Wydajność i wyzwania związane z napawaniem plazmowym stanowią ogromne wyzwanie dla inżynierów zajmujących się materiałami. Dzięki tej technologii możliwe jest nie tylko znaczne zwiększenie żywotności i niezawodności mocno obciążonych części i zespołów, ale także przywrócenie pozornie stuprocentowo zużytych i uszkodzonych produktów.
Wprowadzenie napawania plazmowego do procesu technologicznego znacząco zwiększa konkurencyjność wyrobów inżynierskich. Proces ten nie jest zasadniczo nowy i jest stosowany od dłuższego czasu. Jednak stale się udoskonala i poszerza możliwości technologiczne.
Postanowienia ogólne
Plazma jest zjonizowanym gazem. Niezawodnie wiadomo, że plazmę można otrzymać różnymi metodami w wyniku oddziaływania elektrycznego, temperaturowego lub mechanicznego na cząsteczki gazu. Aby go utworzyć, konieczne jest usunięcie ujemnie naładowanych elektronów z atomów dodatnich.
W niektórych źródłach można znaleźć informację, że plazma to czwarty stan skupienia obok stałego, ciekłego i gazowego. ma szereg przydatnych właściwości i jest stosowany w wielu gałęziach nauki i techniki: azotowanie plazmowe i stopowe w celu odbudowy i wzmacniania produktów silnie obciążonych, poddawanych obciążeniom cyklicznym, azotowanie jonowo-plazmowe w wyładowaniu jarzeniowym w celu nasycania dyfuzyjnego i utwardzania powierzchni części, do przeprowadzania procesów trawienia chemicznego (stosowanych w technologii produkcji elektroniki).
Przygotowanie do pracy
Zanim zaczniesz wynurzać się na powierzchnię, musisz skonfigurować sprzęt. Zgodnie z danymi referencyjnymi należy wybrać i ustawić prawidłowy kąt nachylenia dyszy palnika do powierzchni produktu, sprawdzić odległość końca palnika od części (powinna wynosić od 5 do 8 milimetry) i włóż drut (jeśli przeprowadzane jest napawanie materiału drutu).
Jeżeli napawanie będzie realizowane poprzez oscylację dyszy w kierunkach poprzecznych, wówczas należy tak ustawić głowicę, aby spoina znajdowała się dokładnie pośrodku pomiędzy skrajnymi punktami amplitud oscylacji głowicy. Konieczne jest również wyregulowanie mechanizmu ustalającego częstotliwość i wielkość ruchów oscylacyjnych głowy.
Technologia napawania łukiem plazmowym
Proces napawania jest dość prosty i może go z powodzeniem wykonać każdy doświadczony spawacz. Wymaga jednak od wykonawcy maksymalnej koncentracji i uwagi. W przeciwnym razie możesz łatwo zniszczyć obrabiany przedmiot.
Do jonizacji gazu roboczego wykorzystuje się silne wyładowanie łukowe. Oddzielenie elektronów ujemnych od atomów naładowanych dodatnio następuje w wyniku termicznego działania łuku elektrycznego na strumień roboczej mieszaniny gazów. Jeśli jednak spełnionych zostanie szereg warunków, może to nastąpić nie tylko pod wpływem jonizacji termicznej, ale także pod wpływem silnego pola elektrycznego.
Gaz dostarczany jest pod ciśnieniem 20-25 atmosfer. Aby go zjonizować, wymagane jest napięcie 120-160 woltów i prąd około 500 amperów. Dodatnio naładowane jony są wychwytywane przez pole magnetyczne i pędzone do katody. Prędkość i energia kinetyczna cząstek elementarnych jest tak duża, że zderzając się z metalem, są w stanie nadać mu ogromną temperaturę - od +10...+18 000 stopni Celsjusza. W tym przypadku jony poruszają się z prędkością do 15 kilometrów na sekundę (!). Instalacja do napawania plazmowego wyposażona jest w specjalne urządzenie zwane „plazmatronem”. To właśnie ten węzeł odpowiada za jonizację gazu i uzyskanie ukierunkowanego przepływu cząstek elementarnych.
Moc łuku musi być taka, aby zapobiec stopieniu materiału podstawowego. Jednocześnie temperatura produktu musi być jak najwyższa, aby aktywować procesy dyfuzyjne. Zatem temperatura powinna zbliżać się do linii likwidusu na wykresie żelazo-cementyt.
Drobny proszek o specjalnym składzie lub drut elektrodowy wprowadzany jest do strumienia wysokotemperaturowej plazmy, w której materiał topi się. W stanie ciekłym napawa opada na utwardzaną powierzchnię.
Natryskiwanie plazmowe
Aby zastosować natryskiwanie plazmowe, konieczne jest znaczne zwiększenie natężenia przepływu plazmy. Można to osiągnąć poprzez regulację napięcia i prądu. Parametry dobierane są empirycznie.
Materiałami stosowanymi do natryskiwania plazmowego są metale ogniotrwałe i związki chemiczne: wolfram, tantal, tytan, borki, krzemki, tlenek magnezu i tlenek glinu.
Niezaprzeczalną zaletą natrysku w porównaniu do napawania jest możliwość uzyskania najcieńszych warstw, rzędu kilku mikrometrów.
Technologia ta stosowana jest do hartowania zamienników tokarek i frezarek, a także gwintowników, wierteł, pogłębiaczy, rozwiertaków i innych narzędzi.
Uzyskanie otwartego strumienia plazmy
W tym przypadku sam przedmiot obrabiany działa jak anoda, na którą przeprowadzane jest napawanie plazmowe materiału. Oczywistą wadą tej metody obróbki jest nagrzewanie powierzchni i całej objętości części, co może prowadzić do przekształceń strukturalnych i niepożądanych konsekwencji: zmiękczenia, zwiększonej kruchości i tak dalej.
Zamknięty strumień plazmy
W tym przypadku sam palnik gazowy, a raczej jego dysza, pełni rolę anody. Metodę tę stosuje się do napawania plazmowo-proszkowego w celu przywrócenia i poprawy właściwości użytkowych części i podzespołów maszyn. Technologia ta zyskała szczególną popularność w dziedzinie inżynierii rolniczej.
Zalety technologii napawania plazmowego
Jedną z głównych zalet jest koncentracja energii cieplnej w małej strefie, co zmniejsza wpływ temperatury na pierwotną strukturę materiału.
Proces jest dobrze zarządzany. W razie potrzeby i przy zastosowaniu odpowiednich ustawień sprzętu warstwa nawierzchniowa może mieć grubość od kilku dziesiątych milimetra do dwóch milimetrów. Możliwość uzyskania kontrolowanej warstwy jest obecnie szczególnie istotna, gdyż pozwala znacząco zwiększyć efektywność ekonomiczną obróbki i uzyskać optymalne właściwości (twardość, odporność na korozję, odporność na zużycie i wiele innych) powierzchni wyrobów stalowych.
