NAPAWANIE PLAZMOWE

Napawanie plazmowe jest jedną z najbardziej nowoczesnych technologii nanoszenia warstw. Metodą tą można uzyskać powłoki z materiałów trudno topliwych, trudnościeralnych.

P l a z m ą jest przewodzący elektrycznie, rozrzedzony, zjonizowany gaz, o dostatecznie dużej koncentracji cząstek naładowanych, w którym istnieje w zasadzie taka sama liczba elektronów i jonów dodatnich. Jest to mieszanina quasi obojętna.

Każda substancja może przejść w stan plazmy w wyniku jonizacji termicznej zachodzącej w odpowiednio wysokiej temperaturze; dlatego czasem i dziś plazmą nazywa się czwartym stanem materii. Plazma powstaje również podczas wyładowań elektrycznych w rozrzedzonych gazach przy dużych napięciach. Właściwości elektryczne plazmy przypominają właściwości metali.

W technikach elektronowych uszlachetniania powierzchni wykorzystuje się

plazmę wyładowania elektrycznego w gazach, tzw. plazmę niskotemperaturową

otrzymywaną w próżni technicznej. Najczęściej wykorzystuje się wyładowanie jarzeniowe  w gazach:  neonie, argonie i azocie, zachodzące przy małych i średnich ciśnieniach gazu

Urządzenia do napawania plazmowego

Techniczne urządzenia służące do wytwarzania plazmy zwane są generatorami plazmy, palnikami plazmowymi lub plazmotronami istnieje szereg typów plazmotronów o różnym sposobie doprowadzenia do stanu jonizacji. Najbardziej typowym, używanym w spawalnictwie są palniki łukowe.

rys. 1

1-zasilanie główne, 2-elektroda wolframowa, 3-przedmiot napawany, 4-dysza, 5- jonizator,

6- zasilanie pomocnicze, 7-strumień plazmy, 8-komora jonizacyjna, 9-przewód doprowadzający proszek służący do napawania, 10-dodatkowa komora do gazu ochronnego, 11-przewód doprowadzający argon

Do napawania plazmowego stosuje się palnik kombinowany o luku wewnętrznym i zewnętrznym. Na rysunku 1 pokazano schemat palnika do napawania plazmowego.

Można je podzielić na :

-palniki z łukiem wewnętrznym (pośrednim)

-palniki z łukiem zewnętrznym (bezpośrednie).

jak widać ze schematu palnik plazmowy  do napawania zasilany jest dwoma źródłami prądu : jedno włączone między katoda, a dyszą daje łuk wewnętrzny, który powoduje nagrzanie i nadtopienie proszku podawanego przez dozownik ; drugie zaś włączone między katodą a przedmiotem  napawanym tworzy łuk zewnętrzny, który ma za zadanie nadtopienie podłoża, a tym samym zespawanie z podłożem nadtopionych cząstek. Takie połączenie źródeł prądu daje możliwość napawania materiałami trudnotopliwymi przy małym  stopniu wymieszania z

podłożem.

Technika napawania plazmowego

Przed przystąpieniem do procesu napawania należy : oczyścić i odtłuścić powierzchnie podłoża, dobrać odpowiedni proszek oraz parametry napawania, napawać jedno lub wielowarstwowo.

Napawanie plazmowe posiada następujące zalety:

- umożliwia nanoszenie warstw z różnych materiałów o grubości

            0,25-5,0 mm,

- napawanie warstwy odznaczają się bardzo małym              stopniem

           wymieszania z materiałem podłoża (do5%),

- nieznaczne odkształcenia napawanego elementu, dzięki dużej intensywności

            źródła ciepła oraz niedużego przetopu materiału

- dzięki możliwości zautomatyzowania i znacznej wydajności

            (0,5 - 4,5 kg/h), charakteryzuje się stosunkowo niskim kosztem procesu.

