Пантелеенко Ф.И. и др. - Восстановление деталей машин (1038481), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Применяют несколько типов установок, различающихся между собой способом нагрева испаряемого материала. К ним относятся установки с резистивными, электронно-лучевыми, высокочастотными индукционными и дуговыми испарителями. Основные части установки: вакуумная система, включающая рабочую камеру; средства откачки; испарительные или распылительные устройства — генераторы потока напыляемых частиц; система электропитания; системы питания рабочим газом, водяного охлаждения и подогрева; транспортирующее устройство; система контроля и управления.
Технический уровень установки определяет качество покрытий, производительность процесса, коэффициент использования энергии и др. Качество напыленных покрытий в значительной мере зависит о~ способа создания вакуума в рабочей камере. Наиболее высокие показатели реализуются при использовании безмасляной системы откачки с применением насосов сорбционного типа. Распылитель ~испаритель) должен обеспечивать минимальные потери энергии, подводимой к распыляемому материалу. С увеличением энергии, подводимой к распыляемому ~испаряемому) материалу, парциальное давление паров и плотность потока напыляемых частиц буду~ расти.
Часть энергии, подводимой к распыляемому материалу„затрачива. ется на повышение энергетического уровня частиц в распыленном пото. ке. Таким образом, с увеличением энергии, подводимой к единице по. 376 Глава 3. РЕМОНТНЫЕ ЗАГОТОВКИ верхности распыляемого материала, растет и производительн процесса. Температура распыляемого материала оказывает решающее вли. на производительность процесса при обычном термическом испаре При высокоскоростных способах распыления плазменным или дуго разрядом эта температура не играет существенной роли. Расстояние от очага распыления до детали изменяется в пред» 20...500 мм и определяет равномерность толщины покрытия: чем бол это расстояние, тем равномернее толщина. Однако его увеличение в~ оптимального снижает коэффициент использования материала.
Давлю в камере также влияет на равномерность напыленных покрытий.; вакуумных реакционных способах напыления давление в камере явля» определяющим при образовании покрытий композиционного типа. Параметры потока напыляемых частиц определяют производит» ность процесса и свойства покрытий. К этим параметрам относятся: ~ пература материала (300 'С и выше); плотность потока ~10 1О" (см'с) '1; энергия напыляемых частиц (1О '...10' эВ/атом); степ ионизации напыляемых частиц(в мас. ',4); скорость частиц в направле. поверхности напыления (2000 м/с и более); угол расхождения пот распыляемых частиц (рад). Было создано несколько типов установок высокоскоростного ~ пыления низкого давления, применяемых для восстановления детаг Наибольшее распространение получила установка типа ВУ-1Б.
На ~ 3.37 приведена схема ус.гановки с одним испарителем. Базовым элементом установки является камера 6 с водяным змее ком. Откаточный насос 10 обеспечивает в камере вакуум до 1О 10 ' Па. Для вымораживания паров масла предусмотрена азотная лов~ ка 11. Дуговой разряд возбуждается между водоохлаждаемым анодом распыляемым материалом — катодом 4. Для первоначального возбуж, ния дуги служит вспомогательный электрод 2. Электродуговой уско1 тель плазмы работает от силового специализированного источника ~ стоянного тока 3.
Для экстракции ионов из плазменного потока и их корения в направлении напыляемого изделия использован высоковол ный источник питания 1, а от него на напыляемое изделие 7 подае~ отрицательное смещение от десятков вольт до 2...3 кВт. В более сов» шенных установках предусмотрено несколько испарителей (до шести). Электромагнитные катушки играют роль стабилизатора катоднс пятна на заданной поверхности распыляемого материала, фокусировк~ ускорения потока напыляемых частиц, отклонения потока заряженн~ частиц с целью сепарации потока.
Рнс. 3.37. Схема установкн тнпа Ву-1Б Установка снабжена устройством для автоматического напуска газа 9. Атмосфера камеры контролируется масс-спектрометром 8. Благодаря этому имеется возможность создания плазменных потоков с регулируемой долей ионов различных элементов. Выпускались и другие установки аналогичного назначения («Пуск», «Юнион» и др.). Основное их применение — упрочнение различного вида инструментов с использованием реакционной формы процесса напыления. Установки для вакуумного конденсационного напыления бывают периодического„полунепрерывного и непрерывного действия.
Применение установок периодического действия целесообразно в единичном и мелкосерийном производстве, а также при групповой обработке мелких по размерам однотипных изделий (интегральных схем, режущего инструмента и др.). Большая часть времени затрачивается на откачку среды из камеры и другие вспомогательные операции. Стремление повысить производительность процесса обусловило применение дополнительных устройств. Установки для вакуумного напыления покрытий полунепрерывного действия оснащены одной или несколькими шлюзовыми камерами, отделенными от рабочих камер вакуумными затворами. Глава 3. РЕМОНТНЫЕ ЗАГОТОВКИ ЗЛЕКТРОИСКРОВАЯ ОЬРАБО'1 КА Установки непрерывного действия дают наибольшую производительность процесса, хотя они довольно сложны.
