Przeznaczenie i zasada działania

Urządzenie służy do nanoszenia powłok odpornych na zużycie i korozję, powłok termoizolacyjnych oraz specjalnych powłok funkcjonalnych. Natryskiwanie prowadzi się zarówno znormalizowanymi drutami litymi, kompozytowymi i proszkowymi z różnymi rodzajami wypełniaczy, jak i proszkami metali, stopów, węglików, borków, tlenków i cermetali.

Urządzenie pracuje na prądzie stałym o biegunowości odwrotnej. Od innych konwencjonalnych systemów natryskiwania plazmowego APS (Atmospheric Plasma Spraying) — produkcji Oerlikon Metco, FST, Praxair Surface Technologies i innych — odróżnia je zastosowanie wyniesionej wolframowej elektrody chłodzonej wodą o regulowanym położeniu oraz komory wyładowczej plazmotronu z miedzianymi elektrodami rurowymi, w której jedna z elektrod (dysza plazmotwórcza) jest elektrycznie izolowana od źródła zasilania łuku.

Rozwiązania te zwiększają trwałość dyszy o 40–60 % w porównaniu z konwencjonalnymi dwuelektrodowymi układami plazmotronów z dyszą-anodą (plazmotrony F1, F4MB, 9MB, SG-100 i inne). Można stosować zarówno tradycyjne mieszaniny na bazie Ar i He, jak i mieszaniny na bazie N oraz CO₂ — co jest niemożliwe w konstrukcjach konwencjonalnych z wolframowymi katodami termoemisyjnymi. Ciepło łuku plazmowego jest skutecznie przekazywane cząstkom proszku lub drutu wprowadzanym do strumienia.

Podstawowe parametry procesu

Cechy szczególne

• jako gaz plazmotwórczy można stosować argon, hel, azot i ich mieszaniny — wzajemne oraz z dodatkiem wodoru lub metanu (w niektórych przypadkach pary wodnej). Sprzyja to skutecznemu topieniu i przyspieszaniu cząstek materiału dyspersyjnego: Cu, Ni, W, Mo, WC–Co, Cr₃C₂–NiCr, ZrO₂–YSZ, Al₂O₃ i innych;
• regulacja położenia wyniesionej elektrody zmienia długość łuku — odcinek łuku na wylocie z dyszy wynosi 25–150 mm. Wraz z regulacją składu mieszaniny plazmotwórczej pozwala to zmieniać moc plazmotronu w szerokim zakresie 50–150 kW i tworzyć warunki do topienia oraz przyspieszania praktycznie dowolnego materiału dyspersyjnego;
• regulacja składu gazu plazmotwórczego i jego natężenia przepływu daje szybki, wysokoentalpiowy strumień plazmy o prędkości wypływu M = 0,5–2,0 i entalpii właściwej h₀ = 9–32 kJ/kg. Pozwala to nanosić zarówno gęste powłoki o porowatości poniżej 1 % obj., jak i powłoki o regulowanej porowatości w zakresie 1–15 % obj.;
• plazmotron może pracować w powietrzu, w atmosferze kontrolowanej (ochronnej) oraz w próżni dynamicznej;
• konstrukcja plazmotronu umożliwia pracę zarówno w trybie poddźwiękowym, jak i naddźwiękowym przy liczbie Macha M = 1,5–2,0 i wyższej;
• urządzenie można wyposażyć w jeden z dwóch typów plazmotronów — ze standardową rurową elektrodą-anodą albo ze specjalnym układem elektromagnetycznym, który zwiększa trwałość rurowej elektrody-anody o 30–40 %;
• zwiększony współczynnik wykorzystania materiału: 0,60–0,70 przy natryskiwaniu proszków ceramicznych i 0,60–0,80 przy cermetalowych. Dla porównania konwencjonalna metoda APS z podawaniem proszku na wylot dyszy daje odpowiednio 0,45–0,65 i 0,50–0,75. Zysk wynika z większej długości, przekroju i entalpii strumienia plazmy, co zwiększa stopień i skuteczność nagrzewania proszku;
• możliwe jest stosowanie szerokiej gamy zarówno standardowych proszków, jak i drutów litych, kompozytowych oraz proszkowych; dla materiałów drutowych współczynnik wykorzystania sięga 0,90–0,95.

Specyfikacja zespołów podstawowych i pomocniczych

Opcje dodatkowe (po uzgodnieniu z zamawiającym):

1. plazmotron ze specjalnym układem elektromagnetycznym (o zwiększonej trwałości elektrody-anody) oraz wyniesioną elektrodą o regulowanym położeniu i chłodzeniu wodnym;
2. komora natryskiwania z manipulatorem CNC lub gniazdo zrobotyzowane w izolowanej kabinie;
3. manipulator wyrobu — pozycjoner jedno- lub dwuosiowy;
4. układ chłodzenia wodnego plazmotronu i elektrody regulowanej;
5. rampa z butlami gazów plazmotwórczych.

Podstawowe dane techniczne