П.К. Логинов, О.Ю. Ретюнский - Способы и технологические процессы восстановления изношенных деталей (1038480), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Сцепление покрытия с поверхностью детали является в основном механическим и только в некоторых локальных точках отдельные частицы могут свариться с основным металлом.К недостаткам этого способа следует отнести: наличие только механического сцепления покрытия с основным металлом и соответственно более низкая сцепляемость по сравнению с другими способами; напыленный металл состоит из множества мельчайших частиц, связанныхдруг с другом механическими связями; необходимость предпринимать ивводить особые методы подготовки поверхности к нанесению покрытияи позаботиться о методах обработки нанесенного покрытия; напыленный металл не выдерживает ударные нагрузки.Достоинства способов металлизации – незначительное нагреваниедетали (до температуры 200 °С), высокая производительность процесса,возможность получить требуемую толщину напыленного металла вбольшом диапазоне (от 0,1 до 10 мм), простота технологического процесса.Известны следующие виды металлизации: газопламенная, электродуговая, высокочастотная, плазменная и др.
Они имеют общую последовательность технологических методов и рассмотрены ниже.После разборки агрегатов детали поступают в моечное отделение иочищаются от грязи, ржавчины, жира и масла. Для создания на поверхности требуемой шероховатости детали обезжиривают, при необходи80мости механически обрабатывают при наличии задиров или аварийныхизносов, затем подвергают покрываемую поверхность дробеструйнойобработке. Без создания требуемой шероховатости нет сцепляемости ипокрытие может отслоиться.Дробеструйную обработку производят при давлении сжатого воздуха 0,5...0,7 МПа. В качестве абразивного материала применяют чугунную дробь ДЧК-01.
После дробеструйной обработки детали обдувают сухим сжатым воздухом для удаления частиц абразива с поверхности.Перед процессом нанесения порошка его необходимо просушить ипрокалить, чтобы избежать возникновения пор и низкую сцепляемостьпокрытия с металлом детали.Между дробеструйной обработкой и покрытием должен быть промежуток времени не более 30 мин, так как на поверхности могут образоваться новые окислы, которые будут снижать сцепляемость.Механическая обработка, в том числе лезвийным инструментом,или шлифование, требует особых решений новых проблем, так как пришлифовании нет привычной искры, шлифовальные круги быстро засаливаются и т.д. Поэтому только из-за более низкой обрабатываемости,более трудоемкой, чем шлифование наплавленного металла или основного при обработке под ремонтный размер, металлизация часто не внедрялась в производство.2.4.1.
ГАЗОПЛАМЕННОЕ НАПЫЛЕНИЕПри газопламенном напылении расплавление электродной проволоки производится струей ацетилено-кислородного пламени. Распыление расплавленного металла и нанесение его на изношенную детальпроизводится струей сжатого воздуха (рис. 2.26).Рис.2.26. Распылительная головка газопламенногопроволочного аппарата для напыления:1 – смесительная камера; 2 – канал подвода кислорода; 3 – проволока;4 – направляющая втулка; 5 – канал подвода ацетилена; 6 – воздушный81канал; 7 – ацетилено-кислородное пламя; 8 – газометаллическая струя;9 – напыляемая поверхность детали2.4.2.
ЭЛЕКТРОДУГОВОЕ НАПЫЛЕНИЕПроцесс расплавления металла осуществляется посредством горения электрической дуги между двумя электродными проволоками, араспыление осуществляется струей сжатого воздуха (рис. 2.27).Скорость напыляемых частиц при пролете 250 мм от сопла до детали снижается от 190 до 85 м/с, а время нахождения частиц в полете0,003 с. Высокая скорость и малое время полета позволяют им достигать поверхности детали, имея пластическое состояние.Рис. 2.27. Схема электродугового напыления:1 – напыляемая поверхность; 2 – направляющие наконечники;3 – воздушное сопло; 4 – подающие ролики; 5 – проволока; 6 – сжатый воздухПромышленность выпускает электрометаллизаторы КДМ-2, ЭМ-12,ЭМ-15. Для металлизации применяют проволоку Св-Ак-5 диаметром 5мм и следующие параметры режима: ток дуги 300 А; напряжение дуги28...32 В; давление сжатого воздуха 0,4...0,6 МПа, расстояние от сопла додетали 80...100 мм; источник питания ВДГИ-301; толщина наносимогослоя до 5 мм, продолжительность операции 8...10 мин, потребляемаямощность не более 10,8 кВт.2.4.3.
ВЫСОКОЧАСТОТНОЕ НАПЫЛЕНИЕПри этом способе вместо проволоки используются стержни из углеродистой стали, которые помещают в высокочастотный индуктор.Стержни расплавляются токами высокой частоты, распыляются и напыляются струей сжатого воздуха.Недостатком этого процесса является сложность, высокая стоимость высокочастотных ламповых установок, сравнительно невысокаяпроизводительность по сравнению с другими способами металлизации.Покрытия, нанесенные высокочастотной металлизацией, имеютболее высокие физико-механические свойства, чем при других способах, кроме плазменной металлизации, поскольку имеются более благоприятные условия плавления проволочного стержня. Поэтому выгора82ние основных химических элементов снижается в 4...6 раз, насыщенность покрытия окислами уменьшается в 2...3 раза, что увеличиваетпрочность сцепления и уменьшает расход материала.2.4.4.