Materiały proszkowe do napawania plazmowego

Ze względu na wysoką temperaturę strumienia plazmy (kilku tysięcy do kilkunastu

tysięcy K), przy jej pomocy nanosi się również materiały trudnotopliwe. Mogą to być czyste metale, stopy metali, tlenki, węgliki i materiały mieszane. Przy napawaniu plazmowym stosuje się proszki o ziarnistości około 200 m. Proszki te powinny mieć kształt sferoidalny lub zbliżony do niego. Proszki węglikowe stosowane przy napawaniu plazmowym

powinny byă połączone z tzw. stopową fazą która zabezpiecza je przed rozpadem w wysokiej temperaturze plazmy. Twardość napoin nakładanych metodą plazmy zawiera się w szerokich

granicach i wynosi 30 - 70 HRC.

SPAWAME METODĄ TIG

Spawanie łukowe elektrodą wolframowe w osłonie gazów obojętnych  (argon, hel),

praktycznie umożliwia spawanie prawie wszystkich metali i ich stopów, a także łączenie  ze sobą. Różnych metali. Przykłodawo spawaćmożna stale stopowe, żeliwo, metale nieżelazne jak magnez, aluminium, miedź, a także metale rzadkie: tytan, cer. Stopiwo jest :. czyste i zwarte,a złącze spawane odznacza się bardzo dobrymi właściwościami metalicznymi. Spa-

wanie metali nieżelaznych i ich stopów nie wymaga używania topników, stosowa-

nych przy innych metodach spawania i będących często źródłem korozji. Metoda

TIG stosowana jest również z powodzeniem do napawania, a w szczególności do na-

pawania nowych i regeneracji zużytych narzędzi, na przykład frezów, tłoczników,

wykrojników.

Metoda cechuje możliwość spawania we wszystkich pozycjach, dobre formowanie

się warstwy graniowej, nieznaczne odkształcenia wobec dużej koncentracji ciepła.

Zwykle spawa się blachy o grubości od 1 do 10 mm.

Istota metody TIG

Łuk jarzy się miedzy elektrodą nietopliwą (wolframową) a przedmiotem spawa-

nym.

Elektrodę, łuk i jeziorko spawalnicze chroni strumień argonu, helu lub mieszanki

tych obojętnych gazów przed szkodliwym działaniem otaczającego powietrza

Spoiwo w kształcie pręta, doprowadzane do miejsca spawania pod kątem około

15°, stapia się w luku podobnie jak to ma miejsce podczas spawania gazowego. Spoi-

wo może też być doprowadzane w sposób ciągły, pod postacią drutu odwijającego się

z bębna. Spawać też można bez dodatku spoiwa.Blachy o grubości do 5 mm spawa się jednowarstwowo.

Z elektrod nietopliwych najbardziej odpowiednią okazała się elektroda wolframo-

wa. Trwałość elektrody wolframowej wynosi około 40 godzin nieprzerwanej pracy.

ŻRÓDŁO PRĄDU

Do spawania metodą TIG stosowane jest zarówno źródło prądu stałego(biegunowość

ujemna, a w jednym tylko przypadku  dodatnia), jak i prądu przemiennego

w zależności od rodzaju materiału rodzimego, przeciwnie niż w przypadku elektrod

otulonych, których biegunowość  zależna jest głównie od rodzaju otuliny. Spoiwo

przeważnie o tym samym składzie co materiał rodzimy.

Metodą TIG, prądem stałym o biegunowości ujemnej spawa się

stale węglowe, stopowe i wysokostopowe  (nierdzewne, kwasoodporne), miedz, ołów,

srebro, tytan, cyrkon i ich stopy. Nie spawa się metali lekkich.

Metodą TIG, prądem stałym o biegunowości dodatniej spawa się metale o trudno topliwej warstwie tlenków małymi napięciami prądu ze wzglądu na silne grzanie się elektrody. 0becnie dotego celu stosuje się jednak przeważnie prąd przemienny.