Kolejną równie ważną zaletą jest możliwość napawania szerokiej gamy materiałów: miedzi, mosiądzu, brązu, metali szlachetnych, a także niemetali. Tradycyjne metody spawania nie zawsze na to pozwalają.
Sprzęt do nawierzchni
Instalacja do napawania plazmowo-proszkowego składa się z dławika, oscylatora, palnika plazmowego i zasilaczy. Powinna być także wyposażona w urządzenie do automatycznego podawania granulatu proszku metalicznego do przestrzeni roboczej oraz układ chłodzenia ze stałym obiegiem wody.
Źródła prądu do napawania plazmowego muszą spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące ciągłości i niezawodności. Transformatory spawalnicze doskonale radzą sobie z tą rolą.
Podczas napawania materiałów proszkowych na powierzchnię metalową stosuje się tzw. łuk kombinowany. Jednocześnie stosowany jest otwarty i zamknięty strumień plazmy. Dostosowując moc tych łuków, możesz zmienić głębokość wnikania przedmiotu obrabianego. W optymalnych warunkach nie nastąpi wypaczenie produktów. Jest to ważne w produkcji precyzyjnych części i zespołów inżynieryjnych.
Urządzenie do podawania materiału
Proszek metalu dozowany jest za pomocą specjalnego urządzenia i podawany do strefy topienia. Mechanizm, czyli zasada działania podajnika jest następująca: łopatki wirnika wpychają proszek do strumienia gazu, cząstki nagrzewają się i przyklejają do obrabianej powierzchni. Proszek podawany jest przez oddzielną dyszę. W sumie palnik gazowy posiada trzy dysze: do podawania plazmy, do podawania proszku roboczego i do gazu osłonowego.
Jeśli używasz drutu, zaleca się użycie standardowego mechanizmu podajnika spawarki łukiem krytym.
Przygotowanie powierzchni
Napawanie plazmowe i natryskiwanie materiałów należy poprzedzić dokładnym oczyszczeniem powierzchni z tłustych plam i innych zanieczyszczeń. Jeżeli podczas konwencjonalnego spawania dopuszczalne jest jedynie zgrubne, powierzchowne czyszczenie połączeń z rdzy i zgorzeliny, to podczas pracy z plazmą gazową powierzchnia przedmiotu obrabianego musi być idealnie (o ile to możliwe) czysta, bez wtrąceń obcych. Najcieńsza warstwa tlenków może znacznie osłabić oddziaływanie adhezyjne pomiędzy powierzchnią a metalem nieszlachetnym.
W celu przygotowania powierzchni do napawania zaleca się usunięcie niewielkiej powierzchniowej warstwy metalu poprzez cięcie mechaniczne, a następnie odtłuszczenie. Jeśli pozwalają na to wymiary części, zaleca się umycie i oczyszczenie powierzchni w kąpieli ultradźwiękowej.
Ważne cechy napawania metali
Istnieje kilka opcji i metod wykonywania napawania plazmowego. Zastosowanie drutu jako materiału do napawania znacznie zwiększa produktywność procesu w porównaniu do proszków. Wyjaśnia to fakt, że elektroda (drut) pełni funkcję anody, co przyczynia się do znacznie szybszego nagrzewania osadzanego materiału, a tym samym pozwala na regulację trybów przetwarzania w górę.
Jednak jakość powłoki i właściwości adhezyjne wyraźnie przemawiają na korzyść dodatków proszkowych. Zastosowanie drobnych cząstek metalu umożliwia uzyskanie na powierzchni jednolitej warstwy o dowolnej grubości.
Puder nawierzchniowy
Stosowanie napawania proszkowego jest korzystne ze względu na jakość uzyskiwanych powierzchni oraz odporność na zużycie, dlatego w produkcji coraz częściej stosuje się mieszanki proszkowe. Tradycyjny skład mieszanki proszkowej to cząstki kobaltu i niklu. Stop tych metali posiada dobre właściwości mechaniczne. Po obróbce tą kompozycją powierzchnia części pozostaje idealnie gładka i nie ma potrzeby mechanicznego wykańczania i usuwania nierówności. Frakcja cząstek proszku wynosi zaledwie kilka mikrometrów.
Jest to najbardziej postępowy sposób przywracania zużytych części maszyn i nakładania powłok odpornych na zużycie (stopów, proszków, polimerów itp.) na powierzchnię roboczą podczas produkcji części.
Plazma to wysokotemperaturowy, silnie zjonizowany gaz składający się z cząsteczek, atomów, jonów, elektronów, kwantów światła itp.
Podczas jonizacji łukowej gaz przepuszczany jest przez kanał i powstaje wyładowanie łukowe, którego efekt termiczny powoduje jonizację gazu, a pole elektryczne tworzy ukierunkowany strumień plazmy. Gaz może być również jonizowany pod wpływem pola elektrycznego o wysokiej częstotliwości. Gaz dostarczany jest pod ciśnieniem 23 atmosfer, łuk elektryczny wzbudzany jest siłą 400-500 A i napięciem 120-160 V. Zjonizowany gaz osiąga temperaturę 10-18 tys. o C, a prędkość przepływu wzrasta do 15000 m/sek. Strumień plazmy formowany jest w specjalnych palnikach – plazmotronach. Katoda jest nietopliwą elektrodą wolframową.
W zależności od schematu podłączenia anod rozróżnia się je (patrz ryc. 1):
1. Otwórz strumień plazmy (anoda jest częścią lub prętem). W takim przypadku następuje zwiększone nagrzewanie części. Schemat ten stosuje się podczas cięcia metalu i nakładania powłok.
2. Zamknięty strumień plazmy (anodą jest dysza lub kanał palnika). Choć temperatura sprężonego łuku jest w tym przypadku o 20...30% wyższa, to natężenie przepływu jest mniejsze, gdyż wzrasta przenikanie ciepła do otoczenia. Obwód służy do hartowania, metalizacji i natryskiwania proszkowego.
3. Obwód kombinowany (anoda jest połączona z częścią i dyszą palnika). W tym przypadku płoną dwa łuki.Schemat służy do napawania proszkowego.
Ryc.1. Schemat spawania plazmowego otwartą i zamkniętą strumienią plazmy.
Napawanie metalu można wykonać na dwa sposoby:
Strumień 1-gazu wychwytuje i dostarcza proszek na powierzchnię części;
Do strumienia plazmy wprowadzany jest 2-dodatkowy materiał w postaci drutu, pręta, taśmy.
Jako gazy tworzące plazmę można stosować argon, hel, azot, tlen, wodór i powietrze. Najlepsze wyniki spawania uzyskuje się przy użyciu argonu.
