Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Характеристики и назначение порошков для газопламенного нанесения покрытийСодержание книги
Поиск на нашем сайте
Основное назначение аппарата для напыления — подавать порошок в ядро факела пламени. В зависимости от способа подачи порошка из питателя различают два вида аппаратов напыления. У инжекторного газопламенного распылительного аппарата порошок через клапан, размещенный в корпусе аппарата, под влиянием всасывающего воздействия кислорода и горючего газа, протекающего по каналу, попадает в сопло, а затем — в ядро пламени (рис. 14.5). Особенностью распылительных аппаратов косвенной (наружной) подачи порошка является многоканальное сопло, через которое проходит газовая смесь, образующаяся в смесительной камере. Порошок из бункера попадает в ядро пламени через верхнюю часть факела по принципу гравитации по направляющей трубке (рис. 14.6). Основная трудность при конструировании горелок — обеспечение разряжения канала порошкового бункера при соблюдении безопасности, т. е. необходимо исключить возможность обратного удара пламени в бункер. В комплект оборудования для участка газопламенного напыления на изношенную поверхность детали входят: аппараты для напыления (021-4 ВНПО «Ремдеталь», ОКС-5531-ГОСНИТИ, УПТР-1-78); горелка для наплавки (ГН-2); станки токарные и круглошлифо-вальные для предварительной и последующей обработки напыленного слоя (ЗВ1161, ЗА151, ЗБ12, ЗА423); установка для восстановления деталей типа «вал»; универсальная установка для восстановления коленчатых валов (вращатель); установка для струйной обработки деталей; щуп газовый для контроля давления воздуха и газов; редукторы: ацетиленовый (ДАП-2), кислородный (ДКП-1-65), про-иановый (ДПП-1-65); шланги: кислородные (типа III ВН 0 12), пропановые и ацетиленовые (типа I ВН 0 12); баллоны: кислородный и ацетиленовый; ацетиленовый генератор низкого и среднего давления (при отсутствии ацетилена в баллонах) — только для газопорошковой наплавки; бормашина; печь для сушки порошка (температура до 500 °С); термометр (ТХ*-1479 или ТП); стеллаж (ОРГ-1468-06-92А); набор сит с ячейками; стол сварщика (С 19920 «Ремдеталь»; подставка под баллоны; технический ацетилен (газо-балонный) в баллонах; технический кислород (газобалонный); ацетон; композиционные самофлюсующиеся порошки; порошок электрокорунда (50...800 мкм); фильтр-масловлагоотделитель (5.1278-72 ДВ 41-16); синтетические моющие средства (для обезжиривания деталей); порошки. Схема технологического процесса, которую можно принять на данном участке, приведена на рис. 14.7.
Газопламенному напылению подвергаются следующие детали (порошки: ПТ-НА-01 — для подслоя + ПТ-19-ОИ или ПГ-19М-01 — для основного слоя): посадочные места — картер маховика; маховик; валы (ведущий, раздаточный, промежуточный, первичный, вторичный и т.д.); опоры коренных подшипников, посадочные отверстия под гильзу — блок цилиндров; посадочные пояски, опорные буртик — гильза цилиндров; опорные шейки — распределительный вал; нижняя головка — шатун; шейки под шарикоподшипники — вал редуктора; коренные и шатунные шейки — коленчатый вал.
