Разработка технологии восстановления готовый (Разработка технологии восстановления гильзы цилиндра дизеля плазменным напылением), страница 5

Струйная абразивная обработка позволяет:

- очищать поверхности от окалины, ржавчины, старой краски, покрытий и т. д.;

- снизить шероховатость поверхности и придать ей высокие декоративные свойства;

- подготовить поверхность к нанесению защитных и лакокрасочных покрытий;

- упрочнить поверхностный слой;

- удалить заусенцы и скруглить острые кромки деталей.

Производительность и состояние поверхностного слоя после обработки зависят от размеров и типа абразивных частиц, их концентрации в суспензии, давления сжатого воздуха, расстояния от среза сопла до обрабатываемой поверхности, угла воздействия частиц, времени обработки единицы поверхности и некоторых других факторов, например, поверхностно активных веществ, добавляемых в суспензию [10].

2.2 Хонингование гильз после напыления

После напыления производится расточка и хонингование внутренней поверхности гильзы. Хонингование производят на вертикально-хонинговальном станке ЗМЗЗ или 3A83.

1 — основание; 2 — корпус; 3 — ось; 4 — траверса; 5 — стакан направляющий; 6 — корпус; 7 — кран управления; 8 — диафрагма; 9 — кронштейн; 10 — защелка

Рисунок 2.5 – Приспособление для крепления гильз при хонинговании

Гильзы закрепляют в диафрагменных приспособлениях одно или двухместных (рисунок 2.5). Для установки гильз в приспособление корпус 2 поворачивают вокруг оси 3, при этом установленную гильзу прижимают диафрагмой 8 к корпусу 6 с помощью сжатого воздуха, поступающего через кран управления 7. Закрепленная гильза фиксируется относительно оси шпинделя станка с помощью упора на кронштейне 9 и защелки 10. Для хонингования гильз цилиндров двигателей других марок производят замену корпуса 4 и стакана 5.

Хонинговальная головка (рисунок 2.2.1) состоит из корпуса 5, в пазах которого помещаются колодки 4 с алмазными или абразивными брусками. Корпус 5 шарнирно соединен со стержнем 8 при помощи четырех осей и сухаря 6. Посредством штифта 9 хонинговальная головка соединяется со станком. Усилие разжима от цилиндра станка через винт 10 и толкатель 14 передается на конус 3, который, перемещаясь в осевом направлении, штырями 2 разжимает колодки с брусками 4. Пружины 11 и 12 удерживают колодки с брусками от выпадания из пазов корпуса, пружина 13 удерживает от выпадания ось 7.

Применяемая хонинговальная головка позволяет хонинговать внутреннюю поверхность гильз цилиндров.

1 – ловитель; 2 – штырь; 3 – конус; 4 – колодка; 5 – корпус; 6 – сухарь;

7 – ось; 8 – стержень; 9 – штифт; 10 – винт; 11, 12,13 – пружины; 14 – толкатель

Рисунок 2.2.1 – Хонинговальная головка

В качестве охлаждающей жидкости при хонинговании применяют смесь керосина с 10 % веретенного масла. Нагрев гильз более 50 °С в процессе хонингования не допускается [22].

2.3 Механизм формирования покрытия

Покрытие, нанесенное неподвижным плазмотроном, имеет форму горки с распределением напыленного материала по ее сечению, подчиняющимся, как правило, экспоненциальному закону. В результате линейного перемещения плазмотрона напыляемый материал осаждается в виде металлизационного валика. Для получения покрытия поперечная подача плазмотрона (шаг сканирующего перемещения) устанавливается таким, при котором происходит взаимное наложение и частичное перекрытие соседних валиков. Перекрытие обеспечивает образование сплошного покрытия.

Покрытия, получаемые методом плазменного напыления, обладают гетерогенной структурой, основной причиной появления которой является значительное различие в агрегатном и энергетическом состоянии частиц, участвующих в формировании покрытия. Причинами последнего являются неравномерность нагрева и ускорения по сечению плазменной струи и различие в размерах частиц напыляемого материала. В результате покрытие формируется из частиц, существенно различающихся по степени деформации при ударе о напыляемую поверхность, уровню и характеру взаимодействия между собой и подложкой. При определенных условиях проведения процесса напыления гетерогенность структуры принимает крупномасштабный характер - в покрытии образуются зоны, отличающиеся тем, что они сформированы преимущественно из частиц с разным энергетическим и агрегатным состоянием.

В характере осаждения напыляемого материала наблюдаются существенные различия в зависимости от его дисперсности и параметров плазменной струи. Основной причиной расслоения является сепарация порошка по размерам частиц при движении в струе.

Сепарация, т.е. разделение движущегося в объеме струи полидисперсного материала на смещенные относительно друг друга потоки, состоящие преимущественно из либо мелких, либо крупных частиц происходит по следующим причинам. Во-первых, частицы перемещаются в струе по криволинейным. Во-вторых, ускорение крупных и мелких частиц как в осевом, так и в радиальном направлении различно [21].

