas elimina muy bien el metal fundido y, debido a la alta temperatura, se funde muy rápidamente.

La instalación (Fig. 2.35) consta de fuentes de alimentación, un estrangulador, un oscilador, un cabezal de plasma, alimentadores de polvo o alambre, un sistema de circulación de agua, etc.

Para las fuentes de alimentación, la exposición a un producto J U constante es importante, porque potencia determina la constancia del flujo de plasma. Como fuentes de energía se utilizan convertidores de soldadura tipo PSO-500.La potencia está determinada por la longitud de la columna y el volumen del chorro de plasma. Es posible realizar capacidades superiores a 1000 kW.

El polvo se suministra por medio de un alimentador especial, en el que un rotor ubicado verticalmente alimenta el polvo al chorro de gas con cuchillas. En el caso de utilizar hilo de soldadura, su alimentación se realiza de la misma forma que en el recargue por arco sumergido.

Por oscilación del quemador en el plano longitudinal con una frecuencia de 40...100 min -1 en una sola pasada se obtiene una capa metálica depositada de hasta 50 mm de ancho. La antorcha tiene tres boquillas: una interna para plasma, una intermedia para polvos y una externa para gas de protección.

Arroz. 2.35. Esquema de deposición de polvo de plasma.

Al revestir polvos, se realiza un arco combinado, es decir, los arcos abiertos y cerrados arderán simultáneamente. Ajustando las resistencias de lastre, es posible controlar los flujos de energía para calentar el polvo y para calentar y fundir el metal de la pieza. Es posible lograr una penetración mínima del material base, por lo que habrá una ligera deformación térmica de la pieza.

La superficie de la pieza debe prepararse para el recargue con más cuidado que con la soldadura convencional por arco o por gas, porque. en este caso, la conexión ocurre sin un proceso metalúrgico, por lo tanto, las inclusiones extrañas reducen la resistencia de la capa depositada. Para ello se realizan tratamientos superficiales mecánicos (ranurado, rectificado, arenado,…) y desengrasado. Valor de potencia arco eléctrico seleccionan de manera que la pieza no se caliente mucho y que el metal base esté a punto de fundirse.

La efectividad y los problemas de la superficie de plasma son extremadamente agudos para los ingenieros de materiales. Gracias a esta tecnología, es posible no solo aumentar significativamente la vida útil y la confiabilidad de piezas y ensamblajes altamente cargados, sino también restaurar productos aparentemente 100% desgastados y destruidos.

La introducción de la superficie de plasma en proceso tecnológico aumenta significativamente la competitividad de los productos de ingeniería. El proceso no es fundamentalmente nuevo y se ha utilizado durante mucho tiempo. Pero se mejora constantemente y amplía sus capacidades tecnológicas.

Provisiones generales

El plasma es un gas ionizado. Se sabe con certeza que el plasma se puede obtener por varios métodos como resultado de efectos eléctricos, térmicos o mecánicos en las moléculas de gas. Para su formación, es necesario arrancar electrones cargados negativamente de átomos positivos.

En algunas fuentes, se puede encontrar información de que el plasma es el cuarto estado de agregación de la materia junto con sólido, líquido y gaseoso. tiene un numero propiedades útiles y se utiliza en muchas ramas de la ciencia y la tecnología: plasma y aleaciones con el propósito de restaurar y endurecer productos altamente cargados que experimentan cargas cíclicas, nitruración de plasma iónico en descarga luminiscente para saturación por difusión y endurecimiento de superficies de piezas, para grabado químico Procesos (utilizados en la tecnología de fabricación de productos electrónicos) .

preparación para el trabajo

Antes de proceder con la pavimentación, es necesario configurar el equipo. De acuerdo con los datos de referencia, es necesario seleccionar y configurar el ángulo correcto de inclinación de la boquilla del quemador a la superficie del producto, alinear la distancia desde el extremo del quemador a la parte (debe ser de 5 a 8 milímetros) e inserte el alambre (si el material del alambre está saliendo a la superficie).

Si la superficie se llevará a cabo por fluctuaciones de la boquilla en direcciones transversales, entonces es necesario ajustar la cabeza de tal manera que la soldadura esté exactamente en el medio entre los puntos extremos de las amplitudes de fluctuación de la cabeza. También es necesario ajustar el mecanismo que establece la frecuencia y magnitud de los movimientos oscilatorios de la cabeza.

Tecnología de superficies de arco de plasma

El proceso de soldadura es bastante simple y puede ser realizado con éxito por cualquier soldador experimentado. Sin embargo, requiere la máxima concentración y atención por parte del ejecutante. De lo contrario, puede estropear fácilmente la pieza de trabajo.

Se utiliza una potente descarga de arco para ionizar el gas de trabajo. El desprendimiento de electrones negativos de átomos cargados positivamente se lleva a cabo debido al efecto térmico del arco eléctrico sobre el chorro de la mezcla de gases de trabajo. Sin embargo, bajo una serie de condiciones, el flujo es posible no solo bajo la influencia de la ionización térmica, sino también debido a la influencia de un campo eléctrico potente.

El gas se suministra a una presión de 20-25 atmósferas. Para su ionización se requiere un voltaje de 120-160 voltios con una corriente de unos 500 amperios. Los iones cargados positivamente son capturados por el campo magnético y se precipitan hacia el cátodo. La velocidad y la energía cinética de las partículas elementales es tan grande que cuando chocan con el metal, pueden darle una temperatura enorme, de +10 ... +18,000 grados Celsius. En este caso, los iones se mueven a una velocidad de hasta 15 kilómetros por segundo (!). La instalación de superficie de plasma está equipada con un dispositivo especial llamado "antorcha de plasma". Es este nodo el responsable de la ionización del gas y la obtención de un flujo dirigido de partículas elementales.

La potencia del arco debe ser tal que impida la fusión del material base. Al mismo tiempo, la temperatura del producto debe ser lo más alta posible para activar los procesos de difusión. Por lo tanto, la temperatura debe acercarse a la línea liquidus en el diagrama de cemento de hierro.

El polvo finamente disperso de una composición especial o alambre de electrodo se alimenta a un chorro de plasma de alta temperatura, en el que se funde el material. En estado líquido, la superficie cae sobre la superficie endurecida.

Pulverización de plasma

Para implementar la pulverización de plasma, es necesario aumentar significativamente el caudal de plasma. Esto se puede lograr ajustando el voltaje y la corriente. Los parámetros se seleccionan empíricamente.

Los materiales para la proyección de plasma son metales refractarios y compuestos químicos: tungsteno, tantalio, titanio, boruros, siliciuros, óxido de magnesio y óxido de aluminio.

La ventaja indiscutible de la proyección frente a la soldadura es la posibilidad de obtener capas muy finas, del orden de varios micrómetros.

Esta tecnología se utiliza para el endurecimiento, corte, torneado y fresado de machos de roscar intercambiables, brocas, avellanadores, escariadores y otras herramientas.

Obtención de un chorro de plasma abierto

En este caso, la propia pieza de trabajo actúa como un ánodo, sobre el cual se deposita el material por plasma. El inconveniente evidente de este método de procesamiento es el calentamiento de la superficie y de todo el volumen de la pieza, lo que puede provocar transformaciones estructurales y consecuencias indeseables: reblandecimiento, aumento de la fragilidad, etc.

Chorro de plasma cerrado

En este caso, el quemador de gas, más precisamente, su boquilla, actúa como ánodo. Este método se utiliza para el revestimiento de polvo de plasma con el fin de restaurar y mejorar el rendimiento de las piezas y los ensamblajes de las máquinas. Esta tecnología ha ganado particular popularidad en el campo de la ingeniería agrícola.

Ventajas de la tecnología de revestimiento duro de plasma

Una de las principales ventajas es la concentración de energía térmica en un área pequeña, lo que reduce el efecto de la temperatura en la estructura inicial del material.

El proceso está bien gestionado. Si se desea, y con la configuración adecuada del equipo, la capa de superficie puede variar desde unas pocas décimas de milímetro hasta dos milímetros. La posibilidad de obtener una capa controlada es especialmente relevante en este momento, ya que le permite aumentar significativamente la eficiencia económica del procesamiento y obtener propiedades óptimas (dureza, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y muchas otras) de las superficies de los productos de acero.

Otra ventaja igualmente importante es la capacidad de realizar el revestimiento de una amplia variedad de materiales: cobre, latón, bronce, metales preciosos y no metales. Los métodos de soldadura tradicionales están lejos de ser siempre capaces de hacer esto.

equipo de superficie

La instalación para el revestimiento de polvo de plasma incluye un estrangulador, un oscilador, una antorcha de plasma y fuentes de alimentación. Además, debe estar equipado con un dispositivo para alimentar automáticamente gránulos de polvo metálico al área de trabajo y un sistema de enfriamiento con circulación constante de agua.

Las fuentes de energía de revestimiento duro de plasma deben cumplir con estrictos requisitos de consistencia y confiabilidad. Los transformadores de soldadura hacen frente perfectamente a este papel.

Al revestir materiales en polvo sobre superficie metálica se utiliza el llamado arco combinado. Ambos chorros de plasma abiertos y cerrados se utilizan simultáneamente. Al ajustar la potencia de estos arcos, es posible cambiar la profundidad de penetración de la pieza de trabajo. En condiciones óptimas, no aparecerán deformaciones de los productos. Esto es importante en la fabricación de piezas y conjuntos de ingeniería de precisión.

alimentador de material

El polvo metálico se dosifica mediante un dispositivo especial y se alimenta a la zona de fusión. El mecanismo o principio de funcionamiento del alimentador es el siguiente: las palas del rotor empujan el polvo hacia la corriente de gas, las partículas se calientan y se adhieren a la superficie tratada. El polvo se alimenta a través de una boquilla separada. total en quemador de gas se instalan tres boquillas: para suministro de plasma, para suministro de polvo de trabajo y para gas de protección.

Si está utilizando alambre, es recomendable utilizar el mecanismo de alimentación estándar de una máquina de soldadura por arco sumergido.

Preparación de la superficie

El revestimiento con plasma y la pulverización de materiales deben ir precedidos de una limpieza a fondo de la superficie para eliminar las manchas de grasa y otros contaminantes. Si durante la soldadura convencional solo se permite realizar una limpieza superficial de las juntas de óxido y escamas, entonces cuando se trabaja con plasma de gas, la superficie de la pieza de trabajo debe estar idealmente (en la medida de lo posible) limpia, sin inclusiones extrañas. La película de óxido más delgada puede debilitar significativamente la interacción adhesiva entre la superficie y el metal base.

Para preparar la superficie para el revestimiento, se recomienda eliminar una capa superficial insignificante de metal mediante mecanizado por corte, seguido de desengrasado. Si las dimensiones de la pieza lo permiten, se recomienda enjuagar y limpiar las superficies en un baño ultrasónico.

Características importantes de la superficie metálica.

