Пантелеенко Ф.И. и др. - Восстановление деталей машин (1038481), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Эта установка демонстрирует также надежную работу. В комплект установки (рис. 3.33) входят: термораспылительный пистолет, малогабаритный блок управления подачей рабочих газов, блок управления электроприводом подачи проволоки, распылительные головки для работы на различных горючих газах (ацетилене или пропан-бутане). Термораспылительный пистолет «Терко» позволяет активировать процесс напыления материала. Кроме того, в отличие от других установок в механизм подачи проволоки установки «Терко» встроен электро- привод, а не воздушная турбина, что значительно повышает точность регулирования скорости транспортировки проволоки. Используется дешевый горючий газ — пропан-бутан.
Установка снабжена быстросьемными разъемами типа байонет, имеет трехступенчатую защиту от обратных ударов пламени, легко транспортируется ~общая масса со шлангами 14,6 кг). С помощью установки «Терко» наносят покрытия из проволочных и прутковых материалов диаметром 1,6...3,5 мм с производительностью до 6 кг/ч (по стали). Малое количество хрупких оксидов, значительное количество интерметаллидов, образование закалочных структур и достаточно высокая пластичность напыленного слоя создают предпосылки для применения покрытий в новых условиях работы и расширения области их распространения. Стальные покрытия имеют пористость 2...4%, плотность покрытий из алюминиевых сплавов практически приближается к плотности литого материала. Прочность соединения покрытия с основой составляет > 30 МПа.
Глава 3. РЕМОНТНЫЕ ЗАГОТОВКИ НАПЫЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА 359 Рис. 3.33. Г'азопламеиное напыление шеек коленчатого вала с помощью устаиовки «Терко» Как показал опыт ИТК «Надежность машин» (Минск), эффективно применение электродугового и газопламенного напыления проволочными материалами деталей, работающих в трущихся сопряжениях (коленчатых валов, осей, подшипников скольжения, направляющих) и поверхностей отверстий под подшипники. Фирма «Саь|о1~п + Еи~еЫс» (Швейцария) выпускает установки для газопламенного напыления «Сазсо0~п 2000» и <Жо~о1ес 80». Покрытия, полученные газопламенным напылением шнуровых материалов, представляют альтернативу плазменным покрытиям.
Покрытия, полученные газопламенным напылением шеек валов шнуровыми материалами, показывают высокие эксплуатационные качества, однако высокая стоимость шнуров (35...45 долл. США за килограмм) сдерживает их широкое применение в ремонтном производстве. Стоимость шнуровых материалов, необходимых, например, для восстановления чугунного коленчатого вала, превышает стоимость отливки этой детали. Плазмениое наиыление основано на использовании энергии плазменной струи как для нагрева, так и для переноса частиц металла. Плазменную струю получают путем продувания плазмообразующего газа сквозь электрическую дугу и обжатия стенками медного водоохлаждаемого сопла.
Плазменные покрытия обладают такими свойствами: жаростойкостью, жаро- и эрозионной прочностью, тепло- и электроизоляцией, прогивосхватываемостью, коррозионной стойкостью, защитой от кавитации, полупроводниковыми, магнитными и др. Области применения плазменных покрытий: ракетная, авиационная н космическая техника, машиностроение, энергетика (в том числе атомная), металлургия, химия, нефтяная и угольная промышленность, транс- норт, электроника, радио- и приборостроение, материаловедение, строи1ельство, ремонт машин и восстановление деталей. Если себестоимость газопламенного напыления проволочными магериалами принять за единицу, то себестоимость плазменного и газопламенного напыления порошков будут соответственно 1,9 и 1,6, а электро- лугового — 0,85.
Плазменную струю получают в плазменной горелке, основные части которой (рис. 3.34) — электрод-катод 1, водоохлаждаемое медное соплоанод 4, стальной корпус 2, устройства для подвода воды 3, порошка 5 и газа 6. Части корпуса, взаимодействующие с катодом или анодом, изолированы друг от друга. Порошкообразный материал подают питателем с помощью транспортирующего газа. Возможен ввод порошка с плазмообразующим газом. Напыляемый материал (порошок, проволока, шнур или их комбинация) вводят в сопло плазменной горелки ниже анодного пятна, в столб плазменной дуги или плазменную струю. Высокие температура и скорость струи делают возможным напыление покрытий из любых материалов, не диссоциирующих при нагреве, без ограничений на температуру плавления.