Zalety napawania plazmowego to:
1. Wysoka koncentracja mocy cieplnej i możliwość minimalnej szerokości strefy oddziaływania termicznego.
2. Możliwość uzyskania grubości nanoszonej warstwy od 0,1 mm do kilku milimetrów.
3. Możliwość wtapiania różnych materiałów odpornych na zużycie (miedź, tworzywo sztuczne) na część stalową.
4. Możliwość wykonania utwardzania plazmowego powierzchni detalu.
5. Stosunkowo wysoka wydajność łuku (0,2-0,45).
Stosowanie strumienia plazmy do cięcia metalu jest bardzo efektywne, ponieważ... Dzięki dużej prędkości gaz bardzo dobrze usuwa roztopiony metal, a dzięki wysokiej temperaturze topi się bardzo szybko.
Instalacja (rys. 2.) składa się z zasilaczy, dławika, oscylatora, głowicy plazmowej, podajników proszku lub drutu, układu cyrkulacji wody itp.
W przypadku zasilaczy ważne jest, aby produkt J U był stały, ponieważ moc określa stałość przepływu plazmy. Jako źródła prądu wykorzystywane są konwertery spawalnicze typu PSO - 500. O mocy decyduje długość kolumny oraz objętość strumienia plazmy. Istnieje możliwość realizacji mocy powyżej 1000 kW.
Doprowadzanie proszku odbywa się za pomocą specjalnego podajnika, w którym umieszczony pionowo rotor z łopatkami podaje proszek do strumienia gazu. W przypadku stosowania drutu spawalniczego podaje się go w taki sam sposób, jak przy napawaniu pod warstwą topnika.
Dzięki oscylowaniu palnika w płaszczyźnie wzdłużnej z częstotliwością 40-100 min -1 w jednym przejściu uzyskuje się warstwę napawanego metalu o szerokości do 50 mm. Palnik posiada trzy dysze: wewnętrzną do podawania plazmy, środkową do podawania proszków i zewnętrzną do podawania gazu ochronnego.
Ryc.2. Schemat stapiania proszku plazmowego.
Podczas napawania proszków realizowany jest łuk łączony, tj. łuk otwarty i zamknięty będą palić się jednocześnie. Dostosowując rezystancję statecznika, można regulować przepływ mocy do podgrzewania proszku oraz do podgrzewania i topienia metalu części. Możliwe jest osiągnięcie minimalnej penetracji materiału podstawowego, dlatego nastąpi niewielkie odkształcenie termiczne części.
Powierzchnię części należy przygotować do napawania ostrożniej niż w przypadku konwencjonalnego spawania łukiem elektrycznym lub gazem, ponieważ w tym przypadku połączenie odbywa się bez procesu metalurgicznego, więc wtrącenia obce zmniejszają wytrzymałość osadzonej warstwy. W tym celu powierzchnia jest poddawana obróbce mechanicznej (rowkowanie, szlifowanie, piaskowanie...) i odtłuszczaniu. Moc łuku elektrycznego dobiera się tak, aby część nie nagrzewała się zbytnio, a metal nieszlachetny był na skraju stopienia.
Jedną z głównych metod zwiększania niezawodności i żywotności form szklanych, zaworów i zaworów odcinających jest napawanie plazmowe (łuk transferu plazmowego, PTA).
Zastosowanie metody napawania plazmowo-proszkowego pozwala znacząco poprawić jakość spawanych części, zwiększyć produktywność oraz nadać spawanej powierzchni specjalne właściwości.
Wybór metody PTA przez największych producentów i konsumentów zaworów odcinających, zestawów form do produkcji szkła, zaworów potwierdza korzyści płynące ze stosowania metody napawania plazmowo-proszkowego, gdyż powstała naniesiona warstwa o ulepszonych właściwościach może znacząco podnieść jakość usługi żywotność części i zespołów, wydłużyć okresy między naprawami i zmniejszyć koszty napraw głównych i bieżących.
Instalacje do napawania plazmowego KSK przeznaczone są do napawania części od pierścieni i zaworów po wykańczanie form szklanych i części zaworów odcinających.
- Zwiększanie konkurencyjności: z oferowanych przez nas metod korzystają wszyscy czołowi zagraniczni producenci armatury, szkła, zaworów i rolek.
- Zwiększone cykle remontów: żywotność części wzrasta od 3 do 10 razy.
- Krótszy czas przestojów: zmniejszona liczba przestojów i odpowiednio mniej czasu na debugowanie sprzętu w celu osiągnięcia pożądanego trybu.
Profesjonalny sprzęt do nawierzchni
Firma Metsol LLC przedstawia potencjalnym klientom automatyczne instalacje do napawania plazmowego czeskiego producenta KSK. Urządzenie przeznaczone jest do napawania powierzchni uszczelniających i roboczych, w tym form szklanych, gniazd zaworów, pierścieni zaworowych oraz napawania średnic wewnętrznych. Konstrukcja palników plazmowych jest odpowiednia dla produktów o różnych kształtach i metodach napawania. Twórcy oferują 7 typów plazmatronów, które gwarantują efektywne chłodzenie instalacji nawet przy maksymalnym trybie pracy. Podczas pracy możliwa jest zmiana ustawień programu spawania przez operatora za pomocą ekranu dotykowego na zdalnym panelu sterowania. Dzięki temu możliwe jest zmniejszenie odsetka defektów w próbkach testowych.
Podejście jakościowe
Jedną z działalności Metsol LLC jest dostawa, montaż i uruchomienie instalacji do napawania plazmowego w Jekaterynburgu u klientów. Doświadczeni specjaliści skutecznie rozwiązują problemy produkcyjne na wysokim, profesjonalnym poziomie. Dział serwisu posiada nowoczesną wiedzę z zakresu technologii spawalniczych i obróbki metali. Decydując się na zakup automatycznej instalacji do napawania plazmowego otrzymasz:
- Wzrost konkurencyjności na poziomie wiodących zagranicznych producentów armatury, szkła, zaworów, rolek.
- Wydłużone okresy między naprawami: żywotność części wzrasta od 3 do 10 razy.
- Skrócenie przestojów i liczby przestojów.
W magazynie!
Wysoka wydajność, wygoda, łatwość obsługi i niezawodność działania.
Ekrany spawalnicze i kurtyny ochronne - w magazynie!
Ochrona przed promieniowaniem podczas spawania i cięcia. Duży wybór.
Dostawa w całej Rosji!
Ręczne napawanie łukowe za pomocą elektrod kawałkowych
Najbardziej uniwersalną metodą, odpowiednią do napawania części o różnych kształtach, można wykonywać we wszystkich pozycjach przestrzennych. Tworzenie stopu osadzonego metalu odbywa się poprzez pręt elektrody i/lub przez powłokę.
Do napawania stosuje się elektrody o średnicy 3-6 mm (jeśli grubość nanoszonej warstwy jest mniejsza niż 1,5 mm, stosuje się elektrody o średnicy 3 mm, o większej grubości - o średnicy 4-6 mm). mm).
Aby zapewnić minimalną penetrację metalu nieszlachetnego przy wystarczającej stabilności łuku, gęstość prądu powinna wynosić 11-12 A/mm2.
Główne zalety metody:
- wszechstronność i elastyczność podczas wykonywania różnorodnych operacji napawania;
- prostota i dostępność sprzętu i technologii;
Główne wady metody:
- niska produktywność;
- trudne warunki pracy;
- zmienność jakości nanoszonej warstwy;
- duża penetracja metalu nieszlachetnego.
Półautomatyczne i automatyczne napawanie łukowe
Do napawania stosowane są wszystkie główne metody zmechanizowanego spawania łukowego - spawanie łukiem krytym, drutami i taśmami samoosłonowymi oraz w środowisku osłoniętym gazem. Najczęściej stosowane jest napawanie łukiem krytym pojedynczym drutem lub taśmą (walcowane na zimno, malowane proszkowo, spiekane). Aby zwiększyć produktywność, stosuje się napawanie wielołukowe lub wieloelektrodowe. Stopowanie osadzonego metalu odbywa się z reguły przez materiał elektrody, rzadko stosuje się topniki stopowe. Napawanie łukowe za pomocą samoosłonowych drutów i taśm proszkowych stało się powszechne. Stabilizację łuku, tworzenie stopów i ochronę stopionego metalu przed azotem i tlenem atmosferycznym zapewniają podstawowe składniki materiału elektrody.
Napawanie łukowe w środowisku gazu osłonowego jest stosowane stosunkowo rzadko. Jako gazy osłonowe stosuje się CO2, argon, hel, azot lub mieszaniny tych gazów.
Ze względu na dużą penetrację metalu rodzimego podczas napawania łukowego, wymagany skład napawanego metalu można uzyskać już w warstwie o grubości 3-5 mm.
Główne zalety metody:
- wszechstronność;
- wysoka wydajność;
- zdolność do wytwarzania stopionego metalu w prawie każdym systemie stopowym.
Główna wada:
- duża penetracja metalu nieszlachetnego, szczególnie podczas napawania drutami.
Napawanie elektrożużlowe (ESN)
ESH opiera się na wykorzystaniu ciepła powstającego podczas przepływu prądu elektrycznego przez kąpiel żużlową.
Podstawowe schematy napawania elektrożużlowego przedstawiono na ryc. 25.2.
Ryż. 25.2. Schematy napawania elektrożużlowego:
a - powierzchnia płaska w pozycji pionowej: b - elektroda stała o dużym przekroju; c - część cylindryczna z drutami; g - rurka elektrodowa; d - ziarnisty materiał wypełniający: e - stop kompozytowy; g - elektroda kompozytowa; h - płaska powierzchnia w pozycji nachylonej; oraz - ciekły metal wypełniający; k - powierzchnia pozioma z formacją wymuszoną; l - dwie taśmy elektrodowe o swobodnym formowaniu; 1 - metal nieszlachetny: 2 - elektroda; 3 - krystalizator; 4 - osadzony metal; 5 - dozownik; 6 - tygiel; 7 - strumień
ESP może być wytwarzany w pozycji poziomej, pionowej lub nachylonej, z reguły z wymuszonym tworzeniem się osadzonej warstwy. Napawanie na poziomej powierzchni można wykonać w formowaniu wymuszonym lub swobodnym.
Główne zalety metody:
- wysoka stabilność procesu w szerokim zakresie gęstości prądu (od 0,2 do 300 A/mm2), co pozwala na zastosowanie zarówno drutu elektrodowego o średnicy mniejszej niż 2 mm, jak i elektrod o dużym przekroju (>35000 mm2) ) do napawania;
- wydajność sięgająca setek kilogramów osadzonego metalu na godzinę;
- możliwość napawania grubych warstw w jednym przejściu;
- możliwość napawania stali i stopów o zwiększonej skłonności do pękania;
- możliwość nadawania napawanego metalu wymaganego kształtu, łączenia napawania ze spawaniem elektrożużlowym i odlewaniem, na czym opiera się napawanie doczołowo-żużlowe.
Główne wady metody:
- duży dopływ ciepła do procesu, co powoduje przegrzanie metalu nieszlachetnego w SWC;
- złożoność i niepowtarzalność sprzętu;
- niemożność uzyskania warstw o małej grubości (z wyjątkiem metody taśmy ESH);
Napawanie plazmowe (PN)
PN opiera się na wykorzystaniu łuku plazmowego jako źródła nagrzewania spawania. Z reguły PN wykonuje się prądem stałym o polaryzacji bezpośredniej lub odwrotnej. Spawany produkt może być neutralny (napawanie strumieniem plazmy) lub, jak ma to miejsce w zdecydowanej większości przypadków, być włączony w obwód elektryczny źródła prądu łukowego (napawanie łukiem plazmowym). PN ma stosunkowo niską wydajność (4-10 kg/h), ale dzięki minimalnej penetracji metalu rodzimego pozwala uzyskać wymagane właściwości napawanego metalu już w pierwszej warstwie i tym samym zmniejszyć ilość prac napawania .
Istnieje kilka schematów PN (ryc. 25.3), ale najczęściej stosowanym jest napawanie plazmowo-proszkowe - najbardziej uniwersalna metoda, ponieważ proszki można wytwarzać z prawie każdego stopu odpowiedniego do napawania.
Ryż. 25.3. Schematy napawania plazmowego:
a - strumień plazmy z drutem wypełniającym przewodzącym prąd; b - strumień plazmy z neutralnym drutem wypełniającym; c - łączony (podwójny) łuk z jednym drutem; g - to samo, z dwoma przewodami; d - gorące przewody; e - elektroda zużywalna; g - z wewnętrznym doprowadzeniem proszku do łuku; e - z zewnętrznym doprowadzeniem proszku do łuku; 1 - dysza ochronna; 2 - dysza plazmatronowa; 3 - gaz osłonowy; 4 - gaz tworzący plazmę; 5 - elektroda; 6 - drut wypełniający; 7 - produkt; 5 - pośrednie źródło zasilania łuku; Jestem bezpośrednim źródłem zasilania łuku; 10 - transformator; II - źródło prądu łuku elektrodowego; 12 - proszek: 13 - proszek twardego stopu
Główne zalety metody PN:
- wysoka jakość osadzonego metalu;
- mała głębokość penetracji metalu nieszlachetnego przy dużej sile przyczepności;
- wysoka kultura produkcji.
Główne wady PN:
- stosunkowo niska produktywność;
- potrzeba zaawansowanego sprzętu.
Napawanie indukcyjne (IN)
IN to proces wysoce produktywny, który można łatwo zmechanizować i zautomatyzować, szczególnie skuteczny w warunkach produkcji masowej. W przemyśle stosuje się dwie główne opcje napawania indukcyjnego: użycie stałego materiału wypełniającego (ładunek proszku, wióry, odlewane pierścienie itp.), topionego przez induktor bezpośrednio na powierzchni, która ma być osadzona, oraz ciekłego metalu wypełniającego, który topi się oddzielnie i wylewa się na powierzchnię nagrzaną przez część spawaną induktora.
Główne zalety metody IN:
- mała głębokość penetracji metalu nieszlachetnego;
- możliwość napawania cienkimi warstwami;
- wysoka wydajność w warunkach produkcji masowej.
