Китайский производитель плазменного напыления титана

Когда слышишь про китайский производитель плазменного напыления титана, сразу представляется конвейер с роботами — но на деле всё часто упирается в температуру цеха и человеческий глаз. Расскажу, как это работает у нас в Даляне.

Почему титан и почему именно плазма

Титан — не алюминий, его адгезия к подложке требует не просто нагрева, а контролируемого плавления поверхностного слоя. Многие заказчики думают, что плазменное напыление — это 'посыпал порошком и готово', но если скорость подачи газа на горелке хотя бы на 5% ниже нормы — получится не покрытие, а крошка.

У нас в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия стоит старая немецкая установка GTV — я её и люблю, и ругаю. Например, в прошлом месяце пришлось трижды перезапускать процесс для детали турбины: проблема была не в аппаратуре, а в том, что порошок титана пролежал на складе при влажности 70% — частицы слиплись, и сопло забивалось каждые 20 минут.

Кстати, про цех с постоянной температурой: у нас он 1000 м2, но летом кондиционеры не всегда справляются. При +27°C плазма начинает 'плясать', и толщина слоя на краях детали отличается на 30–40 микрон. Приходится ставить дополнительные экраны — мелочь, а влияет.

Оборудование и его причуды

Из 102 единиц оборудования только 12 заняты непосредственно напылением. Остальное — это фрезерные центры Doosan, измерительные машины Tesa… Но если говорить про плазменное напыление, ключевое — это порошковый питатель. У нас два типа: вихревой и шнековый. Для титана лучше вихревой, но он чувствителен к вибрации — когда в соседнем пролёте грузчики разгружали сталь, установка выдавала брак три дня подряд.

Запомнился случай с лопаткой гидротурбины для Саяно-Шушенской ГЭС. Техзадание требовало толщину 0,8 мм, но при первом запуске покрытие отслоилось после термоциклирования. Оказалось, проблема в скорости охлаждения — титан успевал окислиться на границе слоя. Добавили камеру с аргонной средой — и только тогда прошли испытания.

Кстати, про ЧПУ: многие думают, что автоматика решает всё. Но манипулятор плазменной горелки не может 'видеть' микротрещины на поверхности. Поэтому оператор всегда держит на контроле визуальную картинку через тепловизор — вот где нужен опыт, а не инструкция.

Люди и процессы

У нас 122 сотрудника, но только 8 имеют доступ к настройке режимов напыления. Самый опытный — Ли Минь, работает с 1997 года. Он может по звуку плазмы определить, когда пора менять сопло. Однажды сэкономил целую смену, заметив характерный свист ещё до срабатывания датчиков.

Молодые инженеры часто перестраховываются — выставляют мощность плазмы на 10–15% ниже рекомендуемой 'чтобы не прожечь'. Но для титана это ошибка: недостаточная температура приводит к пористости. Пришлось ввести правило: первые три детали нового захода проверяем разрушающим методом — спиливаем образец и смотрим под микроскопом.

Кстати, про обучение: мы не отправляем людей в Германию, как многие. Считаю, что наши технологии уже адаптированы под местные условия. Вместо этого устроили обмен с томским заводом — их специалисты приезжали смотреть на наши решения по напылению сложнопрофильных деталей.

Конкретные кейсы и провалы

В 2018 году пробовали делать покрытие для хирургических имплантов. Технология та же — плазменное напыление титана, но требования к чистоте другие. Пришлось переоборудовать целый участок: установить ламинарные потоки, фильтры HEPA. И всё равно провал — биосовместимость не прошла из-за микровключений вольфрама с электродов. Пришлось заказывать специальные электроды из гафния — в три раза дороже.

А вот успешный пример: роторные валы для буровых установок. Заказчик жаловался на абразивный износ. Добавили в титановый порошок 7% карбида вольфрама — и ресурс вырос с 800 до 2500 часов. Правда, пришлось модернизировать систему подачи: карбид тяжелее, осаждался в трубках.

Самое сложное — объяснить заказчику, что идеально гладкое покрытие титана не всегда нужно. Для некоторых применений шероховатость Ra 12–15 мкм лучше — улучшается адгезия следующего слоя. Присылали как-то деталь авиационного клапана, требовали Ra 3 мкм. Убедили оставить 8 — и после испытаний на усталость заказчик сам попросил для следующих партий делать 10–12.

Про экономику и перспективы

Наш завод в Даляне построен в 1993 году, и 90 миллионов юаней инвестиций — это не только стены. Например, система рециркуляции газа плазменной горелки окупилась за два года — аргон дорожает каждый квартал.

Сейчас пробуем напыление на алюминий — технология сложная из-за разницы температур плавления. Пока стабильно получается только на подогретых до 200°C заготовках. Думаем над индукционным подогревом прямо в камере.

И да, китайский производитель — это не всегда дешево. Наши цены на 15–20% выше средних по рынку. Но когда заказчик видит, что мы отгружаем детали с полным пакетом метрических данных по каждому квадратному сантиметру покрытия — обычно соглашаются. Ведь проще заплатить один раз, чем переделывать узел стоимостью в десятки тысяч долларов.