Способ плазменной наплавки

Способ плазменной наплавки, при котором вертикальный поток сплошного сечения из порошкообразного присадочного материала самотеком подают и полностью вводят в плазменный поток под углом к нему, отличающийся тем, что, с целью получения пористого покрытия с прочным сцеплением за счет уменьшения нагрева порошка в струе плазмы и снижения потерь порошкообразного присадочного материала, порошок вводят в периферийную часть плазменной струи, противоположную направлению наплавки, погонную энергию при наплавке выбирают в пределах 60 300 Дж/см, диаметр потока порошка выбирают не более 1/3 диаметра плазменной дуги.

Изобретение относится к электродуговым способам обработки металлов и может быть использовано при восстановлении и упрочнении электропроводных пористых поверхностей деталей или для их соединения.
Цель изобретения получение пористого покрытия при его высоком качестве и снижение потерь порошкообразного присадочного материала за счет повышения точности его подачи в зону плавления.
Суть способа плазменной наплавки состоит в том, что вертикальный поток сплошного сечения из порошкообразного присадочного материала самотеком подают и полностью вводят в плазменный поток под углом к нему, при этом порошок вводят в периферийную часть плазменной струи, противоположную направлению наплавки, погонную энергию выбирают в пределах 60-300 Дж/см, а диаметр потока порошка выбирают не более 1/3 диаметра плазменной струи.
На фиг. 1 и 2 изображена схема реализации предлагаемого способа.
Способ осуществляют следующим образом. Создают электрическую дугу 1 между электродом 2 и поверхностью детали 3 посредством плазматрона 4 и источника 5 сварочного тока. Подают самотеком порошкообразный присадочный материал 6, создавая его сплошной поток 7 с одинаковой площадью поперечного сечения по всей его длине. Это осуществляют посредством вертикальной воронки 8 с дозирующим отверстием 9.
Поток 7 полностью вводят в столб 10 электрической дуги 1, расположенной таким образом, что ее столб 10 пересекается осью 11 указанного потока 7 в периферийной зоне 12 столба 10 под углом 90^o. Ввод потока 7 в периферийную зону 12 столба 10 позволяет обеспечить предварительный подогрев поверхности детали 3 зоной 13 столба 10, в которую поток 7 не введен. Указанный ввод потока 7 происходит вследствие того, что поток 7 под воздействием своего веса продавливает внешние слои 14 электрической дуги 1 и не распыляется при этом. Достигая столба 10, поток 7 полностью вводится в него, а так как столб 10 является высокотемпературной зоной дуги 1 частицы порошка 6 подвергаются здесь интенсивному расплавлению и поступают на поверхность детали 3 в перегретом состоянии, прочно сплавляясь с этой поверхностью и образуя наплавленный слой 15. Повышение скорости наплавки при погонной энергии электрической дуги 1 в пределах 60-300 Дж/см, как показали лабораторные испытания, позволяет получить слой 15 с пористой структурой и высокой прочностью его сцепления с основным металлом.
При погонной энергии электрической дуги менее 60 Дж/см пористый слой имеет очень малую прочность сцепления с основным металлом. Его можно снять металлической щеткой.
При погонной энергии электрической дуги более 300 Дж/см исчезает пористость направленного слоя.
П р и м е р Осуществлялась наплавка цилиндрической поверхности стального вала 3 диаметром 31 мм с использованием установки УПС-301 для плазменной сварки со стандартным плазматроном 4, диаметр сопла 16 которого 4 мм.
В качестве плазмообразующего (с расходом 2 л/мин ) и защитного газа (с расходом 5 л/мин) использован аргон. В качестве порошкообразного присадочного материала 6 использовали самофлюсующийся хромоникелевый сплав марки ПГ-ХН80СР4 с гранулометрическим составом 40-100 мкм при расходе 23 г/мин.
Диаметр дозирующего отверстия 9 был принят в 3 раза меньшим по сравнению с диаметром сопла 16 плазматрона 4. Наплавка производилась при токе 220 А и напряжении 26 В.
В таблице приведены характеристики наплавленного слоя 15 в зависимости от погонной энергии.
Как видно из данных таблицы, при погонной энергии ниже 60 Дж/см отсутствует адгезия, т.е. пористый слой 15 имеет очень малую прочность сцепления с основным металлом. Его можно снять металлической щеткой. При погонной энергии более 300 Дж/см исчезает пористость наплавленного слоя 15.
При этом потери порошкообразного присадочного материала при наличии адгезии не превышали 2%
Изобретение позволяет получить пористое покрытие при обеспечении его высокого качества и при этом снизить потери порошкообразного присадочного материала за счет повышения точности его подачи в зону плавления с 28 до 2% т. е. в 14 раз.
Изобретение относится к восстановлению, упрочнению и изготовлению пористых поверхностей деталей методом наплавки. Цель изобретения - получение качественного пористого покрытия и снижение потерь порошкообразного присадочного материала. Вертикальный поток сплошного сечения из порошкообразного присадочного материала самотеком подают и полностью вводят в плазменный поток под углом к нему. Для обеспечения подогрева поверхности, на которую напыляют порошок, его вводят в периферийную часть плазменной струи, противоположную направлению наплавки. Погонную энергию выбирают в пределах 60-300 Дж/см, диаметр потока порошка выбирают не более 1/3 диаметра плазменной струи. Потери присадочного материала уменьшаются за счет повышения точности его подачи в зону плавления. 2 ил., 1 табл.