справочник (550668), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Плазменными методами можно наносить покрытия практически из всех материалов. Плакированные порошки позволяют включать в состав покрьпнй даже недостаточно стабильные при вареве материалы (например, Мо$з). Высокая температура и энергия плазмы позволшот с успехом использовать плазменный метод длл нанесения покрытий нз всех тугоплавких материалов (за исключением сублимирующихся н интенсивно разлагающихся при температуре нанесения), отличающихся высокой энергией сшгзи в кристаллической решетке и вследствие этого высокой твердостью. Наносимые покрытии отличаются высокой износостойкостью (табл.
3.22). Тай»ива 3.22 Относительная взаесесгейкесть плазменных покрытий (арв в«тир»ива ие вшвфавальаей шкурке в течеаае 1 мав прв скорости свел»женив 8 и/с а лавлеввв 1,7 МП») При латонационном способе нанесения покрытий [3, 31, 38, 60] в канал открытого с одного конца ствола через смеснтель подают порцию газовой смеси, способной детонировать при зажигании, и порцию порошка наносимого материала. С помощью запального устройства инициируют взрыв газовой смеси.
Напыляемый материал нагреваегся, усюрястся н выбрасывается на поверхность детали. В результате взрыва смеси горючего газа (обычно ацетилена) и кислорода введенные в газ частицы напыляемого материала разогреваются (нс выше 2850 С) и разгоняются до очень высоких скоростей (примерно до 1000 м/с). 167 в ввв в в 'В' в ~ вв1 ЧР Вв ввв в'в о" ввв о о ввВ ! Р ! ввв Ю вО ! ОВ Ю в л в1 вв" е» 'а вч вв" вв в ! Ф 8 8 168 3 вв О ф ф Э ввв + 0 вв в 1вО вв ! ! ! О" ! 'О ! ! 8 р ! в 3 Ч» ! ! ! ~О Ф ! 8 ф 6 ф г вв ввО О $ Щ 1~1 1вй й ф о„8 й"„$ о -" При ударе частиц облаааюшнх высокой кинетической знергией, о твердую поаерхносп, освобождается большое количество теплоты и температура частиц может достиппь 4000 С.
Плазменный способ обеспечивает перев частиц до более высоких температур, чем дегонацнонный. Ограничения по температуре прн детонационном способе нанесения покрытий компенсируются более высокой кинетической знергией частил„что позволяет наносить и тугоплавкне материалы. Благодаря высоким скоростям напыляемых частиц дегонационные покрытия по сравнению с плазменными и тем более обычнымн газопламеннымн имеют более высокие плотность (98-99 56) и прочность сцепления с основой. Существенным преимуществом детонационного метода по сравнению с газопламенным и плазменным является его дискретность, а вследствие зтого и меньшая теплонапраженность.
Нагрев обрабатываемой детали в процессе напыления может не превышать 200 С. Освоено нанесение детонационным методом покрытий самого разнообразного сосшва: твердосплавных с использованием различных карбидов (вольфрама, хрома) и связок (Со, Н1, Н1+Сг), оксидных (из оксидов алюминия, титана и хрома), металлических. Это позволяет многократно повышать износостойкость деталей машин и инструмента.
Детонационные покрытиа за рубежом нашли широкое применение, особенно в авиации. Фирмой «Юнион Карбайдь, явлаощейся монополистом в капиталистических странах по нанесению покрытий детонационным методом, разработаны покрытия, состав н свойства которых приведены в табл. 3.23 [60). Нанесение детонацнонных покрытий позволяет многократно увеличивать износостойкость деталей машин. Ниже приведены относительные износ и износостойкость детоиационных покрытий толщиной 150-200 мкм твердых сплавов на титановом сплаве из ВТЗ-! в одноименном сочетании (р 29,4 МПа;1 300 С; амплитуда внброперемещений 110 мкм; У=5 10 циклов) [381: ВК8 ВК15 ВК20 Отвосательный износ.........
0,553 0,35 0.282 Относительная износостойкость... 1,81 2,86 3,55 Примечание. Износ и износостойкость титанового сплава ВТЗ-1 приняты равными 1. 3.3.5. Поирытяя, получаемые методами лазерного модифипироваиия и легироваияя поверхностных слоев Значительные возможности повышение износостойкости поверхностей появились с разработкой промышленных лазеров [23, 24, 27, 78).