Metodą TIG, prądem przemiennym spawa się metale pokrywające się

warstewką trudno topliwych tlenków, jak np. aluminium i jego stopy lub magnez

i jego stopy. Prąd przemienny ma własności oczyszczające, czyli zdolność usuwania

warstwy tlenków. W czasie spawania prądem przemiennym, gdy elektroda jest

w okresie ujemnym, następuje małe jej grzanie ewentualnie nawet chłodzenie. Jeśli

jest w okresie dodatnim, a materiał ujemny, następuje katodowe oczyszczenie ma

teriału spawanego. W celu ułatwienia zajarzenia łuku i jego stabilizacji stosuje się

nakładanie prądu wysokiej częstotliwości rzędu od 300 do 500 Hz. Napięcie jałowe

~ 200 V. Koniec elektrody przybiera kształt odcinka kuli łagodnie przechodzącego

w elektrodę.

Podczas spawania prądem stałym na biegun ujemny przypada około 1/3 ilości

wydzielającego się ciepła, a na biegun dodatni 2/3. Elektroda przyłączona do bie-

guna ujemnego jest w daleko mniejszym stopniu obciążona cieplnie, dzięki czemu jej

żywotność znacznie wzrasta, a ponadto nie zachodzi niebezpieczeństwo topnienia się

Koniec elektrody przybiera charakterystyczny kształt smukłego stożka. Przy bie-

gunowości ujemnej, elektrod może być obciążona nawet dziesięciokrotnie więk-

szym natężeniem prądu w p~ r. biegunowości dodatnią lub dwukrotnie

większym w porównaniu ze spawaniem prądem przemiennym,  zachowując swą

wartość użytkową.

Elektroda przyłączona do bieguna dodatniego, wobec bardzo dużego obciążenia.

cieplnego, narażona jest na stapianie się, wskutek czego wolfram może przedostać się do jeziorka. Koniec elektrody przybiera kształt sferyczno-kroplowy.

W wyniku spawania otrzymuje się szerokie lico spoiny i stosunkowo płytkie wtopienie. łuk niepewny, błądzący.

Samoczynnie oczyszczanie się metali lekkich z powłok trudno topliwych tlenków podczas spawania prądem stałym (biegunowość dodatnia) lub obecnie prądem ; . przemiennym tłumaczy  się silną emisją elektronów, rozlużniających i rozpylających warstwę tlenków. Ponadto w związku ze stosunkowo niskąŕ temperaturą parowania. a metalu (na przykład aluminium 2500°C), w porównaniu z temperaturą parowania pokrywających ich tlenków (w przypadku tlenków aluminium 3300°C), tworzące się gazy metalu rozrywajŕ powłokę tlenków.

SPAWANIE PUNKTOWE TIG

Spawanie bez przesuwu żródła ciepła względem materiału spawanego­

Spawanie punktowe metodą TIG polega na wykonywaniu zakładkowych złączy cienkich blach o grubości  do 2 mm ze stali niskowęglowej, węglowej lub stopowej. Metoda ta znalazła zastosowanie między innymi do łączenia cienkich blach z ele­mentami masywnymi, na przykład kształtownikami. Stosowana też jest do spawania  cienkich blach przed spawaniem doczołowym. Z metody tej korzysta się przy produkcji podwozi i karoserii samochodowych.

Spawanie punktowe (jednostronne) TIG wykonuje się za pomocą pistoletu , spawalniczego. Po ręcznym dociśnięciu końcówki pistoletu do blachy i włączeniu regulatora czasu spawania, zajarza się łuk między elektrodą wolframową a blach na przeciagu 0,5 do 1,5s Następuje głębokie miejscowe wtopienie przechadzce przez górną blachę do Elektroda, jarzy się łuk i miejsce spawania chronione są strumieniem przepływającego gazu nieczynnego, na przykład argonu.Na całość urządzenia składa się: źródło prądu stałego lub zmiennego, regulator czasu spawania, pistolet chłodzony wodąŕ łącznie z przewodami - przewodami.: argonowym i wodnym.

4