Hay varias opciones y métodos para implementar la superficie de plasma. El uso de alambre como material para la superficie aumenta significativamente la productividad del proceso en comparación con los polvos. Esto se debe al hecho de que el electrodo (alambre) actúa como un ánodo, lo que contribuye a un calentamiento mucho más rápido del material depositado, lo que significa que le permite ajustar los modos de procesamiento hacia arriba.

Sin embargo, la calidad del recubrimiento y las propiedades de adhesión están claramente del lado de los aditivos en polvo. El uso de finas partículas metálicas permite obtener una capa uniforme de cualquier espesor sobre la superficie.

polvo de superficie

El uso de superficies en polvo es preferible en términos de calidad de las superficies resultantes y resistencia al desgaste, por lo que las mezclas en polvo se utilizan cada vez más en la producción. La composición tradicional de la mezcla de polvo es partículas de cobalto y níquel. La aleación de estos metales tiene buenas propiedades mecánicas. Después del procesamiento con tal composición, la superficie de la pieza permanece perfectamente lisa y no es necesario su acabado mecánico y eliminación de irregularidades. La fracción de partículas de polvo es de solo unos pocos micrómetros.

Uno de los principales métodos para aumentar la confiabilidad y la vida útil de los moldes de vidrio, válvulas, válvulas es la superficie de plasma (Plasma transfer Arc, PTA).

El uso del método de recubrimiento con polvo de plasma puede mejorar significativamente la calidad de las piezas soldadas, aumentar la productividad e impartir propiedades especiales a la superficie que se deposita.

La elección del método PTA por parte de los mayores fabricantes y consumidores de válvulas, conjuntos de moldes para la producción de vidrio, válvulas, confirma los beneficios de utilizar el método de superficie de polvo de plasma, ya que la capa depositada resultante con propiedades mejoradas puede aumentar significativamente la vida útil de partes y ensamblajes, extienda los intervalos de revisión y reduzca los costos de reparaciones mayores y actuales.

Las máquinas de superficie de plasma KSK están diseñadas para la superficie de piezas desde anillos y válvulas hasta moldes de vidrio fino y partes de válvulas.

Aumento de la competitividad: los métodos que ofrecemos son utilizados por todos los principales fabricantes extranjeros de grifería, vidrio, válvulas, rodillos.
Aumento de los ciclos de revisión: la vida útil de las piezas aumenta de 3 a 10 veces.
Reducción del tiempo de inactividad: reducción del número de paradas y, en consecuencia, menos tiempo para que los equipos de depuración alcancen el modo deseado.

Equipo profesional de recargue

Metsol LLC presenta a la atención de clientes potenciales instalaciones automáticas de revestimiento de plasma del fabricante checo KSK. El equipo está diseñado para el revestimiento de superficies de sellado y trabajo, incluidos moldes de vidrio, asientos de válvulas, anillos de válvulas, revestimiento de diámetros internos. El diseño de las antorchas de plasma es adecuado para productos de diversas formas y métodos de acabado. Los desarrolladores ofrecen 7 tipos de antorchas de plasma, que garantizan un enfriamiento efectivo de la instalación incluso en funcionamiento máximo. Durante el trabajo se permite la regulación de los ajustes de los programas de soldar por parte del operador a través de la pantalla táctil en el panel del panel. Esto le permite reducir el porcentaje de rechazos en las muestras de prueba.

Enfoque cualitativo

Una de las actividades de Metsol LLC es el suministro, instalación y puesta en marcha de una instalación de revestimiento de plasma en Ekaterimburgo para los clientes. Especialistas experimentados resuelven eficazmente los problemas de producción a un alto nivel profesional. El departamento de servicio tiene conocimientos modernos en el campo de las tecnologías de soldadura y metalurgia. Habiendo decidido comprar una instalación automática de revestimiento de plasma, recibirá:

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Reducción del tiempo de inactividad y el tiempo de inactividad.

soldadura por plasma

La soldadura por plasma se refiere al tipo de soldadura por arco y se caracteriza por compresión artificial de la columna de arco en el canal de la boquilla por un flujo de gas o un campo magnético. La soldadura por microplasma se define como "soldadura por plasma en la que la corriente no supera los veinte amperios". Sin embargo, a diferencia de otros métodos de arco, en el proceso de soldadura por plasma con un arco penetrante, se produce la formación de un charco y una costura con la acción adicional de un flujo de gas de plasma.

La primera mención del desarrollo de la soldadura por plasma se remonta a la década de 1950. |2]. Durante la década de 1960 Se han propuesto varios principios para la formación de un flujo de gas de plasma. En los mismos años, en varios países, se desarrollaron e introdujeron equipos y tecnología para la soldadura por microplasma de juntas con un espesor de 0,2 ... 1 mm.

Por primera vez en el mundo, la soldadura por arco de plasma en corriente alterna de forma sinusoidal y la soldadura por microplasma en corriente continua de polaridad inversa y en corriente alterna se desarrollaron en el Instituto de Soldadura Eléctrica E. O. Paton para la fabricación de estructuras de aluminio. En varios institutos de investigación industrial y laboratorios de fábrica de la URSS, así como en empresas extranjeras, se llevó a cabo una investigación intensiva, durante la cual se llevaron a cabo equipos y tecnología para soldadura por plasma con arco indirecto, corriente continua de polaridad directa e inversa, un directo arco (Fig. 1), arco trifásico (Fig. 2), con arcos dobles de electrodos no consumibles y consumibles con fuentes de alimentación separadas (Fig. 3) Para aumentar la productividad de los procesos de plasma con soldaduras de alta calidad, combinado Se han desarrollado métodos que implican el uso de dos o más fuentes de calor en la zona de soldadura. El esquema con dos arcos se implementó a principios de la década de 1970 en procesos llamados plasma-MIG "soldadura (-Philips"). En 1960, E.O. Paton Electric Welding Institute propuso la soldadura por plasma de arco bipolar con una antorcha de plasma doble o una antorcha de plasma y una antorcha de arco ubicada a ambos lados de la superficie de la pieza a soldar (Fig. 4).

Arroz. 1. Esquema de soldadura por plasma: arco directo (a); microplasma en polaridad inversa (b); acción indirecta (c): 1 - electrodo; 2 - boquilla; 3,4 - fuente, respectivamente, de los arcos auxiliares y principales; 5 - arco de plasma; 6 - arco auxiliar; 7 - producto; 8 - arco de polaridad inversa; 9 - poste de arco y antorcha

A la hora de diseñar sopletes de plasma de soldadura se tienen en cuenta una serie de requisitos, y sobre todo, la necesidad de aumentar la capacidad de penetración del plasma y asegurar una buena formación y calidad del metal de soldadura. Por lo tanto, los problemas de geometría y disposición de las unidades de electrodo y escoria (protectora o formadora de plasma) se resuelven como un conjunto. La estabilización del arco y un aumento en su capacidad de penetración se logra de varias maneras: 1) aumentando la potencia eléctrica mientras se mantiene el grado de compresión (es decir, con una densidad de corriente constante en el canal de la antorcha de plasma); 2) aumentar el grado de compresión reduciendo el diámetro del canal, cambiando con ello la geometría del conjunto electrodo-boquilla; 3) una combinación de electrodos de conexión y una boquilla a fuentes de energía, la interacción de los arcos principal, de reserva y auxiliar, así como el uso de modos de energía pulsada; 4) una combinación de procesos (electrodos no consumibles y consumibles) en condiciones de soplado con un flujo de gas, etc.

Arroz. 2. Esquema de soldadura por plasma con arco trifásico: 1 - electrodos; 2 - arcos de acción directa e indirecta; 3 - fuente de alimentación; 4 - producto

Se han desarrollado diagramas esquemáticos para la construcción de un conjunto electrodo-boquilla. Una boquilla con un canal cilíndrico largo y recto, cuyo diámetro es proporcional al diámetro de un electrodo de tungsteno, ha encontrado aplicación en la soldadura con corriente alterna y corriente continua de polaridad inversa. Las uniones soldadas realizadas con arco de plasma se caracterizan por una penetración profunda y un ancho de soldadura pequeño, y estos parámetros de soldadura se proporcionan a velocidades que, con la misma velocidad de arco, superan las velocidades de otros métodos de arco. En este sentido, la eficiencia térmica del proceso se compara favorablemente con los indicadores de los métodos de arco conocidos. Se puede lograr una compresión adicional en la salida del canal con la ayuda de un flujo de gas de "enfoque".

Arroz. Fig. 3. Esquema de soldadura por arco de plasma con alimentación de alambre de electrodo lateral: 1 - electrodo de antorcha de plasma; 2 - antorcha de plasma; 3 - electrodo consumible; 4 - fuente de alimentación de la antorcha de plasma; 5 - fuente de alimentación de electrodos consumibles; 6 - arco de plasma; 7 - arco de electrodo consumible; 8 - producto

Arroz. 4. Esquema del arco de plasma bipolar: 1 - electrodo de la antorcha de plasma; 2 - antorcha de plasma; 3 - electrodo; 2, 4 - boquilla; 5 - producto; 6 - fuente de alimentación

El problema de la formación de alta calidad del metal de soldadura debe resolverse al mismo tiempo que se garantiza una profundidad de penetración suficiente y una alta productividad del proceso. Sin embargo, un aumento de la densidad del chorro de plasma-gas y de su presión provoca defectos de formación, siendo los más característicos los socavados y descuelgues. El deseo de reducir la carga dinámica del flujo de gas de plasma a un grado suficientemente alto de compresión de la columna de arco condujo a la idea de aspirar el gas comprimido en el canal de la boquilla en dirección opuesta a la superficie del producto (Fig. 3). Con el mismo propósito, se desarrolló una antorcha de plasma con un sistema para suministrar un gas de compresión en dirección radial a través de una pared del canal hecha de un material poroso permeable al gas (Fig. 6).

El uso de un control separado e independiente del contenido de calor del metal base y líquido de soldadura abre nuevas posibilidades tecnológicas, en particular, ayuda a reducir el sobrecalentamiento del baño de soldadura y obtener una mezcla mínima del metal de aporte con el metal base. Por lo tanto, el proceso de soldadura plasma-MIG le permite controlar por separado la entrada de calor en la base y el metal de aporte. Por ejemplo, al soldar muestras con un espesor de 16 mm en acero resistente a la corrosión, la ranura se llenó en una sola pasada. Con una mezcla mínima del metal base con el metal de aporte líquido, es posible obtener una soldadura con cualquier forma de sección transversal sin cambiar la forma de la ranura.

Arroz. 5. Esquema de una antorcha de plasma con flujo inverso de gas formador de plasma.