Благодаря высокой плопюсти знерпш в луче лазера (до 1О Вт/смз) возможен быстрый нарев тонкого поверхностного слоя металла, вплоть до его расплавления. Последующий быстрый отвод теплоты в объем металла приводит к закалке поверхностного слои с приданием ему высокой твердости и извосостойкости. (Процессы, происходящие в поверхностном слое, а следовательно, и его свойства определюогся мощностью и длительностью действия лазерного луча.) Можно также осуществлять легироаание поверхностного слоя [231 предварительным нанесением каким-либо способом слои легирующего компонента иа поверхность с последующим расплавлением лучом лазера, а также введением порошка иапыляемого материала в луч лазера Накоплен достаточно большой опыт лазерного упрочнения деталей нз сталей и чу, гунов.
В табл. 3.24 и 3.25 [24] приведены сведения о повышении износостойкости сталей в результате лазерной закалки (в сопоставлении с другими методами упрочнения). 169 Таблица 3.24. Извес ебрвщев ю сталей, уаречасааых разаыма метеками (треаас ае сфераческему ебразпу аз стала ШХ15 се смюквй маслем И-12) Таблице 3.25. Трабетеаачвскае варактсрастака абразива ю става 45 несси лвзераей закал- ка (трсаас пе бреазс БрОФ10-1 с пластичной смазкой ЦИАТИМ-201) Пра меча в ее. Длительность вспьпвнвй лля первой схемы 3 ч, лля второй -8 ч.
3.3.б. Элсктреискревыс пекрыткя Метод электроискрового легирования основан на переносе материала электрода (преимущественно материала анода) при импульсном искровом разряде в газовой среде на обрабатываемую поверхность [771. Для нанесения электронскровых покрытий применяют вибрирующие электроды. В Болгарии был разработан способ упрочнения вращающимся электродом. В России для нанесения покрытий применяют ручные и механизированные установки типа ЭФИ и др. При нанесении металлических покрытий в материале основы сохраняется исходный фазовый сосна.
При легировании соединениями (мсталлоподобнымн) происходит, как правило, химическое взаимодействие элементов, входшцих в наносимый материал, с элементами основы с образованием химических соединений. Нанесение злектроискровых покрытий существенно повышает износостойкость и антнфрикционность повсрхно. отей. Установленная прн испытаниях по методике М.М. Хрущовв и М.А. Бабичева [72) (изнашивание по электрокорундовой шкурке) относнтельнаа износостойкость злектроискровых покрытий различных тугоплавких соединений на стали 45 (юносостойкость стали 45 в исходном состоянии с = ! ) приведена ниже [77).
Мвтерввл звевтролв... Т1Вз ЕгВз+ СгзСз+ ВсС СггСг Т1С +5% Мо +15% рб с . . . , . . . , . . . 8,0 7,6 6,6 5,6 5,5 5,0 Матсравл звскгролв... Т1С+ 30 % Т1 5К6 12Х18Н9Т 4,7 4.7 3,5 4,0 3,3 170 толпила слоя, Мпсрнал электрода нчод НЧО,1 280-300 300-350 230 200-250 200 300 150-200 Т1 2Г ч (ЧЬ Та Сг Мо 1100-1200 1300 930-1200 1300-1370 1500-1600 1013-1250 1700-1900 150-200 80- 120 70-120 80-150 120-160 100-180 110-180 2 100-2900 3 040 2650 1660 1600 1400 1700; 3200 1,2 1,4 1,66 1,7 2.4 1,7 1.9 % Т(С 2гС Р(ЬС СгзСз МозС )ЧС 3,4 9.9 7,8 5.0 4,0 1,4 2,0 Примечание. ИзносостойксстьсталиСгЗ При пшроабрвзивюм юнашиванин в результате злектроискрового легирования существенно повышается юносостойкость сталей (табл, 3.27) (771 Разгвростойкость поверхностей после злектроискрового легирования также значительно возраствст (табл. 328) (77].