Рис. 14.6. Горелка ОКС-5531: 1 — подводящая труба; 2 — емкость; 3 — курок; 4 — установочный штырь; 5 — пробка; 6 — наконечник
Газопламенное напыление без последующего оплавления осуществляют в два этапа: напыление подслоя (порошок ПТ-НА-01); напыление основного слоя (порошок ПТ-19Н-01 или др.). Фигурные и плоские детали напыляют вручную или по копиру, детали типа «вал» — вручную или при автоматической подаче аппарата со скоростью 8 мм за один оборот детали. Предварительно деталь подогревают горелкой при избытке ацетилена, с тем, чтобы противодействовать окислению поверхности. Стальные детали подогревают до 50... 100°С, бронзовые и латунные — до 300 °С. При напылении участков значительной длины после первого прохода следует остановить подачу порошка и начать процесс с охлажденного конца детали. Основной слой наносят за несколько проходов; толщина покрытия должна быть не больше 2,0 мм на сторону. Напыление с последующим оплавлением. Оплавление следует проводить сразу же за напылением, оно может быть выполнено с использованием тепла ацетиленокислородного пламени, нагревом ТВЧ, лазерным лучом в печи с защитно-восстановительной атмосферой. Участок, покрытый порошком, нагревают до полного расплавления всех зерен металла в напыленном слое, в результате получают блестящую поверхность. Во избежание перегрева, а следовательно, возможного образования окислов, усадки и отслоения напыленного покрытия необходимо соблюдать следующие требования: сначала напыленный слой оплавляют в середине, затем аппарат перемещают поочередно к концам напыленного слоя и оплавляют порошок. Деталь охлаждают в соответственно нагретых печах. Твердость напыленных покрытий — в зависимости от марки порошка. Рис. 14.7. Схема технологического процесса
Для напыленных покрытий с твердостью до НКС 40 возможна токарная обработка резцами с пластинами из твердых сплавов марки ВК8 или резцами с пластинами из боронитрида. Токарную обработку покрытий выполняют в несколько этапов: снятие фасок с края покрытия; снятие неровностей — выполняется от середины покрытия к концам; окончательная обработка. Для обработки цилиндрических деталей типа «вал» применяют круглошлифовальные станки (ЗВ161, ЗБ12, ЗА151 и другие). При обработке шлифованием обязательно применение охлаждающей жидкости, в качестве которой можно использовать 2...3%-й раствор кальцинированной соды. Шлифование проводится непосредственно после нанесения покрытий или после предварительной токарной обработки. Шлифование напыленных покрытий с твердостью до НКС 60 выполняется кругами из карбида кремния или белого электрокорунда, а покрытие более НКС 60 — алмазными кругами. Режим напыления Давление, МПа кислорода..................................................................0,34...0,45 ацетилена...................................................................0,03...0,05 Расход, л/ч кислорода...................................................................800...1000 ацетилена.....................................................................600...800 Частота вращения детали (мин-1) при диаметре восстанавливаемой поверхности, мм до 40.......................................................................................250 40...80.....................................................................................150 80... 160.....................................................................................75 160...250...................................................................................50 Дистанция напыления, мм.................................................150...250 Продольная подача аппарата, мм/об.........................................3...4 Расход порошка, кг/ч............................................................2,5...3,0 Остродефицитность и высокая стоимость ацетилена определили направление дальнейшего развития газопламенного напыления. Анализ и изучение газопламенной наплавки и напыления выявили повышенную энергонасыщенность процесса при использовании ацетилена. Начальные условия возможности перевода процесса на более низкую энергетическую ступень определились из физических параметров двухфазного потока ацетиленокислородного и пропанокислородного пламени. Их энергетические балансы неадекватны. Разница температур между ними 400°С в пользу ацетиленокислородного пламени. Это основной недостаток. Но есть и преимущества — это скорость истечения пропанокислородного пламени, которая ниже ацетиленокислородного, и увеличенное по длине ядро пламени, так как основной нагрев частиц происходит внутри ядра пламени. Для рационального использования пропано-кислородного пламени необходима аппаратура, обеспечивающая устойчивое горение пламени, как с порошком, так и без него. С этой целью была модернизирована серийная горелка ГН-2, при этом допускается снижение производительности на 20... 30 % вследствие разницы температуры пламени. Расход пропана в 1,5...2,0 раза ниже расхода ацетилена, а стоимость последнего в 3...4 раза выше. Детонационное напыление