Al principio, el proceso de plasma se llevó a cabo utilizando fuentes de energía en serie utilizadas para los métodos de soldadura por arco convencionales con un circuito de alimentación y un circuito de control mejorados (se agregaron devanados para aumentar el voltaje: el arco auxiliar estaba alimentado por un accesorio especial). Se han desarrollado fuentes de energía fundamentalmente nuevas para dispositivos con control de tiristores para la soldadura por pulsos de microplasma y una serie de otros métodos. Una de las primeras fuentes de poder de arco para soldadura en corriente alterna, el devanado secundario del transformador del cual se secciona y en la rama que pasa la corriente de polaridad continua, se hace controlable el rectificador. En 1967, en el IES. E. O. Paton desarrolló un método para controlar la penetración de la raíz de la soldadura en el proceso de soldadura por plasma cambiando la conductividad eléctrica del soplete de arco ionizado que pasa a través del baño de soldadura. En el futuro, este método se utilizó para automatizar la tecnología.

Arroz. Fig. 6. Esquema de una antorcha de plasma con una boquilla porosa y un suministro radial de gas "comprimido": 1 - electrodo de tungsteno; 2 - boquilla; 3 - inserto de aleación porosa de tungsteno-cobre

Cabe señalar que los primeros métodos de soldadura por plasma ya han encontrado aplicación en la producción de estructuras críticas. En 1960-1970. la investigación en el campo de las tecnologías de plasma, tanto en la URSS como en el extranjero, tenía como objetivo resolver los problemas de la aviación y la construcción de cohetes, la electrónica, la energía nuclear y la tecnología criogénica. Se prestó atención principal a mejorar la calidad de los productos de soldadura de aluminio, aleaciones resistentes a la corrosión y al calor y titanio en una amplia gama de espesores de varios tipos de juntas. Se utilizaron argón o helio (en algunos casos con la adición de hidrógeno) como gases formadores de plasma. La soldadura por plasma en corriente alterna se utilizó en la fabricación de clips de hardware (puntas de contacto) para líneas de transmisión de alta tensión, que consisten en una placa de aluminio recubierta de cobre de 6 mm de espesor y una pieza en forma de T de aluminio estampado de 12 mm de espesor. El problema de la fabricación de tuberías criogénicas de hasta 12 000 mm de largo con un diámetro de 150 a 600 mm y un espesor de pared de 2,0 a 8,0 mm de acero 12X18H10T en NPO Cryogenmash (RF) se resolvió mediante soldadura por plasma independiente. Diez años después de la introducción de la soldadura de CA con un arco de plasma penetrante en la producción de tanques de combustible para cohetes en la URSS, una tecnología similar comenzó a introducirse en los EE. UU. para reemplazar la soldadura por arco de argón de los tanques de aluminio externos en el transbordador espacial reutilizable " Transbordador ". A esta tecnología también se le asigna un papel importante en la construcción de estaciones espaciales. En 1989, la NASA eligió la tecnología de soldadura por plasma para fabricar motores de cohetes espaciales de propulsante sólido para entregar estructuras a la Estación Espacial Internacional Freedom. En 1979, en el IZS les. E. O. Paton estableció experimentalmente la posibilidad de soldadura por plasma en dióxido de carbono con cátodos de circonio y hafnio, y los conductos de aire y los recipientes se soldaron con aceros de baja aleación y bajo contenido de carbono.

Durante décadas, la soldadura por microplasma ha sido indispensable en la fabricación y reparación de productos en la industria electrónica, joyería, relojería, en la producción de instrumentos, tubos de paredes delgadas, fuelles, prótesis de muchos tipos de aceros, oro, titanio, tungsteno, vanadio, cobre, molibdeno, níquel, tantalio, niobio, circonio y otros metales.

Gracias a la soldadura plasma-MIG, fue posible resolver una serie de problemas en la tecnología de fabricación de estructuras de aceros de alta aleación resistentes al calor y resistentes al calor. En particular, la baja calidad de las uniones a tope de la aleación E11-202 con un espesor de 8 ... 12 mm se obtuvo en soldadura plasma-MIG de un solo paso. Gran experiencia aplicación efectiva La soldadura plasma-MIG de tanques de aluminio ha sido acumulada por Schwelmer Eisenwerk Müller und Company (Alemania). Con el equipo de Philips, fue posible eliminar por completo los poros, las socavaduras y otros defectos en el metal de soldadura y, al mismo tiempo, aumentar la velocidad de soldadura en comparación con la soldadura por arco con electrodo consumible utilizada anteriormente. Sin embargo, se observó el desarrollo en la Universidad Técnica Estatal de Perm de la soldadura por plasma de electrodos consumibles, que proporciona soldaduras libres de defectos con dimensiones específicas a altas velocidades de soldadura (> 100 m/h) y el espesor del metal que se suelda (aluminio y titanio aleaciones, aceros aleados complejos) en una sola pasada sin filos de corte hasta 13 mm, con filo de corte de más de 20 mm. En el IES ellos. E. O. Paton desarrolló un método de soldadura de polvo de plasma, en el que el polvo se introduce en el plasma y llena la ranura. El proceso ha sido probado durante la soldadura mecanizada y manual de metal con un espesor de 1...30 mm en todas las posiciones espaciales. Al variar las composiciones de los polvos de masilla se abren nuevas posibilidades para la obtención de juntas permanentes de materiales metálicos, composites y cerámicos.

Un método prometedor de soldadura se basa en el calentamiento simultáneo del baño de soldadura mediante un arco de plasma y un rayo láser. Los primeros estudios de un método de soldadura "híbrido" de este tipo mostraron que tiene una serie de características que no pueden explicarse por una simple superposición de las propiedades de las fuentes utilizadas de las fuentes de calor utilizadas tomadas por separado. Por lo tanto, debido a la absorción de la radiación láser en el plasma, se realiza un tipo especial de descarga de gas: una descarga combinada de arco láser.

Arroz. 7. Esquema del procesamiento combinado de láser y plasma del producto: 1 - rayo láser; 2 - antorcha de plasma; 3 - arco de plasma; 4 - piscina de soldadura; 5 - producto

La cirugía con plasma se viene desarrollando desde hace unas tres décadas. Las pruebas de equipos y operaciones quirúrgicas en animales han demostrado ser muy prometedoras para el uso de la tecnología de plasma en medicina.

La soldadura por arco de una serie de productos de forma compleja requiere control de potencia flujo de calor de acuerdo con la condición de cambio de eliminación de calor a lo largo de la costura. En la producción en serie y en masa de tales productos, sólo Control automático El modo de soldadura proporciona una alta productividad con una buena producción de resultados de soldadura y estabilidad de la geometría de la soldadura. En comparación con los métodos de soldadura por arco, el arco de plasma tiene el número máximo de parámetros que se pueden diagnosticar y cambiar durante el proceso de soldadura.

Debido al hecho de que la soldadura por plasma con penetración tiene oportunidad unica control sobre el estado del baño mediante un soplete ionizado, una de las áreas de investigación es el estudio de este proceso y, en consecuencia, la visualización en pantalla y programación informática de los modos de soldadura. En una breve revisión de las noticias de la tecnología de soldadura para 1999, la dirección principal de la investigación sobre la soldadura por plasma es el estudio del mecanismo de penetración, la influencia de los parámetros de modo en propiedades tecnológicas con fines de programación e informatización. Arc Kinetics (Gran Bretaña) ha desarrollado y produce instalaciones de soldadura por plasma controladas por computadora, en particular, soldadura por puntos de plasma computarizada, que se utilizó en la fabricación del automóvil Jaguar (en lugar de soldadura por resistencia).

La ciencia del metal y la metalurgia están entrando en el siglo XXI. con nuevos materiales metálicos, la mayoría de los cuales adquieren las propiedades de desempeño necesarias durante el tratamiento térmico. Para su soldadura se utilizan procesos que permiten controlar el aporte térmico sin comprometer los indicadores de calidad (ausencia de defectos, mínimas deformaciones, etc.). Con esto en mente, se están desarrollando tecnologías de haz de electrones, láser y otras. Sin embargo, el uso de la soldadura por plasma, especialmente los métodos combinados, puede ser más fácil en términos de hardware y técnica de ejecución. La soldadura por plasma tiene perspectivas de mayor desarrollo también debido al alto rendimiento de menor consumo de energía.

A escala industrial, la superficie de plasma comenzó a utilizarse en la URSS y los EE. UU. en los años 60. el siglo pasado Durante las últimas décadas, se han desarrollado numerosos métodos de superficie de plasma, en los que la pieza a soldar está incluida en un circuito eléctrico (recubrimiento de arco de plasma) o es neutra (recubrimiento de chorro de plasma), y polvos, alambres, pastas, varillas fundidas , placas, etc. se utilizan como materiales de relleno.

De acuerdo con el tipo de material de relleno utilizado, los métodos conocidos de superficie de plasma se pueden dividir en tres grupos principales:

revestimiento con alambre o varillas;

emergiendo en lo fijo;

Un aditivo colocado o fijado de cualquier forma sobre la superficie a soldar;

Revestimiento de plasma con alambre (varillas)

Se realiza una superficie de chorro de plasma con un alambre de relleno que transporta corriente (Fig. 1, a) corriente continua polaridad recta. El arco arde entre un cátodo de tungsteno y un alambre de relleno alimentado desde un lado en ángulo recto con la antorcha de plasma. Entre el cátodo y la boquilla de la antorcha de plasma, también se quema constantemente un arco piloto de baja corriente (15-25 A) (no se muestra en el diagrama), lo que garantiza una excitación confiable y una combustión estable del arco de trabajo.

El metal base se calienta por la acción térmica del chorro de plasma y el calor transportado por las gotas de metal de aporte. Eficaz energía térmica de tal fuente de calor depende de la corriente del arco y la distancia h entre el alambre y el metal base (Fig. 2). Manteniendo la corriente y, en consecuencia, la tasa de fusión del alambre de relleno sin cambios, variando h, es posible cambiar la potencia gastada en calentar el metal base dentro de un rango bastante amplio. Debido a esto, al emerger con un chorro de plasma, es posible controlar los procesos térmicos y de difusión en el límite de fusión, que determinan la profundidad de penetración del metal base y su contenido en la capa depositada, longitud, composición y fusión.

Arroz. Fig. 8. Esquemas de superficie de plasma con un solo cable de relleno: a - chorro de plasma con un cable de relleno que transporta corriente; b - arco de plasma con hilo de relleno neutro; c - arco combinado (doble); 1 - boquilla protectora; 2 - boquilla de formación; 3 - gas protector; 4 - gas de plasma; 5 - electrodo; 6.7 - fuentes de energía de arco indirecto y arco de acción directa, respectivamente; 8 - alambre; 9 - producto

En términos de productividad (4 - 10 kg/h), la superficie de chorro de plasma con un alambre conductor de corriente es comparable a la superficie de arco sumergido con un electrodo de alambre. El coeficiente de deposición es de 25-30 g/(Ah).

La superficie de chorro de plasma se utiliza en la ingeniería naval para la aplicación de aleaciones resistentes a la corrosión y antifricción. El revestimiento de varios ejes, varillas de armadura y otras partes se realiza con aleaciones de cobre utilizando alambres de relleno de sección sólida o alambres tubulares -0.2-0.2, Br OH8-3, etc. Gas formador de plasma y de protección - argón. Antes de revestir los bronces al aluminio, se aplica una capa delgada de fundente 34-A a la superficie del producto. Los detalles de las válvulas de cierre de las tuberías de los barcos están soldados con cables Sv-02X19H9, CB-06X19H10T, etc.

