Вибір та технічне обгрунтування методів та матеріалів для відновлення поверхонь деталі

 

Сталь 40 Х як конструкційний матеріал отримує все більш широке застосування в сільськогосподарському машинобудуванні. Це пов'язано з низкою його переваг перед іншими матеріалами: невисока вартість і надійність. Сталь 40 Х мають досить високу міцність і зносостійкість, в меншій мірі, ніж чавун, чутливі до концентраторів напружень. В даний час з сталі 40 Х отримують вали для автотракторних деталей. Широке застосування сталі 40 Х деталей в конструкціях тракторів, автомобілів і вихід їх з ладу при експлуатації вимагають подальшого відновлення. Відновлення зношених валів через особливості їх застосування і фізико-хімічних властивостей сталь 40 Х викликає значні труднощі. Велика можливість ведення металу в процесі наплавлення, а також вигорання кремнію, що ускладнює його обробку ріжучим інструментом.

Внаслідок низької пластичності при нерівномірному нагріванні й охолодженні можуть утворюватися тріщини як в самому шві, так і в колошовної зоні.

Наплавлення будемо проводити в середі захисного газуCO₂ і CO₂ + O₂він забезпечує низький вміст у шві водню і малу схильність металу шва до утворення пористості.

Вали і осі, мають циліндричну або конічну форму, наплавляються двома способами:

перший спосіб - валики накладаються вздовж осі (поздовжня наплавка);

 

другий спосіб - валики накладаються по колу (кругова наплавка).

 

Шийки валів малих діаметрів і значної довжини рекомендується наплавляти за першим способом.

На очищену поверхню шийки наплавляється валик. Після цього деталь

повертають на 180 ° і на протилежному боці наплавляється другий валик. Далі, повернувши деталь на 90 °, наплавляється третій валик, а через 180 ° четвертий валик.

Потім наплавляється п'ятий валик, який перекриває перший, причому перед накладенням наступних валиків попередні повинні бути ретельно очищені від шлаку.

При наплавленні по колу деталь повинна повертатися навколо своєї осі протягом всього процесу наплавлення. Для наплавлення за цим способом зазвичай потрібно застосування пристосувань.

Обираємо дріт для наплавлення Нп-ЗОХГСА.

 

 

Хімічний склад у % матеріалу Нп-ЗОХГСА

Масова частка хімічних елементів, в межах або не більше %
C	Mn	Si	Cr	Ni	Cu	S	P	Mo	As	Al	N
0.25- 0.35	0.8- 1.2	0.8- 1.2	0.8- 1.2	0.4	-	0.01	0.015	-	-	-	-

Напилювання детонаційне

Детонаці́йне напи́лювання — газотермічне напилювання, під час якого використовується струмінь продуктів детонації^[1].

Детонаційне напилювання — це технологія нанесення покриттів, у якій для розігрівання і розгону порошкоподібного матеріалу використовується енергія вибуху газової суміші. Порошковий матеріал внаслідок взаємодії з продуктами детонації набуває значної теплової та кінетичної енергій. В результаті детонаційного напилювання отримується детонаційне покриття.

 

Рисунок 2.4.1 – Схема детонаційного нанесення покриття:

І – горючий газ; ІІ – окиснюваний газ; ІІІ – технологічний газ; – діаметр і довжина стовбура відповідно.

 

 

Рисунок 2.4.1Установка Димет-2000 (ДН)

 

Підготовка порошку полягає в сушінні на деках при температурі 150-200 ° С. Для підбору порошків з певною дисперсністю гранул їх слід просівати через сито з розмірами вічок, відповідних розмірами необхідних гранул.

Підготовці поверхні деталі до напилення надається першорядне значення, оскільки від її якості значною мірою залежить міцність зчеплення частинок порошку з поверхнею деталі.

Деталі, що підлягають напиленню, очищають від бруду, масла в миючих препаратах типу «Лобомід-102», «Лобомід-103» та ін., А потім сушать. Стальні деталі, що працюють тривалий час в масляному середовищі, при очищенні піддають сушінню в шафі або печі при температурі 250-300 ° С. Після очищення (у разі необхідності видалення слідів зносу і додання деталі правильної геометричної форми) їх піддають механічній обробці. Основною підготовчою операцією є утворення на поверхні необхідної шорсткості, яка робить істотний вплив не тільки на міцність зчеплення напилюваного шару з підкладкою, але й на втому відновлюваної деталі.

