ГлавнаяПоставкиОтраслевые решенияПрочие области использования промышленных газов в машиностроении

Прочие области использования промышленных газов в машиностроении

Наплавка. Наплавка представляет собой процесс нанесения расплавленного металла на оплавленную металлическую поверхность с последующей его кристаллизацией для создания слоя с заданными свойствами и геометрическими параметрами. Наплавку применяют для восста-новления изношенных деталей, а также при изготовлении новых деталей с целью получения поверхностных слоев, обладающих повышенными твердостью, износостойкостью, жаропрочностью, кислотостойкостью или другими свойствами. Она позволяет значи¬тельно увеличить срок службы деталей и намного сократить расход, дефицитных материалов при их изготовлении.

Наплавлять можно слои металла как одинаковые по составу, структуре и свойствам с металлом детали, так и значительно отличающиеся от них. Наплавка может производиться на плоские, цилиндрические, конические, сферические и другие формы поверхности в один или несколько слоев.

Толщина слоя наплавки может изменяться в широких пределах - от долей миллиметра до сантиметров. При наплавке поверхностных слоев с заданными свойствами, как пра¬вило, химический состав наплавленного металла существенно от¬личается от химического состава основного металла. Существуют следующие виды наплавки – наплавка под флюсом, в защитных газах, в самозащищенных порошковых проволоках, плазменная наплавка, электрошлаковая наплавка, вибродуговая наплавка. Кроме наплавки в защитных газах, промышленные газы также используются плазменной наплавке.

Газовая наплавка, ранее широко используемая, в настоящее время практически вышла из употребления и применяется, когда требуется высокая чистота наплавляемой поверхности или при наплавке площадок небольших размеров.

Дуговая наплавка в защитных газах. Преимуществами данного вида наплавки являются визуальное наблюдение за процессом и возмож¬ность его широкой механизации и автоматизации с использованием серийного сварочного оборудования. Ее применяют при наплавке деталей в различных пространственных положениях, внутренних поверхностей, глубоких отверстий, мелких деталей и сложных форм и т.п.

Наплавка может производиться в углекислом газе, аргоне, гелии и азоте. Высоколегированные стали, а также сплавы на алюмини¬евой и магниевой основе наплавляются в аргоне или гелии. На¬плавка меди и некоторых ее сплавов может производиться в азоте, который ведет себя по отношению к ней нейтрально. При наплавке углеродистых и легированных сталей используют более дешевый углекислый газ, однако в процессе наплавки в углекислом газе наблюдается сильное разбрызгивание жидкого металла, приводящее к налипанию брызг на мундштук и засорению сопла горелки, поэтому целесообразно применение смесей на основе аргона с добавлением углекислого газа и/или кислорода. Наплавка может производиться как плавящимся, так и неплавящимся электродами. Неплавящийся вольфрамовый электрод обычно применяют при наплавке в аргоне и гелии.

Плазменная наплавка. Сущность этого метода заключается в том, что нагрев присадочного металла и основного осуществляется сжатой дугой или газовой плазмой, выделенной или совпадающей со столбом дуги. Из наплавочных материалов при плазменной наплавке используют проволоку, прутки и порошки. Толщину наплавленного слоя можно изменять в пределах 0,3 - 10 мм с разбавлением основ¬ным металлом от 3 до 30%. Из защитных газов при плазменной наплавке применяют аргон, азот, углекислый газ, смеси аргона с гелием или азотом и др. Выбор защитного газа связан со степенью его воздействия на наплавляе¬мый и основной металлы. В качестве плазмообразующего могут применяться аргон, гелий, углекислый газ, воздух и др. Для обес¬печения стабильного протекания процесса наплавки необходимо применять неплавящиеся электроды из такого материала, который способен без разрушения выдерживать нагревание до высоких температур. Таким требованиям лучше всего отвечают электроды из чистого вольфрама или с присадками диоксида тория, оксидов лантана и иттрия. Преимущества этого вида наплавки - малая глубина проплавления основного металла, возможность наплавки тонких слоев, высокое качество и гладкая поверхность наплавлен¬ного металла.

