ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ В ИНЖЕНЕРИИ ПОВЕРХНОСТИ Научно Технический Центр ПЛАЗЕР, г. Киев E-mail: plasma@svp.relc.com Тел: +38 044 585 26 07 Факс: +38044 585 26 06 ПЛАЗМА В ИНЖЕНЕРИИ ПОВЕРХНОСТИ Решения Проблемы двигателя Решения Проблемы Колесо-рельс Plasma technology + ВОЗДУХ + 6000 К Способ содержания колес в превосходном состоянии ЗТО: Снижение износа Повышение срока службы Предотвращение трещин Снижение шума Факторы износа : Защита : Зона упрочнения •Снижение износа •Повышение срока службы •Предотвращение трещин •Снижение шума Плазменное поверхностное упрочнение Источник электропитания плазмотрона + Износ гребня замедляется Рабочая форма сохраняется Охладитель Струя плазмы Дополнител ьный источник электропитания Плазмотрон + Закаленный слой Вагоны Локомотивы Слой с Т > Ас3 ТЕХНОЛОГИЯ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОЛЕС И РЕЛЬС СВЕРХЗВУКОВОЕ НАПЫЛЕНИЕ ПОКРЫТИЙ С НИЗКИМ КОФФИЦИЕНТОИ ТРЕНИЯ ПРЕВОСХОДНЫЙ КОНТАКТ ПЛАЗМЕННОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ ПЛАЗМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ Спецификация: Установленная мощность, kВA Мощность плазмотрона, kВт Напряжение питающей сети, 50 Hz, В Расход воздуха, 0.5-0.6 MПa, 5-8 Расход топливного газа, м3/ч: метан пропан-бутан Охлаждающая вода, 0.3 MПa, м3/ч ПВ, % Глубина упрочненной зоны, мм Ширина упрочненной зоны, мм Упрочнение колеса 105 60 380 0.5 0.2 м 3 /33час 1.5 100 2.0-3.5 25-35 Отпуск ползунов Установка высокоскоростного поверхностного упрочнения УВПЗ-2М Основной итог более чем 8 летней эксплуатации плазменноупрочненных колесных пар заключается в следующем : 1. Плазменное поверхностное упрочнение повышает в 2-3 раза срок эксплуатации колес. 2. Технология адаптирована к условиям типового депо и обеспечивает точность и воспроизводимость всех параметров. 3. Одна установка плазменного поверхностного упрочнения позволяет сэкономить 20 млн. гривен в год. 4. Улучшаются условия взаимодействия с путем и снижается уровень шума Плазменное упрочнение колесных пар без выкатки из-под локомотива Полуавтоматическая линия плазменного упрочнения колесных пар • • • • • • • ЗАКЛЮЧЕНИЕ: 1. Недефицитная, дешевая, высокоэнтальпийная, химически активная плазма продуктов сгорания воздуха с метаном нашла широкое применение для технологических целей. 2. Разработаны специализированное оборудование и технология плазменного высокоскоростного упрочнения колесных пар. 3.Оборудование обеспечивает поверхностное упрочнение на глубину 2-3 мм с шириной дорожки 25-30 мм при скорости 1-1.5 см/сек. 4. Твердость упрочненного слоя может регулироваться в широком диапазоне с 300 до 700 НВ, его структура становится мелкодисперсной с повышенными механическими характеристиками. 5. Технология характеризуется новыми возможностями повышения контактно-усталостной прочности материала и соответственно срока службы колес локомотивов и вагонов, а также стойкости против трещинообразования. 6. Интенсивность износа плазменно упрочненных колес в 2-3 раза меньше, чем стандартных. ПЛАЗМЕННОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРЧНЕНИЕ Зона упрочнения МАГНИТОПЛАЗМЕННОЕ УПРОЧНЕНИЕ Источник электропитания + Источник электропитания + Плазмотрон Плазмотрон ~ Магнитная система Магнитная система Охладитель ~ Дуговая плазма Слой с Т > Ас3 Дуговая плазма Закаленный Слой с Т > Ас3 слой АЛЮМОЦИНКОКЕРАМИКА ЗАЩИЩАЕТ ОТ КОРРОЗИИ ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ НОВОЕ АЛЮМОЦИНКОКЕРАМИЧ ЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ трубопроводы Корпуса судов Нефтяные платформы Мосты. Сверхзвуковое газотермическое напыление основано на использовании плазмы продуктов сгорания MACH 3 CH4 + воздух является радикальным методом защиты стальных изделий от