ВЕСЬ ДИПЛОМ (1208325), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Химическая подготовка поверхности представляет собой травление, которое протекает с различной скоростью у кристаллов и межкристаллических включений обрабатываемого материала, что обуславливает появление шероховатой поверхности. Такую подготовку называют селективным травлением. В результате травления на обрабатываемой поверхности образуется большое количество впадин, у которых верхние части уже нижних, что позволяет обеспечить хорошее сцепление напыляемого материала с основой [6].

В таблице 1 приведены рекомендуемые растворы для травления различных материалов перед нанесением покрытия.

Таблица 4.1 – рекомендуемые растворы для травления различных материалов перед нанесением покрытия

Недостаток химической подготовки поверхности состоит в том, что после травления в щелях на поверхности обрабатываемого материала может остаться травильный раствор, что приведет к разрушению покрытия при работе детали. Помимо этого, химическая обработка деталей является токсичным производством, требует высокой культуры производства, строго соблюдения мер безопасности и требований промсанитарии, и как правило, связана с созданием специального участка [14].

При напылении деталей типа “тел вращения“ широкое распространение получил такой метод создания шероховатости, как механическая обработка. Этот метод прост, не требует специального оборудования (механическая обработка, правило, производится на обычных токарных станках). Этот метод предполагает нарезание на поверхности рваной резьбы, проточку канавок, обкатку и т.д. Такая обработка особенно эффективна, когда необходимо напылять толстые покрытия или, когда покрытие предназначено для работы в условиях больших контактных нагрузок. Хорошие результаты по прочности сцепления покрытия с основой дает комплексная обработка - нарезание рваной резьбы или обкатка и последующей струйно-абразивной обработкой.

Одним из наиболее эффективных методов создания шероховатости на поверхностях деталей является струйно-абразивная обработка. Для этого используют два вида устройств – центробежные и пневматические. В устройствах с пневматической подачей абразивные частицы разгоняются сжатым воздухом и, вытекая из сопла в виде струи, ударяются с большой скоростью об обрабатываемую поверхность. В центробежных устройствах абразивные частицы непрерывно подаются во вращающееся с большой скоростью лопаточное колесо, где они разгоняются и под действием центробежных сил устраняются на обрабатываемую поверхность [14].

В качестве абразивного материала используют стальную и чугунную дробь, корунд, кварцевый песок. Абразивный материал выбирают в зависимости от размера обрабатываемой детали, формы и твердости ее материала.

Обработка кварцевым песком обычно используется для наиболее мягких материалов при напылении цинка или алюминия.

Стальная чугунная колотая дробь применяется для обработки большинства конструкционных материалов с твердостью до НRС 30–35 . Размер дроби составляет 0,5–1,5 мм. При обработке поверхностей большой твердости применяют корунд с величиной зерна 0,4–1,4 мм.

Обдувка абразивными материалами, кроме создания шероховатости, позволяет удалять с обрабатываемых поверхностей тонкий слой масла, который не был удален в процессе предыдущей мойки и обезжиривания.

Время между струйно-абразивной обработкой и напылением должно быть минимально, так как шероховатая основа, имея развитую поверхность, является активной и легко окисляется. С увеличением этого промежутка времени ухудшается сцепление покрытия с основой [9].

При струйно-абразивной обработке необходимо применять сжатый воздух, не содержащий влагу и особенно, масло.

Качество абразивно-струйной обработки зависит от многих факторов – твердости обрабатываемой детали, вида и размера абразивных частиц, давления сжатого воздуха, времени обработки, дистанции обработки, угла наклона сопла к обрабатываемой поверхности. Поэтому в каждом конкретном случае путем экспериментального определения зависимостей качества обрабатываемой поверхности от параметров обработки должны устанавливаться оптимальные режимы процесса. В работе использовалась пескоструйная камера с головкой, работающей на основе эжекции. В качестве абразива использовался электрокорунд [9].

Исследовалась зависимость шероховатости обрабатываемой поверхности

образцов из стали от давления сжатого воздуха. Оптимальным давлением является 0,5–0,6 МПа.

Зависимость шероховатости обрабатываемой поверхности от давления сжатого воздуха представлена на рисунке 4.2

Рисунок 4.2 – Зависимость шероховатости обрабатываемой поверхности от давления сжатого воздуха

Твердость поверхности, НВ 180–210;

Дистанция обработки, мм – 60;

Время обработки, мин / см – 0 ,3;

Кривая 1-обработка дробью ДСК;

Кривая 2-обработка электрокорундом.

Основная задача операции напыления состоит в формировании на предварительно подготовленной поверхности детали слоя необходимых геометрических размеров с заданными эксплуатационными свойствами [6].

Решение этой задачи обусловлено взаимодействием множества факторов, как внешних (тип применяемого оборудования для напыления, марка материала), так и связанных с условиями осуществления самого процесса напыления (режимы напыления, толщины покрытия, скорость перемещения поверхности напыляемой детали относительно оси плазмотрона и пр.).

