| |||||
|
| |||||
Паровихревые плазматроны для малого бизнеса.Технологические процессы обработки материалов, связанные с локальным концентрированным нагревом. Интерес к пароводяной плазменной технологии обработки материалов обусловлен рядом достоинств этого способа: дешевизна, не дефицитность и простота создания защитной среды из водяного пара и смесевых рабочих жидкостей, содержащих воду; чистота атмосферы на рабочем участке. Аппарат с пароводяным плазмотрономсостоит из источника питания и исполнительного органа - плазменной горелки (плазмотрона), соединенного с источником питания гибким кабелем. Источник питания, в свою очередь, подключается к электрической сети. Аппарат основан на принципе, предусматривающем использование не газообразного, а жидкого рабочего тела. Переход на жидкое рабочее тело позволил создать компактный переносной аппарат, который так же удобен в работе, как ручной электроинструмент.
В настоящее время пароводяные плазмотроны находят применение для ремонтно-восстановительных работ на примере плазменного аппарата PLAZARIUM SP20 в качестве источника концентрированного высокотемпературного нагрева: для резки металлов и неметаллов, сварки черных и цветных металлов, пайки мягкими и твердыми припоями, пайкосварки, поверхностной термообработки (местный отжиг, закалка, огневая зачистка). Технология проведения работ аналогична технологии использования газовых сварочных аппаратов.
Применение водяного пара в качестве плазмообразующей среды для плазменной резки пригодно для резки практически всех промышленных металлов. Повышение качества и производительности пароводяной плазменной резки возможно за счет увеличения газодинамического напора плазменной струи и повышения отдачи тепла от плазменной струи к нагреваемому металлу. Первое достигается увеличением давления подачи плазмообразующей среды, а второе - углеводородными добавками в плазмообразующий газ с получением заданного окислительного или восстановительного потенциала плазмы. Небольшие (3-5%) добавки углеводородов позволяют повысить подводимую к плазмотрону мощность на 30-40% не за счет тока, а за счет повышения напряжения на дуге, способствуют сокращению радиальных размеров токопроводящего канала, увеличивают поперечные размеры оболочки нагретого газа, позволяют резко снизить потери легирующих элементов в составе металла кромки реза. Применение пароводяной плазменной струи для сварки пригодно в основном для ремонтной сварки мягких сталей. Повышение качества пароводяной плазменной сварки и расширение ассортимента свариваемых сталей возможно за счет применения смесевых плазмообразующих сред и порошковых самозащитных проволок в качестве присадочных материалов. Паро-плазменная обдирка и очистка поверхностей может рассматриваться как альтернатива огневой зачистке, например, старой краски, и пескоструйной обработке.
Накопленный опыт обработки материалов плазменными горелками, использующими в качестве составной части плазмообразующей среды водяной пар, показывает, что путем подбора соответствующих присадочных материалов и флюсов удается успешно решить большинство прикладных задач сварки плавлением и родственных процессов (пайка, пайкосварка).
Поверхностное упрочнение. Возможны два метода упрочнения поверхности с применением паро-плазменной технологии, имеющих целью повышение срока службы и эксплуатационных характеристик изделий: закалка и нанесение упрочняющих защитных покрытий Упрочнение сталей с применением плазменного нагрева заключается в формировании на этапе нагрева аустенитной структуры и ее последующем превращении в мартенсит на этапе охлаждения. При этом высокие скорости охлаждения, характерные для плазменного нагрева, приводят к закалке поверхностных участков. Устранение накопления теплоты в изделии при закалке может быть совмещено во времени с химико-термической модификацией поверхностей, для чего обрабатываемое изделие погружают в активные жидкие среды в виде растворов. Плазменную обработку осуществляют в полузамкнутом объеме, ограниченном со всех сторон жидкостью. При движении плазменной струи относительно изделия нагретая до температуры структурных превращений поверхность сразу закрывается жидкостью, которая охлаждает ее.
