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

Текст из файла (страница 9)

Предварительный подогрев снижает также остаточные внутренние напряжения в покрытиях, так как при расширении материала подложки сцепление напыленного металла с горячими поверхностями прочнее, чем с холодными. В принципе, чем выше температура, тем прочнее адгезия. Однако излишний нагрев перед напылением приводит к окислению поверхности, поэтому никогда не следует нагревать напыляемую поверхность так, чтобы она заметно изменила свой цвет. Удобнее всего предварительный нагрев осуществить плазменным факелом. Плазмотрон должен располагаться достаточно далеко от поверхности напыления. На слишком близкое расположение указывает потемнение напыляемой поверхности.

3.4.5 Напыление подслоя

Подслоем называют тонкие подготовительные покрытия, которые имеют развитую шероховатую поверхность и прочное сцепление с основой. Напыление подслоя производят порошками нихрома, молибдена, никель-алюминиевых сплавов ПН70Ю30, ПН85Ю15, композиционными никель-алюминиевыми, никельтитановыми порошками. Напыление вышеуказанных материалов – это базовый слой, на который напыляют рабочее покрытие значительной толщины при высокой адгезии с подложкой.

Чаще всего для промежуточного слоя используют никель-алюминиевые порошки, обладающие экзотермическими свойствами при распылении. Нагретый алюминиевый порошок легко реагирует с воздухом, выделяя большое количество тепла. При температуре 600–640 ºС начинается взаимодействие никеля с алюминием, происходит образование интерметаллидов, сопровождающееся существенным тепловым эффектом. При определенном термическом цикле в контакте «частица – подложка» происходит образование прочных связей, обусловленных процессами взаимодействия на атомном уровне. Никель-алюминиевые покрытия являются многофазными и содержат NiАl и твердый раствор Ni в NiAl.

Для получения оптимальной прочности сцепления толщина покрытия должна составлять 0,05–0,15 мм. Рекомендуется поддерживать следующие параметры при напылении: скорость вращения детали 10–15 1/мин, подача плазмотрона 6–15 мм/об. Нанесение подслоя необходимо производить в один проход.

3.4.6 Получение покрытий напылением

Основное преимущество напыления – это отсутствие структурных превращений и деформации металла. Напылением получают покрытия толщиной до 2,0 мм, изделие при этом не нагревается более 200–300 ºС. Процесс нанесение покрытия следует начинать с настройки оборудования, устанавливая расходные характеристики рабочих газов и напыляемого материала. На предварительном этапе задаются энергетические характеристики, кинематические параметры (скорости перемещения плазмотрона и изделия), дистанция напыления. Плазменный факел должен гореть ровно, без пульсаций. Необходимо следить, чтобы при возбуждении дуги плазмотрон был направлен в сторону от подготовленной для напыления поверхности. Скорость перемещения плазмотрона относительно поверхности вращающейся детали должна составлять примерно 10 м/мин с подачей 8–10 мм/об и обязательным перекрытием напыленных полос на 1/3 размера пятна напыления. Покрытия наносят в несколько проходов, напыляя около 0,25 мм за один проход. Каждый новый проход нужно начинать с исходной точки. Для предотвращения нагревания изделий до температуры более 300 ºС следует постоянно контролировать их температуру.

Контроль осуществляют термоиндикаторными карандашами или лазерными измерителями температуры. Номер карандаша (140, 200, 250, 300 и т. п.) указывает на температуру изменения цвета. При достижении предельной температуры процесс необходимо прекратить, охладить деталь до температуры 50– 100 ºС.

При толщине покрытий более 1 мм возможно образование трещин, охлаждение в этом случае следует производить в термостабилизирующем агенте, например асбестовой крошке, песке и т. п., или в печи.

Важно правильно установить подачу напыляемого материала. При слишком малой подаче порошок перегревается, окисляется. Покрытие в этом случае имеет темный, тусклый цвет, содержит избыток оксидов или шлака, при оплавлении обнаруживаются открытые поры и раковины. Помимо неправильной установки расхода причиной малой подачи может быть повышенная влажность порошка, некруглая форма частиц. Если подача порошка велика, то энергии струи недостаточно для его расплавления. Некоторые частицы не фиксируются на поверхности, уходят в отходы, сцепляются с поверхностью, но распределяются неравномерно, плохо повторяют форму поверхности. После оплавления обнаруживается избыток пор и шлака. Прочность сцепления в значительной мере зависит от правильности выбора технологических режимов при нанесении покрытия.

Таким образом, с увеличением толщины покрытия величина остаточных растягивающих напряжений возрастает, возникает опасность разрушения покрытий. Всегда следует стремиться к получению покрытия минимальной толщины. Минимальная толщина покрытия включает допуск на возможный износ и на обработку после напыления. Не нужно излишне углубляться в металл при проточке изношенных поверхностей.

