प्लाज्मा सरफेसिंग: उपकरण और प्रक्रिया प्रौद्योगिकी

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

सामग्री इंजीनियरों के लिए प्लाज्मा सरफेसिंग की दक्षता और समस्याएं अत्यंत तीव्र हैं। इस तकनीक के लिए धन्यवाद, न केवल सेवा जीवन और अत्यधिक लोड किए गए भागों और असेंबली की विश्वसनीयता में वृद्धि करना संभव है, बल्कि पुनर्स्थापित करने के लिए, ऐसा लगता है कि एक सौ प्रतिशत खराब और नष्ट उत्पादों को बहाल करना संभव है।

प्रौद्योगिकी प्रक्रिया में प्लाज्मा सरफेसिंग की शुरूआत से इंजीनियरिंग उत्पादों की प्रतिस्पर्धात्मकता में काफी वृद्धि हुई है। प्रक्रिया मौलिक रूप से नई नहीं है और लंबे समय से इसका उपयोग किया जा रहा है। लेकिन यह अपनी तकनीकी क्षमताओं में लगातार सुधार और विस्तार कर रहा है।

सामान्य प्रावधान

प्लाज्मा एक आयनित गैस है। यह विश्वसनीय रूप से ज्ञात है कि गैस के अणुओं पर विद्युत, थर्मल या यांत्रिक प्रभावों के परिणामस्वरूप विभिन्न तरीकों से प्लाज्मा प्राप्त किया जा सकता है। इसके निर्माण के लिए धनात्मक परमाणुओं से ऋणावेशित इलेक्ट्रॉनों को अलग करना आवश्यक है।

कुछ स्रोतों में आप पा सकते हैंजानकारी है कि प्लाज्मा ठोस, तरल और गैसीय के साथ-साथ पदार्थ के एकत्रीकरण की चौथी अवस्था है। आयनित गैस में कई उपयोगी गुण होते हैं और इसका उपयोग विज्ञान और प्रौद्योगिकी की कई शाखाओं में किया जाता है: भारी भार वाले उत्पादों को बहाल करने और कठोर करने के लिए धातुओं और मिश्र धातुओं के प्लाज्मा सरफेसिंग, जो प्रसार संतृप्ति के लिए एक चमक निर्वहन में आयन-प्लाज्मा नाइट्राइडिंग का अनुभव करते हैं। और रासायनिक प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन के लिए भागों की सतहों का सख्त होना। अचार बनाना (इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण प्रौद्योगिकी में प्रयुक्त)।

काम की तैयारी

सरफेसिंग शुरू करने से पहले, आपको उपकरण लगाने होंगे। संदर्भ डेटा के अनुसार, बर्नर नोजल के झुकाव के सही कोण को उत्पाद की सतह पर चुनना और सेट करना आवश्यक है, बर्नर के अंत से भाग तक की दूरी को संरेखित करें (यह 5 से 8 तक होना चाहिए) मिलीमीटर) और तार डालें (यदि तार सामग्री सामने आ रही है)।

यदि अनुप्रस्थ दिशाओं में नोजल के उतार-चढ़ाव से सरफेसिंग की जाएगी, तो सिर को इस तरह से सेट करना आवश्यक है कि वेल्ड के उतार-चढ़ाव के आयाम के चरम बिंदुओं के बीच में वेल्ड बिल्कुल बीच में हो सिर। उस तंत्र को समायोजित करना भी आवश्यक है जो सिर के दोलकीय आंदोलनों की आवृत्ति और परिमाण निर्धारित करता है।

प्लाज्मा आर्क सरफेसिंग टेक्नोलॉजी

सरफेसिंग प्रक्रिया काफी सरल है और इसे किसी भी अनुभवी वेल्डर द्वारा सफलतापूर्वक किया जा सकता है। हालाँकि, उसे आवश्यकता हैअधिकतम एकाग्रता और ध्यान देने वाला। अन्यथा, आप आसानी से वर्कपीस को बर्बाद कर सकते हैं।