Следует отметить, что при правильном выборе и соблюдении режимов напыления практически на любых установках для плазменного напыления можно получать качественные покрытия.

Одним из основных факторов, определяющих эксплуатационные свойства плазменных покрытий, является марка материала для напыления. Наиболее широкое применение для плазменного напыления получили порошковые материалы. В настоящее время отечественной промышленностью выпускается большая номенклатура порошковых материалов, позволяющих получать покрытия с высокими эксплуатационными свойствами – антифрикционные, износостойкие, коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные [6].

Предварительный выбор материалов осуществляется, исходя из условий работы, величины и вида износа деталей, а также рекомендаций заводов- изготовителей порошковых материалов. Окончательный выбор марки материала может быть произведен на основании комплекса лабораторных исследовательских и производственных испытаний наплавленных покрытий.

Важными факторами, оказывающими существенное влияние на качество покрытий, являются параметры процесса напыления.

Основными параметрами технологического процесса напыления покрытий являются:

- мощность дуги (сила тока и напряжение);

- вид и расход плазмообразующего и транспортирующего газа;

- дистанция напыления;

- скорость перемещения поверхности напыляемой детали относительно оси плазменной струи.

В зависимости от технологических параметров процесса напыления формируются покрытия с определенными характеристиками [17].

Основными характеристиками и свойствами покрытий являются:

- толщина;

- пористость;

- прочность сцепления с основой;

- твердость;

- специальные свойства (износостойкость, жаропрочность и так далее).

Толщина покрытия зависит от производительности процесса, времени напыления, размера напыляемых частиц. Пористость зависит, в основном, от дистанции напыления, мощности дуги, расхода плазмообразующего газа. Прочность сцепления покрытий с основой прямо или косвенно зависит от большинства параметров напыления: силы тока и напряжения дуги, расхода рабочего газа, дистанции напыления, толщины покрытия, физико-химических свойств напыляемого материала, а также в большой мере от качества подготовки поверхности детали [17]. Таким образом, для получения качественного покрытия с заданными свойствами, наряду с правильным выбором материала, необходимо выявление зависимостей влияния тех или иных параметров напыления на свойства покрытий и, на основе этого, выбор оптимальных режимов напыления.

К предварительной обработке относится мойка и обезжиривание, а также струйно-абразивная обработка. Мойке подлежат детали с сильно загрязненными поверхностями, чаще всего это детали, проработавшие длительный срок и подлежащие восстановлению или детали после длительного хранения. На поверхностях таких деталей могут быть ржавчина, пригоревшие масла в смеси с абразивом и продуктами износа (мелкими частицами ржавчины, окалины, неокисленного металла, пыли). Для удаления загрязнений с поверхностей таких деталей применяют, как правило, мойку в сильных органически-щелочных растворителях (растворах каустической соды, моющем средстве типа “Лабомид”) с одновременной механической очисткой металлическими щетками или другим инструментом, или последующей обдувкой абразивом [1].

Обезжиривание проводится с целью полного удаления с поверхностей деталей масел и обеспечивает, с одной стороны, предпосылки к качественному сцеплению покрытий с основой, с другой стороны, предохраняет абразивный материал, используемый для создания шероховатости, от загрязнения маслом. Для обезжиривания используют как органические растворители, так и растворы минеральных соединений [1].

Для определения растворов и режимов обезжиривания были отобраны следующие материала: ацетон ГОСТ 2768-84, бензин неэтилированные марки “ Б-70 “ ГОСТ 4331-76, а также едкий натрий ГОСТ 2263-79, карбонат натрия ГОСТ 5100-73, тринатрийфосфат ГОСТ 201-76 и стекло натриевое жидкое ГОСТ 13078-81.

4.3 Разработка конструкции установки и технологии производства

порошков

Порошки для напыления предлагается изготавливать. Цель разрабатываемых технологий состоит в организации замкнутого технологического цикла: выплавка сплава или получение его другими способами, изготовление порошка, нанесение покрытий.

В рамках разрабатываемой темы предполагается использовать указанную технологическую цепочку для других деталей, эксплуатирующихся в тяжелых условиях, к примеру, деталей вагонов. При этом в условиях Дальнего Востока имеется возможность получать специальные порошки из местного минерального сырья [18].

Создана опытная установка получения порошков из расплава методом распыления. Эксперименты проведенные в процессе создания установки показали, что диспергирование струи металла, вытекающего из распылителя, зависит от многих факторов: скорости подачи воздуха на струю, соотношения сечений, температуры металла и т.п. Для получения требуемой фракции порошка (50–200 мкм) подобраны оптимальные конструктивные параметры установки и режимы распыления.

Металл выплавляли в индукционной печи. Порошок получали методом распыления. Полученный таким образом порошок приемлем для работы на установке УПНС-304.

Характеристики

Список файлов ВКР