ПЛАЗМЕННОЕ НАПЫЛЕНИЕОсновным отличием плазменной металлизации является более высокая температура по сравнению с другими источниками расплавленияи большая мощность, что обеспечивает значительное повышение производительности процесса и возможность наносить и расплавлять любыежаростойкие и износостойкие материалы (рис. 2.28, 2.29).Температура плазменной струи при использовании аргона15000...39000 °С, при использовании азота – 10000...15000 °С.Для плазменной металлизации широко применяют установки УПУи УМН, в комплект которых входят вращатель, защитная камера, плазмотрон, порошковый дозатор, источник питания и пульт управления.Основной частью установки является плазмотрон, срок службы которого определяется стойкостью сопла. Период работы плазмотрона невелик, поэтому его быстроизнашивающиеся части делают сменными.Источниками тока являются сварочные генераторы ПСО-500 или выпрямители ИПН-160/600.
В качестве плазмообразующего газа используют аргон и азот. Азот дешевле и менее дефицитен, но зажечь дугу наазоте сложнее и требуется значительно большее напряжение, что опаснодля рабочих. Поэтому зажигают дугу на аргоне, для которого напряжение возбуждения и горения дуги меньше, а затем переходят на азот.Рис.2.28. Схема процесса плазменного напыления:1 – порошковый дозатор; 2 – катод; 3 – изоляционная прокладка;4 – анод; 5 – транспортирующий газ; 6 – охлаждающая жидкость;7 – плазмообразующий газ83Плазмообразующий газ ионизируется и выходит из сопла плазмотрона в виде струи небольшого сечения.
Обжатию способствуют стенкиканала сопла и электромагнитное поле, возникающее вокруг струи.Температура плазменной струи зависит от силы тока, вида газа, расходагаза и изменяется от 10000 до 30000 °С; скорость истечения газов100...1500 м/ с. Аргонная плазма имеет температуру 15000...30000 °С,азотная – 10000...15000 °С.При плазменной металлизации вкачестве наносимого материала применяют гранулированный порошок сразмером частиц 50...200 мкм.Порошок в зону дуги подаетсятранспортирующим газом (азотом),Рис.2.29. Схемы плазменно-дуговыхрасплавляется и переносится на деустановок:таль. Скорость полета 150...200 м/с,а – открытая; б – закрытая;расстояние от сопла до поверхностив – комбинированнаядетали 50...80 мм.Благодаря более высокой температуре наносимого материала ибольшей скорости полета, прочность соединения покрытия с детальювыше, чем при других способах металлизации.Способ плазменной металлизации, благодаря очень высокой температуре плазменной струи, позволяет наносить любые материалы, втом числе самые износостойкие.
При этом возникает проблема обработки сверхтвердых и износостойких материалов.Материалы, применяемые при металлизации. При газопламенной,электродуговой, высокочастотной металлизации для нанесения покрытия применяется проволока различного химического состава в зависимости от материала восстанавливаемой детали и требований к нанесенному металлу. При восстановлении неподвижных поверхностей можноприменять проволоку с содержанием углерода 0,3 %, для поверхностей,работающих в условиях трения, необходимо применять проволоку с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов.При плазменной металлизации применяют порошки размером частиц 50...150 мкм.
Разработаны и изготовляются порошки для различныхвидов покрытий. Для регулирования свойств порошков в них вводятникель, бориды, карбиды, железные порошки. Порошки, выпускаемыепромышленностью на основе никеля (ПГ-ХН80СР2, ПГ-ХН80СРЗ,ПГ-ХН80СР4), обладают многими ценными свойствами, в том численизкой температурой плавления (950...1050 °С), регулируемой твердостью (35...60 HRC), жидкотекучестью, высокой износостойкостью и84свойством самофлюсования. Однако эти сплавы очень дороги и труднообрабатываются, поэтому стоимость восстановленной детали можетпревысить стоимость новой детали.Для уменьшения стоимости порошков (чтобы их можно было экономически выгодно применять в ремонтном производстве) в МАДИбыли разработаны композиционные порошки с добавлением дешевыхжелезных порошков ПЖ-5М, алюминия АКП, медного порошка ПМС-2в разных сочетаниях в дорогие порошки типа ПГ-ХН80СР2-4, СНГН-1,КБХ, ФБХ-6-2, ПГ-У30Х28Н4С4, ПГ-У28Н4С4РЗ и др.
при условии,чтобы свойства новых покрытий не отличались от допустимых для данной детали. Это позволило снизить стоимость порошков в 4 раза с сохранением эксплуатационных свойств, требуемой износостойкости ипрочности материала.Обработка деталей после металлизации затруднительна и по трудоемкости выше, чем обработка наплавленных поверхностей или основного металла при обработке под ремонтный размер. Для токарной обработки нужно использовать резцы с пластинками из твердых сплавов иприменять режимы с пониженными требованиями: скорость резания15...20 м/мин, глубина резания 0,1...0,5 мм, подача – 0,1...0,2 мм/об.Обычно применяемые электрокорундовые круги быстро засаливаются,и шлифование прекращается, поэтому при шлифовке металлизационныхпокрытий рекомендуется применять алмазные круги на вулканитовойоснове, а при их отсутствии можно применять карборундовые круги накерамической связке.2.4.5. ОПЛАВЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЗАЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ,РАБОТАЮЩИХ ПРИ КОНТАКТНЫХ И УДАРНЫХ НАГРУЗКАХМеталлизационные покрытия по сравнению с наплавленным металлом имеют невысокую прочность сцепления с основным металлом ипористую структуру.
При ударных нагрузках металлизационные покрытия растрескиваются и отслаиваются.Для улучшения свойств покрытий и обеспечения требуемой работоспособности необходимо провести оплавление покрытия, при котором появляется жидкая фаза, способствующая интенсивному протеканию диффузии между покрытием и основным металлом. В результатеповышается прочность сцепления, исчезает пористость, повышаетсяударная вязкость и износостойкость. Для оплавления можно применятьлюбые источники тепла, в том числе ацетилено-кислородное пламя,плазменную дугу, токи высокой частоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
