Плазменное покрытие знаменитого металлического оборудования

Если честно, когда слышу про плазменное покрытие, сразу вспоминаю, сколько людей до сих пор путает его с обычным напылением. Ладно, попробую объяснить на пальцах, но без воды.

Что на самом деле скрывается за термином

Вот работаем мы в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия с 1993 года, и каждый раз приходится заказчикам растолковывать: плазма – это не просто 'покрасить металл'. Здесь важен контроль температуры на уровне молекулярной адгезии. В нашем цеху с постоянной температурой в 1000 м2 как раз добиваемся такого эффекта.

Была история с крыльчаткой насоса для химического производства – заказчик требовал устойчивости к хлоридам. Думали, увеличим толщину слоя, но при перегреве появились микротрещины. Пришлось переделывать с другим газовым составом.

Кстати, часто упускают момент подготовки поверхности. У нас трёхкоординатные измерительные машины показывают: если шероховатость меньше Ra 1,6, адгезия падает на 30%. Приходится либо пескоструить, либо использовать травление.

Оборудование и его капризы

Из 102 единиц оборудования особенно придирчивы плазменные установки. Помню, для валов прокатного стана пробовали менять расстояние сопла – при слишком близком расположении появлялись окисные включения.

В сборочном цеху 2000 м2 иногда сталкиваемся с деформацией тонкостенных деталей. Решение нашли эмпирически: предварительный нагрев до 150°C и ступенчатое охлаждение. Не по ГОСТу, зато работает.

Координатные станки с ЧПУ хороши, но для сложных геометрий (типа турбинных лопаток) приходится делать 3-4 прохода с разными углами. Иначе в пазах остаются непрокрасы.

Материаловедческие нюансы

С нержавеющими сталями особая история – многие забывают, что после плазменного покрытия теряется коррозионная стойкость базового металла в зоне термического влияния. Приходится добавлять промежуточные слои.

Для титановых сплавов вообще отдельная песня. Стандартные порошки WC-Co не подходят – возникает хрупкая фаза. Используем никель-хромовые присадочные материалы, хотя это дороже.

Алюминиевые сплавы вообще капризничают – температура плавления покрытия часто выше, чем у основы. Спасаемся импульсным режимом плазмотрона.

Практические кейсы из опыта

В 2018 году делали покрытие для штампов горячего деформирования. Заказчик жаловался на отслоения после 2000 циклов. Оказалось, проблема в остаточных напряжениях – помог отжиг при 650°C.

Для пищевого оборудования часто просят цветное покрытие. Технологически сложно, но нашли решение через легирование кремнием – дает стабильный серо-голубой оттенок.

Сейчас вот экспериментируем с градиентными покрытиями для деталей бурового оборудования. Пока стабильность не идеальная – то адгезия падает, то пористость повышается.

Экономика и технологические компромиссы

При площади завода 8000 м2 и таких мощностях могли бы брать больше заказов, но сознательно ограничиваем объем – контроль качества требует времени. Особенно для ответственных узлов.

Из 122 сотрудников только 8 допущены к работе с плазменными установками. Подготовка специалиста занимает около года – нужно знать и металловедение, и газодинамику, и электротехнику.

Инвесторы иногда предлагают автоматизировать процесс, но для штучных изделий это невыгодно – переналадка занимает больше времени, чем сама обработка.

Перспективы и ограничения

Сейчас активно смотрим в сторону наноструктурированных покрытий – теоретически дают прирост износостойкости до 40%. Но пока не можем решить проблему с однородностью нанесения.

Для крупногабаритного металлического оборудования остаются сложности с термоискажением. Приходится разрабатывать индивидуальные технологические карты для каждого изделия.

Коллеги из других цехов иногда спрашивают, почему не переходим на лазерное напыление. Отвечаю: для ремонтных работ и восстановления геометрии плазма пока незаменима – позволяет работать с локальными дефектами без разборки узлов.