коррозии, что при всех условиях эксплуатации резко повысит надежность в целом и снизит текущие эксплуатационные расходы Напыление покрытия Алюмоцинквый порошок Покрытие протекторное пассивирующееся и как следствие “самозалечивающееся” Керамический порошок Установка плазменного напыления Пульт управления Порошковый питатель Плазмотрон Воздух Метан Вода Источник электропитания Электропитание Электродуговое сверхзвуковое напыление порошковой алюмоцинкокерамической проволоки Установка УСМ-4 Машинное исполнение Аппаратура сверхзвукового электродугового напыления Оборудование для восстановления коленвалов мощных дизелей ХАРАКТЕРИСТИКА Процесс: Температура распыляющего газа: 1500 K Скорость распыляющего газа: 1100 м/с Скорость напыляемых частиц сталь: 200-300 м/с Алюминий: 300—500 м/с Размер частиц: 0,02-0,15 mm Угол раскрытия металлопотока 10-12 Покрытия: Пористость: 1-3 % Прочность сцепления 60 MPa для стали, 35 MPa для Al Толщина покрытия неограничена СВЕРХЗВУКОВАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ Технология и оборудование основаны на использовании: • сверхзвукового потока горячих продуктов сгорания метана с воздухом в качестве распыляющего газа, • продольно обдуваемой электрической дуги, • специальной порошковой проволоки. ПРЕИМУЩЕСТВА Напыленное покрытие является упрочняющим и обеспечивает: • повышенную износостойкость в условиях штатной работы, • повышенную стойкость против задиров при перегрузке, металлическом контактировании, отсутствии масла, • значительную экономию. При номинальной загрузке оборудование окупается в течение нескольких недель. ВОССТАНОВЛЕНИЕ С УПРОЧНЕНИЕМ ВТУЛОК ЦИЛИНДРОВ МОЩНЫХ ДИЗЕЛЕЙ Снижение износа в 2 раза Повышение стойкости от задирообразования Осмотр восстановленных гильз дизеля 5Д49 тепловоза 2ТЭ-116 после пробега 165 тыс. км. Следов износа не обнаружено ЗАЩИТА ОТ КАВИТАЦИИ Вид эродированной поверхности гильзы Полуавтомат для напыления Напыления анткавитационного покрытия ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ С УПРОЧНЕНИЕМ ВТУЛОК ЦИЛИНДРОВ МОЩНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ПЛАЗМОТРОН ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ПЛАЗЕР - 40 Мощность, КВт Расход плазмообразующего газа, м3/ч: воздух метан давление плазмообразующего газа, MПa Ток дуги, A Напряжение на дуге, В Ресурс катода, час Ресурс анода, час к.п.д., % Размеры, мм Катод 10-50 2-10 0-1,5 0.3-0.5 50-200 150-250 8 20 80 65x150 гафний ПЛАЗМОТРОН ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ПЛАЗЕР - 180 Высокоэнергетическое плазменное напыление, основанное на использовании плазмы продуктов сгорания при сверхзвуковых скоростях CH4 + air MACH 3 Мощность, КВт 40-180 Расход плазмообразующего газа, м3/ч: воздух 10-40 метан 0-4 давление плазмообразующего газа, MПa 0.3-0.5 Ток дуги, A 1 50-400 Напряжение на дуге, В 250-450 Ресурс катода, час 8 Ресурс анода, час 20 к.п.д., % 80 Размеры, мм 65x250 Катод гафний ПЛАЗМОТРОН ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО НАПЫЛЕНИЯ ПЛАЗЕР - 40 ВОССТАНОВЛЕНИЕ С УПРОЧНЕНИЕМ ОСЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР Требования: Шейка оси с покрытием должна выдерживать при оптимальном натяге внутренних колец подшипников не менее четырех холоднопрессовых перепрессовок, обладать контактно-усталостной прочностью на уровне новых осей. Кроме этого, технология восстановления должна вписываться в производственный цикл ремонтного предприятия ВОССТАНОВЛЕНИЕ С УПРОЧНЕНИЕМ ОСЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР Напыление покрытия Композиционное покрытие осей колпар Пористость – 0 % Полуавтомат для восстановления осей колпар Сверхзвуковое газопламенное напыление Основное оборудование Пульт управления Порошковый питатель дозатор Горелка Схема горелки