Диссертация (Методики оптимизации процесса лазерного нанесения износостойких покрытий на валы газотурбинных установок), страница 16

Наибольшиеколичество карбидов выявлено в покрытиях, полученных по 1 режиму. Наличиеу этих покрытий наибольшей износостойкости связано с повышеннымсодержанием образующихся карбидов.Сопоставление результатов испытания износостойкости и твёрдости сметаллографическими исследованиями представлены в Таблице 5.12.Таблица 5.12.Свойства, структурные характеристики и фазовый состав покрытий по образцам№ОбразецИзнос,м3/(Н*м)1,15*10-142,06*10-141,93*10-142,52*10-14Подложка 4,29*10-141234аМаксимальная твердость(HV 0.1)522511464511243Расстояниемеждудендритовпо району2 (мкм)1,742,752,082,72Ширинадендритовпо району 2(мкм)ПроценткарбидовCr7C31,412,161,942,2716,59,013,013,50127Анализ значений таблицы позволил сделать следующие выводы.Существенное значение в увеличении износостойкости имеет формированиемелкодисперсной структуры и текстуры наплавленного металла.

Так режим 1,который создаёт самую мелкую структуру с наименьшим дендритнымпараметром 1,74, имеет наибольшие значения твёрдости и износостойкости.Твёрдость и износостойкость покрытию придаёт наличие карбидной фазыCr7C3.С увеличением количества карбидных частиц Cr7C3в покрытииповышаются износостойкость и твёрдость. В зависимости от режима наплавкисодержание этой фазы в наплавленном материале изменяется. Как былоустановлено, наибольшее количество карбидных частиц наблюдается внаплавленном материале по режиму 1.

На основании этого можно утверждать,что из четырёх исследованных режимов наилучшие результаты даёт режим 1,сочетающий наилучшие характеристики по геометрическим параметрам, какбыло показано в главе 4, с высокими механическими и трибологическимисвойствамиза счёт благоприятной микроструктуры и фазового составанаплавленного металла.5.5. Технологические рекомендации по наплавке Stellite 6 на валы из сталиAISI 4340Выбранное технологическое оборудование и оптимальные режимыобработки были использованы для экспериментальной обработки валовэнергетического оборудования и других деталей вращения типа валов.Технологические рекомендации предназначены для описания подготовки ипроведения процесса лазерной наплавки порошкового материала Stellite 6 навалы ГТУ из стали AISI 4340.

Технология разработана на основе проведённыхнаучных исследований, представленных в предыдущих главах. Данныйдокумент ограничивает условия применения технологии и типовые параметрыпроцесса. Уточнение процесса необходимо производить непосредственно приподготовке к наплавке конкретной детали.128Наплавочные материалы:1.

В качестве порошков использовать сплав Stellite 6 в виде округлыхгранул диаметром 20-60 мкм.2. Порошковые материалы должны пройти входной контроль насоответствие паспортным данным по гранулометрическому составу,физико-химическим свойствам и условиям хранения.3.Аргон, применяемый для создания защитной атмосферы в зоненаплавки, должен соответствовать ГОСТ 10157 – 79 и подаватьсяламинарнымпотокомсрегулируемымрасходом,непрепятствующим процессу обработки.Оборудование:1.

Для выполнения процесса лазерной наплавки должно применятьсяоборудованиеиизмерительнаяаппаратура,позволяющаяподдерживать заданные режимы и надежность работы.2. В качестве лазерного источника использовать волоконный лазер ЛС-3.3. Для подачи порошка использовать газовый дозатор с принудительнойподачей порошка газом типа аргон.4. Пост для лазерной наплавки оборудуется газовой магистралью,включающей в себя следующие газовые приборы: осушитель,редуктор, расходометр (ротаметр).5.

