ВЕСЬ ДИПЛОМ (1208325), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Рисунок 3.2 – Контроль износа заплечика шпинтона

В таблице 3.1 представлены нормы допусков износа заплечиков шпинтона.

Таблица 3.1 – нормы допусков износа заплечиков шпинтона

Отремонтированные шпинтоны до установки на раму тележки проверяют на перпендикулярность их осей [13].

Правильность положения на раме вновь установленных шпинтонов, отремонтированных или новых, проверяют измерением расстояний между шпинтонами вдоль рамы, а также расстояний между серединами межшпинтонного пространства вдоль, поперек и по диагонали.

Для правильного положения шпинтонов разрешается под их основание ставить не более двух клинообразных прокладок общей толщиной не более 8 мм с креплением этих прокладок не менее чем двумя болтами и привариванием к опорной плите и друг к другу прерывистым швом [13].

4 НАУЧНАЯ ЧАСТЬ. ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ

И ТВЕРДОСТИ НАПЛАВЛЕННОГО СЛОЯ И ЗОНЫ СПЛАВЛЕНИЯ

4.1 Порошки для плазменных покрытий

Основное требование успешного напыления состоит в том, чтобы порошки обладали хорошей текучестью и не разлагались в плазме. Текучесть в некоторой степени может быть улучшена путем сушки порошков для удаления адсорбированной влаги, и с помощью соответствующей конструкции питателя, обеспечивающей подачу порошка в псевдоожиженном состоянии с использованием аргона в качестве газа-носителя [14].

Несмотря на вышеуказанные усилия, оказалось невозможным напылять порошки с частицами чешуйчатой формы (с большой площадью поверхности) и порошки с размером частиц менее 5 мкм. Кроме того, химическая активность графита, сульфида молибдена делает их неподходящими для напыления. Порошки вольфрама и диоксида титана могут частично диссоциировать в плазме, в связи с чем состав покрытия может отличаться от состава исходного порошка.

Помимо повышения текучести методы гранулирования позволяют получать порошки одинаковых размеров, образующие плотные покрытия. Как показано ранее при взаимодействии порошка с плазменной дугой, очень крупные частицы плавятся не полностью, а мелкие – могут частично испариться. Обычно используются металлические порошки с размером частиц 40–75 мкм и керамические порошки с размером 5–40 мкм. Для специальных областей применяются более тонкие металлические порошки с частицами размером <40 мкм. Один из таких порошков фирмы “Меtсо“ (марка 450) представляет собой гранулы, состоящие из порошка алюминия с размером частиц 5 мкм в количестве 5 % [14].

Существует ряд способов получения плакированных порошков.

В соответствии с данными Меддингса и эти способы можно классифицировать следующим образом:

Осаждение в газовой фазе – термическое разложение; реакции замещения; восстановление водородом.

Жидкофазное осаждение – электролитическое покрытие; водородное восстановление; химическое осаждение.

Твердофазное осаждение – измельчение [14].

Для плазменного напыления широко применяется метод химического осаждения, разработанный компанией “Sherrit Gordon Co“.

Металлические порошки и другие активные соединения во время напыления на воздухе окисляются. Даже если плазмообразующими газами являются аргон и водород, окружающий воздух вследствие турбулентности смешивается с поступающим газом, что приводит к окислению металлических порошков. Одним из применяемых в промышленности методов местной защиты от окисления является использование насадок для подачи аргона. Насадка представляет собой охлаждаемую водой приставку к плазменной головке, через которую подается газообразный аргон. Это требует изменения конструкции горелки. Существуют проблемы создания стабильного газового потока внутри насадки.

На прочность связи покрытия влияет также присутствие мелких частиц и испаряющихся примесей, которые могут появляться при обычных условиях напыления. Применение порошкового материала более высокой чистоты не экономично. Некоторые из этих проблем ограничили возможность применения метода локального экранирования. Следующим логическим этапом является напыление в камерах, заполненных аргоном. Дальнейшие разработки в этой области способствовали созданию камеры низкого давления (7–13 кПа).

Преимущества напыления при низком давлении заключаются в достижении высокой скорости плазмы и струи длинной 40–50 см по сравнению с 4–5 см на воздухе. Таким образом, перепад температуры по длине струи происходит более плавно, и дистанция напыления не превышает критических значений. Окисление порошков не происходит. Можно очищать и быстро нагревать подложку с помощью обратной дуги мощностью 8–10 кВт, которая может также использоваться в качестве дополнительного источника энергии для плавления тугоплавких порошков типа тантала.