Плазменным напылением получают покрытия из металлов и сплавов, оксидов, карбидов, боридов, нитридов и композиционных материалов. Необходимые физико-механические свойства покрытий объясняются высокими температурой плазмы и скоростью ее истечения, применением инертных плазмообразующих газов, возможностью регулирования аэродинамических условий формирования металлоплазменной струи. В материале детали не происходит структурных преобразований, возможно нанесение тугоплавких материалов и многослойных покрытий из различных материалов в сочетании плотных и твердых нижних слоев с пористыми и мягкими верхними (для улучшения прирабатываемости покрытий), износостойкость покрытий высокая, достижима полная автоматизация процесса.
НАПЫЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА ЗбО Глава 3. РЕМОНТНЫЕ ЗАГОТОВКИ Зб1 Гелий 4,0024 Аргон Водород Азот Характеристика Атомная или молекулярная масса 2,016 28,0016 39,94 Плотность при 0 'С и 760 мм рт.ст., мг/м 0,084 1,2505 1,783 Вязкость при 20 'С и 760 мм рт.ст., мкПз 170 Теплоемкость при 20 'С и 760 мм рт. ст., кал/~кг 'С) 1,251 3,4О8 О,25О О,125 Коэффициент теплопроводности при 0 'С и 760 мм рт.
ст., Мкал/(ч м 'С) 130 Потенциал ионизации, В: — однократный — двукратный 24,5 54,1 15,7 27,5 14,5 29,4 13,5 5110 76 600 9950 4670 Энтальпия плазмы, ккал/кг 20 000 5000 7200 14 000 Температур плазмы, 'С Напряжение дуги, В 40 62 60 50 Энергия, подводимая к дуге, кВт Коэффициент использования энергии на нагрев газа, % 40 80 Коэффициент теплоотдачи от плазмы к частице материала, % 09 0,9 Рис. 3.34. Плазменная горелка для напыления порошкового материала В качестве плазмообразующих газов при напылении материалов используют аргон, гелий, азот, водород и их смеси (табл.
3.68). Плазмообразующие газы не содержат кислорода, поэтому не окисляют материал и напыляемую поверхность. Гелий и водород в чистом виде практически не применяются по экономическим соображениям, а также вследствие разрушающего действия на электрод, Азот и аргон используются чаще, однако наилучшими показателями обладают газовые смеси, например Аг + М2 и Аг + Н2. Вид плазмообразующего газа выбирают исходя из требуемых температуры, теплосодержания и скорости потока, его степени инертности к распыляемому мате- З.бе.
Физике-химические характеристики плазмообразувщих газов риалу и восстанавливаемой поверхности. Следует учитывать, что плазма двух- и многоатомарных газов по сравнению с одноатомарными содержит больше тепла при одинаковой температуре, потому что ее энтальпия определяется тепловым движением атомов, ионизацией и энергией диссоциации. При напылении порошковых или шнуровых материалов электрическое напряжение прилагают к электродам плазменной горелки.
При напылении проволочных материалов напряжение подводят к электродам горелки, дополнительно оно может быть приложено к напыляемому ма- Зб2 Глава 3. РЕМОНТНЫЕ ЗАГОТОВКИ териалу, т.е. проволока может быть токоведущей или нет. Напыляемую деталь в цепь нагрузки не включают. Порошки для плазменного напыления не должны создавать заторы в транспортных трубопроводах„а должны равномерно подаваться в плазменную струю и свободно перемещаться с газовым потоком.
Этим требованиям удовлетворяют частицы порошка сферической формы диаметром 20...100 мкм. В Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины разработаны порошковые проволоки сер. АМОТЕК, состоящие из стальной оболочки и порошкового наполнителя. Эти материалы предназначены для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий способами газопламенного, электродугового и плазменного напыления. Особенностью материалов является возможность аморфизации структуры напыляемых покрытий. Наличие аморфной составляющей в структуре покрытий обеспечивает комплекс повышенных служебных свойств (износо- и коррозиестойкости, прочности соединения с основой). Для защиты частиц напыляемого материала от окисления, обезуглероживания и азотирования применяют газовые линзы (кольцевой поток инертного газа)„являющиеся как бы оболочкой плазменной струи, и специальные камеры с инертной средой, в которых происходит процесс напыления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