Główne wady IN:
- niska wydajność procesu;
- przegrzanie metalu nieszlachetnego;
- potrzeba stosowania do napawania tylko tych materiałów, które mają temperaturę topnienia niższą niż temperatura topnienia metalu nieszlachetnego.
Napawanie laserowe (światło) (LS)
Stosowane są trzy metody LN: topienie nałożonych wcześniej past; topienie natryskiwanych warstw; napawania z doprowadzeniem proszku wypełniającego do strefy topienia.
Wydajność napawania proszkowego laserem sięga 5 kg/h. Wymagane składy i właściwości napawanego metalu można uzyskać już w pierwszej warstwie o małej grubości, co jest istotne z punktu widzenia zużycia materiału oraz kosztów napawania i późniejszej obróbki.
Główne zalety metody:
- niska i kontrolowana penetracja przy wysokiej przyczepności;
- możliwość uzyskania cienkich warstw naniesionych (<0,3 мм);
- niewielkie odkształcenia części spawanych;
- możliwość napawania trudno dostępnych powierzchni;
- możliwość dostarczenia promieniowania laserowego do kilku stanowisk pracy, co skraca czas ponownej regulacji sprzętu.
Główne wady metody:
- niska produktywność;
- niska wydajność procesu;
- potrzeba skomplikowanego i drogiego sprzętu.
Napawanie wiązką elektronów (EBF)
Dzięki ELN wiązka elektronów umożliwia oddzielną regulację nagrzewania i topienia materiałów bazowych i wypełniaczy, a także minimalizuje ich mieszanie.
Napawanie odbywa się z dodatkiem drutu litego lub proszkowego. Ponieważ napawanie odbywa się w próżni, ładunek drutu proszkowego może składać się wyłącznie ze składników stopowych.
Główne zalety metody:
- możliwość napawania warstw o małej grubości.
Główne wady metody:
- złożoność i wysoki koszt sprzętu;
- potrzeba ochrony biologicznej personelu.
Napawanie gazowe (GN)
Podczas GN metal jest podgrzewany i topiony płomieniem gazowym spalanym w mieszaninie z tlenem w specjalnych palnikach. Najczęściej stosowanym gazem palnym jest acetylen lub jego zamienniki: mieszanina propan-butan, gaz ziemny, wodór i inne gazy. Znane jest GN z dodatkiem prętów lub z bliźniaczym proszkiem w płomieniu gazowym.
Główne zalety metody:
- niska penetracja metalu nieszlachetnego;
- wszechstronność i elastyczność technologii;
- możliwość napawania warstw o małej grubości. Główne wady metody:
- niska produktywność procesu;
- niestabilność jakości nanoszonej warstwy.
Napawanie piecowe stopów kompozytowych
Metoda napawania piecowego szczególnie odpornych na zużycie stopów kompozytowych polega na impregnacji warstwy stałych cząstek ogniotrwałych (węglików) spoiwem stopowym w warunkach ogrzewania w autopróżni.
Jako odporny na zużycie składnik stopu kompozytowego najczęściej stosuje się relit o granulacji 0,4-2,5 mm lub rozdrobnione odpady spiekanych twardych stopów typu WC-Co. Powszechnie stosowany stop wiążący zawiera około 20% Mn, 20% Ni i 60% Cu.
Napawanie piecowe ze stopów kompozytowych stosowane jest przede wszystkim w hutnictwie żelaza w celu zwiększenia trwałości stożków wielkiego pieca, zaworów wyrównawczych i innych części pracujących w warunkach intensywnego zużycia.
Główna zaleta metody:
- możliwość napawania unikalnych produktów o skomplikowanych kształtach.
Główne wady metody:
- konieczność wytwarzania urządzeń metalochłonnych, które po zakończeniu procesu utylizowane są jako złom;
- długi czas trwania działań przygotowawczych.
Wołczenko V.N. „Spawanie i materiały spawalne”.
W przypadku napawania plazmowego, w przeciwieństwie do napawania łukiem argo, łuk elektryczny jest ściskany przez ścianki dyszy chłodzonej wodą. Do napawania plazmowego w powietrzu opracowano stopy proszkowe na bazie żelaza, które zawierają silne środki odtleniające i pierwiastki azototwórcze. Strumień plazmy wytwarzany jest za pomocą palników plazmowych, które według różnych kryteriów klasyfikacji dzielą się na następujące grupy: według sposobu oddziaływania wyładowania łukowego z produktem działania bezpośredniego i pośredniego działania kombinowanego; zgodnie z metodą ściskania łuku...
Udostępnij swoją pracę w sieciach społecznościowych
Jeśli ta praca Ci nie odpowiada, na dole strony znajduje się lista podobnych prac. Możesz także skorzystać z przycisku wyszukiwania
Wykład 12
Napawanie plazmowe
Napawanie plazmowe -Jest to proces powlekania strumieniem plazmy, w którym część jest podłączona do obwodu prądu obciążenia. W tym przypadku powierzchnia odnawianej części oraz nałożony materiał podgrzewane są za pomocą strumienia plazmy. Materiał przemieszczany jest za pomocą strumienia plazmy. Jego temperatura może przekraczać 20 000 K.
W przypadku napawania plazmowego, w przeciwieństwie do napawania łukiem argo, łuk elektryczny jest ściskany przez ścianki dyszy chłodzonej wodą. Gaz przedmuchany przez ten łuk nabiera właściwości plazmy – ulega jonizacji i przewodzi prąd elektryczny. Warstwa gazu stykająca się ze ściankami dyszy jest intensywnie chłodzona, traci przewodność elektryczną oraz pełni funkcję izolacji elektrycznej i termicznej, co powoduje zmniejszenie średnicy strumienia plazmy, która wynosi 0,7 średnicy dyszy.
Jako gaz tworzący plazmę najczęściej wykorzystuje się argon (tabela 3.55). Napawanie z zastąpieniem argonu powietrzem (do 90%) znacznie obniża koszty renowacji części. Do napawania plazmowego w powietrzu opracowano stopy proszkowe na bazie żelaza, które zawierają silne odtleniacze i pierwiastki tworzące azotki.
Strumień plazmy wytwarzany jest za pomocą palników plazmowych, które według różnych kryteriów klasyfikacji dzielą się na następujące grupy:
- metodą interakcji wyładowania łukowego z produktem (bezpośrednią, pośrednią, kombinowaną);
- metodą kompresji wyładowania łukowego (przez ścianki kanału dyszy, gaz ty m przepływowe i kombinowane);
- według liczby łuków (jedno- i wielołukowych);
- przez skład gazów tworzących plazmę (pracujących na gazach obojętnych, obojętnych i zawierających tlen);
- metodą dostarczania gazu tworzącego plazmę (z zasilaniem stycznym i osiowym);
- według rodzaju prądu spawania (przemienny i bezpośredni bezpośredni i odwrotna polaryzacja);
- zgodnie z metodą dodatkowego zagęszczania łuku (z układem kanałów sięgającym do końca części dyszy; z układem kanałów sięgającym do kanału dyszy i połączonym układem kanałów);
- metodą podawania nałożonego materiału (podawanie promieniowe, boczne, podawanie osiowe przez elektrodę wolframową);
- według wartości prądu (dla napawania mikroplazmowego - prąd 0,1...15 A, dla napawania plazmowego - prąd 10...100 A i dla napawania z głęboką penetracją - prąd > 100 A).