Utilizando varillas soldadas o electrodos tubulares en lugar de alambre, también se pueden depositar por este método aleaciones resistentes al desgaste como estelita, sormita, relit, etc. Sin embargo, esto es menos confiable y conveniente que el revestimiento duro con relleno de alambre.

La superficie de arco de plasma con un alambre de relleno neutro (ver Fig. 1, b) se describió por primera vez en el trabajo. Se puede realizar un revestimiento duro con un relleno neutro. forma mecanizada y manualmente. El hecho de que el alambre de aporte sea eléctricamente neutro reduce la intensidad de su fusión, pero en algunos casos brinda ciertos beneficios tecnológicos y metalúrgicos: menos salpicaduras durante el recargue con alambre tubular, menos desperdicio de elementos de aleación de fácil evaporación, disolución excesiva de carburo granos durante el revestimiento de aleaciones compuestas, etc.

A una corriente de 300-500 A, la tasa de deposición alcanza los 6-9 kg/h. En la práctica, la productividad de la superficie de acuerdo con este esquema es mucho menor, ya que con un aumento de la corriente, la penetración del metal base aumenta inaceptablemente. Por ejemplo, se recomienda realizar la superficie de estelita con un arco de polaridad directa con un aditivo de alambre tubular con un diámetro de 2,4 y 3,2 mm a una corriente de 80-150 y 120-170 A, respectivamente. En este caso, la productividad del revestimiento es de 1,4-2,5 kg/h, la proporción del metal base en la primera capa es de 0 = 15 %. La productividad de la superficie de estelita con un arco de plasma de polaridad inversa es aproximadamente la misma: alrededor de 1,8 kg / ha una corriente de 200-220 A, pero la penetración del metal base es mucho menor (para 0< 5 %).

La superficie de arco de plasma con un alambre de relleno neutro ha encontrado aplicaciones significativas y diversas en la industria. De esta forma se depositan cobre y sus aleaciones, aceros para herramientas, aleaciones resistentes al calor y resistentes a la corrosión a base de níquel, cobalto y titanio, compuestos y otros materiales.

Como material de relleno se utiliza alambre macizo, alambre tubular o varillas fundidas. Para superficies de precisión, se utiliza un alambre de relleno con un diámetro de 0,4-0,6 mm. El gas formador de plasma es argón o mezcla de argón-helio, el gas protector es argón, nitrógeno, mezcla de argón que contiene 5-8% de hidrógeno y otros gases y mezclas, según el metal depositado. Al revestir con polaridad inversa, se recomienda agregar al gas de protección una pequena cantidad de oxígeno (0,1-0,2%) o CO 2, que reduce el diámetro del punto de calentamiento del arco de plasma, aumenta su estabilidad y mejora la formación de perlas depositadas.

Las piezas soldadas típicas son válvulas y asientos de válvulas de motores de combustión interna, piezas de accesorios de tuberías para agua, vapor y gas, cuchillos de corte de metal, rodillos de laminación, troqueles, barrenas, cierres y acoplamientos de tuberías de perforación, sellos de laberinto para turbinas de aviones, etc.

VNIIESO ha desarrollado instalaciones universales UPN-601 y UPN-602, que permiten revestir con un arco de plasma de polaridad directa e inversa con hilo de aporte conductor de corriente o neutro. En el IES ellos. E. O. Paton desarrolló una instalación especializada 06-1795 para el revestimiento con plasma de esclusas y collares de tuberías de perforación con un aditivo de "tape relit".

75 100 125 150 Ipr, A

Arroz. Fig. 9. Dependencia de la potencia térmica efectiva q del chorro de plasma (a) y el chorro de plasma con metal de aporte fundido (b) flujo de salida 1 pr (alambre de aporte 0X18NET con un diámetro de 1,6 mm): 1-5 - distancia desde el alambre al producto, respectivamente 5, 10, 15, 20 y 30 mm.

Para la reparación de pequeños troqueles de punzonado de precisión, muy utilizados en la industria de fabricación de instrumentos, radio y electricidad, el pulido manual con microplasma resultó ser eficaz. Para el revestimiento, se utilizan instalaciones en serie para soldadura por microplasma UPU-4; material de relleno - alambre con núcleo fundente PP-AN148 con un diámetro de 1,6-2,0 mm. Debido al bajo efecto térmico del arco de microplasma sobre el metal base, las matrices restauradas fabricadas en acero endurecido X12 conservan su dureza, no requieren tratamiento térmico posterior y no requieren altos costos de mecanizado.

Otro ejemplo de pulido de precisión realizado con un arco de microplasma, pero no manualmente, sino de forma mecanizada, es la restauración de sellos laberínticos de turbinas de aviones. La superficie se realiza en modo pulsado: los valores mínimos de corriente son 2-5 A, los valores máximos son 7-15 A, la frecuencia del pulso es 10-50 Hz. El metal base es una aleación TiAI6V4, el material de aporte es un alambre con un diámetro de 0,4-0,6 mm de la misma composición o de las aleaciones NX20K1ZM4TZYUR y N50X20B5MZ.

La superficie con un arco de plasma doble con un cable de relleno que transporta corriente (ver Fig. 1, c) se realiza con dos arcos de polaridad directa o inversa, generalmente alimentados desde fuentes autónomas. Uno de ellos se quema entre el electrodo de la antorcha de plasma y el producto, el otro, entre el electrodo y el cable de relleno. La fusión del material de relleno ocurre debido al calor que recibe por intercambio de calor con el plasma del electrodo-producto de la columna de arco, y el calor liberado en el punto activo del electrodo-alambre de arco.

En términos de productividad (10 kg/h), este método es muy superior a la superficie de arco de plasma con un relleno neutro, mientras que en muchos casos proporciona una menor penetración del metal base. En comparación con el revestimiento duro de chorro de plasma con alambre de relleno vivo, es más versátil y confiable.

La aplicación práctica es la superficie con un doble arco de plasma de polaridad inversa en argón. Los materiales utilizados para la superficie son aleaciones a base de cobre, aceros resistentes a la corrosión de cromo-níquel, etc. Los productos soldados son principalmente partes de la ingeniería naval, en particular, en la producción en serie, pistones con un diámetro de 60-160 mm de acero 40X se depositan con Br AMts 9-2 bronce. También se utiliza con éxito el revestimiento de piezas con un diámetro de 300-350 mm de acero 35 con alambre Sv-04Kh19N11MZ. Existe experiencia en el revestimiento de un eje de acero con un diámetro de 200 mm con una longitud del área depositada de aproximadamente 3 m utilizando bronce Br ON8-3 con una capa inferior de bronce Br KMTsZ-1.

El espesor de la capa depositada se puede ajustar dentro del rango de 3-8 mm, independientemente de la productividad del recubrimiento. El recargue se realiza con vibraciones transversales del cabezal de soldadura (rango de oscilación de hasta 70 mm). La zona de asfaltado se protege del aire con una boquilla de 230x120 mm de tamaño. Gas de protección: argón o una mezcla de argón e hidrógeno; gas formador de plasma - argón o mezcla de argón-helio.

La superficie de plasma con un arco combinado con dos hilos de relleno ha encontrado una aplicación práctica en la ingeniería nuclear y química. Por ejemplo, se depositaron placas tubulares de intercambiadores de calor con un diámetro de 1000–2000 mm y un espesor de 120–380 mm con alambres de 1,6 mm de diámetro de aceros al cromo-níquel X21N11 y X20N10 o aleaciones de níquel con una productividad de 16 kg /h. Al revestir con varillas de ajuste de guía de acero tipo X20N10 VVR, a pesar del pequeño diámetro de las piezas (100-200 mm), la productividad fue de 12 kg/h.

La superficie de plasma con alambres "calientes" se realiza con calentamiento debido al calor Joule de los alambres de relleno conectados a una fuente de corriente independiente (Fig. 4). Dos alambres de relleno con un diámetro de 1,6 o 2,4 mm se introducen a una velocidad constante en el baño de soldadura, creado por un potente arco de plasma directo. Los cables están dispuestos en forma de V en un ángulo de 30° entre sí y están conectados en serie a través del baño de soldadura al circuito fuente de CA con un CVC externo rígido. La corriente, la velocidad de alimentación del alambre y la distancia desde las boquillas portadoras de corriente hasta la superficie del baño de soldadura se eligen de tal manera que los alambres se calienten por la corriente que pasa casi hasta la temperatura de fusión, como resultado de lo cual aumenta la productividad de la deposición. bruscamente.

Arroz. Fig. 10. Esquema de superficie de plasma con un aditivo de dos cables: 1 - fuente de alimentación para el arco electrodo-alambre; 2 - fuente de alimentación del electrodo de arco-producto

El pulido se realiza, por regla general, con vibraciones transversales del soplete de plasma. En este caso, el ancho del cordón depositado alcanza los 60-65 mm. En superficie sin vibraciones, el cordón tiene un ancho de 18-20 mm. La altura de las perlas depositadas es de 3-6 mm.

La productividad del revestimiento de alambre caliente con plasma alcanza los 27 kg/h. La proporción del metal base y 0 en la capa depositada puede ser muy pequeña, pero en la práctica suele ser del 5-15%.

Casi todos los metales y aleaciones (a excepción del aluminio), que se suministran en forma de hilos, se pueden depositar con este método. Además de los hilos macizos, también se pueden utilizar hilos tubulares, pero sin componentes formadores de fundente en el núcleo. En la industria, se utiliza de esta manera el revestimiento de cromo-níquel y aceros al cromo, níquel con un contenido de 1-4% Ti, monel, inconel, Hastelloy B, bronces de cobre, aluminio y estaño y otras aleaciones. Piezas soldadas: bridas de grandes recipientes a presión, placas de tubos de intercambiadores de calor, partes de aparatos químicos, elementos de recipientes de reactores y equipos del circuito primario de centrales nucleares.

La soldadura por plasma con electrodo consumible (Fig. 5) es una combinación de soldadura por plasma y arco (superficie) con electrodo consumible. Se diferencia de la superficie de arco convencional en que el extremo del electrodo de alambre y el arco que arde entre el alambre y la pieza de trabajo están rodeados por un flujo de plasma axial creado por un arco de plasma directo o indirecto. Esto aumenta significativamente la velocidad de fusión del alambre, aumenta la estabilidad del arco, mejora la transferencia del metal del electrodo y la formación de perlas depositadas.

Revestimiento según el esquema de la fig. 5, pero es posible conducir un arco tanto de polaridad directa como inversa. Con polaridad inversa, la carga térmica en el electrodo no consumible aumenta considerablemente, lo que limita la corriente del arco de plasma. Por ejemplo, para un electrodo de tungsteno con un diámetro de 6 mm, no debe exceder los 200 A.

Para aumentar la corriente permisible del arco de plasma, se usa un electrodo de cobre enfriado por agua o, más eficientemente, se usa una boquilla como electrodo no consumible (Fig. 5, b). En el segundo caso, se simplifica el diseño del quemador y se reducen sus dimensiones generales.

La productividad del revestimiento está determinada por la corriente de arco del electrodo consumible Ipe ya Ipe = 500 A y un alcance de 65 mm es de unos 34 kg/h. En este caso, el coeficiente de fusión es de 67,8 g/(A h), si se tiene en cuenta únicamente la corriente del arco del electrodo consumible, o de 56,4 g/(A h), si se tiene en cuenta la corriente total de ambos arcos.

En la mayoría de los casos, el argón se utiliza como gas formador de plasma en la superficie de electrodos consumibles. Dependiendo de la composición del alambre del electrodo y del metal base, el argón y sus mezclas con oxígeno, dióxido de carbono, helio, nitrógeno o hidrógeno, así como el dióxido de carbono, se utilizan para proteger el baño de soldadura.

Arroz. Fig. 11. Esquema de superficie de plasma con alambres calientes: 1 - fuente de corriente continua para alimentar el arco de plasma; 2 - fuente de corriente alterna para calentamiento de alambre; 3 - alambres de relleno

Arroz. 12. Esquema de revestimiento de plasma con electrodo consumible: a - con electrodo de arco de plasma no consumible; b - con una boquilla de cobre como electrodo de arco de plasma (con una boquilla portadora de corriente); 1 - fuente de alimentación de arco de plasma; 2 - electrodo de cobre de tungsteno o refrigerado por agua; 3 - boquilla; 4 - cable de electrodo; 5 - fuente de alimentación de arco con electrodo consumible; 6 - arco de plasma; 7 - arco de electrodo consumible

En condiciones industriales, la superficie de plasma de electrodos consumibles se utiliza para aplicar aleaciones resistentes al desgaste y anticorrosión. Se han obtenido buenos resultados en la renovación de rodillos huecos en plantas de colada continua. El revestimiento con la aleación Inconel 625 resultó ser efectivo para las juntas giratorias de las tuberías para drenar el petróleo de los camiones cisterna. Por consideraciones tecnológicas y de diseño, en la práctica, el recargue con alambre de 1,6 mm de diámetro se utiliza en dos y cinco capas con una productividad de 10 a 20 kg/h, dependiendo del ancho de los cordones depositados (30-60 mm ).

Revestimiento sobre un relleno fijo

Un rasgo característico de este grupo de métodos de superficie de plasma es que durante el proceso de superficie, el relleno está inmóvil en relación con la pieza de trabajo. El material de relleno se coloca, se vierte, se pega o se aplica de otro modo por adelantado sobre la superficie de la pieza de trabajo que se va a recubrir o se le alimenta durante el proceso de recargue, antes del arco. Como aditivo se utilizan anillos o placas cuya forma y dimensiones corresponden al corte para recargues, pastas, polvos y otros materiales.

El recargue con el uso de un relleno compacto (anillos y placas) requiere la fabricación de un relleno adecuado para cada tamaño estándar de las piezas soldadas, lo que se justifica técnica y económicamente solo en condiciones de producción en serie.

Un ejemplo es el método de recubrimiento por plasma de las válvulas de escape de los motores de automóviles. El material de relleno para las válvulas de superficie son anillos hechos de una mezcla de polvos de níquel, cromo, grafito y otros componentes utilizando métodos de pulvimetalurgia. Además de los elementos de aleación, también se introducen en su composición pequeñas adiciones de CaF 2 (hasta un 0,1 %) y aleaciones maestras AI-Ce, que mejoran las propiedades tecnológicas y de soldadura de los anillos.

El esquema de superficie de la válvula se muestra en la fig. 6. La válvula con el anillo de relleno colocado en la ranura se instala verticalmente en el mandril de la soldadora. El anillo de relleno se funde con un soplete de plasma ubicado en un ángulo de 45 "con respecto al eje de la válvula; al mismo tiempo, se forma una capa de aleación resistente a la corrosión resistente al calor en el chaflán de trabajo de la válvula. Para evitar quemaduras en los bordes -a través, un revestimiento de cobre enfriado por agua se presiona desde abajo hasta la placa de la válvula.En el proceso de superficie, la corriente del arco cambia de acuerdo con un programa determinado, lo que elimina la formación de defectos en el punto de inicio del arco y asegura cierre perfecto del cordón anular.Las válvulas se asfaltan en las máquinas U151 y U151-M diseñadas por E.O.El asfaltado sobre una capa de pasta, como las pastas TsIS218 y TsIS770V, fue desarrollado en el Instituto Central de Tecnología de Soldadura (Halle, Alemania). La base de las pastas es una mezcla de polvos de metales, ferroaleaciones, carburos, etc., cuando se funden, aleación de Fe-Cr-C- o Fe-Cr-V-Ni-C resistente al desgaste La pasta se aplica a la superficie desgastada de la pieza y, después del secado, fundida soplete de plasma. Con la pasta TsIS218, se realizó el revestimiento de placas de tamaño 500x200x6 mm, con las que se recubrieron las superficies de alto desgaste de las excavadoras de rueda de cangilones. Cuando se cubre una capa de relleno granular (granos) (Fig. 7), el material de relleno en forma de gránulos de forma irregular de 0,5-3,0 mm de diámetro se vierte previamente en una capa uniforme sobre la superficie del producto que se deposita o alimentado con un alimentador especial durante el proceso de superficie. Se funde con una antorcha de plasma, moviéndose después de la punta del alimentador y realizando oscilaciones transversales, cuyo rango es igual al ancho de la capa de granos vertida.

Arroz. 14. Esquema de superficie sobre una capa de granos: 1 - fuente de energía; 2 - resistencia restrictiva; 3 - electrodo; 4.5 - entrada de gases protectores y de plasma, respectivamente; Boquilla de soplete de plasma 6; 7- comedero para alimentar granos; 8 - granos; 9 - metal depositado

Los granos adecuados para la superficie por este método se pueden producir a partir de casi cualquier aleación quebradiza mediante rectificado mecánico. Los granos fabricados con esta tecnología a partir de aleaciones Co-Cr-W-C, Ni-Cr-Si-B, Fe-Cr-C, Fe-Cr-C-B, etc. tienen buenas propiedades tecnológicas y de soldadura. La forma fragmentada les permite quedar bien retenidos en la superficie a soldar.

A una corriente de 250-300 A, la tasa de deposición es de 6-8 kg/h y puede incrementarse significativamente usando sopletes de plasma más potentes.

El revestimiento de plasma centrífugo es un tipo de revestimiento de plasma sobre una capa de polvo o aditivo granular en relación con el revestimiento de las superficies internas de casquillos, manguitos y otras piezas cilíndricas (Fig. 8). La cantidad de polvo (granos) necesaria para obtener una capa depositada de un espesor determinado se vierte en un manguito cilíndrico que gira a alta velocidad mediante un dispositivo de carga. Bajo la acción de las fuerzas centrífugas, el polvo se distribuye uniformemente sobre la superficie interior del manguito. Luego, sobre una larga varilla rígida, dentro de la cual se colocan comunicaciones para corriente, agua y gas, se introduce una antorcha de plasma y se excita un arco directo. Después de la formación del baño anular de metal de aporte fundido, se activa el movimiento longitudinal de la antorcha de plasma.

El revestimiento se realiza sin fundente, en argón u otro gas protector. Como material de relleno, los polvos rociados de aleaciones de Ni-Cr-Si-B, Co-Cr-W-C, Fe-Cr-C-B, etc. con un tamaño de partícula de 100-250 micrones han demostrado ser buenos.

Por método centrífugo se pueden depositar capas con un espesor de 0,5 a 4 mm con buena calidad superficies y tolerancias mínimas de mecanizado. Con una corriente de arco de 400-450 A, la tasa de deposición alcanza los 12 kg/h.

Los principales parámetros del modo de superficie de plasma centrífugo son el número de revoluciones de la pieza, la corriente del arco, la velocidad de superficie (la velocidad del movimiento longitudinal de la antorcha de plasma) y el espesor de la capa depositada. Con un aumento en el número de revoluciones de la pieza, la superficie del metal depositado se vuelve más uniforme y limpia. A una velocidad de rotación suficientemente alta, se excluye el soplado del polvo de relleno por el arco, se reduce drásticamente la influencia de la presión del arco en la penetración del metal base y se asegura una excelente formación del metal depositado.

Sobre los desarrollados en el IES ellos. Las instalaciones E. O. Paton del tipo UD251 se pueden utilizar para soldar piezas como casquillos con un diámetro interior de 60 a 300 mm y una longitud de hasta 1300 mm. Las instalaciones están equipadas con tres antorchas de plasma con una corriente máxima de trabajo de 300 A (una antorcha de plasma para bushings de 60-90 mm de diámetro) y 500 A (una antorcha de plasma se utiliza para bushings de 90-160 mm de diámetro). , y dos para bujes con un diámetro de 160-300 mm).

El recubrimiento con polvo de plasma se realiza con un arco de plasma directo o dos arcos de plasma directo e indirecto con un electrodo común. En este caso se utilizan varios esquemas de introducción de polvo en el arco, que se pueden dividir en dos grandes grupos, diferenciándose en que en un caso se introduce el polvo en el arco dentro de la antorcha de plasma (Fig. 9), y en otro el otro, fuera de ella (Fig. 10). En las antorchas de plasma con inyección interna de polvo en el arco, por regla general, se crean condiciones más favorables para su calentamiento por plasma. Con un suministro externo de polvo, su calentamiento es menos efectivo, pero la confiabilidad de la antorcha de plasma es algo mayor. Aún no se han encontrado plasmatrones con suministro de polvo a través de un orificio axial en el cátodo. aplicación práctica debido a las dificultades de fabricar electrodos con un orificio y las dificultades asociadas con la alimentación del polvo a través de un orificio de un diámetro relativamente pequeño.

Arroz. 15. Esquema de superficie de plasma centrífugo: 1 - fuente de energía de arco de plasma; 2 - antorcha de plasma; 3 - piscina de soldadura anular; 4 - polvo de relleno; 5 - detalle; 6 - cartucho

La inyección de polvo radial a través de un orificio lateral en el canal de la boquilla (consulte la Fig. 9, c) es típica para la pulverización, pero rara vez se usa para revestimientos duros. Con un esquema de inyección de polvo de este tipo, el funcionamiento estable del soplete de plasma sólo es posible con caudales relativamente altos de gas formador de plasma y bajo gas de transporte. Esta condición se cumple fácilmente durante la pulverización, pero durante la superficie no es deseable un gran consumo de gas formador de plasma, ya que conduce a un aumento de la profundidad de penetración del metal base.