Участок лазерной наплавки должен быть оборудован системойвытяжной фильтрующей вентиляции.Условия выполнения работ:1. Работы по лазерной наплавке должны выполняться в закрытыхпомещениях при температуре не ниже 5 0С.2. Лазерные установки для наплавки должны эксплуатироваться впомещениях,удовлетворяющихтребованиямСП2.2.1.1312-03.«Гигиенические требования к проектированию вновь строящихся иреконструируемых промышленных предприятий.1293. Внутренняя поверхность стен и потолка помещения должна бытьматовой.4. Освещённостьпомещенийирабочихместдолжнаотвечатьтребованиям СНиП 11-04-2003.5. Производственные помещения должны быть обеспечены табло«Посторонним вход воспрещен» и знаком лазерной опасности всоответствии с ГОСТ 12.4-026-2001, двери помещений должны бытьоборудованы внутренним замком.6.

Температура, относительная влажность и скорость движения воздухадолжны отвечать требованиям ГОСТ 12.1.005-88. Категория работ 1.7. Режимы наплавки допускается уточнять применительно к конкретнымматериалам, оборудованию и особенностями требований к качествуслоя.Требования к подготовке порошков и поверхности валов под наплавку:1. Перед использованием порошки металлов, их смеси, металлическиесплавы и композиционные порошки необходимо просушить, акерамические порошки и их смеси друг с другом – прокалить.2.

Сушку порошков следует проводить в сушильном шкафу притемпературе от 130 0С до 150 0С в течение от 2 до 3 часов напротивнях из нержавеющей стали, периодически перемешиваяпорошок, толщина засыпки которого должна быть не более 10 мм.3. Прокаливание порошка проводить в электропечи в течение от 2 до 3часов при температуре от 2500С до 3500С на противнях изнержавеющей стали. Толщина засыпки слоя порошка не более 10 мм.4. Для порошковых смесей следует применять смеситель.5.

Порошок, подготовленный к наплавке изделий в течение рабочейсмены, следует хранить в сушильном шкафу при температуре (45±5)0С, и в дозатор установки загружать непосредственно из сушильногошкафа.1306. Поверхности деталей, поступающих для наплавки покрытий, должныбыть тщательно очищены и промыты от масла, грязи и ржавчины спомощью волосяных или металлических щеток уайт-спиритом поГОСТ 3134 или ацетоном по ГОСТ 2768.

Очистке и промывкеподлежат поверхности, прилегающие к наплавляемым зонам нарасстоянии не менее 50 мм, а также поверхности со следами масла.7. Поверхностям деталей, подлежащих наплавке, следует придатьшероховатость струйно-абразивной обработкой. Шероховатость попараметру Rz должна быть не менее 20 мкм по параметру Rz по ГОСТ2789.8.

После обработки поверхность детали должна быть обдута сжатымвоздухом не ниже второй степени загрязненности по ГОСТ 17433.9. Деталь после подготовки поверхности для лазерной наплавки должнанаходиться в помещении при температуре не ниже 100С иотносительной влажности не выше 70 %. При транспортировании имонтажедеталейследуетпользоватьсяхлопчатобумажнымирукавицами по ГОСТ 12.4.010.10.

Разрыв во времени между подготовкой поверхности детали инаплавкой покрытия не должен превышать 3 часов.Технологические рекомендации по лазерной наплавке порошковых материалов:1. Для транспортировки газопорошковой струи в коаксиальные сопла изащиты оптических поверхностей при лазерной наплавке покрытий,используется аргон газообразный по ТУ 2114-006-45905715-2010(НИИ КМ).2. Перед нанесением покрытий следует подготовить оборудование кработе:- включить вытяжную вентиляцию из камеры;- включить подачу аргона в систему установки;- подать питание на систему управления;- включить систему управления и убедиться в работоспособности131всех исполнительных органов;- проверить работоспособность дозаторов без подачи порошков.3. Для нанесения покрытий следует:- засыпатьнеобходимыепорошковыематериалывдозаторыустановки;- закрепить вал в патроне манипулятора и поджать центром;- установить режимы наплавки:расход порошка, мощностьизлучения, скорость обработки, диаметр пятна излучения.4.

