Нанесение синтетических материалов для компенсации износа деталей
11.1. Нанесение синтетических материалов для компенсации износа деталей
В современном ремонтном производстве наиболее часто используют спеченные антифрикционные материалы и покрытия, полученные методами порошковой металлургии и методами металлирования.
Целесообразность применения спеченных антифрикционных покрытий определяется в основном тремя факторами: низкой себестоимостью изготовления, эффективностью в эксплуатации и сравнительной простотой метода и оборудования для его осуществления. Кроме того, спеченные антифрикционные покрытия обладают свойствами самосмазывания узла трения.
Применение спеченных порошковых материалов для восстановления изношенных деталей обеспечивает следующие преимущества:
экономия металлов в результате применения ресурсосберегающей технологии, получения точных размеров, т. е. сокращение отходов производства, а также массы детали за счет пористости нанесенного слоя;
значительное сокращение парка металлорежущего оборудования ввиду отсутствия необходимости в механической обработке нанесенного слоя;
использование отходов — переработка стружки в порошковую массу;
автоматизации и высокая культура производства, сопровождающие использование методов порошковой металлургии;
значительное повышение ресурса узлов благодаря эффекту самосмазывания пористых антифрикционных покрытий.
Существует следующая классификация спеченных антифрикционных материалов: на основе железных порошков; на основе цветных металлов; из тугоплавких износостойких материалов и их соединений; металлографитовые композиции; металлопластмассовые материалы; самосмазывающие композиции с использованием металлических, керамических и металлокерамических порошков. Эта классификация не полностью охватывает все многообразие антифрикционных материалов и покрытий. Более удачной является классификация, которая изображена на рис. 11.1.
Рекомендуемые материалы
Композиционные материалы на основе порошков, как правило, изотропны. Для получения высокопрочных покрытий целесообразно применять наполнители с большой удельной поверхностью (обычно размеры частиц порошка наполнителя составляют 1 — 5мкм). Из органических наполнителей наиболее распространенной является древесная мука, а из неорганических — мел, каолин, тальк, слюда и др.
В особую группу могут быть выделены элементы, добавляемые для получения эффекта самосмазывания. Для таких антифрикционных материалов широкое применение получили твердые смазки, имеющие ламинарную структуру. Для изготовления подшипников скольжения узлов трения вакуумных установок используют металлокерамику из высокооловянистой бронзы с пропиткой 50%ной водной суспензией фторопласта.
Для нанесения антифрикционных покрытий на детали, работающие в условиях ограниченной смазки при высоких температурах, применяют самосмазывающийся материал — амальгопласт, формируемый на основе теплостойких полимеров и растворов твердых смазок в жидких поверхностно-активных металлах.
Стремление к снижению расходов при ремонте привело к использованию прессованной древесины в качестве подшипников, работающих без смазки в абразивной среде. Подшипник изготовляют по следующей технологии: термообработка маслом заготовок из прессованной древесины при температуре 105 — 120 °С; естественная свободная пропитка маслом после прессования и сушки готовых подшипников; принудительная пропитка маслом прессованной древесины в вакууме.
Исследованиями установлено, что коэффициент трения таких подшипников по стали находится в пределах 0,003 — 0,09 (температура трущейся пары не должна превышать 90 "С, так как окисление масла, происходящее при более высоких температурах, приводит к резкому снижению триботехнических (износостойких)свойств прессованной древесины).
Широкое распространение получили также материалы, в которые в качестве твердых смазок вводится фтористое соединение металла, позволяющее образовывать устойчивую стабильную разделительную пленку (фториды обладают высокой химической и термической стабильностью). Такие материалы нужны при восстановлении изношенных деталей, работающих в условиях сухого трения при повышенных температурах. Для значительного повышения антифрикционных свойств деталей после их восстановления рекомендуется нанесение тонкого металлофторогтластового слоя. Такие покрытия можно получать двумя методами: припеканием пористого покрытия с последующим заполнением пор фторопластом или припеканием шихты из металлических порошков и фторопласта. При первом методе покрывают основу слоем меди, наносят на омедненный слой дозированный слой бронзы размером 0,07 — 0,5 мм и припекают его, пропитывают пористый слой фторопластовой суспензией с наполнителем из дисульфида молибдена. По второму методу покрывают поверхность основы бронзовым слоем толщиной 0,1 мм, на который затем наносят шихту из порошков меди, олова и фторопласта, напрессовывают слой и припекают его. Второй метод широко применяют при ремонте деталей насосов типа НШ.
В последнее время находят применение композиционные антифрикционные материалы на основе древесины с полимерными наполнителями, что способствует значительному повышению ее триботехнических свойств. Например, древесина, модифицированная фенолформальдегидной смолой и пропитанная маслом СУ, успешно работает в узлах трения при скоростях скольжения 0,8 — 1,4 м/с и нагрузках 1,5 — 2,0 МПа.
Ещё посмотрите лекцию "19 Литература" по этой теме.
Всесоюзным объединением "Союз-углерод" разработан новый антифрикционный материал на основе фторопласта с наполнителем из графитовых волокон и комплекса твердых смазок. Износостойкость этого материала в 3 — 5 раз превосходит износостойкость применяемых графитопластовых материалов. Он может быть рекомендован для восстановления изношенных подшипников скольжения, работающих при нагрузке 4,2 МПа и скорости скольжения до 1,5 м/с.
Одним из наиболее распространенных способов нанесения антифрикционных покрытий является газопламенное напыление. Высококачественное покрытие получают при вихревом напылении порошков, при котором, к сожалению, происходит большой расход порошков. Для повышения износостойкости на полимерные покрытия наносят тонкий слой металла. Износостойкость такого покрытия на 40 — 80 % выше обычного полимерного.
При нанесении антифрикционных покрытий на изношенную поверхность детали методом спекания сохраняются многие полезные свойства порошковых композиций, которые зачастую теряются при доведении композиций до температуры плавления. Существует несколько способов припекания — электроконтактный, магнитно-импульсный, металлирование и др. Припекание используется для восстановления и упрочнения таких деталей машин, как посадочные места валов, шестерни гидронасосов и т. п.
Напыление — распространенный способ нанесения покрытий на детали различной конфигурации. Методы напыления могут использоваться для нанесения металлокерамических покрытий, а также для получения многослойных антифрикционных покрытий.
В современном ремонтном производстве все чаще применяются двухслойные (металл-полимер) покрытия, наносимые вакуумной металлизацией. Как показывает опыт нанесения таких покрытий на посадочные места валов, рычагов, валов шестерен и крыльчаток водяных насосов, износостойкость восстановленных деталей повышается на 40 — 80 % по сравнению с износостойкостью новых деталей.
Представляет интерес метод спекания антифрикционных поверхностей на изношенных деталях в контейнерах с плавким затвором. Применение этого метода позволяет получать антифрикционное покрытие наиболее простым способом, так как спекание проводится в любой печи и при этом вокруг детали создается необходимая защитная газовая среда. Применяется также метод нанесении антифрикционных полимерных покрытий вибровихревым способом, включая создание тонкодисперсных порошковых композиций, обезжиривание поверхности детали, ее нагрев и нанесение псевдосжиженного слоя порошка.