Исследованные в данной работе бронзовые порошки были получены на Бакинском опытном заводе порошковой металлургии путем распыления расплава БрО10С1,5Ц водой высокого давления. Указанный сплав содержит, процент: 87 Сu, 9,84 Sn, 1,57 P, 0.8 Zn, 0, 021 P.

Частицы бронзового порошка марки БрО10С1,5Ц имеют осколочную форму с шероховатой поверхностью, причем при увеличении дисперсности шероховатость поверхности частиц уменьшается [14].

4.2 Выбор метода нанесения покрытий

Среди известных методов нанесения износостойких покрытий на трущиеся детали наибольшее распространение получила технология электролитического осаждения. В ряду электролитических первое место занимает хромовое покрытие. Оно в несколько раз повышает износостойкость деталей, поэтому, несмотря на длительность процесса хромирования (от 4 до 7 часов, учитывая время отжига для удаления водорода), получило широкое распространение [15].

Простота и высокая производительность процесса электродуговой металлизации, высокие технико-экономические показатели, возможность получения бездефектных покрытий достаточно большой толщины (до 2–3 мм) делают этот метод конкурентоспособным с другими способами нанесения покрытий. То обстоятельство, что при напылении подложка разогревается лишь до температуры 150 – 200 °С, позволяет устранить недостатки, присущие плавке.

У нас в стране газопламенные и электрометаллизационные покрытия широко применялись до 1970 года в автотракторостроении и особенно в ремонтном производстве. Однако в дальнейшем, в связи с усилением тенденций к форсированию мощности двигателей, увеличением рабочих нагрузок и скоростей, приведенных к ужесточению требований к их долговечности и надежности, область применения металлизационных покрытий сузились, в основном, из-за недостаточной прочности сцепления наплавленного слоя с основой [15].

Указанный главный недостаток металлизационных покрытий удается в значительной степени устранить, используя в качестве теплоносителя плазменную струю. Более высокая температура ее (8000–15000 °С против 3000 °С для газокислородного пламени и 5000–6000 °С электрической дуги) позволяет наносить практически любые материалы – от алюминия до вольфрама, а также керамику (окись алюминия, двуокись циркония, корунд) и композиционные материалы. Высокая скорость истечения плазменной струи, превышает скорость звука, позволяет разгонять расплавленные частицы напыляемого материала до значительных скоростей, что способствует более прочному сцеплению частиц с основой – адгезии и между собой – когезии. К тому же для создания потока плазмы используются газы, в частности, аргон и азот, не оказывающие химического воздействия на расплавленные напыляемые частицы.

Эти особенности метода позволяют получать более прочные, менее окисленные, лучше связанные с подложкой покрытия. Изменением параметров плазменного напыления, марок применяемых порошков и их дисперсии можно в широких пределах регулировать свойства напыляемых покрытий [15].

Первые плазменные покрытия появились около 30 лет назад. В настоящее время этот метод получил самое широкое распространение у нас в стране и особенно за рубежом [16].

В настоящее время в стране выпускается широкая гамма порошковых материалов для напыления, основную массу которых производят НПО “ Тулачермет” и Торезкий завод наплавочных твердых сплавов (ТЗНТС) Донецкой области.

Качество плазменных покрытий зависит от большого числа переменных факторов (по данным разных авторов, до 60), таких, как конструкция плазмотрона, род и расход плазмообразующего газа, потребляемая мощность; физико-химические свойства, грануляция и фракционный состав напыляемого материала, скорость его подачи; расстояние от среза сопла плазмотрона до поверхности изделия, состав защитной атмосферы; способ подготовки поверхности изделия, температурного режима в процессе формирования покрытия и так далее. Поэтому в зависимости от напыляемого материала, а также от материала и формы изделия для каждого конкретного случая режим напыления подбирают экспериментально, руководствуясь общими положениями теории газотермического напыления [16].

Для определения качества наплавленного металла зоны сплавлений и возможных изменений структуры детали, выполняли исследования наплавленных швов на образцах, производили наплавку образцов из стали 25Л плазменно-порошковым методом на установке УПНС-304, изготавливали микрошлифы и исследовали микроструктуру.