Najczęściej stosowane palniki plazmowe to palniki: bezpośredniego działania, z kombinowaną metodą kompresji wyładowania łukowego, jednołukowe ze stycznym zasilaniem gazem obojętnym, działające na prąd stały o stałej polaryzacji i z promieniowym doprowadzaniem materiału. W palniku plazmowym występuje łuk główny – pomiędzy anodą a częścią oraz łuk pomocniczy – pomiędzy anodą a dyszą. Prądy obu łuków regulowane są przez reostaty balastowe podłączone do odpowiednich obwodów.
Najbardziej obciążonymi cieplnie częściami plazmatronu są elektroda i dysza. Materiał elektrody zależy od składu ośrodka tworzącego plazmę. W plazmotronach pracujących na gazach obojętnych i obojętnych (argon, azot, hel, mieszaniny: argon i azot, argon i wodór, azot i wodór) stosuje się elektrody wolframowe. W palnikach plazmowych pracujących w środowiskach zawierających tlen stosuje się katody wykonane z hafnu i cyrkonu. Dysza chłodzona wodą wykonana jest z miedzi. Dysza przeznaczona na prąd 260...310 A posiada otwór wylotowy plazmy o średnicy 3...4 mm. Średnica dyszy do podawania gazu ochronnego wynosi 10...13 mm.
Zalety napawania plazmowego w porównaniu z innymi metodami powlekania są następujące. Gładka i równa powierzchnia powłok pozwala na pozostawienie naddatku na obróbkę w wysokości 0,4...0,9 mm. Mała głębokość wnikania (0,3...3,5 mm) i mała strefa wpływu ciepła (3...6 mm) determinują udział metalu nieszlachetnego w powłoce< 5 %.
Niski poziom ciepła wprowadzanego do przedmiotu obrabianego zapewnia niewielkie odkształcenia i efekty termiczne na konstrukcji podstawy. Podczas renowacji zapewniona jest wysoka odporność na zużycie osadzonych powierzchni. Następuje spadek wytrzymałości zmęczeniowej części o 10...15%, czyli znacznie mniej niż przy zastosowaniu innych rodzajów napawania.
Napawanie plazmowe znalazło zastosowanie przy renowacji krytycznych części, do których należą np.: wały korbowe, wały krzywkowe i krzywkowe, wały turbosprężarek, osie, poprzeczki przegubów Cardana, prowadnice osprzętu, policzki i gniazda zaworów, śruby wytłaczarek itp. Zakres napawania plazmowego metoda to aplikacja cienka warstwa powłoki na obciążonych częściach Z małe zużycie. Napawanie plazmowe powłok cienkowarstwowych konkuruje z procesami galwanicznymi.
Napawanie plazmowe pozwala uzyskać powłoki o grubości 0,2...6,5 mm i szerokości 1,2...45 mm. W przypadku zastosowania materiału niskotopliwego możliwe jest nałożenie powłoki z penetracją bardzo cienkich warstw powierzchniowych bez przetapiania powierzchni.
Sprawność cieplna napawania jest 2...3 razy większa niż przy procesie łuku elektrycznego. Wydajność procesu 0,4...5,5 kg/h.
Rozróżnia się napawanie wzdłuż linii śrubowej przy ciągłym zasilaniu z palnika plazmowego i napawanie szerokowarstwowe z jej harmonicznymi oscylacjami względem osi obracającej się części. Do nakładania powłok o grubości > 4 mm stosuje się napawanie wielowarstwowe.
Materiały do napawania plazmowego są bardzo różnorodne i obejmują wysokostopowe stopy żelaza z węglem, stal Colmonoy, stellit, stal narzędziową i szybkotnącą. Stosuje się pręty, druty, proszki i kombinacje materiałów.
Podczas napawania gniazd zaworowych (w tym przy produkcji silników) Rosja, Wielka Brytania, Niemcy, USA i Japonia stosują stopy chromowo-kobaltowe - stellity, które mają wyższą odporność cieplną w temperaturach 600...650 ° C niż samo- topnikowe stopy chromowo-niklowe z dodatkiem boru i krzemu.
Nastąpiło przejście od napawania indukcyjnego i zamrażania tego materiału do napawania plazmowego. Wynika to z faktu Co żelazo jest szkodliwym zanieczyszczeniem stopów do napawania Co - Cr - W - C . Rozcieńczenie osadzonego metalu żelazem prowadzi do zmniejszenia żaroodporności i odporności na korozję powłok. W tym przypadku twardość stopów w temperaturze pokojowej pozostaje prawie stała, ale w wysokich temperaturach gwałtownie maleje. Szybkość korozji w roztworach kwasu solnego i azotowego stellitów z dodatkiem żelaza wzrasta około 10-krotnie.
Mocne i wytrzymałe powłoki uzyskuje się ze stali stopowych z wanadem. Wanad ma duże powinowactwo do węgla; jego węgliki zachowują strukturę stechiometryczną i wysoką twardość podczas procesu napawania. Niestopione cząstki węglika wanadu stymulują tworzenie się drobnoziarnistej struktury ze stopu. Wysoka twardość węglików wanadu (2900...2940 HV 0,2 ) zapewnia wysoką odporność powłoki na zużycie.
Dobre wyniki renowacji części metodą napawania plazmowego można uzyskać stosując materiały proszkowe. W tym przypadku:
możliwa jest zmiana grubości powłoki (0,1...7 mm), prędkości (0,5...25 m/min) i wydajności napawania (0,6...15 kg/h), szerokości spoiny (1...45 mm) i skład osadzonego metalu ze względu na zmiany zastosowanych materiałów i trybów procesu;
zapewnia łatwość kontroli dopływu ciepła do materiału części i głębokości jego penetracji, niezależnie od dostaw materiału;
wybór materiału wypełniającego do wytwarzania powłok (w tym kompozytów) o różnym składzie i strukturze o określonych właściwościach ułatwia mieszanie różnych proszków;
Optymalna wielkość cząstek proszku wynosi 60... 100 mikronów. Lepiej jest podawać proszek wypełniający wzdłuż osi strumienia plazmy przez otwór ano Tak, w tym przypadku cząstki wielkości 200 ...250 mikronów i powstają najlepsze warunki do topienia i tworzenia powłoki.
