Технология плазменного напыления в Китае

Когда слышишь про плазменное напыление в Китае, первое, что приходит в голову — дешёвые аналоги и кустарные установки. Но за последние десять лет всё перевернулось: те же даляньские производства вроде ООО Далянь Синьцзиян Индустрия доказали, что можно делать системы, которые держат стабильность плазмы даже при серийных заказах на тысячи деталей.

Как мы пришли к стабильности дуги

Помню, в 2015 году на тестовом запуске в том же Синьцзияне плазма гасла каждые два часа — вибрация подачи газа, нестабильность катодов. Тогда инженеры неделями сидели над переделкой блока охлаждения сопла, и в итоге отказались от стандартных керамических вставок, перейдя на сборные медные с градиентным напылением. Это не из учебников, это родилось в цеху при -20°C зимой, когда оборудование корежило от перепадов температур.

Сейчас их установки дают отклонение по толщине слоя не более ±3% даже на сложных геометриях — например, при напылении рабочих лопаток турбин. Но путь к этому был через брак: в 2018-м партия из 200 распылителей для цементных печей пошла с отслоением из-за неправильного подбора скорости подачи порошка. Пришлось вручную перебирать параметры в PLC-контроллерах, и тогда же появилась их фирменная система дозирования с двойной аэродинамической стабилизацией.

Кстати, о температуре — в цехах с постоянной температурой у них стоит своя система вентиляции, которая держит +23°C даже при 35-градусной жаре снаружи. Для плазменного напыления это критично: малейший перегрев ведёт к окислению порошка ещё в факеле.

Оборудование, которое не найти в каталогах

Если посмотреть на их парк — 102 единицы, включая ЧПУ и измерительные машины — кажется, всё как у всех. Но главное скрыто: модифицированные плазмотроны с принудительной стабилизацией дуги через магнитное поле. Таких в открытых продажах нет, собирали сами, опираясь на старые советские наработки по Лaval-соплам.

Вот пример: для напыления карбида вольфрама на штоки гидроцилиндров они используют не стандартный аргон, а смесь аргона с 12% водорода — это снижает окисление, но требует переделки всей газовой магистрали. Пришлось ставить дополнительные редукторы с подогревом, чтобы избежать конденсата.

Или по порошкам — большинство китайских производителей закупают готовые составы, а здесь с 2019 года запустили собственную линию грануляции. Мелочь? Нет, именно это позволило им выиграть тендер на покрытие опор моста в Шанхае — требовалась адгезия к сталежелезобетону при циклических нагрузках.

Где ломаются даже проверенные технологии

Часто думают, что плазменное напыление — это просто перенести порошок на поверхность. Но в морских условиях, например для судовых валов, основной враг — не коррозия, а кавитация. Стандартные никель-хромовые покрытия держались максимум год, пока не начали экспериментировать с послойным напылением: сначала молибден для адгезии, потом карбид хрома, поверх — тефлоновый композит. Ресурс вырос втрое, но пришлось полностью менять систему подачи — два порошковых дозатора работают в противофазе.

Ещё один нюанс — подготовка поверхности. Пескоструйная обработка даёт шероховатость, но для ответственных узлов типа подшипников скольжения нужна точная геометрия. Здесь перешли на гидроабразивную резку с последующей активацией плазмой низкого давления — техпроцесс, который нигде открыто не описан, родился из-за брака на заказ для ветротурбин.

И да, экономика: их цех с постоянной температурой в 1000 м2 — не роскошь, а необходимость. Пыль от шлифовки оседает на деталях и убивает адгезию. Пришлось проектировать систему вентиляции с ламинарными потоками — сейчас это один из немногих цехов в Китае, где можно напылять слои тоньше 50 микрон без риска включений.

Люди против автоматики

Несмотря на все ЧПУ и роботов, ключевые операции — например, настройка плазмотрона — до сих пор делаются вручную. Старший техник по звуку дуги определяет, стабилен ли разряд. Компьютер фиксирует параметры, но последнее слово — за человеком, который помнит, как в 2000-х плавились медные сопла из-за скачков напряжения.

Вот почему в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия из 122 сотрудников почти треть — это люди с 15-летним стажем именно в плазменном напылении. Они же тренируют молодых: учат не по ГОСТам, а по реальным случаям — например, как отличить нормальный износ сопла от критического по изменению цвета факела.

Автоматизация, конечно, есть — трёхкоординатные измерительные машины контролируют каждую деталь. Но если алгоритм показывает отклонение, инженер сначала перепроверяет вручную, а уже потом корректирует программу. Это дороже, но спасает от массового брака, как было в 2016-м с партией для немецкого завода — тогда софт не учел люфт в подающем механизме, и 400 деталей пошли под переплавку.

Что в итоге вышло на рынок

Сейчас их установки работают в 12 странах, включая Россию и Казахстан. Но главное — не экспорт, а то, что они смогли адаптировать плазменное напыление для массового производства. Например, для автомобильных клапанов — раньше считалось, что плазма слишком медленная для конвейера. Сделали многоканальные головки, которые напыляют сразу четыре детали, и скорость выросла до 120 деталей в час.

Или по ремонту — восстановление коленвалов экскаваторов: стандартная наплавка вела к деформации, а плазма с подогревом до 200°C даёт припуск всего 0,3 мм, который потом снимается шлифовкой без потери прочности.

Думаю, следующий шаг — это интеграция с IoT, чтобы удалённо мониторить износ электродов. Уже тестируют систему, которая по изменению напряжения предсказывает замену катода за 20 часов до полного выхода из строя. Но это пока лаборатория — в цехах такие решения приживаются медленно, потому что любая сложность — это риск остановки линии.