Устройство для плазменного напыления

Полезная модель относится к устройствам для осуществления технологии газотермического напыления, а именно к нанесению посредством высокочастотных дуговых разрядов износостойких покрытий на детали, работающие в условиях повышенного износа и высоких контактных нагрузок, и может быть использовано в машиностроении, металлургии, строительстве, энергетике и других сферах производства. Устройство для плазменного напыления включает плазмотрон, источники питания и систему управления плазмотроном. Система управления плазмотроном содержит регулятор частоты импульсов. Выход регулятора частоты импульсов соединен с входом высокочастотного высоковольтного источника тока. 1 н.п.ф., 1 ил.

Полезная модель относится к устройствам для осуществления технологии газотермического напыления, а именно к нанесению посредством высокочастотных дуговых разрядов износостойких покрытий на детали, работающие в условиях повышенного износа и высоких контактных нагрузок, и может быть использовано в машиностроении, металлургии, строительстве, энергетике и других сферах производства.

Известно устройство для плазменного напыления, включающее плазмотрон, источники питания и систему управления плазмотроном, содержащую регулятор частоты импульсов (см. например, патент РФ 2503739, МПК C23C 4/12, опубл. 10.01.2013, бюл. 1).

Недостатком известного устройства для плазменного напыления является низкая ударная прочность детали с покрытием и наличие трещин на покрытии.

В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования устройства для плазменного напыления с целью повышения ударной прочности детали с покрытием и снижения трещинообразования по завершению процесса плазменного нанесения покрытий.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для плазменного напыления, включающем плазмотрон, источники питания, систему управления плазмотроном, содержащую регулятор частоты импульсов, выход регулятора частоты импульсов соединен с входом высокочастотного высоковольтного источника тока.

Поскольку выход регулятора частоты импульсов соединен с входом высокочастотного высоковольтного источника тока, обеспечивается повышение ударной прочности детали с покрытием и уменьшение трещинообразования покрытия по завершению процесса плазменного напыления.

На графическом материале изображена блок-схема устройства для плазменного напыления.

Устройство для плазменного напыления включает источник питания 1 (ИП-1), источник питания 2 (ИП-2), плазмотрон 3 с электродами 4 и 5, присоединенный к нему дозатор 6, переключатель 7, регулятор частоты импульсов 8 и высокочастотный высоковольтный источник тока 9. Напыление производится на деталь 10 с поверхностью 11 после напыления.

Устройство для плазменного напыления работает следующим образом. Деталь 10 подвергают очистке и промывке. Поверхности детали 10, на которую будет наноситься покрытие, придают шероховатость. В дозатор 6 засыпают порошковый материал. Включают систему управления плазмотроном, и между электродами 4 и 5 плазмотрона 3 в потоке плазмообразующего газа возбуждается электрическая дуга 12 от источника питания 1 (ИП-1).

Нагреваясь, газ частично образует низкоионизированную плазму и, выходя из сопла плазмотрона 3, переносит на поверхность детали 10 напыляемый материал, который вводится в поток плазмы. Частично оплавленные или расплавленные частички материала покрытия осаждаются на поверхности детали 10, образуя характерную для напыленных покрытий слоистую структуру с поверхностью 11. Замыкание электрической цепи «катод плазмотрона - анод плазмотрона - деталь» происходит при приближении плазмотрона 3 к поверхности детали 10 на расстояние к до касания проводящей зоны 13 плазмы с включением источника питания 2 (ИП-2).

Периодическое возбуждение электрической дуги от источника питания 2 (ИП-2) позволяет получить на поверхности 11 опорные пятна электрической дуги 12, горящей в потоке плазмы. Эти опорные пятна дуги (катодные или анодные за счет переключателя 7), в зависимости от полярности подключения к детали 10 источника питания 2 (ИП-2) расплавляют ограниченные участки 11 покрытия, наносимого на поверхность детали 10. Шаг расплавленных участков S зависит от частоты импульсов тока ИП-2 (за счет регулятора частоты импульсов 8) и относительной скорости V перемещения плазмотрона 3 и детали 10, а величина оплавленных участков - от силы тока дуги и от длительности импульсов тока.

Регулятор частоты импульсов 8 регулирует частоту следования импульсов от 25 до 500 Гц.

Введение в цепь питания выносной электрической дуги пульсирующей мощности высокочастотного высоковольтного источника 9 позволяет производить напыление при повышении частоты следования импульсов до 500 Гц при напряжении 3600 В и током до 0,6 A, обеспечивая температуру напыляемой детали не более 150°C, что приводит к снижению теплового потока в напыляемой детали от плазменной струи, а также к повышению ударной прочности детали с покрытием и уменьшению трещинообразования.

Переключатель 7 позволяет менять полярность подключения к детали 10 источника питания 2 (ИП-2), формируя таким образом опорные пятна дуги на поверхности 11 детали 10, расплавляя ограниченные участки наносимого покрытия.

Таким образом, при использовании предложенного устройства для плазменного напыления:

- температура напыляемой детали не превышает 120-150°C, что не приводит к структурным изменениям в материале напыленной детали, значительно снижая трещинообразование;

- повышение частоты импульсов выносной дуги (50-500 Гц) с температурой детали не более 150°C позволяет исключить окисление поверхности детали и управлять в широких пределах прочностными характеристиками и ударной прочностью детали с покрытиями.

Устройство для плазменного напыления, содержащее плазмотрон, источник питания для возбуждения электрической дуги между электродами плазмотрона, дозатор напыляемого материала и источник питания для периодического возбуждения выносной электрической пульсирующей дуги, отличающееся тем, что оно снабжено высокочастотным высоковольтным источником питания, системой управления плазмотроном и регулятором частоты импульсов, при этом высокочастотный высоковольтный источник питания введен в цепь питания выносной электрической дуги, а выход регулятора частоты импульсов соединен со входом высокочастотного высоковольтного источника питания.