Пантелеенко Ф.И. и др. - Восстановление деталей машин (1038481), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Приведем примеры применения плазменного напыления в процессах восстановления деталей. Освоено несколько разновидностей процесса восстановления коренных опор блоков цилиндров. Первые исследователи способа рекомендовали в качестве наносимого материала малоуглеродистую стальную проволоку Св-08 для обеспечения однородной мелкодисперсной структуры покрытия и повышения прочности соединения его с основой. Позднее были рекомендованы порошкообразные материалы.
Распространение получили композиционные порошки и порошки из бронзы. Порошки из бронзы наносят на поверхности как чугунных деталей, так и деталей из алюминиевого сплава. Предварительно должен быть нанесен термореагирующий подслой А1 — %. При восстановлении коренных опор в чугунных блоках цилиндров применяют более дешевый порошок грануляцией 160...200 мкм состава: Ге ~основа), 5 % Си и 1 % А1. Режим нанесения покрытия: ток плазменной дуги 330 А, напряжение 70 В, расход плазмообразующего газа ~азота) 25 л/мин, диаметр сопла плазмотрона 5,5 мм, частота качаний плазмотрона 83 мин ', подача детали 320 мм/мин, расход порошка 7 кг/ч.
НАПЫЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА Процесс нанесения плазменного покрытия на поверхности отверстий в деталях из алюминиевого сплава включает: 1) сушку порошков при температуре 150...20'С в течение 3 ч; 2) предварительное растачивание отверстий до размера, превышающего на 1 мм номинальный размер отверстия; 3) установку защитных экранов; 4) обезжиривание напыляемых поверхностей ацетоном; 5) нанесение покрытия в две операции; 6) снятие защитных экранов; 7) предварительное и окончательное растачивание; 8) удаление облоя. В первой операции наносят подслой ПН-85Ю15, во второй — основной слой из медного порошка ПМС-Н. Режимы нанесения покрытий: сила тока 220...280 А, расход азота 20...25 л/мин при давлении 0,35 МПа, расстояние от сопла до детали 100...120 мм, время нанесения покрытия 15 мин. Покрытие наносят на стенде.
Плазмообразующее оборудование состоит из источника питания ИПН 160/600 и установки УПУ-ЗД или УПУ-З. Применяют плазменное напыление при нанесении покрытий на плоскости головок цилиндров из силумина. Технология включает предварительное фрезерование изношенной поверхности, нанесение покрытия и последующую обработку. В качестве материала покрытия используют порошок из алюминия и 40...48 % Ге. Режим нанесения покрытия: сила тока 280 А, расстояние от сопла до детали 90 мм, расход плазмообразующего газа (азота) 72 л/мин.
С целью удешевления процесса и повышения его производительности внедрен процесс электродугового напыления плоскостей из проволоки Св-АК5 диаметром 2 мм, Применяют источник тока ВГД-301 и металлизатор ЭМ-12. Режимы напыления: сила тока 300 А, напряжение 28... 32 В, давление распыливающего воздуха 0,4...0,6 МПа, расстояние от сопла до детали 80...100 мм. Покрытие толщиной 5 мм наносят за 8...
10 мин. При восстановлении поршней из алюминиевого сплава наносят плазменное покрытие из порошка бронзы ПР-Бр. АЖНМц 8,5-4-5-1,5 (8,5 % А1, 4 % Ге, 4,8 % М, 1,4 % Мп, остальное Си). Используют установку УПУ-8. Режим нанесения: ток 380 А, расстояние от сопла до летали ! 20 мм, плазмообразующий газ — смесь аргона с азотом. При восстановлении коленчатых валов из высокопрочного чугун~ наносят плазменное покрытие из композиции порошков на термореаги Глава 3. РЕМОНТНЫЕ ЗАГОТОВКИ рующий подстой из материала ПН-85Ю15.
Состав композиции: 5( ПГСР, 30 % ПЖ4 и 20 % ПН85Ю15. Режимы процесса: 7 = 400 А, расстояиие от сопла до детали 150 расход азота 25 л/мин. Согласно авторскому свидетельству на изобр~ ние СССР № 1737017, цель которого — повышение адгезионной и кого онной прочности покрытий, наносимый материал содержит (в мас. ' самофлюсующийся сплав системы %-Сг — В-Я 25...50, порошок жел 30...50 и никель-алюминиевый порошок 20...25. Микроппазменное напыление применяют при восстановлении уча ков деталей с размерами 5...! О мм с целью уменьшения потерь напыл, мого материала. Используют плазмотроны малой мощности (до 2 2,5 кВт), генерирующие квазиламинарную плазменную струю при си тока 10...бО А. В качестве плазмообразующего и защитного газа приь няют аргон.