Паро-плазменная технология дополняет известный подход к плазменному упрочнению новыми возможностями, связанными с простотой создания технологических атмосфер с помощью пароводяного плазмотрона и соответствующих плазмохимических реакций. В частности, представляется возможным нанесение углеродного защитного покрытия на металлические и неметаллические поверхности, используя известный эффект образования таких покрытий при ионизации в газовом разряде предварительно смешанных с кислородом в свободном или связанном (например, в парах воды) состоянии углеводородных соединений и осаждении ионизованных частиц на поверхность твердого тела в виде углеродных фаз, одна из которых может быть алмазоподобной. Стеклодувные работы. Для нагревания стекла обычно используют газовые горелки, с помощью которых расплавляют стекло, и все работы со стеклом производятся в пламени горелки. Метод газопламенной обработки стеклянных изделий основан на свойстве стекла приобретать пластичность при нагревании. Самая важная, но и самая трудная задача при обработке стекла - поддерживать оптимальную температуру. Для обработки простого стекла нужна температура от 450 до 600 °С. Для изменения формы тугоплавких стекол их нужно нагревать выше 600 °С. При обработке кварца требуется температура пламени до 2000 °С. Поэтому применение высокотемпературных источников нагрева, таких как паро-плазменная горелка, может быть полезным для стеклодува. Испытания показали, что применение специальных насадок позволяет выполнять типовые операции при работе со стеклом: оплавление концов отрезанной трубки, выполнение сгибов трубок, выполнение спаев трубок, изготовление стеклянных фигур, елочных украшений и других изделий из стекла. Паро-плазменное оборудование для ювелирного производства. Сварка, пайка открытым пламенем - в ювелирной промышленности это наиболее распространенный технологический процесс соединения частей. Вместе с тем этот процесс имеет ряд недостатков: необходимость разогрева спаиваемого изделия до высокой температуры, превышающей по величине температуру плавления припоя, что вызывает нежелательное окисление поверхности и как следствие утончение изделия; неравномерности разогрева изделия вызывает в нём термические напряжения, приводящие к растрескиванию или деформации нетермостойких элементов. Паро-плазменная технология дает в руки ювелиру высокую плотность энергии в малой локальной области, универсальность, проявляющуюся в многофункциональности микроплазменного воздействия: микрорезка, микросварка, микропайка, пайкосварка, отжиг в контролируемой атмосфере, плавление в тигле, в том числе золота, платины, серебра, пробивка отверстий, обдирка, сварка пластмасс и др. Плазмоструйное нанесение нано-покрытий и плазменная порошковая окраска.Плазменное напыление поверхностей до сих пор рассматривается исключительно применительно к высокотемпературным покрытиям, где требуются устройства относительно большой мощности (10-20 кВт). Новыми областями применения плазменной технологии напыления может стать плазменная порошковая окраска - получение тонкослойного и долговечного защитно-декоративного покрытия путем напыления специальных порошкообразных полимерных материалов на поверхность изделия.
Традиционный технологический процесс получения покрытий из порошковых красок включает три стадии: подготовка поверхности, нанесение порошковой краски, формирование (полимеризация) покрытия. То есть прежде чем происходит собственно напыление порошкового состава на изделие, поверхность тщательно готовят к окрашиванию: чистят, удаляют загрязнения, обрабатывают химическими составами, сушат. После порошкового напыления в окрасочной камере изделие поступает в печь полимеризации, где при температуре на поверхности изделия 150-250 °С покрытие окончательно формируется. Из технологии процесса следуют недостатки порошковой окраски: необходимость капиталовложений в покрасочную линию, высокая температура полимеризации, невозможность получения однотонных цветов и оттенков путем смешивания разноцветных порошков. Если порошковую краску вводить в плазменную струю в соответствующей температурной зоне и использовать тепловую энергию струи для полимеризации краски, то можно объединить все три стадии процесса. При этом отпадает необходимость прогрева стенки изделии по всей толщине.
В.С. Тверской, А.В.Тверской, Приглашаем к сотрудничеству Другие публикации: | |||||
|