कार्यशील गैस को आयनित करने के लिए एक शक्तिशाली आर्क डिस्चार्ज का उपयोग किया जाता है। कार्यशील गैस मिश्रण के जेट पर विद्युत चाप के ऊष्मीय प्रभाव के कारण धनात्मक आवेशित परमाणुओं से ऋणात्मक इलेक्ट्रॉनों का पृथक्करण किया जाता है। हालांकि, कई स्थितियों में, प्रवाह न केवल थर्मल आयनीकरण के प्रभाव में संभव है, बल्कि एक शक्तिशाली विद्युत क्षेत्र के प्रभाव के कारण भी संभव है।

20-25 वायुमंडल के दबाव में गैस की आपूर्ति की जाती है। इसके आयनीकरण के लिए लगभग 500 एम्पीयर की धारा के साथ 120-160 वोल्ट के वोल्टेज की आवश्यकता होती है। धनावेशित आयन चुंबकीय क्षेत्र द्वारा कब्जा कर लिए जाते हैं और कैथोड की ओर भागते हैं। प्राथमिक कणों की गति और गतिज ऊर्जा इतनी अधिक होती है कि जब वे धातु से टकराते हैं, तो वे इसे एक बड़ा तापमान देने में सक्षम होते हैं - +10 … +18,000 डिग्री सेल्सियस से। इस मामले में, आयन 15 किलोमीटर प्रति सेकंड (!) तक की गति से चलते हैं। प्लाज्मा सरफेसिंग इंस्टॉलेशन एक विशेष उपकरण से लैस है जिसे "प्लाज्मा टॉर्च" कहा जाता है। यह नोड है जो गैस के आयनीकरण और प्राथमिक कणों के निर्देशित प्रवाह को प्राप्त करने के लिए जिम्मेदार है।

चाप की शक्ति ऐसी होनी चाहिए कि आधार सामग्री को पिघलने से रोका जा सके। उसी समय, प्रसार प्रक्रियाओं को सक्रिय करने के लिए उत्पाद का तापमान जितना संभव हो उतना अधिक होना चाहिए। इस प्रकार, तापमान को आयरन-सीमेंटाइट आरेख पर लिक्विडस लाइन के करीब पहुंचना चाहिए।

एक विशेष संरचना या इलेक्ट्रोड तार के महीन पाउडर को उच्च तापमान वाले प्लाज्मा के जेट में डाला जाता है, जिसमें सामग्रीपिघला देता है द्रव अवस्था में सतह कठोर सतह पर गिरती है।

प्लाज्मा छिड़काव

प्लाज्मा छिड़काव को लागू करने के लिए, प्लाज्मा प्रवाह दर में उल्लेखनीय वृद्धि करना आवश्यक है। यह वोल्टेज और करंट को समायोजित करके प्राप्त किया जा सकता है। पैरामीटर अनुभवजन्य रूप से चुने गए हैं।

प्लाज्मा छिड़काव के लिए सामग्री दुर्दम्य धातु और रासायनिक यौगिक हैं: टंगस्टन, टैंटलम, टाइटेनियम, बोराइड्स, सिलसाइड्स, मैग्नीशियम ऑक्साइड और एल्यूमीनियम ऑक्साइड।

वेल्डिंग की तुलना में छिड़काव का निर्विवाद लाभ कई माइक्रोमीटर के क्रम में सबसे पतली परतों को प्राप्त करने की क्षमता है।

इस तकनीक का उपयोग हार्डिंग कटिंग टर्निंग और मिलिंग रिप्लेसेबल कार्बाइड इंसर्ट के साथ-साथ टैप, ड्रिल, काउंटरसिंक, रीमर और अन्य टूल्स के लिए किया जाता है।

