Свойства газотермических покрытий

В зависимости от назначения покрытий они должны иметь ком­плекс физико-механических характеристик, отвечающих услови­ям эксплуатации. Все покрытия (износостойкие, коррозионностойкие, теплозащитные и др.) должны иметь высокую прочность сцепления с подложкой и не отслаиваться в процессе службы. Прочность сцепления покрытия с подложкой. По сравнению со сварными соединениями прочность на отрыв напыленных слоев низка и составляет 5...80 МПа. Детонационная и плазменная ме­таллизация позволяет получить большее сцепление покрытия с подложкой. Толщина покрытия обычно не превышает 1 мм, так как с увеличением толщины возникают большие внутренние на­пряжения, которые приводят к отслаиванию покрытия.

Твердость. Материал покрытия, как правило, имеет более вы­сокую твердость, что объясняется закалкой частиц, их наклепом при ударе о поверхность и наличием в слое окисных пленок.

Плотность и пористость. Обычная плотность составляет 80...97 %. Покрытия из А1₂О₃и ZrO₂ имеют пористость 10... 15%. Покрытия из самофлюсующихся сплавов на основе никеля могут иметь по­ристость менее 2 %.

Износостойкость. Износостойкость покрытий не имеет взаимо­связи с твердостью. В условиях сухого трения плазменные покры­тия не работают, так как износ покрытий в 2...3 раза превышает износ обычных материалов.

В условиях же жидкостного и граничного трения покрытия име­ют высокую взаимосвязь и низкий коэффициент трения. При этом смазка легко распространяется по поверхности покрытия, прочно на ней удерживается и заполняет поры. Таким образом, наблюда­ется эффект самосмазывания покрытия. При недостаточной пода­че смазки или при ее временном прекращении заедание наступает значительно позже по сравнению с неметаллизированной поверх­ностью. Масса поглощаемого смазочного масла составляет 1... 1,25 % от массы нанесенного покрытия или 8... 10% от объема.

В процессе работы образуется дисульфид молибдена Мо$₂, ра­ботающий как твердая смазка.

В условиях абразивного износа высокую стойкость имеют по­крытия из самофлюсующихся сплавов на основе никеля и А1₂ 0₃.

В частности, износостойкость покрытий из самофлюсующихся сплавов на основе никеля (СНГН) в 3,5...4,6 раз выше износо­стойкости закаленной стали 45. Хорошие антифрикционные свой­ства для подшипников скольжения имеют покрытия из оловяно-свинцово-медных псевдосплавов.

Коррозионная стойкость. Для получения защитных покрытий обыч­но используют алюминий, цинк, медь, хромоникелевые сплавы, и др. Вследствие пористости покрытий их толщина не должна быть меньше 0,2 мм для цинка; 0,23 мм — для алюминия; 0,18 мм — для меди; 0,6... 1,0 мм — для нержавеющей стали.

Техника безопасности при выполнении газотермических работ

К работе на установках для напыления допускаются лица не моложе 18 лет, обученные приемам работы на оборудовании.

При плазменном и детонационном напылении наиболее вредны­ми для здоровья работающих являются шум, загрязнение воздуха, ультрафиолетовые и инфракрасные излучения. Для защиты оператора от шума рекомендуется покрытия наносить в специальных камерах.

При плазменном и детонационном напылении воздух помеще­ния может загрязняться металлической пылью, аэрозолями обраба­тываемых материалов и окислами азота. Для зашиты оператора в этом случае также служат специальные камеры с местным отсо­сом воздуха.

Плазменная струя является интенсивным источником инфра­красного и ультрафиолетового излучения, поэтому оператор дол­жен работать в защитной маске со светофильтром. Камеры для на­пыления также оборудуют соответствующими светофильтрами. Руки от излучения защищаются рукавицами из асбестовой ткани.

Требования к технике безопасности при газоплазменном и элек­тродуговом напылении предъявляются те же, что и при выполне­нии работ по газовой и электродуговой сварке.

ГЛАВА 15. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПАЙКОЙ

Общие сведения

Пайкой (паянием) называют процесс получения неразъемного соединения металлов, находящихся в твердом состоянии, при по­мощи расплавленного вспомогательного (промежуточного) металла или сплава, имеющего температуру плавления ниже, чем соединяе­мые металлы.

При ремонте автомобилей пайку применяют для устранения тре­щин и пробоин в радиаторах, топливных и масляных баках и тру­бопроводах, приборах электрооборудования, кабин, оперения и т.д.

Пайка как способ восстановления деталей имеет следующие преимущества: простота технологического процесса и при­меняемого оборудования; высокая производительность процесса; сохранение точной формы, размеров и химического состава дета­лей (а при пайке легкоплавкими припоями — сохранение структу­ры и механических свойств металла); простота и легкость последу­ющей обработки, особенно после пайки тугоплавкими припоями; небольшой нагрев деталей (особенно при низкотемпературной пай­ке); возможность соединения деталей, изготовленных из разно­родных металлов; достаточно высокая прочность соединения дета­лей; низкая себестоимость восстановления детали.

Основной недостаток пайки — некоторое снижение проч­ности соединения деталей по сравнению со сваркой.

Припой в процессе паяния в результате смачивания образует с поверхностью спаиваемой детали зону промежуточного сплава, при­чем качество паяния в таком случае при наличии чистых металли­ческих поверхностей будет зависеть от скорости растворения дан­ного металла в припое: чем скорость растворения больше, тем ка­чество пайки лучше. Иначе говоря, качество паяния зависит от скорости диффузии. Увеличению степени диффузии способствуют:

наличие чистых металлических поверхностей спаиваемых дета­лей. При окисленной поверхности степень диффузии припоя зна­чительно уменьшается или полностью отсутствует;

предотвращение окисления расплавленного припоя в процессе пайки, для чего применяются соответствующие паяльные флюсы;

паяние при температуре, близкой к температуре плавления спа­иваемой детали;

медленное охлаждение после паяния.

В зависимости от назначения спаиваемых деталей швы пайки подразделяются: на прочные швы (должны выдерживать механи­ческие нагрузки); плотные швы (не должны пропускать жидко­стей или газов, находящихся под слабым давлением); прочные и плотные швы (должны выдерживать давление жидкостей и газов, находящихся под большим давлением).

В паяемых конструкциях применяют стали всех типов, чугуны, никелевые сплавы (жаропрочные, жаростойкие, кислотостойкие), медь и ее сплавы, а также легкие сплавы на основе титана, алю­миния, магния и бериллия. Ограниченное применение имеют спла­вы на основе тугоплавких металлов: хрома, ниобия, молибдена, тантала и вольфрама.

Родственным пайке процессом является лужение, при котором поверхность металлической детали покрывают тонким слоем рас­плавленного припоя, образующего в контакте с основным метал­лом припой-сплав переменного состава с теми же зонами, что и зоны при пайке. Лужение можно применять как предварительный процесс с целью создания более надежного контакта между ос­новным металлом и припоем или как покрытие для защиты ме­таллов от коррозии.