Детонационные покрытия формируются с помощью ударных волн, периодически инициируемых микровзрывами смеси кислорода и ацетилена. Установка детонационного напыления (рис. 14.8) состоит из камеры сгорания, выполненной совместно с водоохлаждаемой трубкой-створом 5, электрической свечи 2, газопроводом по кислороду и ацетилену 1, порошкового дозатора 4 и источника тока 3. Детали устанавливаются на мишени на расстоянии 70... 150 мм от края створа детонационной пушки. Технология нанесения покрытия заключается в следующем: подача кислорода и ацетилена в камеру сгорания; подача дозируемого количества напыляемого порошка из питателя в потоке азота; смесь кислорода и ацетилена поджигается электрической искрой; взрыв (выделяется большое количество тепла); возрастание давление в трубке-стволе; выстрел порошка из трубки-ствола по направлению мишени. В результате взрыва и после него в камеру непрерывно поступает азот; защищающий газовые клапаны от действия взрыва и очищающий от продуктов сгорания ствола и камеру сгорания. Рис. 14.8. Схема установки для нанесения детонационного покрытия: 1 — газопровод; 2 — электрическая свеча; 3 — источник тока; 4 — порошковый дозатор; 5 — трубка-створ; 6 — подложка; 7 — покрытие; 8 — порошок
Цикл взрыва длится 0,23 с, т.е. в секунду производится 3...4 взрыва. При каждом взрыве на ограниченный участок поверхности наносится покрытие толщиной 6,3 мкм. Последовательным нанесением порошка на отдельные участки создаются сплошные покрытия. Обычно это достигается перемещением детали относительно канала ствола. Во взрывной волне газ сжимается до давления десятков атмосфер с температурой несколько тысяч градусов. Несмотря на высокие температуры, развивающиеся в месте контакта частиц порошка с подложкой, деталь не нагревается до температуры более 200°С. Уровень шума при работе детонационной установки — 140 дБ, что выше предела допустимого техникой безопасности (80 дБ). Поэтому установка помещается в звуконепроницаемую камеру и управляется оператором, расположенным за перегородкой. После достижения детонационной волной открытого конца ствола она увлекает напыляющие частицы и в виде двухфазного потока (продукты детонации и напыляемые частицы) движется к мишени. Скорость потока на выходе из ствола составляет 875 м/с, материал покрытия выбрасывается взрывной волной на обрабатываемую поверхность со сверхзвуковой скоростью. В двухфазном потоке продукты детонации нагреваются и ускоряют напыляемые частицы, которые могут плавиться и испаряться. Вблизи обрабатываемой подложки поток газа тормозится и растекается вдоль поверхности. Покрытие может формироваться из полностью расплавленных частиц и из смеси расплавленного и нерасплавленного материалов. Высокая скорость в момент удара и высокая температура в зоне взаимодействия вызывают приваривание И кристаллизацию частиц порошка на поверхности подложки. В отличие от газопламенных и плазменных методов детонационные покрытия формируются при более высоких скоростях частиц и наличии более крупных непроплавленных частиц в конце двухфазного потока. Это приводит к эффектам ударного прессования и абразивного воздействия потока на поверхность, в результате чего возможно отделение частиц покрытия от подложки и увеличение плотности уже сформированного покрытия. Формирование первого слоя детонационного покрытия характеризуется плотным прилеганием к подложке и отсутствием пор. Это связано с плавлением микрообъемов обрабатываемой поверхности, перемешиванием материала подложки с покрытием, что способствует образованию прочной связи. Несмотря на низкую общую температуру подложки (200...250°С), контактная температура в отдельных точках достигает температуры плавления стали (-1500 °С). Поры, образующиеся при