Рис. 3.50. Блок-схема установки для плазмового напилення

Основним компонентом обладнання для напилення покриття є плазмотрон.

Плазмотрони для напилення складаються, як правило, з двох корпусних вузлів, розділених ізоляційною вставкою (рис. 3.51).

До вузла, з'єднаного з позитивною клемою джерела живлення, прикріплюється змінне сопло-анод 2, а в корпусі, з'єднаному з негативною клемою джерела живлення, розміщується центральний електрод-катод /. Для забезпечення герметичності системи охолодження плазмотрона між його деталями встановлюються гумові та фторопластові ущільнення. Вода для охолодження подається, як правило, по шлангу зі струмопідводом до анодного вузла, а злив води відбувається по шлангу струмопровода від катодного вузла.

Анод здебільшого виготовляють із міді, а катоди для плазмо-тронів, які працюють в інертних та відновлювальних газах, — із вольфраму. У плазмотронах, які працюють на газових сумішах з окисниками, використовують цирконієві або гафнієві катоди.

Для напилення використовуються плазмотрони з довжиною дуги, яка сама встановлюється, і з фіксованою довжиною дуги за допомогою міжелектродної вставки (МЕВ) 3.

Плазмотрони першого типу потужності 40—45 кВт мають невеликі габарити, просту конструкцію, невелику напругу на дузі, їх недоліки — це необхідність використання спеціальних джерел живлення, обмеженість електричної потужності плазмотрона внаслідок малої довжини дуги, значна (до ЗО %) пульсація струму. Підвищення потужності за допомогою струму призводить до скорочення ресурсу роботи електродів.

Використання плазмотронів з МЕВ, незважаючи на збільшення розмірів і складності конструкції, дає можливість збільшити потужність і ККД плазмотрона без істотного збільшення сили струму.

Стабілізація дуги здійснюється внаслідок аксіальної (осьової) або тангенціальної (вихрової) подачі газу. Вихрова подача газу забезпечує більш стабільне горіння дуги, в той час, як осьова подача забезпечує рівномірніший розподіл порошку.

При плазмовому порошковому напиленні використовують плазмотрони з непрямою дугою, а при дротяному — плазмотрони як з прямою, так і непрямою дугою.

В Інституті газу та Інституті електрозварювання ім. Є.О. Пагона НАН України створено серію плазмотронів для нанесення покриття в плазмі продуктів згоряння природного газу або пропан-бутану з повітрям. Це дозволило підвищити потужність плазмотронів та продуктивність за порошком до 20—50 кг/год.

Підвищення потужності плазмотронів можна досягти створенням надзвукових плазмових струменів (до 2М—ЗМ), а надзвуковий струмінь можна отримати при напиленні в динамічному вакуумі (способи УР8/ЬРР8) та створенні профільованих сопел.

При виборі джерела живлення для плазмотронів постійного струму перевага віддається випрямлячам, які характеризуються малим шумом, мають високі ККД та більш надійні в експлуатації. Найбільше поширення знайшли випрямлячі АПР-402, ПД 502У2 та ін. Перспективними для використання є тиристорні джерела постійного струму.

Важливим вузлом плазмової установки є система водяного охолодження, від якої значною мірою залежить довговічність і надійність роботи плазмотрона. На багатьох сучасних установках використовують автономні системи охолодження, в яких, як правило, циркулює дистильована вода під високим тиском з витратами 15—25 дм3/хв. Для охолодження плазмотрона можливе використання фреонового холодильника або радіаторного теплообмінника з проточною водою з мережі загального водопостачання.

Враховуючи, що точність регулювання витрат порошку, стабільність його подачі, межі діапазону розмірів частинок порошку значно впливають на якість і властивості покриття, конструкції живильників-дозувачів порошку приділяють багато уваги.

До основних типів живильників належать живильники з виваженим шаром порошку, з вільною сипкістю порошку під дією сили тяжіння або вібрації, живильники з механічним дозатором порошку: роторним барабаном, шнеком, плоским і вібрувальним диском.

161