Найбільш раціональний метод створення шорсткості, меншою мірою знижує опір втоми деталі, - Дробоструйна обробка металевої сталевою крихтою

з розміром частинок 1,5-2 мм при тиску повітря 0,5-0,6 МПа. Інші методи отримання на поверхні шорсткості (нарізування рваною різьблення, електроіскрова або електромеханічна обробка, анодно-механічне шліфування) знижують опір втоми деталі. Відновлювану поверхню перед обробкою слід знежирити. Ділянки, прилеглі до поверхні, яка підлягає напиленню, захищають спеціальним екраном.

Для газотермічного напилення застосовують велику кількість порошків з різних матеріалів з розміром частинок від 5 до 200 мкм. Спеціалізовані порошки часто випускають трьох класів: ОМ - особливо дрібні; М - дрібні; С –

середні. Фракційний склад частинок в межах класу не однаковий для різних груп матеріалів. Зазвичай клас ОМ містить частинки фракцій 40... 100 мкм, М -100... 280, С -280... 630.Для напилення застосовують порошки двох типів: однокомпонентні і двох або більше компонентні. Останні називають композиційними порошками. Однокомпонентні порошки являють собою частинки з одного елемента (алюмінію, титану, молібдену, та ін.) Або сплави з різних елементів. Наприклад Fe-C; М-Al; W-C; Ni-Cr; Ni-Cr-B-Si та ін. Структура часток може бути як гомогенної так і гетерогенної. Зазвичай однокомпонентні порошки одержують розпиленням розплавів або восстановленням. У практиці газотермічного напилення застосовують головним чином одне компонентні порошки. Їх перевага полягає в отриманні покриттів з однорідним хімічним складом і структурою. Композиційні порошки складаються з двох або більше різних за властивостями компонентів, розділених між собою чіткою межею розділу. При газотермічному напилюванні

композиційними порошками забезпечується:

- Отримання гетерогенних дрібнодисперсних структур з рівномірним розподілом компонентів (Со - WC - ТЮ; Ni-NieAI-AI; Ni-AI2O3 та ін.);

- Протікання екзотермічних реакцій між компонентами порошку (Ni-AI; Ni-Ti; Co-AI; Ni-Cr-AI та ін.);

- Захист ядра напиленої частинки від взаємодії з газовою фазою та ін.

Композиційний порошки поділяються на дві групи: екзотермічні і термонейтральні.

У екзотермічно реагуючих порошках розрізняють такі типи композицій: металлоїдні М - А1; Ni - 77; Со - А1; Со - Si; Mo - Ni та ін.; метало оксидні А1 - NiO; At -FeO; Cr- CuO; TV-MO та ін.; металоїдні Al - WC; Ti-SiC; TV- B4C; 77- Si3N4 та ін.

Найбільш значні теплові ефекти проявляються в метало оксидних композиціях.

У термонейтральних порошках розрізняють композиції:

- Метал (сплав) - тугоплавке металоїдне з'єднання (Cr-WC; (Ni-Cr) -WC; (Ni-Cr-B-Si) – УУ Сідр.;

- Метал (сплав) - металоїдне з'єднання (Ni-Cr) -Ni-AI та ін.;

- Метал (сплав) - тверде мастило Al - ви; М, графіт; Мо - Mo - S та ін.;

- Метал (сплав) оксиди Ni-AI2O3; Cu-ZrO2 та ін.;

- Оксид-оксид: SiO2 - Cr2O3; TiO2 - AI2O3 та ін.

У термонейтральній композиційних порошках екзотермічна реакція не протікає або її тепловий ефект принебрежно малий.

 

Хімічний склад%	Ni,Cr,B,Si з добавкою карбіду W
Форма частинок	сфероїдальна, розсип
Грануляція	- 106 мкм + 20 мкм
Щільність порошку (ISO 3923-2) типова	4.8 г/см3
Плинність порошку (ISO 4490) типова	12 с/ 50 г
Твердість	60 HRC (матрица)
Рекомендована товщина покриття	до 3.0 мм
температура плавлення	1020 о С
Витрата порошку на покриття товщиною 0,1 мм	~ 1,1 кг / м2
регулювання полум'я	Нейтральне

 

 

Рисунок 2.4.2 Хімічний склад порошку для (ДН)