напылении первого слоя, при формировании последующих слоев уменьшаются в объеме или исчезают в результате эффекта горячего ударного прессования. Двухфазный поток ударной волны неоднороден по длине. Для нерасплавленного металла он минимален в начале потока и максимален в конце. В результате воздействия непроплавленных частиц в конце двухфазного потока происходит отделение верхних слоев покрытия (эффект абразивного отделения). Верхние слои покрытия слабо связаны с материалом покрытия из-за отсутствия дополнительного упрочнения при напылении последующих слоев и большого количества нерасплавленных частиц. Износостойкость поверхностных слоев покрытия толщиной 10...30 мкм низкая. Не удается нанести твердосплавные покрытия на гладкую поверхность, имеющую высокую твердость. Причиной этого служат следующие процессы: при напылении твердые нерасплавленные частицы (например, карбид, вольфрам) внедряются в подложку; другие частицы, попадая на горячий слой металла, проникают в него, входя в состав покрытия; частицы карбида, попадая на внедренные частицы карбида, отскакивают от нее и не участвуют в формировании покрытия. Толщина детонационных покрытий обычно составляет 40... 220 мкм. Покрытие состоит из трех зон: переходная зона толщиной 5... 30 мкм определяет прочность сцепления покрытия с подложкой; основная зона, толщина которой в зависимости от назначения покрытия составляет 30... 150 мкм; поверхностная зона толщиной 10...40 мкм обычно удаляется при доводочных операциях. Детонационными методами напыляют порошки чистых металлов — №, А1, Мо, К, окислов, карбидов, нитридов и т.д. Комплект оборудования для нанесения покрытия включает: электропечь (СНОЛ-1.6.2.5 1/13,5); вихревой аппарат (АВСП-100); пескоструйный шкаф с инжекторным аппаратом (ВНИИАВТОГЕН-маш № 02-71.12); пескоструйный пистолет (027110); стойку с газовыми баллонами (не менее 3); масловлагоотделитель (ДВ 41-16); сито с ячейками; лабораторные весы (ВПА-200 г-М); твердомер и микрометрический инструмент. Для детонационного нанесения покрытий применяются установки УДН-2М, Днепр, АДК, ЛНП5, КПИ-6, АУДН-2М. Технологический процесс детонационного нанесения покрытий состоит из следующих операций: подготовка поверхности деталей перед нанесением покрытий; подготовка порошка; нанесение покрытий; контроль качества покрытий; механическая обработка; контроль качества покрытий после механической обработки. Для образования прочной связи между материалами детали и покрытия необходимо нанести промежуточный слой, если наблюдается слабая адгезия между покрытием и материалом детали, если коэффициент термического расширения между покрытием и материалом детали резко отличается, и если деталь работает в условиях переменных температур. Толщина промежуточного слоя составляет 0,05...0,15 мм. Для нанесения промежуточного слоя используются порошки нихрома, молибдена, никель-алюминиевых сплавов, стали 12Х18Н9 и т.п. В качестве рабочих газов используют азот и кислород, технический ацетилен и пропан-бутан. Выбор газа зависит от технической характеристики детонационно-газовой установки. При нанесении покрытий на участки поверхности деталей остальные ее части закрывают накладными экранами из тонких листов металла. Для малых по площади деталей используют специальные маски-экраны, которые устанавливают на расстоянии не более 50 мм от напыляемой поверхности. Дистанцию напыления задают в зависимости от материала, размеров и форм детали, материала и необходимой толщины покрытия и изменяют от 50 до 200 мм. Необходимую толщину покрытий получают многократным повторением циклов стрельбы. Смещение детали между двумя циклами не должно превышать 0,5 диаметра створа. 14.5. Материалы для напыления
Для напыления используют проволоку и порошки. При восстановлении стальных и чугунных деталей напылением наиболее часто применяют стальную проволоку диаметром 0,8...3,0 мм с содержанием углерода 0,3...0,8%. Для увеличения износостойкости концентрация углерода должна быть выше. Для противокоррозионных покрытий используют цинковую, алюминиевую и стальную проволоки (ст. 10Х18Н10Т). Проволоки из алюминиевой бронзы применяют для получения антифрикционных покрытий ответственных подшипников скольжения. Для создания различных составов покрытий наиболее технологично использовать при газотермическом напылении порошковые материалы. Порошки должны иметь сферическую форму, хорошую сыпучесть и легко подаваться питателем в плазмотрон. Размер частиц 25... 