Области целесообразного применения злекгроискрового легирования достаточно мнопюбразны. Однако дискретность и пористость покрытий, небольшая толщина, июкая производительность, высокая шероховатость обработанных поверхностей и остаточные напряжения растяжения препятствуют широкому их внедрению. Эпектроискровое легированж примевпот пля увеличения надежности депшей машин, приборов и механизмов, инструмента (режущего и деформирующего), кокнлей дпя литья металлов, а также для размерного восстановления деталей машин.
принята равной 1. Тайаица 3.27. Твердесть и относительная нзнесестейкесть стали 45, упречиенией кар билвми и берндамн нерехедных металлов, при пшреабразивием изнашивании Примечание. В исходном состоянии сталь 45 имеет твердость 380 НЧО.! и с = 1. Испытания в течение 4 ч прн диаметре струи 6 мм и скорости закрсппсиимх иа диске образцов 60 мlс. Таблвгрг 3.28.
Относительная рвзгарестейкесть' стали 5ХНВ, уиречиенней злектреискревым легнреваннем При циклическом нмрсве ТВЧ до 650 С н охлаждении в проточной воде до 30-40 С. 171 В табл. 3.26 [771 даны значения относительной износостойкостн н твердости стали СтЗ, упрочненной переходными металлами и нх карбидами. Таблица 3.26. Твераесть и етнесительивв нзиесестейкесть стали Ст3, уиречнеиней иерехеяиыми мсталламн и их карбидвмн ЗЗ.7. Гальванические покрытия Гальваническими методамн можно наносить покрытия из металлов, сплавов и композиционных материалов [6, 12, 24, 79]. Таблвяа 3.
28 Таеряесть в относительная кь Введение в состав покрьпнй на основе иесестейкесть никелевых кемпезициеивых хрома железа " никеля частиц других маге накрытий риалов (КЭП) существенно повышает их трнботехнические свойства [6, 12]. Так, добавление порошяов карбидов, оксидов, боридов, алмаза позволяет существенно повысить износостойкость, а халькогенндов, графита и полнмеров — антифрикционность покрытий. Методом зле кэрол нтнческого осаждения можно получать покрытия толщиной до 100 мкм с содержанием частиц до 40 % (об.).
В покрытия вводят карбиды (%С, Т!С, ЕгС, Н1С Б!С, В4С) бориды (Т~Вз ЕгВз Н(Вз, ТаВз), силициды (Та81з), ингриды (ВН, 81!Хе), оксиды (А1 дОз, СгзОз Бй)н Примечание. Износосюйкесгь яана ЕгОз>ТвОз),сульфиды(Мойн%8з). в сраввеявн с основой покрытая (6ез МоБз). При одновременном введении в покрытие частиц с высокой твердостью и частиц твердой смазки износостойкость и антифрикцнонные свойства повышаются. Наилучшими триботехническими свойствамн обладают композиционные покрытия на основе никеля (табл.
3.29) [6]. Значения коэффициента трения существенно снижаются при введении в состав покрытиа даже небольшого количества твердой смазки (около 1 % Мой!). 3.3.8. Покрытия, получаемые иря химико-термическом модифнциронаиии поверхиестиых слоев Этот метод сочетает в себе одновременное термическое и химическое воздействия с целью изменения химического состав, структуры и свойств поверхностного слоя [24, 29, 37, 63, 79]. Осущеспшяется он в результате раздельного, в в раде методов совместного диффузионного насыщения металла или сплава неметаллами (С, Х, В, 81 и др.) нли металлами (А1, Сг, Еп и др.) в определенном температурном интервале в акпвной или специально-активируемой среде.
Для повышения износостойкости н долговечности деталей из сталей широко примеюпот цементацию (науглероживание), ннтроцементацню (цианирование, карбоннтрацию) н азотирование; в меньшей степени используют насыщение бором н кремнием, а также металлами (Сг, А! н др.). Выбор того или иного способа насыщения н диффундирующего элемента (элементов) осуществлиот с учетом требований, предъявляемых к свойствам модифицированной поверхности, вида производства, размеров обрабатываемых деталей, требуемой толщины получаемого слоя и т. п. 172 В табл. 3.30 в качестве примера приведены значения относительной нзнососгойкости сталей 45, 10 и У8 после различных видов химико-термической обработки 1291. Тсбацва 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
