Плазменное напыление цилиндров двигателей в Китае

Если говорить про плазменное напыление в КНР, многие сразу представляют гигантские заводы с роботами-манипуляторами. Но в реальности, особенно для цилиндров двигателей, процесс часто идет в цехах с температурным контролем, где оператор вручную корректирует угол напыления. У нас в Даляне, например, даже на современных линиях сохраняется эта практика — потому что геометрия цилиндра не всегда идеальна после литья, и автоматика просто не видит микродефекты.

Технологические нюансы, которые не пишут в учебниках

Когда мы в ООО 'Далянь Синьцзиян Индустрия' запускали линию по плазменному напылению цилиндров в 2015-м, столкнулись с проблемой пористости покрытия. Теоретически, параметры были по ГОСТу, но на практике — при температурах выше 200°C в дизельных двигателях начиналось отслоение. Пришлось перебирать три марки порошков, пока не остановились на сплаве NiCr-Cr3C2 с добавкой 8% кобальта. Да, дороже, но для судовых двигателей — единственный вариант.

Кстати, про цех с постоянной температурой: у нас под него отведено 1000 м2, но даже там летом при +35°C на улице система кондиционирования не всегда справляется. Приходится снижать мощность плазмотрона на 15%, иначе неравномерность напыления по краям цилиндра достигает 0.1 мм — для прецизионных моторов это критично.

Один раз попробовали сэкономить на газе-носителе — взяли аргон с примесью азота. Результат: на стенках цилиндров появились микротрещины, которые видны только под электронным микроскопом. Партию в 80 штук пришлось утилизировать. С техпадением в 3% по браку смирились — технология требует жертв.

Оборудование и его капризы

Из 102 единиц оборудования в нашем парке непосредственно для плазменного напыления задействованы только 7 установок. Самая старая — немецкая GTV MF-P 1000, 2010 года, но её мы не списываем, потому что для ремонта крупногабаритных цилиндров (диаметром от 400 мм) она даёт более стабильный плазменный поток, чем новые китайские аналоги.

Трёхкоординатная измерительная машина Hexagon у нас работает в основном для контроля геометрии после напыления, но честно говоря, при толщине покрытия 0.15-0.3 мм она часто 'не видит' неравномерность адгезии. Поэтому дополнительно используем ультразвуковой контроль — старый добрый УД2-70, хотя его погрешность ±5%.

Вот интересно: когда переходили на ЧПУ-обработку после напыления, столкнулись с тем, что инструмент изнашивается на 40% быстрее. Оказалось, частицы карбидов из покрытия работают как абразив. Пришлось разрабатывать специальные режимы резания с минимальной подачей.

Кейсы из практики Далянь Синьцзиян

В 2021 году делали партию цилиндров для судовых двигателей WinGD — заказчик требовал ресурс 24 000 моточасов. После стандартного цикла плазменного напыления провели хонингование алмазными головками, но на тестах появилось задирание. Разобрались — проблема была в субмикронной шероховатости, которую не улавливал профайлометр. Пришлось дорабатывать вручную полировочными пастами.

Ещё запомнился случай с цилиндрами для локомотивных двигателей: при напылении на изношенные поверхности (восстановление вместо замены) плазма 'просаживалась' в местах с микротрещинами. Решение нашли эмпирически — предварительная наплавка никелевой подложки толщиной всего 0.05 мм. Добавило этап, но снизило брак на 12%.

Кстати, про площадь завода: 8000 м2 звучит солидно, но под склад готовой продукции у нас отведено всего 600 м2. Цилиндры после плазменного напыления хранятся не более 2 недель — дальше начинается окисление даже в инертной атмосфере. Поэтому работаем строго под заказ.

Персонал и его влияние на качество

Из 122 сотрудников только 8 допущены к установкам плазменного напыления. При этом трое из них — возрастом за 50, работают ещё с советскими установками УПУ-3Д. Их опыт часто выручает: например, когда датчики показывают стабильные параметры, а они по цвету плазмы определяют, что пора менять сопло.

Молодые специалисты после вузов сначала 3 месяца учатся на тренажёре — старой списанной установке, где отрабатывают движение горелкой. Самая частая ошибка новичков — резкое изменение скорости в зоне перекрытия passes, что даёт локальный перегрев.

Зарплата оператора установки у нас около 2500 юаней в месяц, что для Даляня неплохо, но текучка всё равно есть. Особенно после инцидента с тепловым ударом — летом в защитном костюме у поста температура доходит до 45°C.

Экономические реалии и перспективы

При общих инвестициях в 90 миллионов юаней окупаемость линии плазменного напыления составила почти 6 лет. Сейчас она приносит около 15% прибыли, в основном за счёт восстановления импортных цилиндров — немецкие и японские аналоги стоят в 3 раза дороже.

Интересно, что с 2020 года пошёл рост заказов на цилиндры для газопоршневых электростанций — там требования к теплостойкости покрытия выше. Пришлось модернизировать камеры охлаждения, иначе при непрерывной работе свыше 72 часов появлялась термическая усталость.

Сейчас пробуем наносить многослойные покрытия — сначала медь для теплопроводности, потом никелевый сплав. Но это уже для спецзаказов, так как стоимость процесса возрастает на 30%. В массовом производстве пока невыгодно.

Что в сухом остатке

Если обобщить наш опыт в ООО 'Далянь Синьцзиян Индустрия' — плазменное напыление цилиндров в Китае это не про высокие технологии, а про устойчивость процесса. Немецкое оборудование 10-летней давности часто надёжнее нового китайского, ручной контроль необходим даже при полной автоматизации, а экономия на материалах всегда выходит боком.

Перспективы вижу в гибридных технологиях — например, комбинация плазменного напыления с лазерной обработкой, но это потребует полной перестройки производственной цепочки. Пока рассматриваем пилотный проект на одной из линий.

Главный вывод: даже при площади завода в 8000 м2 и 102 единицах оборудования, успех определяют 8 операторов у плазмотронов. Их глаза и руки — пока что самый точный измерительный прибор.