Wysoka sprawność cieplna (do 0,44) syntezy plazmowej ki i zmniejszenie ilości ciepła wprowadzanego do materiału części osiąga się, gdy spełnione są dwa wymagania. Po pierwsze, cząstki muszą się stopić Xia w łuku plazmowym i docierają do powierzchni części w stanie ciekłym. Jeśli cząstki uderzą w powierzchnię w stanie stałym, ich stopienie bezpośrednio w wozie spawalniczym zajmuje trochę czasu Nie, co prowadzi do zwiększenia jego rozmiaru i odpowiednio głębokości penetracji. Po drugie, cząstki muszą poruszać się blisko osi strumienia plazmy. Ruch cząstek wzdłuż obwodu strumienia i poza nim prowadzi nie tylko do strat proszku, ale także do wad powłoki. To wyjaśnia najwyższą sprawność cieplną plazmatronów o osiowym wstrzyknięcie proszku.
Temperatura powierzchni spawanej części zmienia się pod wpływem ciepła podgrzewania wstępnego, ciepła od poprzednich ściegów i ciepła od ściegu nałożonego w rozpatrywanym momencie. Po pewnym czasie odprowadzanie ciepła zrównuje się z jego dostarczaniem, co prowadzi do dotarcia materiału do częścinasycenie termiczne. Zwiększenie wydajności cieplnej napawania plazmowego i wyeliminowanie przegrzania części zapewnia wstępne podgrzanie części i ograniczenie mocy palnika plazmowego o około 40% bezpośrednio w procesie napawania. Dotyczy to również napawania plazmowo-proszkowego, którego moc cieplną można regulować niezależnie od natężenia przepływu. Tak dostarczony proszek.
Napawanie elektromagnetyczne
Istota nawierzchnia elektromagnetycznapolega na nałożeniu powłoki proszkowej na powierzchnię przedmiotu obrabianego w polu magnetycznym podczas przepuszczania prądu stałego o dużej mocy przez strefy kontaktu cząstek proszku ze sobą oraz z przedmiotem obrabianym.
W szczelinie pomiędzy przedmiotem obrabianym a nabiegunnikiem wytwarza się pole magnetyczne. Buduje mosty z cząstek proszku ferromagnetycznego pomiędzy określonymi pierwiastkami. Pole magnetyczne jest z kolei poddawane działaniu pola elektrycznego poprzez przyłożenie napięcia do przedmiotu obrabianego i nabiegunnika. Powłokę renowacyjną uzyskuje się poprzez podgrzanie cząstek proszku w szczelinie, stopienie ich i utrwalenie na naprawianej powierzchni.
Proces ten został opracowany i udoskonalony na Białorusi. Obecnie owocne badania prowadzi szkoła naukowa BATU (Mińsk) pod kierunkiem prof. L.M. Obierać.
Powłoki wykonane z żeliwa wysokochromowego S-300 o składzie eutektycznym oraz stali szybkotnących R6M5K5 i R6M5FZ charakteryzują się dobrą obrabialnością i odpornością na zużycie. Gęstość mocy sięga 510 4 ... 510 5 W/cm 2 .
Proces charakteryzuje się pewną niestabilnością wynikającą z chaotycznego tworzenia się układu wieloelektrodowego i dyskretnego topienia elektrod łańcuchowych z ziaren proszku w szczelinie roboczej. Wadę tę można wyeliminować poprzez wprowadzenie do szczeliny roboczej materiału wypełniającego w postaci napływającej w sposób ciągły warstwy pasty, a następnie stopienie jej za pomocą izolowanej, nietopliwej elektrody. Pasty produkowane są na bazie proszków stopowych na bazie żelaza ( Fe-V, Fe-Ti, Fe-Cr , S-300, PZHRV2) o uziarnieniu 150...300 mikronów, które bezpośrednio przed napawaniem miesza się ze spoiwem (płynnym szkłem) w stosunku objętościowym 2:1. Poprawia to wydajność poprzez zwiększenie gęstości prądu do 3 A/mm 2 . Możesz uzyskać pokrycie
Grubość ~2 mm. Stabilność złoża jest dodatkowo zwiększona, jeśli
proszek ferromagnetyczny jest podawany do obszaru roboczego w strumieniu płynu roboczego.
Urządzenia do realizacji napawania elektromagnetycznego mogą być wykonane w układzie jedno- lub dwubiegunowym. Obwód dwubiegunowy, przy niezmienionych wszystkich pozostałych parametrach, zapewnia większą stabilność i wydajność wynurzania, ale obwód jednobiegunowy jest bardziej uniwersalny. Napawanie w pulsującym polu magnetycznym na skutek drgań nabiegunnika eliminuje zwarcie w obwodzie prądu wyładowczego, co pozwala na wykorzystanie nieimpulsowych źródeł prądu i stabilizację procesu. Można odnawiać zarówno powierzchnie cylindryczne, jak i płaskie.
Metoda umożliwia połączenie w czasie procesów powlekania i odkształcania plastycznego powierzchni. Połączenie zapewnia uzyskanie w napawanej warstwie naprężeń własnych ściskających (wytrzymałość zmęczeniowa wzrasta 1,2...1,4-krotnie), zwiększając jej odporność na zużycie 1,8...2,7-krotnie,Napawanie elektromagnetyczne można połączyć ze szlifowaniem nałożonego materiału cząstkami ściernymi.
Zakres zastosowania procesu to regeneracja i wzmocnienie części ze zużyciem do 0,6 mm w produkcji mało- i średnioseryjnej z jednoczesnym powierzchniowym odkształceniem plastycznym.
Napawanie laserowe
Napawanie laserowewykorzystuje skoncentrowaną wiązkę lasera jako źródło ciepła.
Lasery służą do wykonywania: napawania, topienia natryskiwanych powierzchni, stopowania powierzchni, utwardzania powierzchni i amorfizacji materiału. Ogrzewanie laserowe pozwala także na likwidację uszkodzeń w postacipęknięcia w mocno obciążonych częściach o nieregularnych warunkach obciążenia,, łączenia części w trudno dostępnych miejscach. Po obróbce laserowej części z pęknięciami w trybie zapewniającym ich częściowe przetopienie, a następnie normalizacji części, praca niszczenia części jest o 30% większa w porównaniu do próbek z początkowymi pęknięciami .
Wyjątkowa lokalizacja oddziaływania wiązki ze względu na dużą gęstość energii determinuje zakres stosowania napawania laserowego. Służy do renowacji krytycznych części (części gładkich i części o skomplikowanych profilach) z miejscowym zużyciem. Metoda jest najskuteczniejsza przy renowacji powierzchni o powierzchni 5...50 mm I wartość zużycia wynosi 0,1...1,0 mm, natomiast zużycie proszków jest niewielkie, głębokość oddziaływania termicznego zwykle nie przekracza 0,5...0,6 mm, a część nie ulega deformacji. Napawanie laserowe służy do renowacji na przykład krzywek wałków rozrządu, powierzchni wirnika turbosprężarki, osi dokładnego filtra oleju i fazowań zaworów.
Najczęściej stosowanym sprzętem są instalacje LGN-702, ULGN-502 i LOK-ZM.