Оптимальная толщина припуска составляет 0,15 мм, а для карбидных покрытий менее 0,1 мм. Минимальная толщина после оплавления может составлять 0,25 мм. Для покрытий равномерной толщины припуск на шлифование составляет от 0,1 до 0,4 мм в расчете на радиус, усадка при оплавлении составляет примерно 20 %. Для валов на участках запрессовки следует наносить покрытия толщиной 0,10–0,15 мм независимо от диаметра.

3.4.7 Механическая обработка покрытий

Механическая обработка является завершающей операцией по нанесению покрытий. Проблема механической обработки связана с особенностями микроструктуры, наличием возможных дефектов, сложным химическим составом, характерной высокой твердостью. Наличие большого количества легирующих добавок и мелкодисперсных упрочняющих фаз вызывает упругие деформации и заметное упрочнение покрытий при резании. Это ускоряет износ обрабатывающего инструмента, механические свойства которого соизмеримы со свойствами покрытий. Низкая теплопроводность металла покрытий также осложняет процесс резания. В связи с этим обработку ведут на режимах, параметры которых значительно ниже общепринятых, иными словами, с заниженной производительностью, даже по сравнению с легированными сталями аналогичной твердости. При этом используют точение, шлифование, фрезерование, сверление и другие известные методы. Важно, чтобы изделие с покрытием при обработке не подвергалось значительным деформациям и нагрузкам, вызывающим растягивающие напряжения. По производительности обработки приоритет следует отдать обработке твердосплавными резцами. Но этому виду обработки поддаются лишь покрытия с твердостью не более 40 НRСэ, полученные из самофлюсующихся порошковых сплавов ПТ10Н-04, ПГ-СР2.

Покрытия более высокой твердости обрабатываются шлифованием. Очень плохо поддаются обработке сплавы, содержащие карбиды; например ПС12НВК, поэтому покрытия из таких материалов желательно использовать как необрабатываемые.

Шлифованием в этом случае с трудом удается снять припуски, что лишний раз указывает на то, что напыление необходимо производить с высокой точностью, чтобы свести обработку к минимуму. Шлифование. Основным методом обработки покрытий принято шлифование. Несмотря на низкую производительность по сравнению с токарной обработкой шлифование очень часто оказывается единственно возможным методом. Применяется плоское, круглое и бесцентровое шлифование с использованием СОЖ или сухое. В качестве инструмента используют круги из карбида кремния зеленого или корунда на керамической связке с размером зерна около 0,5 чернового и 0,2 мм чистового шлифования. Повысить скорость обработки в 3–6 раз можно, если использовать алмазные круги АСКМ для чернового и М016, МВ1 для чистового шлифования. Шлифование следует производить с небольшими подачами при высоком числе оборотов. Сухое шлифование обеспечивает удельную производительность в 4,8 раза более высокую, чем мокрое. Стойкость круга при этом в четыре раза выше. Такое положение объясняется следующими обстоятельствами.

Снижается его твердость и износостойкость, возможны прижоги и микротрещины. К тому же способ сухого шлифования сопровождается высокой запыленностью воздуха в рабочей зоне, что ухудшает условия труда. Поэтому, учитывая все факторы, для обработки покрытий предпочтительнее шлифование с обильным охлаждением эмульсолом, несмотря на невысокую производительность.

Заканчивать обработку следует выхаживанием, которое обеспечивает шероховатость Rа = 2,5–0,3 мкм в зависимости от продолжительности. Полирование покрытия не рекомендуется, так как абразивный материал набивается в поры и создает задиры при трении на поверхности сопрягаемых деталей. Токарной обработке подвергают относительно нетвердые покрытия с твердостью ориентировочно до 40 НRСэ. Инструмент изготавливают из сплавов марок Т15К6, ВКЗМ, ВК6М, особо мелкозернистого сплава ВК6, а также из сверхтвердых инструментальных материалов эльбора, гексанита, киборита. Выбор марки материала инструмента зависит от твердости и химического состава покрытия, вида обработки.

3.5 Разработка участка по наплавке и упрочнению деталей вагонов

В основе организации работы по обеспечению минимального простоя вагонов и высокого качества ремонта деталей предусматриваем следующие требования: наличие технологического запаса узлов, деталей и материалов; замена неисправных деталей и узлов заранее отремонтированными или новыми; соблюдение требований, инструкций, технических условий и указаний, технологических процессов и других нормативных документов на ремонт.