2.3.1 Осаждения частиц напыляемого материала на подложку

Покрытие в целом можно представить как слоистый материал, состоящий из сильно деформированных напыляемых частиц, соединенных между собой по контактной поверхности сварными участками.. Взаимная независимость удара, кристаллизации и остывания частиц на подложке позволяет рассматривать процесс формирования покрытия как контактное взаимодействие отдельных частиц. Контактные процессы при ударе, деформации, затвердевании и охлаждении частиц, а также процессы физико-химического взаимодействия материала частиц с плазмой и окружающей средой при движении к подложке обусловливают свойства покрытий. Исходя из такого подхода, в покрытии можно выделить структурные элементы, которые разделяются границами с определенными свойствами. Границы раздела между покрытием и подложкой определяют прочность сцепления между ними. Граница раздела между слоями, полученными за один проход плазмотрона над напыляемой поверхностью, возникает из-за различной длительности выдержки между нанесением частиц в слое и между слоями. Поверхность покрытия между слоями загрязняется, в результате чего протекание контактных процессов между частицами затрудняется. Число сварных участков влияет на механические и многие другие эксплуатационные характеристики покрытия.

Сцепление между частицами в покрытии, а также сцепление между подложкой и покрытием возникают в результате действия ряда сил: сил механического зацепления, слабых ковалентных сил взаимодействия, химических сил связи. Силы двух первых типов характеризуются нестабильностью, обычно имеют небольшую величину и не принимаются в расчет. Химическое взаимодействие приводит к привариванию частиц. Для успешного протекания химического взаимодействия в контакте между частицей и подложкой необходимо соблюдение таких определенных условий, как обеспечение сближения поверхностных атомов на расстояния, достаточные для межатомного взаимодействия; поддержание в контакте определенной температуры в течение определенного времени [16].

2.3.2 Нагрев и ускорение напыляемого материала в плазменной струе

В большинстве способов плазменного напыления струя является основной технологической зоной, знание параметров которой (температуры, скорости и т.д.) дает возможность оценить расчетным методом энергетическое состояние частиц напыляемого материала и обеспечить требуемый уровень качества покрытий. Плазменную струю можно разделить на три характерных участка: начальный, переходный и основной. Нагрев и ускорение напыляемого материала осуществляется, в основном, в пределах канала плазмотрона и начального участка струи.

Увеличение энтальпии струи за счет повышения силы тока дуги вызывает значительное увеличение нагрева частиц напыляемого материала в результате повышения температуры плазмы, менее заметно возрастает скорость частиц.

Увеличение расхода газа при сохранении постоянной энтальпии плазмы приводит к пропорциональному увеличению скорости струи, что вызывает аналогичное увеличение скорости частиц, нагрев частиц при этом существенно снижается. Важным фактором, оказывающим сильное влияние на нагрев и ускорение напыляемого материала, является размер частиц. Энтальпия и скорость снижаются по закону, близкому к экспоненциальной зависимости, при увеличении размера частиц. Менее заметно влияет расположение места ввода порошка в канал сопла. Энергетическое и агрегатное состояние напыляемого материала в существенной мере определяется траекторией движения частиц в плазменной струе. Размеры зоны проплавления частиц возрастают при увеличении энтальпии струи и снижении размера напыляемого материала.

В зависимости от рода плазмообразующего газа, его расхода, мощности на дуге и размеров и плотности порошка частицы напыляемого материала в современных установках разгоняются до 50–200 м/с [16].

2.3.3Микроструктура образцов

При увеличении оптического микроскопа видно, что основа доэвтектоидная сталь с содержанием углерода 0,2–0,3 % ( рисунок 2.2.2). Структура крупная,перегретая,в границе сплавления структура перлитная,связана с диффузией углерода. к линии сплавлении металла. Линия сплавления четкая. Взаимного проникновения структурных составляющих слоя не наблюдается. Структура наплавляемого слоя- состоит из карбидов хрома, так как слой реактивом травится плохо, структура слоя похожа на заэвтектическую с крупными вытянутыми осями кристаллами.

Рисунок 2.2.2 – Характерная структура слоев

Структурная микросхема исследована на оптическом микроскопе Olympus CX41 (рисунок 2.2.3)

Рисунок 2.2.3 – Микроскоп Olympus CX41

Тип микроскопа	световые/оптические, биологические
Тип насадки	тринокулярные
Насадка	с распределением светового потока 50/50
Увеличение, крат	100–1000
Окуляры	10x/20
Объективы	4x/0,10; 10x/0,25; 40x/0,65; 100x/1,30 МИ
Револьверное устройство	на 5 объективов
Межзрачковое расстояние, мм	48-75
Линейное поле зрения, мм	20 или 18
Предметный столик, мм	188x134, прямоугольный
Диапазон перемещения предметного столика, мм	76x50
Конденсор	Aббe, N.А. 1,25
Диафрагма	aпepтуpнaя иpиcoвaя диaфpaгмa
Фокусировка	гpубая:20мм тoчная: 2,5 мкм
Подсветка	галогенная
Светофильтры	встроенный фильтр дневного света

Таблица 2.2.4 – Характеристики микроскопа Olympus CX41

Отличительные фишки	оптичecкaя cиcтeмa UIS2 (Univеrsаl Infinity-соrrесtеd), cкoppeктиpoвaннaя нa бecкoнeчнocть
Угол наклона окулярной насадки	30°
Флуоресцентный модуль	для двух блоков флуоресцентных фильтров голубого и зеленого возбуждения
Вес, кг	9 2
Габариты, мм	360x300x400 240x200x150
Назначение	лабораторные/медицинские
Расположение подсветки	нижняя
Метод исследования	флуоресценция, темное поле, светлое поле

Продолжение таблицы 2.2.4