Para la superficie, un esquema efectivo es la introducción de polvo en el arco en un ángulo de 25-80° a través de una ranura en forma de embudo formada por las superficies cónicas de acoplamiento de las boquillas interior y exterior de la antorcha de plasma (ver Fig. 9, d). En este caso, el flujo de gas portador y polvo es concéntrico al arco y, por lo tanto, no solo no reduce, sino que aumenta su estabilidad. El arco de acción indirecta se quema entre el electrodo y la boquilla interior y sirve principalmente para garantizar un funcionamiento estable de la antorcha de plasma. Un arco de acción directa más potente proporciona el calentamiento necesario de la superficie del producto, la fusión del metal de aporte y la formación de un baño de soldadura.

Los esquemas de superficie de plasma con suministro externo de polvo de relleno se muestran en la fig. 16. El polvo se introduce en la zona de superficie a través de orificios en la cara del extremo de la boquilla del soplete de plasma oa través de un tubo ubicado en el costado de la boquilla.

Arroz. 16. Esquema de superficie de plasma con la introducción de polvo de relleno en el arco dentro de la antorcha de plasma: a - junto con el gas de plasma; b- a través de la cámara de electrodos; c - a través del orificio lateral en el canal de la boquilla; g - a través de un espacio en forma de embudo entre las boquillas; 1 - electrodo: cobre enfriado por agua (a), enfriado por agua con un inserto de tungsteno (b) o tungsteno (c, d); 2 boquillas; 3-entrada de polvo de relleno con gas portador; 4, 5 - entrada de gases formadores de plasma y de protección, respectivamente; 6, 7 - fuentes de energía de arco de acción directa e indirecta, respectivamente

Arroz. Fig. 17. Esquema de superficie de plasma con suministro externo de polvo de relleno: a - suministro de polvo a través del orificio en el extremo de la boquilla "hacia atrás"; b-lo mismo, "ángulo hacia adelante"; c - suministro de polvo a través de los canales en la boquilla de la antorcha de plasma; 1 - fuente de alimentación de arco directo; 2,4 - entrada de gases formadores de plasma y de protección, respectivamente; 3 - entrada de polvo de relleno por gas portador; 5 - electrodo; 6 - entrada de polvo de relleno adicional; 7- arco de plasma; 8 - fuente de alimentación de arco indirecto

Cuando se recubren aleaciones a base de níquel, cobalto o hierro, el ángulo de inclinación de estos orificios, su sección transversal, la velocidad de flujo del gas portador y otros parámetros de modo se eligen para que el polvo se introduzca en el arco a una pequeña distancia de la superficie del producto y entra en el baño de soldadura bajo el arco. En este caso, el polvo se puede alimentar al arco desde el frente (ver Fig. 10, a), desde la parte posterior (ver Fig. 10, b) y desde el costado simultáneamente desde varios lados (ver Fig. 10, c ). La dirección del suministro de polvo en este caso no es crítica: en la práctica, se utilizan todas estas opciones.

Cuando se recubren aleaciones compuestas, el canal para el suministro de carburos suele ubicarse detrás del arco y tiene un ángulo de inclinación tal que los granos de carburo entran en la piscina sin pasar el arco. Esto permite eliminar o al menos reducir su disolución en la masa fundida. El baño de soldadura se forma fundiendo el metal base, la capa protectora depositada sobre los granos de carburo de tungsteno o el polvo de aleación aglutinante, que se alimenta junto con el carburo o por separado a través de los canales laterales.

Presentado en la fig. 17 Los patrones de alimentación de polvo son muy comunes en el revestimiento de plasma. El esquema de la fig. 10, b (así como en la Fig. 9, d) se implementa en los primeros dispositivos de los modelos A1105 y A1299 del PWI. E. O. Paton para recubrimientos de plasma con polvos. También se utiliza en una instalación especializada 061795 diseñada por OKTB PIES que lleva el nombre de A.I. EO Paton para el revestimiento de juntas de herramientas y collares de tubos de perforación con aleaciones compuestas.

Según el trabajo, en el que se estudió el balance de energía del proceso de superficie de plasma, del 9 al 20% de la potencia del arco se gasta en calentar el polvo con su suministro interno y alrededor del 12% con suministro externo.

Según el diseño del soplete de plasma, se utilizan polvos de relleno con un tamaño de partícula de 45 a 250 micras, con menos frecuencia hasta 500 micras, para la superficie, que generalmente se obtienen rociando metal líquido con un gas inerte o agua.

Para el revestimiento de capas compuestas, se utilizan mezclas mecánicas de polvos de aleación aglutinante y carburos de tungsteno, niobio o vanadio. El contenido de carburos en la mezcla puede alcanzar el 75-80%. El tamaño de grano es de 20 a 200 micras. Estas mezclas se utilizan principalmente para la superficie de las antorchas de plasma con suministro interno de polvo. En otros casos, se utiliza un suministro separado de polvos de aleación de carburo y aglutinante.

Para la superficie de plasma, también se utilizan polvos de carburos de tungsteno fundidos y aleaciones duras sinterizadas, cada una de las cuales está recubierta con una aleación aglutinante de níquel o cobalto de punto de fusión relativamente bajo. El recubrimiento puede ser del 5 al 50% de la masa del polvo. Evita de forma fiable que las partículas de carburo se disuelvan en el baño de soldadura y forma la matriz de la aleación compuesta.

El argón se utiliza como gas de transporte y formación de plasma para la formación de superficies en polvo, y el argón, una mezcla de argón y 5-8% de hidrógeno, nitrógeno se utiliza como gas de protección. La mezcla de argón e hidrógeno también se puede utilizar para alimentar el polvo.

La productividad máxima del revestimiento de plasma con polvo es de 4 a 10 kg de metal depositado por 1 hora. El rendimiento real del revestimiento depende del tamaño y la forma del producto, el grosor de la capa depositada, el tipo de polvo de relleno y otros factores y está en el rango de 0.8-6 kg/h. El espesor mínimo de la capa depositada con suministro de polvo interno es de 0,25 mm, con externo - 0,5 mm. La altura máxima de un rodillo monocapa en ambos casos es de 5-6 mm.

Al emerger sin fluctuaciones de la antorcha de plasma, las perlas depositadas tienen un ancho de 3-10 mm; al emerger con vibraciones, puede alcanzar los 40-50 mm.

Por regla general, el revestimiento de polvo de plasma se utiliza en la fabricación de piezas nuevas. Este método de superficie proporciona un aumento significativo (del 30% al 3-5, en algunos casos hasta 12 veces) en la productividad laboral, una reducción en el consumo de materiales de superficie y una mejora en la calidad del metal depositado.

El revestimiento de aleaciones de cobalto y níquel por este método ha recibido la mayor aplicación. En volúmenes más pequeños, los polvos de aleaciones a base de hierro y cobre se utilizan para la superficie de plasma.

El recubrimiento con polvo de plasma es especialmente efectivo en la producción en masa. Es ampliamente utilizado en la fabricación de válvulas para motores de combustión interna (comenzando con válvulas de motores de automóviles de pasajeros con un diámetro de placa de 30-35 mm y terminando con válvulas de potentes motores diesel marinos con un diámetro de placa de aproximadamente 200 mm); partes de accesorios de tuberías para centrales nucleares, plantas químicas, oleoductos y gasoductos, incluidas válvulas grandes Du = 800-1300 mm; extrusoras de tornillo y tornillos; soportes de brocas cónicas, trabas y acoplamientos de tubos de perforación, centralizadores y otras partes de equipos de perforación; cuchillas para cortar metal, rodillos laminados, troqueles, firmware; piezas de turbinas de vapor; elementos de equipamiento para centrales nucleares y empresas químicas, etc.

Construcción soldada

Como ejemplo del uso de una antorcha de plasma, citaremos la soldadura de un carro tanque de acero inoxidable grado 08X18H10T con un espesor de pared de 5 mm. Este tanque está destinado al transporte de líquidos técnicos.

El tanque tiene dos trampillas: una boca de acceso de 585 mm de diámetro con tapa abatible, que está atornillada a la brida de la trampilla, y una trampilla tecnológica de 462 mm de diámetro, en cuya tapa hay una válvula de seguridad de sobrepresión, una brida de tubería de llenado de drenaje y un accesorio de aire. El tanque también tiene dos escaleras.

Material de construcción soldado

soldadura por arco de plasma

Los aceros y aleaciones austeníticos de alta aleación existentes se distinguen por el contenido de los principales elementos de aleación, cromo y níquel, y por la composición de la aleación base. Los aceros austeníticos de alta aleación son aleaciones a base de hierro aleadas con varios elementos en una cantidad de hasta el 55%, en las que el contenido de los principales elementos de aleación, el cromo y el níquel, suele estar por encima del 15 y el 7%, respectivamente. Las aleaciones austeníticas incluyen aleaciones de hierro-níquel con un contenido de hierro y níquel de más del 65 % con una proporción de níquel a hierro de 1:1,5 y aleaciones de níquel con un contenido de níquel de al menos el 55 %

Acero 08X18H10T se refiere a aceros austeníticos. Se utiliza como material resistente a la corrosión, ya que este acero tiene un bajo porcentaje de carbono, así como un material resistente al calor con altas propiedades mecánicas. Además, el acero 08X18H10T es resistente al calor, resistente a la destrucción química de la superficie en medios gaseosos a temperaturas de 1100-1150. Según el sistema de aleación, el material pertenece a los aceros al cromo-níquel. A partir de este acero, se fabrican placas gruesas según GOST 7350-77. Según la asignación, se requieren láminas con un espesor de 5 mm. Considere las propiedades mecánicas de estos productos laminados (tabla 1).

Tabla 1. Características mecánicas del acero laminado 08X18H10T

La composición química del acero según GOST 5632-69 se indica en la tabla 2

Tabla 2. Fracción de masa de elementos de acero 08Kh18N10T, %

Evaluación de la soldabilidad tecnológica

La característica principal y común de la soldadura es la tendencia a formar grietas en caliente en la costura y en la zona próxima a la soldadura en forma de los más pequeños microdesgarros, así como grietas visibles de naturaleza intergranular. Las grietas en caliente también pueden ocurrir durante el tratamiento térmico o la operación de la estructura a temperaturas elevadas. La formación de grietas en caliente está asociada con la formación de una macroestructura de grano grueso durante la soldadura, que es especialmente pronunciada en soldaduras multicapa, cuando los cristales de la capa siguiente continúan los cristales de la capa anterior y la presencia de tensiones de contracción.