खुला प्लाज्मा जेट प्राप्त करना

इस मामले में, वर्कपीस स्वयं एक एनोड के रूप में कार्य करता है, जिस पर प्लाज्मा द्वारा सामग्री जमा की जाती है। इस प्रसंस्करण विधि का स्पष्ट दोष सतह का ताप और भाग की पूरी मात्रा है, जिससे संरचनात्मक परिवर्तन और अवांछनीय परिणाम हो सकते हैं: नरम होना, भंगुरता में वृद्धि, और इसी तरह।

बंद प्लाज्मा जेट

इस मामले में, गैस बर्नर, अधिक सटीक रूप से, इसका नोजल, एनोड के रूप में कार्य करता है। भागों के प्रदर्शन को बहाल करने और सुधारने के लिए इस विधि का उपयोग प्लाज्मा-पाउडर सरफेसिंग के लिए किया जाता है औरमशीन नोड्स। इस तकनीक ने कृषि इंजीनियरिंग के क्षेत्र में विशेष लोकप्रियता हासिल की है।

प्लाज्मा हार्डफेसिंग के लाभ

मुख्य लाभों में से एक एक छोटे से क्षेत्र में तापीय ऊर्जा की एकाग्रता है, जो सामग्री की मूल संरचना पर तापमान के प्रभाव को कम करता है।

प्रक्रिया अच्छी तरह से प्रबंधनीय है। यदि वांछित है, और उपयुक्त उपकरण सेटिंग्स के साथ, सरफेसिंग परत एक मिलीमीटर के कुछ दसवें हिस्से से दो मिलीमीटर तक भिन्न हो सकती है। एक नियंत्रित परत प्राप्त करने की संभावना इस समय विशेष रूप से प्रासंगिक है, क्योंकि यह प्रसंस्करण की आर्थिक दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि करने और स्टील उत्पादों की सतहों के इष्टतम गुण (कठोरता, संक्षारण प्रतिरोध, पहनने के प्रतिरोध और कई अन्य) प्राप्त करने की अनुमति देती है।

एक और कोई कम महत्वपूर्ण लाभ प्लाज्मा वेल्डिंग और विभिन्न प्रकार की सामग्रियों की सरफेसिंग करने की क्षमता है: तांबा, पीतल, कांस्य, कीमती धातु, साथ ही गैर-धातु। पारंपरिक वेल्डिंग विधियां हमेशा ऐसा करने में सक्षम नहीं होती हैं।

हार्डफेसिंग उपकरण

प्लाज्मा-पाउडर सरफेसिंग के लिए इंस्टॉलेशन में चोक, ऑसिलेटर, प्लाज्मा टॉर्च और बिजली की आपूर्ति शामिल है। साथ ही, इसे कार्य क्षेत्र में स्वचालित रूप से धातु पाउडर कणिकाओं को खिलाने के लिए एक उपकरण और निरंतर जल परिसंचरण के साथ एक शीतलन प्रणाली से लैस होना चाहिए।

प्लाज्मा हार्डफेसिंग के लिए पावर स्रोतों को सख्त आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिएस्थिरता और विश्वसनीयता। इस भूमिका के साथ वेल्डिंग ट्रांसफार्मर सबसे अच्छा काम करते हैं।

जब धातु की सतह पर पाउडर सामग्री की सतह होती है, तो तथाकथित संयुक्त चाप का उपयोग किया जाता है। खुले और बंद दोनों प्रकार के प्लाज्मा जेट एक साथ उपयोग किए जाते हैं। इन चापों की शक्ति को समायोजित करके, वर्कपीस के प्रवेश की गहराई को बदलना संभव है। अनुकूलतम परिस्थितियों में, उत्पादों का ताना-बाना प्रकट नहीं होगा। यह सटीक इंजीनियरिंग के पुर्जों और संयोजनों के निर्माण में महत्वपूर्ण है।