150 мкм. Более мелкие частицы не имеют достаточную кинематическую энергию, чтобы при ударе образовать прочную связь с обрабатываемой поверхностью. Более крупные (более 150 мкм) не успевают прогреться, что также не способствует образованию прочной связи с подложкой. Так как порошки гигроскопичны (интенсивно поглощают влагу), их следует хранить в герметичной таре или металлические порошки перед нанесением прокаливать при 150...200°С, а керамические — при 600...800°С. Основными характеристиками, определяющими качество порошка для напыления, являются текучесть, минимальный и максимальный размеры частиц, их форма и склонность адгезии (слипанию и комкованию), стабильность гранулометрического и химического составов. Для получения износостойких покрытий могут применяться следующие группы порошков: порошки из самофлюсующихся сплавов на никелевой, никель-хромовой и кобальтовой основах, которые широко применяются для газопламенного напыления с последующим оплавлением покрытий. Они придают комплекс ценных эксплуатационных свойств: износостойкость, эрозионную и коррозионную стойкость, удовлетворительно противостоят высокотемпературному окислению. Недостатки — высокая стоимость, дефицит основных компонентов сплавов; порошки из металлических сплавов; порошки из карбидов и оксидов металла. Тугоплавкие соединения применяются, в основном, с подслоем из металлических порошков. Только детонационное напыление позволяет наносить рабочие слои некоторых покрытий без подслоев; механические смеси порошков. Смеси на основе вышеперечисленных групп порошков находят все большее применение для газотермического напыления благодаря простоте и невысокой стоимости их приготовления. Однако использование механических смесей порошков имеет существенные недостатки, главным из которых является сегрегация (расслоение) компонентов при смешивании, транспортировании из дозирующих устройств в струю, а также в процессе напыления. Сегрегация компонентов смесей приводит к неравномерности структуры покрытия, увеличению пористости, снижению прочности и ухудшению эксплуатационных характеристик покрытия. Механические смеси не поддаются стандартизации, поэтому их составы, как правило, подбирают опытным путем. Особых способов приготовления такие смеси не требуют. Они могут перемешиваться на любом оборудовании или спекаться с последующим дроблением; композиционные порошки представляют собой интегрированные комплексы исходных компонентов (металл, керамика, пластмасса) в каждой порошковой частице. Классифицировать эти порошки можно по типу строения частиц, характеру поведения компонентов при напылении и по методам получения и назначения. По типу строения различают плакированные и конгломератные частицы (рис. 14.9). Плакированная частица (рис. 14.9, а) представляет собой исходную частицу (ядро) одного из материалов, на поверхности которой расположен один или несколько слоев других материалов. Частица композиционного порошка конгломератного типа сформирована из множества исходных частиц нескольких материалов. У гетеродисперсных конгломератных частиц (рис. 14.9, в) между дисперсностью компонентов существует большая разница и частицы одного из них служат основой (ядром). На ее поверхности размещаются частицы остальных компонентов. В этом случае отношение диаметра частиц основы к диаметру частиц остальных компонентов составляет 10:20. Гимодисперсные конгломератные частицы (рис. 14.9, б) формируются из различных исходных компонентов с частицами, близкими по размеру (отношение диаметров обычно 1:3). Рис. 14.9. Конструкция композитных порошков: а — плакированная частица; б — гимодисперсные конгломератные частицы; в — гетеродисперсные конгломератные частицы; г,д,е — структуры смешанного типа
Комбинация этих основных типов позволяет получить ряд структур смешанного типа (рис. 14.9, г, д, е). По характеру поведения при напылении композиционные порошки делятся на реагирующие при нагреве и термонейтральные. В первом случае получение покрытия совмещено с синтезом новых веществ, и его состав резко отличается от исходного состава частиц. Во втором случае существенного изменения состава в процессе напыления не происходит.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 1746; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.58.232.94 (0.011 с.) |