Из рисунка видно, что микроструктура основы (детали) равномерная без изменения размера зерна. Зона сплавления без дефектов. Наплавленный слой имеет характерную стопчатую микроструктуру. Дефекты сварки отсутствуют.

Процесс нанесения плазменных покрытий на детали включает следующие операции:

-предварительную обработку поверхности основы для обеспечения прочного сцепления покрытий с основой;

-напыление материала на основу;

-обработку покрытия после напыления, (термическую обработку, уплотнение покрытий, отделочную обработку), если в этом есть необходимость.

Микроструктуры наплавленных деталей изображены на рисунке 4.1

Зона сплавления наплавленного металла и основы

Зона сплавления высокого качества, без дефектов

Основной металл

Основной металл ферритно-перлитная

микроструктура, дефекты отсутствуют

Наплавленный металл

Наплавленный металл тонкодисперсная дендритная

микроструктура, равномерная, дефекты отсутствуют

Рисунок 4.1 – Микроструктуры наплавленных деталей

Окончательная механическая обработка наплавленных покрытий (токарная, шлифовка) является отдельной стадией, не входящей в собственно процесс нанесения покрытий. Предварительная обработка основы является важным фактором для обеспечения прочного сцепления наплавленного покрытия с деталью, так как в основном соединение наплавленного покрытия с основой происходит в результате механического сцепления. Следовательно, для того, чтобы напыляемые частицы, которые ударяются и деформируются об основу, прочно с ней сцеплялись, она должна быть достаточно шероховатой.

Увеличение прочности механического сцепления связано с увеличением площади поверхности основы, контактирующей с напыляемым материалом, а также созданием большой активности основы путем удаления с ее поверхности окисных пленок. Поэтому создание развитой шероховатости на поверхности основы является важным требованием.

Однако обеспечение необходимой шероховатости еще недостаточно для получения прочного соединения покрытий с основой. Перед предварительной обработкой поверхности с целью создания шероховатости необходимо произвести промывку и обезжиривание и, насколько это возможно, удалить влагу [6].

Существуют различные способы удаления с поверхности деталей масла и других загрязнений. Наиболее распространенными являются промывка растворителями и щелочными растворами. Минеральные масла лучше всего удаляются с поверхности парами трихлорэтилена, но в связи с высокой его вредностью для здоровья в массовом производстве применение его не рекомендуется.

Наиболее доступным способом удаления масла с поверхности деталей является их промывка в органических растворителях – уайт-спирите, бензине (неэтилированном), ацетоне. Из-за большой летучести органических растворителей качество обезжиривания деталей может быть недостаточным, поэтому для полного удаления масляных загрязнений применяют двойную промывку – сначала в одном из перечисленных органических растворителей, затем в водных растворах карбоната натрия или каустической соды. После щелочной обработки производится обильная промывка деталей чистой водой.

Удаление окисной пленки производится путем обдувки поверхностей деталей кварцевым песком, корундом, стальной или чугунной дробью [6].

Создание на поверхностях деталей шероховатости заданных геометрических параметров производится также путем нарезания рваной резьбы или накатки по специальной технологии, электроискровой обработки, химического травления.

Электроискровую обработку поверхности производят, как правило, в том случае, когда основа имеет высокую твердость и не может быть обработана механическим или струйно-абразивным методом. Для такой обработки используют пучки никелевой (для стальной основы) проволоки, выполняющие роль электродов. Эти электроды расплавляются электрической дугой и привариваются в небольших количествах к поверхности основы. Одновременно происходит расплавление поверхности основы в микрообъемах и унос расплавленного металла щеткой. Таким образом формируются микронеровности, состоящие из лунок и кратеров в основном металле и возвышений, образованных приваренными микрочастицами никеля.

Обработку ведут с использованием специальных или сварочных источников тока. К недостаткам этого метода следует отнести низкую скорость обработки поверхности. Обычная скорость обработки составляет 0,2 м²/ч, максимальная – 0,37 м²/ч. Кроме того, образующиеся на поверхности углубления значительно снижают усталостную прочность, что недопустимо для деталей, работающих при циклических нагружениях со знакопеременными нагрузками.

Характеристики

Список файлов ВКР