При микроплазменном напылении удается уменьшить д~ метр металлоплазменной струи до 1...5 мм. Процесс характерен низк~ уровнем шума (30...50 дБ) и небольшим количеством отработавших г зов, что позволяет вести напыление в помещении без применения раб чей камеры. Создана установка микроплазменного напыления МПН-00! Технологические режимы плазменного напыления определяютс видом и дисперсностью материала, током плазменной струи и его напр~ жением, видом и расходом плазмообразующего газа, диаметром соил плазменной горелки и расстоянием от сопла до напыляемой поверхности Дисперсность частиц материала, ток плазменной струи и расхо, плазмообразующего газа определяют температуру нагрева частиц и и. скорость перемещения, а значит, — плотность и структуру покрытия.
Большая равномерность свойств покрытия обеспечивается при боле~ высокой скорости перемещения плазмотрона относительно детали меньшей толщине слоя. Эта скорость мало влияет на коэффициент ис. пользования материала и значительно сказывается на производительности процесса. Расстояние от сопла до восстанавливаемой поверхности зависит от вида плазмообразующего газа, свойств напыляемого материала и изменяется в пределах 120...250 мм (чаще !20...150 мм).
Угол между осью потока частиц и восстанавливаемой поверхностью должен приближаться к 90'. Оптимальное сочетание теплосодержания потока плазмы, времени пребывания частиц в этом потоке и их скорости обеспечивает получение покрытий с высокими физико-механическими свойствами. НАПЫЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА Свойства плазменных покрытий существенно улучшаются при их симавлеиии, При этом плавится наиболее легкоплавкая часть материала, одиако температура нагрева должна быть достаточной для плавлеиия боросиликатов, которые восстанавливают металлы из оксидов и образуют шлаки.
Оплавляемые материалы должны удовлетворять таким требованиям: гемпература плавления легкоплавкой составляющей сплава ие должиа превышать 1000...1100 'С, сплав в разогретом состояиии должен хорошо смачивать поверхность заготовки и обладать свойством самофлюсования. '1'акими свойствами обладают порошковые материалы на основе никеля, имеющие температуру плавления 980...1050 'С и содержащие флюсующие элементы: бор и кремиий. Недостаточная температура нагрева покрытия приводит к образованию на поверхности капель металла. Жидкое состояиие части покрытия способствует интенсивному протеканию диффузионных процессов, при этом материал детали остается в твердом состоя и ии.
В результате оплавления значительно повышается прочиость соединеиия покрытия с основой, увеличивается когезионная прочность, исчезает пористость и улучшается износостойкость. Оплавленные покрытия имеют обрабатываемость, близкую к обрабатываемости монолитных жаропрочных сталей и сплавов аналогичного химического состава.
Покрытия оплавляют: газовой горелкой (ацетиленокислородным пламенем), в термической печи, индуктором (токами высокой частоты), электронным или лазерным лучом, плазменной горелкой (плазменной струей), пропусканием тока большой величины. Оплавление газовой горелкой — наиболее простой способ, позволяющий визуально контролировать качество оплавления. Недостатки способа — односторонний нагрев детали, который может привести к ее короблению, и большая трудоемкость при обработке массивных деталей. Печное оплавление обеспечивает прогрев всего объема детали, полому вероятность появления трещин уменьшается. Однако сопряженные с покрытием участки детали покрываются окалиной, их физико- механические свойства ухудшаются. Негативное влияние окислительной втмосферы на свойства покрытий при их нагреве исключается при наличии защитной среды.
Хорошие результаты дает индукционное оплавление, которое обеспечивает большую производительность без нарушения термообработки асей заготовки. Нагреву подвергают только покрытие и примыкающий к нему тонкий слой основного металла. Толщина прогреваемого металла Глава 3. РЕМОНТНЫЕ ЗАГОТОВКИ зависит от частоты тока: с увеличением последней толщина уменьшается Высокие скорости нагрева и охлаждения могут привести к трещинам и покрытии. Оплавление покрытий электронным или лазерным лучом практически не изменяет свойств сопряженных с покрытием участков и сердцевину детали.
Вследствие высокой стоимости эти способы следует применять при восстановлении ответственных дорогостоящих деталей, покрытия на которых трудно оплавить другими способами. Оплавленные покрытия из сплавов иа основе никеля ПГ-СР2. ПГ-СРЗ и ПГ-СР4 имеют такие свойства: — твердость 35...60 НКС в зависимости от содержания в них бора; — повышенную в 2...3 раза износостойкость по сравнению с закаленной сталью 45, что объясняется присутствием в структуре покрытия твердых кристаллов (боридов и карбидов); — увеличенную в 8...10 раз прочность соединения покрытия с основой по сравнению с прочностью соединения неоплавлеиных покрытий; — повышенную на 20...25 % усталостную прочность. Область применения плазменных покрытий с последующим оплавлеиием — это восстановление поверхностей деталей, работающих в условиях зиакопеременных и контактных нагрузок. Оплавленные покрытия имеют миогофазную структуру, составляющие которой — бориды, избыточные карбиды и эвтектика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
