OEM плазменное термическое напыление

Когда слышишь про плазменное термическое напыление, сразу представляются ровные блестящие покрытия, но в реальности адгезия слоя зависит от таких мелочей, как влажность в цеху в день обработки. Многие заказчики до сих пор путают технологию с газотермическим напылением, а потом удивляются, почему на краях детали появляются трещины.

Подводные камни при работе с крупными OEM-проектами

В 2018 году мы для ООО Далянь Синьцзиян Индустрия делали партию валов экскаваторов – казалось бы, стандартная задача. Но при плазменном напылении на переходе от шестерни к шейке постоянно отслаивался карбид вольфрама. Оказалось, геометрия не учитывала перепад температур в 2700°C.

Пришлось разрабатывать переходной слой с градиентом коэффициента теплового расширения. Использовали никель-хромовый сплав с добавлением иттрия, но первые образцы давали пористость до 15%. Помню, как технолог предлагал уменьшить шаг напыления, но это увеличивало риск перегрева основы.

В итоге остановились на предварительном подогреве заготовок до 180°C в вакуумной печи – решение простое, но именно его не хватало в исходном ТЗ. Такие нюансы редко прописывают в учебниках.

Оборудование и его капризы

Наш цех в Даляне использует установки Sulzer Metco, но даже они требуют тонкой настройки. Например, при напылении цилиндров гидравлики для морской техники постоянно сталкивались с конденсацией паров на сопле плазмотрона.

Решили проблему добавлением в камеру осушенного воздуха – банально, но до этого неделю проверяли всё кроме влажности подаваемых газов. Сейчас в OEM плазменное напыление всегда включаем контроль точки росы в протоколах.

Кстати, трехкоординатные измерительные машины в нашем распоряжении часто не видят микротрещины в зоне термического влияния. Приходится дополнять ультразвуковым контролем, особенно для ответственных узлов.

Материаловедческие тонкости

Работая с плазменным напылением для нефтяных вышек, обнаружили интересный эффект: никелевые сплавы с алюминием дают разную адгезию в зависимости от содержания кислорода в плазмообразующем газе. При 12% O2 прочность сцепления падала на 40%.

Это стало проблемой при сертификации покрытий для арктического оборудования. Пришлось пересматривать всю рецептуру порошков, хотя изначально заказчик требовал просто 'стойкое к коррозии покрытие'.

Сейчас для морских применений используем композиты на основе карбида хрома с кобальтовой связкой – дорого, но дает стабильный результат при температурах до -60°C.

Технологические провалы и уроки

В 2021 пробовали наносить керамические покрытия на титановые лопатки компрессоров. После термического напыления появились микроскопические отслоения, которые не выявлялись при стандартном контроле.

Через 200 часов работы в имитаторе морской атмосферы эти дефекты прогрессировали в сквозные трещины. Анализ показал – виноват остаточный стресс от быстрого охлаждения. Теперь для титана всегда применяем ступенчатый отжиг.

Этот случай заставил нас пересмотреть подход к контролю качества. Теперь используем не только рентген, но и термографию для выявления скрытых дефектов.

Практические советы по выбору параметров

Мощность плазмотрона – не панацея. Для тонкостенных деталей (менее 3 мм) лучше работать на пониженных токах 400-500А, иначе войдет в основу. Проверено на теплообменниках для судовых двигателей.

Скорость подачи порошка – критичный параметр. При напылении карбида вольфрама для штампов уменьшение скорости с 45 до 38 г/мин повысило износостойкость на 25%, хотя увеличило время обработки.

Дистанция напыления – золотое сечение 100-120 мм для большинства сталей. Но для алюминиевых сплавов лучше 80-90 мм, иначе теряется кинетическая энергия частиц.

Перспективы развития технологии

Сейчас экспериментируем с гибридными методами – комбинируем плазменное напыление с лазерной обработкой. Особенно перспективно для ремонта дорогостоящих пресс-форм.

В ООО Далянь Синьцзиян Индустрия недавно запустили линию для восстановления коленвалов судовых дизелей. Экономия по сравнению с заменой – около 60%, но пришлось разработать специальный техпроцесс для чугунных оснований.

Думаю, будущее за адаптивными системами с обратной связью по температуре поверхности. Пока такие решения дороги, но для аэрокосмической отрасли уже экономически оправданы.