С целью создания условий для организации газопорошковой наплавки и плазменного напыления, расставляем необходимое оборудование и оснастку на существующем участке. План модернизированного участка с расстановкой оборудования представлен на рисунок 3.5.4 и чертеже графического материала ДП 190302.65.6В6.08.

Рисунок 3.5.4 - Планировка отделения по ремонту автосцепного оборудования и наплавки: 1 - шкаф для приспособлений; 2 - стол для проверки механизма автосцепки; 3 - слесарный верстак с накопителем; 4 - наждачный станок; 5 - транспортировочная тележка; 6 - стеллаж для шаблонов; 7 - стеллаж для запасных частей; 8 - кран-балка, Q=0,5 т; 9 - кантователь автосцепки; 10 -стенд - манипулятор для дефектоскопии автосцепок; 11 - стенд-манипулятор для дефектоскопирования тяговых хомутов; 12 - стенд дефектоскопирования тяговых хомутов; 13 - стенд для разборки поглощающих аппаратов; 14 - место хранения исправных тяговых хомутов; 15 - место хранения поглощающих аппаратов в ремонт; 16 – стеллаж; 17 - Стол сварщика; 18 - накопитель корпусов автосцепок после наплавки; 19 - стеллаж для приспособлений; 20 - площадка для неисправных тяговых хомутов; 21 - Стеллаж для отремонтированных деталей; 22 - Пульт управления установкой УМП-6; 23 - Плазменная установка УМП-6; 24 - Шкаф с приспособлениями и оснасткой; 25 - Шкаф с балоннами кислорода и ацетилена; 26 - площадка накопления корпусов автосцепки после ремонта; 27 - площадка накопления забракованных корпусов автосцепки; 28 - Стеллаж для деталей требующих ремонта.

Перед напылением поверхность детали подвергают пескоструйной обработке, непосредственно перед процессом покрытия. Помимо создания шероховатой поверхности, при опескоструивании удаляется пленка адсорбированного воздуха и влаги, препятствующая контакту между напыляемыми частицами и деталью. Вместо кварцевого песка, который вреден, так как вызывает силикоз, применяют порошок корунда, карбида кремния и крошку белого чугуна.

Перед напылением основного покрытия напыляют подслой из соответствующих материалов, указанных выше. Наносить подслой можно любым способом - газопламенным, электродуговым.

При плазменном напылении поверхность не перегревают свыше температуры 300°С, так как при этом возникают внутренние напряжения, которые могут привести к разрушению покрытия. Для предупреждения перегрева поверхность около места напыления охлаждают сжатым воздухом, поток которого направляют на покрытие с помощью дополнительного кольцевого сопла, окружающего мундштук горелки.

Применение охлаждающего сопла позволяет уменьшить расстояние от горелки до поверхности со 120 мм до 70 мм. Это повышает производительность оборудования, увеличивает коэффициент использования порошка, повышает прочность и снижает пористость покрытия.

Чрезмерное охлаждение недопустимо, так как ухудшает свойства покрытия. Охлаждение не требуется, если толщина слоя покрытия менее 0,1 мм или скорость перемещения горелки относительно поверхности достаточно велика, а нанесенный слой успевает охладиться до следующего прохода горелки.

Процесс газопорошковой наплавкой будем осуществлять при помощи кислородно-ацетиленовых горелок типа ГН-2. Горелка ГН-2 предназначена для наплавки порошковых гранулированных самофлюсующихся твердых сплавов при восстановлении и упрочнении деталей, исправлении механических повреждений и дефектов литья. Конструкция горелки ГН-2 представлена на рисунке 3.5.1 и чертеже графического материала ДП 190302.65.6В6.07.

Рисунок 3.5.1 – Конструкция горелки ГН-2.

Для газопорошковой наплавки износостойких слоёв толщиной от 0,1 мм и более рекомендуется использовать порошковые смеси 35 % карбида вольфрама. Вторым компонентом данных смесей являются порошки на основе никеля (Ni-Cr-B-Si-С), обладающие температурой плавления в диапазоне 980, 1050 C.

Технология газопорошковой наплавки следующая:

1. Выбираем порошковую смесь в зависимости от материала восстанавливаемой детали и технических требований, предъявляемых к наплавленному слою.

2. Газопорошковая наплавка покрытий из самофлюсующихся сплавов может производиться на детали, изготовленные из металлов, температура плавления которых превышает температуру оплавления покрытий (от 980 до 1100 ^оС).

3. Необходимо просушить (при необходимости) порошковую смесь в сушильном шкафу при температуре 120…150 ^оС в течение 2-х часов на чистых противнях из нержавеющей стали. Толщина слоя порошка в противне не должна превышать 20 мм.

Характеристики

Список файлов ВКР