Ремонт частей плазменного напыления OEM

Если честно, в 90% случаев клиенты приносят детали с разрушенным плазменным напылением уже в состоянии, когда проще сделать новую. Но вот загвоздка — серийное производство останавливать никто не будет, а ждать 3 месяца замену от производителя экономически убийственно. Мы в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия через это прошли: в 2015 году для бурового оборудования пришлось восстанавливать направляющие с износом в 0.8 мм, где завод-изготовитель давал гарантию только на оригинальные детали.

Почему OEM-ремонт сложнее, чем кажется

Когда только начали заниматься ремонтом OEM, думали — сними старый слой, нанеси новый. Реальность оказалась жестче: например, для деталей компрессоров Siemens нужно было точно повторить не только толщину покрытия, но и градиент твердости в переходном слое. Лабораторный анализ показал, что заводской слой имел три подспоя с разным содержанием карбидов.

Как-то раз для турбины GE Power пришлось 4 раза переделывать — заказчик жаловался на вибрации. Оказалось, мы не учли остаточные напряжения после шлифовки, которые меняли посадку на 0.05 мм. Пришлось разрабатывать свой цикл термического отдыха.

Сейчас в нашем цеху с постоянной температурой на 1000 м2 держим 22±1°C именно из-за таких случаев. Особенно критично для крупногабаритных деталей — тот же вал весом под 2 тонны при перепаде в 3 градуса меняет геометрию на величину, съедающую весь запас по толщине напыления.

Оборудование и его подводные камни

Из 102 единиц оборудования особенно выручают обрабатывающие центры DMG MORI — без них прецизионная механическая обработка после напыления была бы невозможна. Но даже с ними бывают нюансы: например, при восстановлении шестерен для горной техники пришлось модифицировать программу ЧПУ, чтобы компенсировать упругие деформации слоя.

Трехкоординатная измерительная машина Hexagon — вообще отдельная история. Без нее мы бы никогда не вышли на допуски в 0.01 мм для деталей гидравлических систем. Помню, как для ремонта поршня насоса давление в 350 бар выявляло микропоры в покрытии, которые на координатно-измерительной машине были видны только при сканировании с шагом 0.1 мм.

А вот со станками плазменного напыления пришлось экспериментировать — заводские установки часто не подходят для ремонта. Переделали подачу порошка, чтобы работать с деталями сложной геометрии. Особенно сложно с полостями типа улиток турбин.

Материалы — где мы ошибались

В 2018 году попробовали использовать китайские порошки для напыления — вроде бы химический состав совпадал с оригинальным Metco. Но через 200 часов работы в дизельном двигателе покрытие начало отслаиваться. Лабораторный анализ показал разницу в форме частиц — сферичность была 0.7 против 0.9 у оригинала, что влияло на плотность.

Сейчас работаем только с проверенными поставщиками, но и там бывают сюрпризы. Последний случай — партия порошка с повышенным содержанием кислорода, из-за чего в покрытии образовывались оксидные включения. Пришлось разработать методику вакуумной обработки перед напылением.

Для особо ответственных деталей типа валов роторов теперь всегда делаем тестовые образцы — режем кусок изношенной детали и наносим покрытие в тех же режимах. Только после испытаний на адгезию и микротвердость беремся за саму деталь.

Кейсы из практики

В 2021 году ремонтировали коленвал судового дизеля — износ шеек достиг 1.2 мм. Завод-изготовитель предлагал только замену с ожиданием 6 месяцев. Мы восстановили плазменным напылением, но пришлось разработать специальную технологию охлаждения — деталь массой 3.5 тонны при нагреве выше 150°C начинала 'вести'.

Другой запоминающийся случай — восстановление направляющих для пресс-форм литья под давлением. Там проблема была в термической усталости — обычное покрытие трескалось после 5000 циклов. Пришлось создавать композитный слой с градиентными свойствами, сейчас такие выдерживают более 20000 циклов.

А вот с гидроцилиндрами для экскаваторов сначала провалились — не учли, что в полевых условиях масло содержит абразивные частицы. Стандартное покрытие стиралось за месяц. Решение нашли, добавив карбид вольфрама в поверхностный слой, но процент пришлось подбирать экспериментально — слишком твердый слой вызывал проблемы с адгезией.

Что изменилось за 30 лет работы

Когда начинали в 1993 году в Даляньской зоне экономического развития, даже представить не могли, что ремонт OEM станет таким технологичным. Тогда главным было 'чтобы работало', сейчас — 'чтобы работало как оригинал или лучше'.

Самый большой прорыв — в диагностике. Раньше определяли износ на глаз и штангенциркулем, сейчас используем 3D-сканирование и электронную микроскопию. Это позволило понимать не только геометрию износа, но и его причины.

Из организационных моментов — создали систему учета истории ремонта каждой детали. Особенно важно для вращающихся деталей — знаем, сколько циклов восстановления она прошла, какие материалы использовались. Это помогает прогнозировать ресурс.

Перспективы и ограничения

Сейчас активно экспериментируем с гибридными технологиями — комбинация плазменного напыления с лазерной обработкой. Например, для деталей авиационных двигателей получаем плотность покрытия до 99.5%, что близко к литым деталям.

Но есть и принципиальные ограничения — баббитовые вкладыши или детали с глубокой цементацией мы не беремся восстанавливать. Экономически нецелесообразно, да и характеристики не гарантируем.

Из новых направлений — восстановление деталей additive manufacturing, но это уже совсем другая история с другими проблемами. Хотя некоторые подходы из 3D-печати начинаем применять и в традиционном напылении — например, контролируемое структурирование поверхности.