सामग्री फीडर

धातु पाउडर को एक विशेष उपकरण द्वारा डाला जाता है और पिघलने वाले क्षेत्र में डाला जाता है। फीडर के संचालन का तंत्र या सिद्धांत इस प्रकार है: रोटर ब्लेड पाउडर को गैस की धारा में धकेलते हैं, कण गर्म होते हैं और उपचारित सतह पर चिपक जाते हैं। पाउडर को एक अलग नोजल के माध्यम से खिलाया जाता है। कुल मिलाकर, गैस बर्नर में तीन नोजल लगाए जाते हैं: प्लाज्मा की आपूर्ति के लिए, काम करने वाले पाउडर की आपूर्ति के लिए और गैस के परिरक्षण के लिए।

यदि आप तार का उपयोग कर रहे हैं, तो जलमग्न चाप वेल्डिंग मशीन के मानक फ़ीड तंत्र का उपयोग करने की सलाह दी जाती है।

सतह की तैयारी

प्लाज्मा सरफेसिंग और सामग्री के छिड़काव से पहले ग्रीस के दाग और अन्य दूषित पदार्थों से सतह की पूरी तरह से सफाई की जानी चाहिए। यदि पारंपरिक वेल्डिंग के दौरान जंग और पैमाने से जोड़ों की केवल खुरदरी, सतह की सफाई करने की अनुमति है, तो गैस प्लाज्मा के साथ काम करते समय, वर्कपीस की सतह को विदेशी समावेशन के बिना आदर्श रूप से (जहां तक संभव हो) साफ होना चाहिए। सबसे पतली ऑक्साइड फिल्म सक्षम हैहार्डफेसिंग और बेस मेटल के बीच चिपकने वाली बातचीत को काफी कमजोर कर देता है।

सतह को सरफेसिंग के लिए तैयार करने के लिए, मशीनिंग द्वारा धातु की एक नगण्य सतह परत को काटने के बाद हटाने की सिफारिश की जाती है, जिसके बाद इसे घटाया जाता है। यदि भाग के आयाम अनुमति देते हैं, तो अल्ट्रासोनिक स्नान में सतहों को धोने और साफ करने की सिफारिश की जाती है।

धातु सरफेसिंग की महत्वपूर्ण विशेषताएं

प्लाज्मा सरफेसिंग के लिए कई विकल्प और तरीके हैं। सरफेसिंग के लिए सामग्री के रूप में तार का उपयोग पाउडर की तुलना में प्रक्रिया की उत्पादकता में काफी वृद्धि करता है। यह इस तथ्य के कारण है कि इलेक्ट्रोड (तार) एक एनोड के रूप में कार्य करता है, जो जमा सामग्री के बहुत तेज ताप में योगदान देता है, जिसका अर्थ है कि यह आपको प्रसंस्करण मोड को ऊपर की ओर समायोजित करने की अनुमति देता है।

हालांकि, कोटिंग की गुणवत्ता और आसंजन गुण स्पष्ट रूप से पाउडर एडिटिव्स के पक्ष में हैं। महीन धातु के कणों के उपयोग से सतह पर किसी भी मोटाई की एक समान परत प्राप्त करना संभव हो जाता है।

सरफेसिंग पाउडर

परिणामी सतहों की गुणवत्ता और पहनने के प्रतिरोध के मामले में पाउडर सरफेसिंग का उपयोग बेहतर है, इसलिए उत्पादन में पाउडर मिश्रण का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। पाउडर मिश्रण की पारंपरिक संरचना कोबाल्ट और निकल कण हैं। इन धातुओं के मिश्र धातु में अच्छे यांत्रिक गुण होते हैं। ऐसी संरचना के साथ प्रसंस्करण के बाद, भाग की सतह पूरी तरह चिकनी रहती है और इसके यांत्रिक परिष्करण और अनियमितताओं को खत्म करने की कोई आवश्यकता नहीं होती है।पाउडर कणों का अंश केवल कुछ माइक्रोमीटर है।