Напыление (газотермический метод) - Упрочнение и восстановление деталей машин

Суть газотермического напыления газовым потоком заключается в воздействии на поверхность детали нагретых (расплавленных) частиц вещества, имеющих высокую скорость. Покрытие образуется в результате внедрения частиц в микронеровности поверхности, их деформации при ударе и взаимодействия между собой.

Основными физическими процессами, протекающими при формировании газотермических покрытий (ГТП) являются нагрев и плавление материала (порошка или проволоки), его диспергирование, ускорение в газодинамическом потоке и транспортировка к поверхности детали, кристаллизация при взаимодействии с поверхностью и соударяющимися на поверхности частицами между собой.

Скорость частиц в газовом потоке в зависимости от способа напыления составляет 100...800 м/с, толщина покрытий - 0,03...1,0 мм. С увеличением толщины покрытия растут внутренние остаточные напряжения и снижается адгезионная прочность, что ведет к скалыванию покрытий.

С целью увеличения адгезии детали подогревают( до 150...250 °С), обезжиривают придают поверхности необходимую шероховатость нанесением "рваной" резьбы, дробе - и пескоструйной обработкой, наносят предварительно на деталь адгезионно-активные промежуточные слои из вольфрама, нихрома, алюминида никеля, проводят дополнительную термическую обработку покрытия вплоть до оплавления(последнее дополнительно значительно снижает пористость покрытия, хотя иногда пористость желательна для удержания в порах смазки).

Износостойкость напыленных рабочих поверхностей подшипников скольжения, втулок может возрастать почти в 2 раза. Метод ГТП широко используется для восстановления шеек валов, якорей электродвигателей и других ответственных деталей работающих преимущественно в условиях сжатия. цилиндрический деталь легирование наплавка

Основные преимущества газотермического напыления:

    -высокая экономичность (Затраты на получение ГТП составляют около 10% стоимости новой детали. Если себестоимость газопламенного напытения проволочными материалами принять за единицу, то для плазменного и газопламенного напыления порошков она равна 1,9 и 1,6 соответственно, а электродугового - 0,85). -возможность напыления любых материалов, в том числе и близких по природе материалу основы -повышенные свойства, например износостойкость ГТП.

Основной недостаток - слабая адгезия покрытия к основе детали (на порядок меньшая, чем для наплавленных покрытий), поэтому напыленные покрытия не рекомендуются для работы при ударных, знакопеременных нагрузках.

В зависимости от вида теплового источника различают следующие способы газотермического напыления: газопламенный, плазменный, электродуговой, детонационный способы.

Газопламенное напыление

Это наиболее распространенный способ напыления, зачастую называемый газопорошковым напылением и может быть реализован напылением порошка с помощью транспортирующего газа (рис. 4.1) либо внешним вводом порошка в зону пламени (рис. 4.2).

Сущность его заключается в нагреве напыляемых материалов газовым пламенем и нанесении их на поверхность детали струей сжатого газа.

схема газопламенного напыления порошкового материала с помощью транспортирующего газа

Рисунок 4.1 - Схема газопламенного напыления порошкового материала с помощью транспортирующего газа:

1 - сопло; 2 - факел; 3 - покрытие; 4 - подложка

схема напыления покрытия методом внешнего ввода порошка в зону пламени

Рисунок 4.2 - Схема напыления покрытия методом внешнего ввода порошка в зону пламени:

1 - ацетилен (метан); 2 - кислород; 3 - ввод порошка; 4 - ацетиленовая горелка

Тепло для нагрева напыляемого материала получают сжиганием ацетилена или пропан-бутана в кислороде, а транспортируется материал на напыляемую поверхность сжатым воздухом или продуктами сгорания. Напыляемый материал - порошки, проволоки шнуры из металлов, сплавов (наиболее широко применяются относительно легкоплавкие металлы и сплавы, в том числе самофлюсующиеся порошки дисперсностью 60...80 мкм).

Распыленные частицы, летящие со скоростью 120 м/с попадают на поверхность и формируют покрытие (скорость газового потока 150...160 м/с) толщиной 1,0...1,2 мм. Пористость покрытия - до 20%, твердость - 20...65 HRC.

Для восстановления деталей применяют три вида газопламенного напыления: без оплавления, с последующим оплавлением (газокислородным пламенем или индукционным нагревом), называемым газопорошковой наплавкой.

Используется простое, надежное, легко транспортируемое оборудование.

В Республике Беларусь это аппараты типа УПТР, УГПН, "Терко" (для активированного газопламенного напыления). Ведущие в этом научные организации - Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси и НПО порошковой металлургии НАН Беларуси, БНТУ.

В последние годы газопламенное напыление совершенствуется в следующих направлениях:

    -наложение механических колебаний на распыляемую проволоку; -применение тонкодисперсных порошковых материалов (дисперсность 10...20 мкм); -применение шнуровых напылительных материалов ( однако высокая стоимость их 35...50 долларов США за килограмм сдерживает их широкое применение); -применение сверхзвукового истечения газопламенного потока из сопла горелки (скорость струи достигает 600...800 м/с)

Похожие статьи




Напыление (газотермический метод) - Упрочнение и восстановление деталей машин

Предыдущая | Следующая