Сущность и характеристики процесса плазменной наплавки

Широкое применение в настоящее время находят плазменные методы наплавки и напыления. Существует множество технологических схем плазменной наплавки и напыления. Преимущества методов плазменного нанесения покрытий перед другими (гальваническим, вакуумным, кислородно−ацетиленовым и др.) заключаются в следующем: высокая температура плазменного потока позволяет расплавлять и наносить самые тугоплавкие материалы; возможности этого способа не ограничены формой и размерами обрабатываемого изделия.

Наибольшее распространение получила плазменно−порошковая наплавка. При плазменной наплавке обеспечивается высокое качество наплавленного металла, малая глубина проплавления основного металла при высокой прочности сцепления, возможность наплавки тонких слоев.

Для плазменной наплавки наиболее широко применяется плазмотрон комбинированного действия. При горении независимой дуги такого плазмотрона между вольфрамовым электродом и соплом происходит расплавление присадочного металлического порошка, а при горении дуги между электродом и изделием поверхность последнего нагревается, и обеспечивается сплавление присадочного и основного металла.

При плазменной наплавке токоведущей присадочной проволокой дуга горит между катодом плазмотрона и проволокой, являющейся анодом, равномерно подаваемой в пространство между соплом и изделием. При таком способе обеспечивается более высокая производительность процесса наплавки при малой глубине проплавления основного металла, однако возможности получения тонкого и равномерного слоя при таком способе наплавки ограничены.

В отличие от наплавки процесс напыления характеризуется большей концентрацией теплового потока и высокой скоростью течения плазменной струи. Появление этого отличия связано с тем, что при плазменном напылении в качестве материалов покрытия применяются тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, тантал и др.) или окислы металлов (Аl₂О₃, MgO, ZrO₂), силициды (MoSi₂), карбиды (В4С, SiC), бориды (ZnB₂, HB₂), т.е. неметаллические материалы, обладающие весьма высокой температурой плавления.

Эти материалы, приготовленные в виде мелкогранулированного порошка, проходя через плазменную струю, успевают нагреться в основном лишь до пластического состояния. Однако благодаря высокой скорости плазменной струи частицы порошка приобретают значительную кинетическую энергию и при соударении с напыляемой поверхностью расплющиваются внедряясь в нее и заполняя неровности.