Además de la dificultad de obtener soldaduras sin fisuras en caliente sobre aceros austeníticos de alta aleación y aleaciones, existen otras características de la soldadura debido a las peculiaridades de su uso. Se requieren uniones soldadas de aceros resistentes al calor para mantener altas propiedades mecánicas durante mucho tiempo a temperaturas elevadas. Las altas tasas de enfriamiento durante la soldadura conducen a la fijación de estructuras que no están en equilibrio en el metal de soldadura. Durante la operación a temperaturas superiores a 350°C, como resultado de los procesos de difusión, aparecen nuevos componentes estructurales en el acero, lo que provoca una disminución de las propiedades plásticas del metal de soldadura. El envejecimiento térmico a 350-500 °C provoca la aparición de "fragilidad de 475 grados", ya 500-650 °C conduce a la precipitación de carburos y, simultáneamente, a la formación de la fase σ. La exposición a 700-850 ° C intensifica la formación de la fase σ con una fuerte fragilización correspondiente del metal a más temperaturas bajas y una disminución de la resistencia a altas temperaturas. En este caso, también aumenta el papel del endurecimiento intermetálico. En los procesos de envejecimiento térmico de aceros austeníticos, el lugar principal lo ocupan los procesos de carburo y endurecimiento intermetálico, por lo tanto, para reducir la tendencia de las uniones soldadas de aceros resistentes al calor y resistentes al calor a la fragilización como resultado de la precipitación de carburos, es eficaz para reducir el contenido de carbono en el metal base y el metal de soldadura.

Los aceros y aleaciones austeníticos de alta aleación se utilizan más comúnmente como resistentes a la corrosión. Los requisitos para las uniones soldadas son la resistencia a varios tipos de corrosión. La corrosión intergranular puede desarrollarse tanto en el metal de soldadura como en el metal base en las líneas de fusión (corrosión por cuchilla) oa cierta distancia de la soldadura. El mecanismo de desarrollo de estos tipos de corrosión es el mismo, pero las causas son diferentes. La resistencia de la soldadura contra la corrosión intergranular se reduce como resultado de una exposición prolongada al calor durante un ciclo térmico de soldadura o de operación del producto desfavorable.

Un cambio en el contenido de elementos de aleación en el acero afecta la posición de las regiones de fase. El cromo, el titanio, el niobio, el molibdeno, el tungsteno, el silicio, el vanadio, al ser ferritizantes, contribuyen a la aparición de un componente ferrítico en la estructura del acero. El níquel, el carbono, el manganeso y el nitrógeno conservan la estructura austenítica. Sin embargo, los principales elementos de aleación en los aceros considerados son el cromo y el níquel.

En los aceros austeníticos al cromo-níquel aleados con titanio y niobio, no solo se forman carburos de cromo, sino también carburos de titanio y niobio. Cuando el contenido de titanio Ti > [(% C - 0.02) ∙ 5] todo el carbono libre (por encima del límite de su solubilidad en austenita) puede precipitar en forma de carburos de titanio o niobio, y el acero austenítico se vuelve menos propenso a la corrosión intergranular. . La precipitación de carburos aumenta la resistencia y reduce las propiedades plásticas de los aceros. Esta propiedad de los carburos se utiliza para el endurecimiento con carburo de aceros resistentes al calor.

Entre las principales dificultades que se presentan en la soldadura de aceros austeníticos se encuentra también la necesidad de aumentar la resistencia del metal de aporte y de la zona afectada por el calor frente a la fisuración. Las grietas en caliente son fracturas intercristalinas y se dividen en cristalización y subsolidus; estos últimos surgen a una temperatura por debajo de la línea solidus, es decir, después del final del proceso de cristalización. La probabilidad de aparición de grietas de cristalización está determinada por la naturaleza del cambio en la plasticidad de las aleaciones durante la deformación del metal en estado sólido-líquido.

Como criterio de la resistencia del metal de la zona cercana a la soldadura a la fractura intercristalina frágil, se toma la temperatura de restauración de la plasticidad y resistencia del metal al enfriarse. Con un aumento en el contenido de níquel, carbono, aluminio y titanio en los aceros austeníticos, la temperatura de recuperación de plasticidad disminuye y el refinamiento del grano contribuye a aumentar la temperatura de recuperación de plasticidad. Con la molienda de cristalitos en la costura al mismo volumen (espesor) de las capas intermedias líquidas, también aumenta la plasticidad de los medios de dos fases. En este caso, no sólo son importantes el tamaño y la forma de los cristalitos, sino también la naturaleza de la distribución de los esfuerzos cortantes en relación con la dirección de su crecimiento predominante. En este sentido, se proponen las siguientes formas de aumentar la resistencia a la formación de grietas por cristalización: 1) supresión de la cristalización columnar y refinamiento de la estructura cristalina mediante aleación con elementos modificadores, así como elementos que promuevan la formación de grietas a alta temperatura segundas fases durante la cristalización; 2) un aumento en la pureza de las aleaciones en términos de impurezas que contribuyen a la formación de fases de bajo punto de fusión durante la cristalización en el rango de composiciones en las que un aumento en la cantidad de estas fases reduce la resistencia tecnológica y, por el contrario, un aumento en la cantidad de elementos de aleación que forman eutécticos en la región de composiciones de aleación cercanas al eutéctico. Estos caminos estrechan el rango de temperatura de fragilidad y aumentan el margen de ductilidad.

Las medidas tecnológicas para combatir las grietas tienen como objetivo encontrar formas racionales y modos de soldadura por fusión y formas estructurales de uniones soldadas, que reducen la tasa de crecimiento de las deformaciones internas en el proceso de solidificación. Para aumentar la resistencia de los metales y sus aleaciones monofásicas a la formación de grietas en caliente subsolidus durante la soldadura, se recomienda lo siguiente: 1) aleación de aleaciones con elementos que reducen la movilidad de difusión de los átomos en la red o contribuyen a la creación de una estructura colada fragmentaria (curvatura de los límites cristalitos, formación de segundas fases dispersas durante la cristalización y precipitación con enfriamiento posterior); 2) aumentar la pureza del metal base en términos de impurezas intersticiales; 3) reducir el tiempo que pasa el metal a una temperatura de alta movilidad de difusión (aumentando la velocidad de enfriamiento del metal de soldadura) y reducir la velocidad de crecimiento de las deformaciones elástico-plásticas durante el enfriamiento (limitando las deformaciones eligiendo un diseño racional de las juntas ).

Se han establecido los siguientes factores metalúrgicos más importantes que contribuyen al aumento de la resistencia del metal de soldadura y a la formación de grietas en caliente en la soldadura de aceros austeníticos: 1) la formación de una estructura bifásica en la región de alta temperatura durante la cristalización del metal debido a la precipitación de ferrita primaria, partículas dispersas de la fase refractaria o fase de boruro y eutéctico de cromo-níquel; 2) limitar el contenido de impurezas que forman fases de bajo punto de fusión para estrechar el rango efectivo de cristalización.

Para refinar la estructura, el metal depositado se alea con elementos que promueven la liberación de ferrita b a alta temperatura durante la cristalización del metal. La presencia de b-ferrita refina la estructura del metal y reduce la concentración de Si, P, S y algunas otras impurezas en las regiones intergranulares debido a la mayor solubilidad de estas impurezas en b-ferrita, lo que reduce el riesgo de formación de eutécticos de bajo punto de fusión. Para estos aceros no es necesario calcular el carbono equivalente, sólo determinamos el porcentaje de la fase ferrita según el diagrama de Scheffler. La cantidad de fase de ferrita en el metal depositado después de su enfriamiento depende de la composición de este metal y de la velocidad de enfriamiento en la región de temperaturas altas y medias. Una idea aproximada de la concentración de ferrita en un metal austenítico-ferrítico la da el diagrama de Scheffler, elaborado a partir de datos experimentales en relación con la velocidad de enfriamiento característica de los modos de soldadura por arco manual convencionales (Figura 18).

Para aceros resistentes al calor y resistentes al calor con un margen austenítico bajo y un contenido de níquel de hasta el 15%, la prevención de grietas en caliente se logra mediante la obtención de una estructura austenítico-ferrítica con un 3-5% de ferrita. Una gran cantidad de ferrita puede provocar una fragilización significativa de las costuras a alta temperatura debido a su sigmatización en el rango de temperatura de 450-850°C.

Según el diagrama para el acero 08X18H10T, el contenido de ferrita es de hasta el 5%.

material de soldadura

Como alambre de electrodo, elegimos la marca Sv-06X19H9T y el diámetro del electrodo es de 1,2 mm.

Tabla 3. Composición química del argón de primera calidad según GOST 10157-79

Tabla 4. Composición química del alambre de soldadura Sv-06Kh19N9T

Grado de alambre
	0,4-1,01,0-2,018,0-20,08,0-10,00,5-1,00,0150,030

Cálculo de modos de soldadura por arco de plasma.

Modo de soldadura: un conjunto de características básicas y adicionales del proceso de soldadura, que garantiza la producción de soldaduras de un tamaño, forma y calidad determinados. Al soldar, los parámetros son el diámetro del electrodo, la fuerza corriente de soldadura, voltaje del arco, número de pasadas, tipo y polaridad de la corriente.

Tabla 5. Dimensiones estructurales de la unión soldada GOST 16037-80

Para el caso de soldadura a tope de chapas en un solo paso, la relación entre los parámetros del modo de soldadura y las dimensiones principales de la soldadura se puede establecer en primera aproximación utilizando la ecuación para determinar las temperaturas máximas en el proceso de propagación de calor de una poderosa fuente de calor lineal de movimiento rápido en la placa

(1)

donde q es la potencia térmica efectiva del arco, W; v - velocidad de soldadura, cm/s; δ - espesor de placa igual a 5 mm; cρ - capacidad calorífica volumétrica, igual a 4,7 J / (cm 3 grados); b - coeficiente de transferencia de temperatura b=2α/cρδ; y - coordenada, cm; a - coeficiente de difusividad térmica, igual a 0,06 cm 2 / s.

Suponiendo que no hay transferencia de calor desde la superficie de la placa, es decir, b=0

(2)

Dado que las dimensiones de la piscina (soldadura) están limitadas por la isoterma de fusión, al sustituir en la ecuación (2) la temperatura de fusión Tpl en lugar de Tmax y el ancho de la soldadura B en lugar de 2y, obtenemos:

(3)

A partir de la expresión (3), determinamos el aporte de calor q p, que proporciona una profundidad de penetración dada igual al espesor de la placa δ

(4)

Expresemos el ancho de la soldadura B y la profundidad de penetración requerida H=δ a través del coeficiente de forma de penetración ψ pr =B/δ. Para ello, en la expresión (4) multiplicamos y dividimos el lado derecho por δ. Entonces

(5)

Asumiendo

obtenemos

(7)

es decir, la energía de entrada en la soldadura a tope de placas de una sola pasada es proporcional al factor de forma de penetración y al cuadrado del espesor de la placa. La experiencia demuestra que los valores del coeficiente de proporcionalidad p 1 no corresponden a los valores calculados de las cantidades incluidas en la fórmula (6), y dependen del método de soldadura y, en cierta medida, del modo de soldadura, que se explica por la imperfección de los esquemas de diseño en relación a la zona de fusión. Para el caso de soldadura con electrodo consumible por arco de plasma del acero 08X18H10T, el coeficiente p 1 es igual a 13600 J/cm 3 . Entonces la expresión (7) toma la forma

Un análisis de los datos experimentales mostró que el factor de forma de penetración depende principalmente de los parámetros principales del modo de soldadura,

(9)

Donde k es un coeficiente cuyo valor depende del tipo de corriente y polaridad; I e - fuerza actual del electrodo consumible, A; I p - fuerza actual del arco de plasma, A; d e - diámetro del electrodo consumible, cm; U d - voltaje de arco del electrodo consumible, V.

Cuando se suelda con corriente continua de polaridad inversa, el coeficiente k puede tomarse igual a 0,97V -1 cm -1.

A una velocidad de soldadura dada v, la fuerza total de la corriente de soldadura del arco de plasma y el electrodo consumible I = (I p + I e) se puede determinar mediante la siguiente fórmula empírica:

donde p 2 \u003d 380A s / cm 2.

Tomamos la velocidad de soldadura igual a - 100 m/h o 2,78 cm/s = 380 2,78 0,5 = 528A.

En este caso, la intensidad de corriente del arco de plasma: n =I/4=132A.

En consecuencia, la intensidad actual del electrodo consumible: e \u003d I-I p \u003d 528-132 \u003d 396A.

Aceptamos el diámetro del electrodo como 1,2 mm.

Para el diámetro de electrodo aceptado y la intensidad de corriente del electrodo consumible, se puede determinar el voltaje del arco:

(11)

La tensión del arco de plasma U p también se puede determinar aproximadamente mediante la siguiente fórmula empírica:

(12)

donde d a y d c son los diámetros de la boquilla del ánodo anular y la boquilla estabilizadora, respectivamente, ver Fig.

Conociendo la profundidad de penetración requerida, igual al espesor de la placa δ, y el factor de forma de penetración ψ pr, es posible determinar el ancho de soldadura:

B= ψ pr·δ. (trece)

El valor del ancho de soldadura permite determinar el valor del refuerzo de soldadura A. Para ello, el área de la sección transversal del metal depositado se calcula inicialmente mediante la fórmula:

(14)n=8mm2.

donde α n - coeficiente de superficie, g / A h; ρ es la densidad del metal depositado, g/cm 3 ; ν - velocidad de soldadura, cm/s.

En vista de las pérdidas insignificantes del metal del electrodo durante la soldadura por arco de plasma con electrodo consumible, con un grado de precisión suficiente para los cálculos prácticos, se puede suponer que el coeficiente de deposición α n es igual al coeficiente de fusión α r.

El valor del factor de fusión en la soldadura por arco de plasma con electrodo consumible consta de dos términos:

α r = α rd + Δα rv, (15)

donde α rd es la componente del coeficiente de fusión debido al aporte térmico de la descarga del arco del electrodo consumible, g/A·h; Δα r es el componente del coeficiente de fusión del precalentamiento de la sección de salida del electrodo por el plasma y la corriente que fluye, g/Ah.

La componente α rd es prácticamente independiente de la corriente y, con una aproximación suficiente para los cálculos, puede tomarse igual a 8,02 g/Ah. El procesamiento de varios datos experimentales permitió determinar el componente

Δα r del calentamiento por calor Joule y plasma, g/Ah:

Δαr =61 10 -4 (16)

Δα r =61 10 -4

donde l es la parte de la extensión del electrodo sumergida en el arco de plasma, mm.

Por lo tanto, el factor de fusión total es:

α p \u003d 8.02 + 61 10 -4 (17)

α p \u003d 10,43 g / Ah.

Conociendo el coeficiente de fusión, es posible determinar la velocidad de alimentación del alambre del electrodo:

(18)

donde F e - área de la sección transversal del electrodo, cm 2; ρ es la densidad del metal del electrodo.

Ahora, de acuerdo con la fórmula (14), se determina el área de la sección transversal del metal depositado F n.

En la soldadura de uniones a tope en una sola pasada sin cantos biselados con separación cero, el metal depositado se sitúa en forma de cordón por encima de la superficie de las chapas. La altura del refuerzo de tal costura:

(19)

donde B es el ancho de la costura, cm; μ in - el coeficiente de integridad del rodillo, que es la relación de F n /A·B. En las condiciones de la soldadura por arco de plasma con electrodo consumible, así como en la soldadura por arco sumergido, el coeficiente μ en prácticamente tiene un valor estable igual a 0.73 y la fórmula (19) toma la forma

(20)

El área de penetración F pr se puede determinar si asumimos que la forma real de penetración en la soldadura a tope de chapas de un solo paso es una semielipse, uno de cuyos semiejes es igual a B / 2, y el otro H \u003d δ. Entonces

(21)

Cálculo composición química metal de soldadura

En el caso general, la influencia de las masas metálicas que interactúan sobre la concentración del elemento en el metal de soldadura se puede encontrar a partir de la ecuación del balance de materia del elemento E antes y después de la soldadura:

em [E] em + m ohm [E] ohm = m w [E] w, (22)

donde m em, m ohm, m costura: la masa del metal del electrodo, el metal base y el metal de soldadura, respectivamente; [E] em, [E] ohm, [E] w - concentración del elemento en el metal del electrodo, en el metal base y en el metal de soldadura, respectivamente.

Divida los lados derecho e izquierdo de la expresión (22) por m sv [E] sv y dado que m em /m sv =γ, y m ohm /m sv =1-γ, finalmente obtenemos:

[E] shv \u003d γ [E] em + (1-γ) [E] ohm. (23)

Así, para calcular la composición química del metal de soldadura, es necesario conocer la concentración del elemento en los materiales de partida y la proporción de los metales base (1-γ) y electrodo (γ) en la formación del soldar.

Localización de piezas

La base se lleva a cabo de acuerdo con GOST 21495-76 “Bases y bases en ingeniería mecánica. Términos y definiciones".

Esquema de base: el diseño de puntos de referencia en las bases. GOST define cinco tipos de bases:

) instalación - basándose en un plano. Define tres coordenadas de pieza de trabajo: lineales y dos angulares;

) guía (H). Tiene dos coordenadas: lineal y angular;

) doble guía (D). Define cuatro coordenadas: dos lineales y dos angulares (basadas en un cilindro largo);

) doble referencia (C), que determina la base en un círculo o un cilindro corto (dos coordenadas lineales);

) de apoyo (O) o angular (P rotatorio), privando a la pieza de un grado de libertad.

En nuestro caso, el basamento se realiza a lo largo de una doble guía. Basar se lleva a cabo a lo largo de un cilindro largo, porque detalle - cuerpo de revolucion. La pieza está desprovista de 4 grados, cuando se fija desde los extremos, pierde 5 grados.

La base de las partes del tanque se presenta en el Apéndice B.

diagrama de circuito

Para desarrollo diagrama de circuito los accesorios deben tener en cuenta el esquema de base seleccionado.

Al ensamblar para soldar, es necesario orientar secuencialmente las piezas ensambladas en el producto, tener en cuenta su alineación de acuerdo con las dimensiones del plano de ensamblaje y la fijación temporal de las piezas antes de soldar con dispositivos de sujeción. A su vez, los detalles de instalación de la luminaria vendrán determinados por las superficies del producto ensamblado.

El tipo y dimensiones de los elementos de instalación, su número y posición relativa se determinarán en función del esquema de basamento seleccionado.

El diagrama del circuito se presenta en el Apéndice D.

accesorio de soldadura

Se utilizará un rotador autoalineador de rodillos de soldadura con un motor eléctrico como dispositivo de soldadura.

Los rotadores de soldadura constan de dos secciones: motriz y no motriz.

La sección de accionamiento está equipada con uno o dos motores eléctricos con control sincronizado.

Con un motor, el par se transmite a la segunda rueda loca con la ayuda de un eje y cajas de engranajes.

Los rotadores tienen la regulación continua de la velocidad del giro. Los motores están controlados por un variador de frecuencia programable. Para garantizar procesos automáticos, es posible interactuar con equipos de soldadura.

Todos los rotadores están equipados con un control remoto, que muestra la velocidad de rotación

Arroz. 20 Rotador de rodillos de soldadura

Cálculo de la distancia entre centros de los rodillos:

Arroz. 21 Tabla de selección de rodamientos de rodillos

Aceptamos el diámetro de los rodillos D p - 300 mm. Procediendo de la nomenclatura ofrecida por el fabricante de rotadores de soldadura.

Tecnología de fabricación

La tecnología de ensamblaje y soldadura de tanques incluye los siguientes pasos:

limpieza de bordes soldados de aceite, pintura y otros contaminantes;

basar espacios en blanco en rodillos de acuerdo con el esquema de base;

fijación de espacios en blanco;

soldadura del cuerpo del tanque;

soldadura inferior;

soldadura de pozos, válvulas, escaleras, etc.

Conclusión

Un análisis de los métodos anteriores de soldadura por plasma y revestimiento muestra que sus principales ventajas son:

Pequeña profundidad de penetración del metal base, que es importante en los casos en que solo se permite una pequeña mezcla de hierro en la capa depositada, cuando la dilución del metal depositado con el metal base no puede compensarse con un mayor contenido de elementos de aleación. en el material del electrodo (relleno) o superficie multicapa, o cuando se produzca un deterioro significativo de las propiedades del metal en la zona de fusión, por ejemplo, debido a la formación de capas de cristalización quebradizas;

Menos entrada de calor en el metal base en comparación con el revestimiento por arco, lo cual es de interés cuando se trata de piezas fabricadas con aceros endurecidos por calor o sensibles al sobrecalentamiento;

Ausencia de dificultades metalúrgicas durante el revestimiento asociadas con una mala separabilidad de la costra de escoria, la presencia de inclusiones de escoria, etc. (importante para una gama limitada de materiales de alta aleación);

En el revestimiento de polvo de plasma, el uso de polvo como material de relleno, que se puede obtener de casi cualquier aleación, independientemente de su dureza, resistencia, grado de aleación y otras propiedades, amplía significativamente la gama de aleaciones depositadas por métodos mecanizados.

La desventaja del equipo de recubrimiento por plasma es su complejidad, alto costo y la necesidad de un mantenimiento más especializado que el equipo de recubrimiento por arco.

Además, se calcularon los modos de soldadura de un carro tanque fabricado en acero inoxidable grado 08X18H10T con un espesor de pared de 5 mm y se propuso una tecnología de soldadura para este diseño.

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Anexo A

Plasmatron para soldadura (superficie) con electrodo consumible: 1, 5 - tuerca de unión; 2 - boquilla; 3 - contratuerca; 4 - manguito aislante; 6 - accesorio para suministrar gas formador de plasma; 7 - una camisa de enfriamiento de ánodo anular; 8 - accesorio para suministrar gas estabilizador; 9 - divisor de gas estabilizador; 10 - camisa de enfriamiento de la boquilla estabilizadora; 11 - divisor de gas de protección; 12 - accesorio de suministro de gas de protección; 13 - punta portadora de corriente; 14 - ánodo de cobre anular; 15 - boquilla estabilizadora; 16 - boquilla protectora; 17 - tubo aislante