Непрерывная подача напыляемых изделий в рабочую камеру устраняет необходимость в оста- нове испарителя, вакуумной системы и сообщения рабочей камеры с атмосферой. Эффективность установок может быть обеспечена лишь в условиях крупносерийного или массового производства. 3.7.9. Уирочняющая обработка наиыленних иокрьипай Для уменьшения припусков на механическую обработку применяют высокотемпературное уплотнение напыленных покрытий. Оно заключается в приложении давления в процессе локального нагрева. Как показывают металлографические исследования, увеличение усилия обработки и температуры подогрева оказывает положительное влияние на структуру слоя.
При этом уменьшаются или вообще исчезают трещины и поры, В процессе газопламенного напыления расплавленные частицы и восстанавливаемая поверхность взаимодействуют с кислородом воздуха, содержащимся как в продуктах сгорания, так и в окружающей атмосфере. Оксидные пленки на границе раздела покрытие — основа, между слоями покрытия и между отдельными частицами препятствуют образованию прочного покрытия, Применение экзотермических реагирующих никель-алюминиевых порошков и самофлюсующихся сплавов на основе никеля или кобальта удорожают процесс восстановления деталей.
Поэтому разработан способ химико-термической обработки напыленных покрытий, в основе которого лежат восстановление оксидов и последующая карбидизация напыленных покрытий в контролируемой газовой атмосфере заданного состава. Сущность процесса заключается в том, что деталь с напыленным покрытием помешают в печь с атмосферой, содержащей Н2 и С, и выдерживают при заданной атмосфере.
В результате химико-термической обработки достигается полное восстановление оксидов, исчезает слоистость, а содержание цементита определяется режимами обработки. Введение в напыляемые (железные) порошки карбидообразующих материалов (хрома) повышает твердость и износостойкость напыленных покрытий. 3.8. Электроискровая обработка в процессах восстановления деталей 3.8.1. Сущность ироцессп Электроискровая обработка металлических поверхностей основана па использовании импульсных электрических разрядов между электро.ями в газовой среде. Сущность технологии восстановления поверхно- ~ ~сй состоит в том, что в промежутке между металлическими электродамп разрушается материал анода, а продукты эрозии переносятся на катод ( иготовку).
Единичный перенос электродного материала происходит при высокой температуре разряда (5...11) ) 0' К. Температура плазмы Т(в К)„образующейся в межэлектродном пространстве, приближенно рассчитывается ~ю формуле Т= 7200+ 450 С!/3 где à — емкость накопительных конденсаторов, мкФ. Вследствие кратковременности разряда (до 10 мкс) и локальности нагрева микрообъемы переносимого на деталь металла мгновенно охлажла отся. При определенных режимах обработки происходит сверхскорост~ия закалка ее поверхностного слоя до высокой твердости.
При многократном воздействии искровых импульсов на поверхности детали формируется покрытие со свойствами, близкими к свойствам материала мсктрода. Толшина покрытия увеличивается с ростом содержания углерода в материале детали и энергии единичного импульса. При электроискровой обработке происходят: — нагрев материала электродов и превращение его в газообразное состояние„ вЂ” перенос материала в разрядном промежутке с анода на катод; — диффузия наносимого материала в расплав металла восстанавливаемого элемента в месте разряда; — образование твердых растворов и мелкодисперсных карбидов в результате быстрого затвердевания жидкой фазы и локальной закалки с огромными скоростями охлаждения. Нанесение твердых износостойких покрытий толщиной до 0,1 мм относят к упрочнению, а нанесение покрытий большей толщины — к наплавке.
Покрытие, нанесенное на восстанавливаемую поверхность детали, имеет прочную связь с основой, потому что его образование сопровождается химическими и диффузионными процессами. Глава 3. РЕМОНТНЫЕ ЗАГОТОВКИ Способ применяют для восстановления шеек валов и осей, поверхностей отверстий под подшипники, упрочнения взамен термообработки трущихся поверхностей, создания износостойкого поверхностного слоя толщиной 0,5 мм. Стойкость режущей части инструмента в результате упрочнения увеличивается в 2 раза. Износостойкость деталей после электроэрозионного упрочнения повышается в 3...8 раз. Электроискровая обработка в ряде случаев при восстановлении изношенных поверхностей подшипниковых узлов является финишной операцией, не требующей дополнительной механической обработки.
Способ получил распространение при восстановлении деталей топливной аппаратуры дизелей и золотников, изготовленных из стали 15Х и имеющих твердость 5б...б3 НКС. Покрытие состоит из трех слоев. Первый слой — это термодиффузионная зона покрытия и основного металла. Второй, нетравящийся ~белый) слой представляет собой твердый раствор легирующих или карбидообразующих элементов, входящих в состав электродного материала. Третий слой, подобный газотермическим покрытиям, сформирован из фрагментов застывшего металла и оксидов. Структура упрочненного наружного слоя напоминает строение антифрикционного сплава: частицы мелкодисперсных карбидов включены в сравнительно мягкую основу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
