58 (117)

oo uoroDKl powierzchniowe

uzyskuje się właściwości warstwy wierzchniej lub powłoki niemożliwe do uzyskania innymi metodami.

2.47.    Co to jest strumień plazmy i jak jest wykorzystywany w inżynierii powierzchni?

Srumień gazu o wysokim stopniu jonizacji i temperaturze ok. 15.000°C nazywamy strumieniem plazmy. Jest on wytwarzany w specjalnych generatorach plazmy nazywanych pistoletami plazmowymi. Strumień plazmy może być wykorzystany do nagrzania powierzchni i jej zahartowania (jest to rodzaj hartowania powierzchniowego) lub natryskiwania powierzchni wybranym materiałem w postaci proszku (jest to natryskiwanie plazmowe). Proszek jest wprowadzany w strumień plazmy, gdzie ulega stopieniu, a następnie jest osadzany na powierzchni tworząc powłokę. Jej grubość może wynosić od kilku dziesiątych do kilku milimetrów. Wysoka temperatura strumienia plazmy umożliwia stosowanie wszystkich materiałów, a zwłaszcza trudno topliwych (metale, stopy, tlenki, węgliki, azotki, borki). Natryskiwanie plazmowe przeprowadza się w otaczającej atmosferze, w osłonie gazu obojętnego, w komorach próżniowych lub wypełnionym gazem ochronnym. Powłoki natryskiwane plazmowo są twarde, mają bardzo wysoką odporność na zużycie ścierne, są stosowane jako bariery cieplne, biomateriały i o szczególnych własnościach (np. odbijające lub pochłaniające promieniowanie); są jednak porowate.

Ostatnio stosuje się również natryskiwanie płomieniowe z prędkością nad-dźwiękową (HFOF - ang. high velocity oxy-fuel) realizowane za pomocą pistoletów natryskowych (rys. 2.7). Otrzymywane w ten sposób powłoki są mniej porowate i lepiej powiązane z podłożem; mają lepsze własności (są twardsze i mają mniejsze naprężenia własne).

2.48.    Jak są zbudowane i jak działają pistolety plazmowe?

Pistolet plazmowy (rys. 2.8) składa się z prętowej wolframowej katody i cylindrycznej miedzianej anody, która stanowi dyszę. Do elektrod doprowadzony jest prąd elektryczny ze źródła prądu stałego. Elektrody oddzielone są izolatorem i przestrzenią tworzącą komorę gazową, do której wprowadzany jest gaz o podwyższonym ciśnieniu. Przepływający przez komorę pomiędzy elektrodami gaz ogrzewa się do wysokiej temperatury i przechodzi w stan plazmy. Ze względu na wysoką temperaturę strumienia plazmy pistolety plazmowe są chłodzone wodą. Do generacji plazmy stosuje się najczęściej gazy obojętne: argon, azot, hel i wodór. Strumień plazmy w zależności od konstrukcji pistoletu osiąga prędkość od kilkuset m/s do prędkości naddźwiękowych.

SPRĘŻONE

PRĘDKOŚĆ GAZU 1250-1500 m/s

PROPAN + TLEN

SPRĘŻONE

POWIETRZE

TEMPERATURA

PŁOMIENIA

2700°C

STOPIONE ZIARNA PROSZKU

NATRYSKIWANY

PROSZEK

POWIETRZE

Rys. 2.7. Schemat pistoletu płomieniowego do natryskiwania płomieniowego z prędkości naddźwiękową (wg W. Żórawskiego)

+

Rys. 2.8. Schemat pistoletu do natryskiwania plazmowego (wg W. Żórawskie i R. Chatysa) 1 - katoda, 2 - anoda, 3 - komora gazowa, 4 - izolat 5 - strumień plazmy, 6 - strumień natryskowy, 7 - powłoka, 8 - elemc 9 - generator, 10 - wylot wody chłodzącej, 11 - gaz plazmotwórczy, 12 - w wody chłodzącej, 13 - proszek z gazem nośnym

2.49. Co to jest laser?

Łaser jest generatorem monochromatycznego, skolimowanego, koherentni światła o dużej mocy, dochodzącej obecnie do 2 • 10¹⁰ kW.

Pierwszy laser impulsowy został pokazany w 1960 r. Przełomem w ich za sowaniu do obróbki metali było zbudowanie laserów molekularnych CO2 mając znacznie większą moc i mogących pracować w sposób ciągły. Sposób impulst

Nazwa laser powstała z pierwszych liter angielskiej nazwy: „Light Amplificatioi Stimulated Emission of Radiation” (wzmocnienie światła przez wymuszoną emisję