Одним из путей восстановления и увеличения ресурса деталей машин и оборудования является нанесение на их изношенные поверхности износостойких покрытий плазменной наплавкой. Этот способ получил распространение благодаря возможности получать качественные покрытия с высокой износостойкостью за счет использования большой номенклатуры высоколегированных порошковых наплавочных материалов при низкой степени их перемешивания с основным материалом детали. Высокая концентрация энергии плазменной дуги обеспечивает нанесение на поверхности износостойких покрытий и качественное сплавление основного и наплавляемого материалов с регулируемой глубиной проплавления металла детали [1–4].
Важным элементом оборудования для плазменной наплавки является плазмотрон.
Размеры плазмотрона определяются наличием в нем электрода и плазмообразующего сопла, а также системы подачи и распределения плазмообразующего, транспортирующего, защитного газов, системы охлаждения всех перечисленных элементов [2, 4, 5].
Для подачи порошковых наплавочных материалов в плазменную дугу применяют различные схемы, которые влияют на стабильность работы плазмотрона, качество получаемых покрытий, эффективность использования наплавочного порошка, расход газов [2–8].
Конструкции плазмотронов для плазменной наплавки постоянным током прямой полярности в среде инертного газа аргона можно условно классифицировать по системе подачи порошкового наплавочного материала на несколько групп.
С использованием последней схемы подачи порошкового материала в ООО «Техноплазма» разработана серия плазмотронов, позволяющих проводить наплавку изношенных поверхностей в ограниченном пространстве конструктивно сложных деталей (шеек коленчатых валов, опорных шеек валов тормозных, крестовин и других деталей). Система охлаждения этих плазмотронов сформирована за счет полостей отверстий и пазов, образованных вокруг плазмообразующего сопла и электрода плазмотрона. Система газовой защиты также сформирована с помощью отверстий, образованных вокруг плазмообразующего сопла.
В плазмотроне ПД-012 одно из отверстий выделено для подачи порошкового материала в зону расплавленного основного материала детали. Плазмотрон имеет малые габариты в поперечном сечении. Габаритные размеры без присоединительных трубок (ширина 16 мм, высота 54 мм, длина 38 мм). Работает на прямой полярности при максимальном токе дуги 200А. В нем используется электрод WL-20, ISO 6848, плазмообразующее сопло диаметром 4мм. При наплавке применяется порошок сферической формы 100…300 мкм. Рекомендуемое расстояние от торца защитного сопла до поверхности детали составляет 10…14 мм. Производительность наплавки составляет до 2 кг/час. Ресурс работы плазмотрона ПД-012 достигает 500 часов при ПВ 70 %.
Плазмотрон ПД-008 и его модификации хорошо зарекомендовали себя при наплавке с подачей порошка по способу 4, в котором порошок в плазменную дугу подается через дюзу, расположенную вне плазмотрона. Коэффициент использования порошкового наплавочного материала составляет около 90 %. Габаритные размеры без присоединительных трубок (ширина 16 мм, высота 48 мм, длина 35 мм). Работает на прямой полярности при максимальном токе дуги 250А. В нем используется электрод WL-20, ISO 6848, плазмообразующее сопло диаметром 4мм. При наплавке применяется порошок сферической формы 40…200 мкм. Рекомендуемое расстояние от торца защитного сопла до поверхности детали составляет 10…14 мм. Производительность наплавки составляет до 3 кг/час. Плазмотрон применяется при наплавке пальцев ковшей экскаваторов и спецтехники, осей, валов, других цилиндрических деталей диаметром до 85 мм.
Представленные плазмотроны серии ПД имеют простую конструкцию, состоят из шести основных деталей и стандартных винтов их крепления, низкие эксплуатационные затраты.