Відновлення деталей металізацією

Використання металізації в ремонтному виробництві дає можливість не тільки відновлювати початкову роботоздатність спрацьованої деталі, а й збільшувати її в кілька (десятки) разів. Вибираючи вихідний матеріал, вид і режим нанесення покриттів на деталі, необхідно виходити з того, щоб при термічній обробці не знижувались або знижувались в допустимих межах властивості матеріалу основи. У зв'язку з цим при ремонті використовують спікання з просочуванням, спікання з поверхневим нагріванням і з підпресовуванням між двома нагрівами. Найбільше використання знаходить термомеханічне спікання. Металізацією відновлюють клапани, сідла, сопла, деталі штампів і пресформ, контакти, напрямні та інші деталі машин і механізмів.

1. Суть процесу напилення

Під відновленням деталей газотермічним напиленням розуміють процес нанесення покриттів розпиленням нагрітого до рідкого або в'язкотекучого стану диспергованого (порошкоподібного) матеріалу газовим струменем. Перед напиленням відновлювану поверхню потрібно підготувати. Частинки розпиленого металу досягають поверхні у пластичному стані й мають велику швидкість польоту. При контакті з поверхнею деталі вони деформуються та, заглиблюючись в її нерівності, утворюють покриття. З'єднання покриття з поверхнею деталі має здебільшого механічний характер і тільки в окремих локальних точках можна спостерігати мітки зварювання.

Відновлення деталей газотермічними покриттями має ряд незаперечних переваг: незначне нагрівання (до 200°С) деталі; висока продуктивність процесу; можливість регулювання у широкому діапазоні (0,1...10 мм) товщини нанесеного покриття; простота технологічного процесу й устаткування; широкий діапазон матеріалів, що використовуються для одержання покриттів із заданими властивостями.

Розглянутий спосіб дає змогу не тільки надавати відновлюваним деталям потрібної форми і розмірів, а й змінювати в широких межах поверхневі властивості металопокриттів. Тому багато деталей із дорогих і дефіцитних металів та сплавів можна при ремонті замінити деталями із дешевих матеріалів.

Напилення на робочі поверхні спеціальних сплавів із необхідними фізико-механічними властивостями забезпечує нижчу собівартість відновлення деталей, а показники їх надійності і довговічності не поступаються відповідним показникам деталей, виготовлених повністю із дорогого металу.

Цим пояснюється широке застосування газотермічних методів напилення тільки у ремонті, а й у виготовленні нових деталей.

Очищення. Після розбирання деталі надходять до мийного відділення,де їх обчищають від різних забруднень. Використовують синтетичні мийні засоби (СМЗ) типу „Лабомид" і МС. Розчини СМЗ не спричинюють корозії чорних металів, не руйнують деталей із алюмінієвих сплавів.

Рис. 1 Блок-схема технологічного процесу відновлення деталей газотермічним напиленням

Механічна обробка деталей. Щоб усунути дефекти, утворені в процесі експлуатації, або надати правильної форми спрацьованим поверхням, деталі піддають механічній обробці, у тому числі спеціальні (нарізання „рваної" різі, фрезерування канавок, насічення поверхонь, накочування профілю роликами тощо).

Знежирення. Перед абразивною обробкою поверхні, на які наносять газотермічні покриття, знежирюють органічними розчинниками. Чавунні деталі, крім знежирення, піддають відпалу за температури 260...530°С для вигоряння масла, яке міститься у порах.

Дробоструминна обробка. Вона призначена для активізації й надання шорсткості відновлюваним поверхням деталі. Дробоструминну обробку виконують стисненим повітрям під тиском 0,5...0,7 МПа. Як абразивний матеріал застосовують чавунний дріб ДЧК-01 (ГОСТ 11 964-86).

Після дробоструминної обробки деталі обдувають сухим стисненим повітрям для вилучення частинки абразиву з поверхні.

Сушіння порошку. Перед використанням композиційні порошкові матеріали необхідно просушити в електричній шафі. Порошки сушать на деках із нержавіючої сталі при періодичному перемішуванні.

Процес напилення. У процесі напилення металогазовий струмінь має бути стійким, без пульсацій. Витрату порошку та транспортуючого газу регулюють в необхідних межах. Потрібну товщину покриття одержують багаторазовим повторенням операції напилення. Після напилення виріб знімають з пристрою, не допускаючи пошкодження покриття. Екрани та інші захисні пристрої знімають з деталей після їх охолодження до кімнатної температури.

Механічна обробка. Кінцева механічна обробка деталей з нанесеним покриттям здійснюється лезовим та абразивним інструментом.

Контроль якості покриттів. Вироби з покриттям піддають контролю за зовнішнім виглядом, товщиною, геометричними розмірами. Контроль за зовнішнім виглядом проводиться з метою виявлення зовнішніх дефектів-сколів, роздувів, відшарувань. Огляд здійснюється за допомогою лупи. Товщину покриття на деталях визначають за допомогою штангенциркуля, мікрометра і магнітного товщиноміра МТ-20.

2. Способи газотермічного напилення

Залежно від джерела енергії для нагрівання та транспортування частинок матеріалу покриття розрізняють такі способи напилення: електродугове, газополум’яне, високочастотне, полум’яне, детонаційне й іонно-плазмове.

2.1. Електродугове напилення

Процес характеризується тим. що розплав одержують за рахунок теплоти електричної дуги, яка горить між двома електродними дротами, а розпилення виконується струменем стисненого повітря (рис.2) Метал розпилюється до частинок розміром 10...50 мкм, товщина одержуваного шару може досягти 12 мм й більше. Проте його міцність і стійкість до динамічних навантажень низька. До інших недоліків треба віднести перегрівання та окислення напилюваного матеріалу й вигоряння легуючих елементів присадного матеріалу. Наприклад, вміст вуглецю у сплаві покриття зменшується на 40-60%. а кремнію та марганцю - на 10-15%.

До переваг електродугового напилення відносять високу продуктивність процесу (до 65 кг/год), високу стійкість покриття до спрацювання, а також простоту й технологічність процесу.

Рис. 2 Схема процесу

Електродугового напилення: 1-напилювана поверхня; 2-напрямні наконечники; 3-повітряне сопло; 4-подавальні ролики; 5-дріт

Відновлення деталей металізацією містить у собі підготовку поверхні до нанесення покриття, безпосереднє напилення для наступної механічної обробки. Напилення складається з трьох процесів: переведення електрода електродного дроту в рідку фазу, розпилення розплаву струменем повітря і формування покриття. Процес наплавлення металу електродного дроту характеризується високою температурою горіння електричної дуги, циклічністю та швидкоплинністю явищ, які відбуваються в зоні плавлення.

При плавленні дроту в процесі металізації відбувається:

- горіння дуги між електродами і плавлення їх;

- перший розрив електричного кола електродів;

- коротке замикання і плавлення електродів;

- іскровий розряд, який запалює нову дугу.

Матеріал електродів розплавляється у момент горіння та короткого замикання дуги.