Напыление. Процесс напыления отличается от наплавки рядом особенностей. Напыление - это процесс нанесения металлических или неметаллических слоев из частиц напыляемого ма¬териала, нагретых до температуры плавления или близких к оплав¬лению, на неоплавленную поверхность обрабатываемой детали. При напылении присадочный материал используется в виде проволоки или порошков, с большой скоростью подаваемый на поверхность изделия. Толщина напыленного слоя может изменяться от сотых до десятых долей миллиметра. Напыление более толстых слоев обычно не производится в связи с тем, что толстые слои склонны к отслоению от поверхности детали (откалывание). Напыление можно производить как металлами и сплавами, так и различного вида соединениями - оксидами, карбидами, нитридами и т. п. Применение напыления позволяет добиться значительной экономии средств и позволяет получать оптимального качества поверхности. Данный процесс прост, требует мало времени и очень рентабелен. Позволяет повысить устойчивость к износу, коррозии и нагреву. Дает возможность изменить трение или электрические характеристики поверхности. Возможен ремонт поврежденных поверхностей или исправление размеров неправильно изготовленных элементов. Напыление – это общий термин для газопламенного напыления, электродугового напыления, взрывного напыления, плазменного напыления, лазерного напыления, также для нанесения покрытий может использоваться так называемый метод холодного напыления, в котором используется кинетическая энергия подаваемого в зону покрытия материала.

В газопламенном напылении процесс образования покрытия происходит двумя способами: в качестве напыляющего материала используется порошок либо проволока. Порошок подается подающим газом, обычно кислородом, в зону пламени, где происходит его плавление и далее расплавленные капли переносятся на поверхность. В случае использования проволоки, расплавленный материал подается в зону покрытия потоком газа, обычно сжатого воздуха. Плотность покрытия выше, чем в случае использования порошка.

После охлаждение металла процесс завершатся. В большинстве случаев поверхность дополнительно обрабатывается без возникновения каких-либо затруднений.

Выбор горючего газа зависит от материала покрытия, в связи с тем, что материал и поверхность обрабатываемого элемента должны нагреваться до определенных температур, зависящих от материала покрытия. Для газопламенного напыления используется газовая смесь кислорода с горючим газом: ацетиленом, пропаном, природным газом или водородом.

Взрывное (детонационное) напыление является разновидность газопламенного напыления. Используется искровой разрядник, позволяющий разогнать частицы до скорости 2500 м/сек.

В электродуговом напылении в качестве наплавляющего материала используется проволока, которая подается в зону электрической дуги. Расплавленный материал подается в зону покрытия сжатым воздухом или для получения лучших результатов инертным газом ( азотом и аргоном).
Качество покрытия очень высокое.

При плазменном напылении ионизирующий газ (плазма) расплавляет или нагревает наплавляющий материал, который в пластичной форме подается в зону покрытия. Температура плазмы 12000-20000ºС в зависимости от плазменного газа. Качество покрытия самое высокое из всех видов термического напыления. В качестве плазменного газа используются аргон и гелий 4.8, водород 5.0, азот 5.0. Для охлаждения используется вода или углекислый газ 4.0 в жидкой форме. Система подачи газов должна удовлетворять требованиям высокой чистоты. Плазменное напыление - наиболее дорогой из всех способов напыления, но используется практически во всех отраслях промышленности для достижения наивысшего качества.

Лазерное напыление интересно своим точно контролируемым тепловым излучением. Луч защищается вокруг защитным газом, порошок подается в зону после фокуса. В качестве лазерного газа используется углекислый газ, азот и гелий, в качестве подающего газа - азот, аргон или кислород. Защитные газы обычно аргон, гелий, их смесь или азот. Чистота газов аналогична как в плазменном напылении.

Холодное напыление производится ускорением частиц напыляемого материала через сопло Лаваля до сверхзвуковых скоростей (550-1000м/сек). Достоинство в отсутствии оксидации, возможность использования для обработки легкоплавких материалов. Можно производить покрытие пластиками, а также керамикой и различными металлами от цинка до титана. Подающий газ обычно азот с рабочим давлением 35 атм.