Dzięki napawaniu laserowemu realizowane są następujące zalety tego typu ogrzewania:
większa szybkość działania;
szerokie możliwości technologiczne;
wysoka jakość powierzchni po obróbce;
możliwość lokalnego przetwarzania;
łatwość automatyzacji;
obróbka powierzchni wewnętrznych o dużych i małych średnicach z wykorzystaniemWażnym parametrem jest kierunek podawania proszku w stosunku do ruchu detalu podczas napawania laserowego. Podawanie proszku w kierunku części ruchomej zapewnia dobre formowanie ściegów spoiny. Proces formowania według tego schematu jest stabilny: wahania wysokości i szerokości wałka są nieznaczne (10... 15%). Gdy proszek jest dostarczany w stronę ruchomej powierzchni części, strumień gazu i proszku wypycha ciekły metal z dala od skrystalizowanej części, w wyniku czego nieco rozprzestrzenia się on po powierzchni, zwiększając powierzchnię kąpieli topiącej. W tym przypadku zwiększa się ilość cząstek proszku wchodzących do stopionego materiału, a wymiary rolek nieznacznie zwiększają się w porównaniu do przypadku podawania proszku za częścią ruchomą. Wymiary geometryczne są jednak niestabilne, rozrzut wysokości i szerokości walca sięga 50...60%.
Jakość powłok zależy także od grubości nałożonej warstwy i zachodzenia na siebie rolek. Zależność wysokości osadzania od kąta podawania proszku jest ekstremalna.
Jednym z rodzajów napawania laserowego jest topienie powłok poślizgowych. Nakładanie powłok poślizgowych jest wskazane podczas renowacji płaskich powierzchni lub miejscowo zużytych obszarów części w trudno dostępnych miejscach. Nakładany materiał przygotowuje się w postaci koloidalnej mieszaniny proszku w roztworze celulozy. W tym przypadku materiał nawierzchniowy jest całkowicie wykorzystany. Aby uzyskać wysokiej jakości powłoki dobrej jakości za pomocą lasera kilowatowego, grubość powłoki nie powinna przekraczać 1 mm, a dla lasera o mocy 2,5 kW powinna wynosić< 2 мм. Коэффициент перекрытия при этом должен составлять не менее половины диаметра рабочего пятна.
Twardość powłok wykonanych z proszków samotopliwych wynosi 35...60 HRC do podłoża stalowego i 45...60 HRC do podłoża żeliwnego. Grubość nałożonej warstwy sięga 40...50 mikronów. Wytrzymałość połączenia powłoki z materiałem podłoża wynosi > 250 MPa.
Topienie laserowe powłok natryskowych jest jednym ze sposobów poprawy ich właściwości. Struktura warstw topionych laserowo charakteryzuje się ekstremalną dyspersją oraz brakiem wtrąceń tlenkowych i porów. Zawartość pierwiastków stopowych w obszarach przetopu niewiele różni się od oryginału. Przy topieniu laserowym powłok uzyskanych metodą natryskiwania w optymalnym trybie możliwe jest osiągnięcie stanu powierzchni, w którym późniejsza obróbka mechaniczna jest wykańczająca (np. szlifowanie). Stopowanie powierzchniowe polega na wprowadzeniu do stopionej warstwy niemal dowolnych pierwiastków stopowych, a nawet węglików. Czas trwania procesu mierzony jest w sekundach, natomiast w przypadku obróbki chemiczno-termicznej (CHT) w godzinach. Dostosowując moc wiązki lasera, czas nagrzewania, prędkość obrotu produktu i krok ruchu wiązki, można uzyskać różne szerokości zgrzewania: 0,05...5 mm.
Proszek nanosi się na powierzchnię detalu w postaci pasty zmieszanej z płynnym szkłem, w postaci naniesionej warstwy lub folii o pożądanym składzie. Istnieje metoda tworzenia stopu polegająca na wdmuchiwaniu proszku w stopioną warstwę. Węgiel wprowadza się w postaci grafitu, a pierwiastki stopowe wprowadza się w postaci pierwiastkowej lub jako żelazostopy. W ten sam sposób wprowadza się relit, stopy typu VK itp. Twardość i głębokość warstwy stopowej zależy od mocy wiązki i liczby impulsów.
Cechą hartowania powierzchniowego jest nagrzewanie i chłodzenie powierzchni przy prędkościach sięgających 10 5 K/s, przy czym ogrzewanie odbywa się w trybie nie topiącym powierzchni. Dzięki dużej szybkości chłodzenia metal nie przegrzewa się, a struktura jest całkowicie homogenizowana. Po ochłodzeniu powstaje bezstrukturalny martenzyt, który zwiększa twardość i odporność na zużycie (> 1000 WN).
Witryfikacja powierzchni (amorfizacja) następuje, gdy część jest podgrzewana i stapiana. Twardość powierzchni osiąga 2000 H.V. , trwałość wzrasta. Warstwy układa się w gęstych rzędach lub na zakładkę. W obu przypadkach na granicy warstwy pojawi się miękka strefa, albo w obszarze oddziaływania termicznego, albo w strefie nakładania się. Te miękkie obszary nie wpływają na odporność na zużycie, a wręcz mają pozytywny wpływ, ponieważ po niewielkim zużyciu staną się miejscem zatrzymywania środka smarnego i usuwania produktów zużycia.proste urządzenia optyczne.
Napawanie laserem proszkowym polega na wytwarzaniu powłok poprzez wymuszone dostarczanie proszku strumieniem gazu bezpośrednio do strefy promieniowania laserowego. Cząsteczki proszku zaczynają się nagrzewać w wiązce lasera i topić się w warstwie wierzchniej. O tym rodzaju nawierzchni decydują następujące parametry (w nawiasach podano przedziały wartości optymalnych):
moc promieniowania laserowego (I...3 kW);
prędkość ruchu odtworzonej powierzchni pod wpływem napromieniania (16,7...33,3 mm/s);
średnica plamki grzewczej określona warunkami skupienia promieniowania (10...15 mm);
Masowe natężenie przepływu proszku dostarczanego do strefy przetwarzania (2,1...3,2 kg/h);
Kąt podawania proszku (30...35°).
Wzrost mocy lasera powoduje zwiększenie ilości roztopionego proszku, w efekcie czego zwiększa się szerokość i wysokość osadzanych kulek.
Zwiększenie prędkości obróbki prowadzi do znacznego zmniejszenia wymiarów geometrycznych osadzanych kulek. Wynika to z faktu, że wraz ze wzrostem prędkości przetwarzania przy stałej mocy maleje ciepło właściwe, a także masowe natężenie przepływu proszku.
Wpływ stopnia skupienia na parametry geometryczne zgrzewanych ściegów jest niejednoznaczny. Wraz ze spadkiem stopnia ogniskowania przy stałej mocy zmniejsza się gęstość mocy promieniowania, co prowadzi do zmniejszenia ilości roztopionego proszku i wysokości roztopionego walca.