Descripción general de la pulverización por plasma
La tecnología de pulverización por plasma es un nuevo método de pulverización de precisión multiusos que se ha desarrollado vigorosamente después de la pulverización con llama. Tiene: ① Características de temperatura ultraalta, que facilita la pulverización de materiales de alto punto de fusión. ②La velocidad de las partículas pulverizadas es alta, el recubrimiento es denso y la fuerza de unión es alta. ③ Dado que se utiliza gas inerte como gas de trabajo, el material pulverizado no se oxida fácilmente. (Tome N2 como ejemplo):
A 0°k, los dos átomos de la molécula de N2 tienen forma de mancuerna y solo se trasladan en las direcciones x, y y z;
mayor que 10 Cuando °k, comienza la rotación;
Cuando es mayor que 10,000°k, se producen vibraciones entre los átomos y las moléculas chocan entre sí, y las moléculas se disociarán en átomos individuales:
N2 Ud——amp; gt; N N donde Ud es la energía de disociación
A medida que aumenta la temperatura, los átomos se ionizarán: N Ui——amp; la energía de ionización
Después de ionizar el gas, no solo hay átomos, sino también iones positivos y electrones libres en el espacio. Este estado se llama plasma.
El plasma se puede dividir en tres categorías principales: ① plasma de alta temperatura y alta presión, con un grado de ionización de 100 y una temperatura de varios cientos de millones de grados, utilizado para la investigación de la fusión nuclear; plasma de temperatura y baja presión, con un grado de ionización inferior a 1, la temperatura es de solo 50 a 250 grados ③ plasma de alta temperatura y baja presión, aproximadamente 1 o más gases están ionizados, con una temperatura de decenas de miles de grados; . La energía cinética de los iones, los electrones libres y los átomos sindicalizados está cerca del equilibrio térmico. Es este tipo de plasma el que utiliza la pulverización térmica. El principio de la pulverización por plasma se muestra en la Figura 5-9.
La pulverización de partículas se realiza mediante un arco de plasma. El arco de iones es un arco comprimido en comparación con el arco libre, su columna de arco es delgada, la densidad de corriente es alta y el grado de ionización del gas es alto. , por lo que tiene alta temperatura y energía concentrada, buena estabilidad del arco y otras características.
Según los diferentes métodos de conexión de energía, existen tres formas de arco de plasma:
① Arco sin transferencia: se refiere al arco de plasma generado entre el cátodo y la boquilla. En este caso, el electrodo positivo está conectado a la boquilla, la pieza de trabajo no se carga y se genera un arco entre el cátodo y la pared interior de la boquilla. El gas de trabajo se calienta mediante el arco entre el cátodo y la boquilla. provocando una ionización total o parcial, y luego es expulsado de la boquilla para formar una llama de plasma (o chorro de plasma).
La pulverización de partículas utiliza este tipo de arco de plasma.
② Arco de transferencia: El arco sale de la pistola pulverizadora y se transfiere al arco de plasma de la pieza a procesar. En este caso, la boquilla no está conectada a la fuente de alimentación, la pieza de trabajo está conectada al electrodo positivo, el arco vuela entre el cátodo y el ánodo (pieza de trabajo) de la pistola rociadora, el gas de trabajo se alimenta alrededor del arco y luego expulsado de la boquilla.
El corte por plasma, la soldadura por arco de plasma y la fundición por arco de plasma utilizan este tipo de arco de plasma.
③ Arco combinado: el arco no transferido enciende el arco transferido y calienta el polvo metálico, y el arco transferido calienta la pieza de trabajo para crear un charco fundido en la superficie. En este caso, tanto la boquilla como la pieza de trabajo están conectadas al electrodo positivo.
La soldadura por proyección de plasma utiliza este arco de plasma.
Al realizar la pulverización por plasma, primero se genera un arco de CC entre el cátodo y el ánodo (boquilla). Este arco calienta e ioniza el gas de trabajo introducido en plasma de alta temperatura y lo expulsa desde la boquilla. forma plasma La temperatura de la llama de plasma es muy alta, su temperatura central puede alcanzar los 30000 ° K y la temperatura de la salida de la boquilla puede alcanzar los 15000 ~ 20000 ° K. La velocidad de la llama en la salida de la boquilla puede alcanzar entre 1000 y 2000 m/s, pero decae rápidamente. El polvo se introduce en la llama mediante el gas en polvo que se va a fundir, se acelera mediante el flujo de la llama a una velocidad superior a 150 m/s y se pulveriza sobre el material base para formar una película.
Figura 5-10 Distribución de temperatura de la columna de plasma. Equipo de pulverización de partículas de plasma: El equipo de pulverización de plasma incluye principalmente:
① Pistola pulverizadora: en realidad es un generador de plasma de arco no transferido y es el componente más crítico que concentra la electricidad, el gas y el polvo del conjunto. sistema, agua, etc.
②Fuente de alimentación: se utiliza para suministrar energía CC a la pistola pulverizadora. Normalmente es un dispositivo rectificador de silicio de onda completa.
③Alimentador de polvo: dispositivo que se utiliza para almacenar el polvo pulverizado y entregarlo a la pistola pulverizadora según los requisitos del proceso.
④Intercambiador de calor: se utiliza principalmente para enfriar eficazmente la pistola pulverizadora y prolongar la vida útil de la boquilla.
⑤Sistema de suministro de gas: incluido el sistema de suministro de gas de trabajo y gas de suministro de polvo.
⑥Caja de control: se utiliza para ajustar y controlar agua, electricidad, gas y polvo. Proceso de pulverización de equipartículas: