Восстановление деталей авиатехники.

Восстановление деталей напылением. Восстановление деталей электролитическими и химическими покрытиями, Восстановление лакокрасочных покрытий. Методы восстановления сопряжений. Выбор техпроцесса восстановления деталей.

НАПЫЛЕНИЕ

Детонационное напыление.

Сущность процесса.

В камеру подается через раздельные проводы кислород и ацетилен в строго определенных количествах. Через специальное отверстие в камеру азотом выталкивается порошок напыляемого материала. Газовую смесь с порошковой взвесью поджигают электрической искрой. Выделившаяся теплота и ударная волна разогревают и разгоняют частицы порошка, которые через водоохлаждаемый ствол направляются на напыляемую деталь.

Кинетическая энергия частиц порошка, а они на расстоянии 75 мм от среза ствола достигают скорости 820 м/с, при столкновении с деталью преобразуется в тепловую и температура может достигнуть 4000 С.

Особенности технологии.

После взрыва газовой смеси ствол продувается азотом. Процесс повторяется с частотой 3-4 раза в секунду.

Детонационное напыление предназначено в основном для получения твердых износостойких покрытий, состоящих из металлов, окислов и их смесей.

За один цикл (выстрел) наносится покрытие толщиной около 6 мкм. Путем перемещения детали относительно среза ствола достигается равномерное покрытие толщиной около 0,3 мм.

Температура основы (поверхности напыляемой детали) остается низкой, меньше 200 гр. с, и она практически не деформируется и не подвергается другим физическим изменениям.

Покрытия обладают большой прочностью сцепления с основной, высокой плотностью.

Недостатки - значительные, до 140 дБ, шумы; высокая стоимость оборудования.

Плазменное напыление.

Назначение технологии.

Восстановление изношенных поверхностей деталей, когда требуемая толщина покрытия должна быть от 0,1 до 4,0 мм. Другие методы по этому показателю либо неэкономичны, либо покрытия скалываются от больших внутренних напряжений. Нанесение покрытий производится также для защиты деталей, работающих при высоких температурах, в агрессивных средах или подверженных интенсивному механическому воздействию.

Сущность процесса.

Материал покрытия (тугоплавкие металлы, окислы, карбиды и др.) вводят в виде порошка или проволоки в плазменную струю, в которой он плавится, распыляется, приобретает скорость до 200 м/сек и в виде мелких частиц (20...100 мкм) наносится на поверхность изделия.

Особенности технологии.

Плазменные покрытия отличаются пониженной теплопроводностью и хорошо противостоят термическим ударам.

Получаемая в плазматроне плазменная дуга может использоваться для резки металлов (резка осуществляется сжатой плазменной дугой, которая горит между разрезаемым металлом (анод) и катодом плазменной горелки.

Свойство плазменной дуги глубоко проникать в металл используется для сварки металлов. Толщина свариваемого металла - до 15 мм без специальной разделки кромок.

Плазматроны - плазменные генераторы - газоразрядное устройство для получения "низкотемпературной" (Т= 10000 К) плазмы. Дуговой плазматрон постоянного тока состоит из системы электродов -катода и анода, разрядной камеры и узла подачи плазмообразующего вещества. Плазма истекает из сопла плазмотрона. Плазма создается в разряде между катодом и анодом. Стабилизация разряда осуществляется магнитным полем, потоками газа и стенками разрядной камеры и сопла.

Плазменная горелка - ручной дуговой плазматрон.

Перспективы усовершенствования процесса плазменного напыления - применение глубокого вакуума на операции напыления, определение рациональных режимов техпроцесса. Рациональные режимы могут выбираться из условия оптимизации математической модели плазменного напыления при восстановлении изделий авиатехники по различным критериям.

Состав математической модели плазменного напыления 1) критерий трудозатрат - восстановление детали должно быть экономически эффективно; 2) принципиальная возможность ремонта, например, глубина повреждения должна быть меньше 4 мм; 3) температурное условие - степень релаксации напряжений должна быть минимальной; 4) прочность сцепления покрытия с поверхностью детали, зависящая в основном от среднеарифметического отклонения профиля и среднего шага неровностей; 5) условие существования процесса - зависимость, связывающая технологические факторы (расход порошка, сила тока, дистанция оплавления, скорость перемещения детали относительно горелки, расход плазмообразующего газа и т.д.) с усталостной прочностью деталей, подвергнутых плазменному напылению; 6) условие усталостной прочности - зависимость усталостной прочности от структурной неоднородности, наличия окислов, пористости покрытия и т.д.; 7) условие предварительной подготовки поверхности - зависимость остаточных напряжений от условий подготовки поверхности детали; подачи, скорости резания, угла наклона режущей грани инструмента; список условий может быть продолжен по мере изучения физико-химических явлений при техпроцессе.

Газопламенное напыление - один из технологических процессов газопламенной обработки - процессов тепловой обработки металлов пламенем горючих газов сварочных горелок. Процесс аналогичен плазменному напылению, но функцию плазматрона выполняет газовая горелка.

Напыляемый материал, имеющий форму прутка или проволоки, подают через центральное отверстие горелки и расплавляют пламенем горючей смеси. Расплавленные частицы металла подхватываются струей сжатого воздуха и в мелкораспыленном виде направляются на поверхность изделия. Проволока подается с заданной скоростью роликами, приводимыми в движение встроенной в горелку воздушной турбиной, работающей на сжатом воздухе, используемом при напылении, или электродвигателем через редуктор.

В случае подачи проволоки воздушной турбиной невозможно точно регулировать скорость подачи проволоки и поддерживать ее постоянно на одном уровне. Но, в этом случае, горелка имеет малую массу и компактна, что позволяет осуществлять ручное напыление.

При приводе от электродвигателя горелка имеет большую массу, но можно точно регулировать подачу проволоки. Поэтому такие горелки используют в основном в механизированных установках.

При напылении порошком, последний поступает в горелку сверху из бункера через отверстие, разгоняется потоком транспортирующего газа (смесь кислорода с горючим газом) и на выходе из сопла попадает в пламя, где происходит его нагрев. Подача порошка в пламя и разгон образующихся расплавленных частиц могут осуществляться и струей сжатого воздуха.

В зависимости от состава смеси температура пламени может колебаться от 3100 до 1530 С. После напыления иногда проводят оплавление покрытия.

Дуговая металлизация.

Через два канала в горелке непрерывно подают две проволоки (диаметром 1,5...3.2 мм), между концами которых возбуждается дуга и происходит расплавление проволоки. Расплавленный металл подхватывает струей сжатого воздуха, истекающего из центрального сопла электрометаллизатора, и в мелкорасплавленном виде переносится на поверхность основного материала.

При дуговом напылении при постоянном токе процесс протекает стабильно, обеспечивая получение покрытия с мелкозернистой структурой при высокой производительности процесса. Поэтому в качестве источника тока применяют источники постоянного тока со стабилизатором напряжения или со слегка возрастающей характеристикой.

Эксплуатационные расходы при электрометаллизации небольшие. При применении электродов из разных металлов, желательно применять металлизаторы с отдельной регулировкой подачи каждого электрода.

К числу недостатков относится опасность перегрева и окисления напыляемого материала при малых скоростях подачи распыляемой проволоки. Кроме того, большое количество теплоты, выделяемой при горении дуги, приводит к значительному выгоранию легирующих элементов, входящих в напыляемый состав.