Длительность перерыва для досыпки порошка в дозатор, контрольтолщины покрытия и других операций, не должна превышать 10минут.5. Толщина наплавленного слоя определяется количеством проходов(Таблица 5.13).Таблица 5.13.Толщина наплавленного слоя и количество проходовТолщина слоя, ммКоличество проходов1,0 1,0 1,5 2,0 2,512345Ориентировочные режимы лазерной наплавки выбираются согласноТаблице 5.14.Таблица 5.14Рекомендуемые режимы лазерной наплавкиРежимМощность,ВтСкорость,мм/сРасходпорошка, г/минДиаметр пятна,мм115006722342000250025009665731,512132Контроль качества и размеров покрытий:1. Детали после наплавки подвергаются контролю по внешнему виду,толщине покрытий и геометрическим размерам.2.

Контроль покрытий по внешнему виду производится с цельювыявления внешних дефектов – сколов, отслоений, раковин, трещин ит.д.Контрольосуществляетсясиспользованиемлупыприкоэффициенте естественной освещенности на поверхности изделия неменее 1,5. При освещении лампами накаливания освещенность науровне рабочего места должна быть не менее 150 лк, при освещениилюминесцентными лампами – не менее 300 лк.3. Параметрытехнологическихрежимовнаплавкивыбираютсяразработанным методикам.4. Геометрические размеры покрытий наплавленных деталей измеряютуниверсальным измерительным инструментом, обеспечивающимизаданную точность и диапазон измерений. Измерение толщиныпокрытий определять толщиномерами по ГОСТ 11358-89.5. Микротвердость покрытий определяют с помощью прибора ПМТ-3при толщине покрытия не менее 10-ти кратной предполагаемойглубины отпечатка по ГОСТ 9450-76.6.

Потребованиюпористостьпокрытийопределяетсяметодомгидростатического взвешивания по ГОСТ 18898-89.7. Покрытия на изделиях ответственного назначения следует подвергатьнеразрушающему контролю методами капиллярной дефектоскопии по2 и 3 классу чувствительности по РД 5Р.9537-80.8. При наличии в покрытии трещин, сколов, отслоений и другихдефектов, а также при недостаточной толщине покрытий, необходимоудалить дефектное покрытие и подготовить изделие для повторнойнаплавки.133Требования по безопасности и охране природы:1. Выполнение процесса лазерной наплавки порошковых материаловсопровождается воздействием на работающих следующих вредныхпроизводственных факторов:- повышенная концентрация взвешенных мелкодисперсных частицнапыляемого порошка в воздухе рабочей зоны;- аэрозоли металлов (железо и его сплавы, кобальтовые и никелевыесплавы), образовавшиеся в процессе наплавки.2.

Лазерная наплавка покрытий должна осуществляться при закрытомограждении, не допускающем выбросов и образования на рабочемместе оператора концентрации вредных веществ, превышающихпредельно допустимую норму.3. Приорганизациинеобходимоипроведениипредусмотретьтехнологическогосистемуконтроляипроцессауправленияпроцессом, обеспечивающим защиту работающих и аварийноеотключение производственного оборудования.4. Впроизводственныхпомещенияхдолжнабытьоборудованавентиляция согласно ГОСТ 12.4.021-75.5.

Подводимые к оборудованию трубы, шланги для электропроводки иподачи рабочего газа, распложенные в местах, где возможнымеханические повреждения, следует ограждать.6. Производственные помещения должны быть оснащены средствамипожаротушения согласно ГОСТ 12.4.009-83.7. Уровень звукового давления (шума) на рабочем месте операторадолжен соответствовать ГОСТ 12.1.003-83.8. Работающиеналазерныхустановкахдолжныобеспечиватьсяспециальной одеждой и средствами индивидуальной защиты согласнодействующим нормам.9. При превышении на рабочих местах уровней вредных факторовнеобходимоприменятьсредстваиндивидуальнойзащиты:134респираторы типа ШБ-1 «Лепесток» по ГОСТ 12.4.028, наушникипротивошумные по ГОСТ Р 12.4.208-99 и защитные очки по ГОСТ Р12.4.013-97.10.