Рекомендуемые материалы электродной проволоки

Операция	Материал проволоки
Восстановление поверхностей под неподвижные посадки	Стали: 08, 10, 15, 20
Получение износостойких покрытий	Стали: 45, У7, У7А, У8, У8А, У10. Проволока марок: Нп-40, Нп-ЗОХГСА, Нп-30Х13
Металлизация деталей, работаю­щих при высоких температурах	Хромоникелевые стали
Восстановление подшипников	Антифрикционные сплавы соста­вов (% по массе): алюминия — 50, свинца — 50; стали — 75, меди — 25; стали — 75, латуни — 25; меди — 75, свинца — 25
Нанесение антифрикционных покрытий	Латунь Л С59-1
Заделка трещин, раковин и нанесение противокоррозионных покрытий в чугунных деталях	Цинк: Ц1, Ц2
Заделка трещин в деталях из алюминиевых сплавов	Сплавы: АЦ, АМц, АМг

При плазменном напылении производительность плазмотронов составляет от 2 до 20 кг/ч. Однако по сравнению с электродуговым напылением плазменное имеет меньшую производительность.

Технологический процесс подготовки поверхностей при плаз­менном напылении покрытий на изношенные цилиндрические поверхности деталей типа «вал», а также фигурные и плоские по­верхности, износ которых не превышает 1,0... 1,5 мм, предусмат­ривает следующие операции:

очистку деталей от грязи, масляных и смолистых отложений, а при неравномерном их износе — механическую обработку для ус­транения неровностей и придания поверхности правильной гео­метрической формы;

сушку деталей после промывки в сушильном шкафу при темпе­ратуре 80... 150°С или обдувку сжатым воздухом;

механическую обработку в зависимости от вида детали и места напыления. Поверхности деталей типа «вал», которые не подвер­гались закалке и химико-термической обработке, протачивают на токарном станке на глубину не менее 0,1 мм на сторону. Поверхности под подшипники обрабатывают резанием. Коренные и шатунные шейки коленчатого вала шлифуют на круглошлифовальном станке;

дополнительная промывка отверстий, масляных каналов, па­зов в ацетоне с помощью капроновых или щетинных «ершей»;

обработка отверстий масляных каналов, используя для этого уг­ловые шлифовальные круги и бормашины (типа ИП-1011). Шлифу­ют фаски под углом 45 ° на глубину 1,5...2,0 мм. Масляные каналы и отверстия закрывают графитовыми пробками на глубину 3...5 мм так, чтобы они выступали над поверхностью на 1,5...2,0 мм;

специальная механическая обработка выполняется в случае на­несения покрытий толщиной более 1,0 мм или при эксплуатации детали в условиях повышенных нагрузок, особенно срезаюших. Основные виды специальной механической обработки: нарезка «рваной» резьбы, фрезерование канавок, насечка поверхности, накатка резьбы роликом;

абразивно-струйная обработка выполняется для получения тре­буемой шероховатости. Шероховатость поверхности после обработки должна быть 10...60 мкм в зависимости от материала детали. Все отверстия и каналы перед абразивно-струйной обработкой закры­вают стальными или графитовыми пробками, а также различны­ми заглушками. Абразивно-струйная обработка ведется в специ­альных камерах (например, типа 026-07.00.000 «Ремдеталь»). Режимы обработки: давление сжатого воздуха — 0,3...0,6 МПа, дистан­ция обдува — 50... 100 мм, угол атаки струи — 75...90°. В качестве абразивных материалов используют электрокорунд с зернистостью 80... 150 мкм или металлическую дробь ДЧК, ДСК номера 01, 02, 03, 05. Металлический абразив не должен иметь следов ржавчины. Металлическая дробь применяется для обработки материалов с твер­достью до ИКС 40, кроме материалов с высокой вязкостью. Абра­зив из электрокорунда может быть использован до 30 раз, металли­ческая дробь — 60...90 раз. Электрокорунд после пяти-семикратного использования необходимо просушить при температуре 200...250°С в течение 3,5 ч и отделить мелкую фракцию (менее 100 мкм). После абразивно-струйной обработки детали обдувают сухим воздухом для удаления частиц абразива с поверхности.

Для поверхностей деталей, имеющих местный износ не более 2...3 мм, при подготовке выполняют следующие операции: очист­ка деталей от грязи; очистка деталей от масляных и смолистых отложений; предварительная механическая обработка; абразивно-струйная обработка поверхностей детали электрокорундом зерни­стостью 500...800 мкм в струйных камерах.

Восстановление изношенных деталей плазменным напылением выполняют на специализированных участках. Их необходимо укомп­лектовывать установкой для газотермического напыления, плазмен­ной установкой, источником питания, установкой для охлаждения оборотной воды, камерой для струйной обработки деталей, ус­тановкой для определения зернового состава порошков, электро­печью, водяным насосом, масловлагоотделителем, техническими ве­сами (предел взвешивания не менее 5 кг), слесарными верстаками и стеллажами для хранения порошков, абразива и деталей.

Для охлаждения плазменных горелок и источника питания же­лательно использовать дистиллированную воду.

Приведем режимы напыления в зависимости от напыляемого ма­териала. Состав плазмообразующего газа: аргон — 70.„95 %, азот — 530%; расход газа (л/мин): плазмообразующего — 35...45, транс­портирующего — 6...9; сила тока — 280...370 А, напряжение дуги 45...50 В, дистанция напыления 80... 120 мм; частота вращения детали — 20...40 мин^-1.

Напыленные плазменные покрытия обладают повышенной твер­достью, хрупкостью и пониженной теплопроводностью из-за ок­сидных включений и пор в слое покрытия. Отрицательное влияние оказывает качество напыленного плазменного покрытия и разни­ца в коэффициентах термического напряжения, возникающая в процессе напыления. Все это предопределяет ряд особенностей последующей обработки покрытия. Применение обычных режи­мов в процессе механической обработки приводит к возникнове­нию трещин, сколов и дополнительных термических напряжений. Для механической обработки плазменных покрытий необходимоиспользовать алмазный инструмент. Приступать к чистовой обработке деталей с плазменным покрытием следует не ранее чем через 24 ч после напыле­ния в связи с необходимостью полной релаксации внутренних напряжений в деталях и по­крытиях. При правильном шлифовании покрытие не дол­жно выглядеть глянцевым или полированным. Шлифование проводится с подачей фильт­рованной охлаждающей жид­кости (наилучшим вариантом является вода с добавкой 5 % эмульсола при расходе 0,6...0,85 л/мин).

Рис. 14.3. Схема распылительной го­ловки аппарата для высокочастотно­го напыления: 1 — концентратор тока; 2 — напыляе­мая поверхность; 3 — газометалличес­кая струя; 4 — индуктор; 5 — канал по­дачи сжатого воздуха; б — проволока; 7 — ролики; 8 — направляющая втулка

Высокочастотное напыление. Плавление исходного матери-

ала покрытия (проволоки) происходит за счет индукционного на­грева, а распыление — струей сжатого воздуха. Головка высокоча­стотного аппарата (рис. 14.3) имеет индуктор, питаемый от гене­ратора ТВЧ, и концентратор тока, который обеспечивает плавление проволоки на небольшом участке ее длины.

Высокочастотное напыление предназначено только для стацио­нарных работ, так как подвод электроэнергии осуществляется от мо­щных генераторов ТВЧ, используемых для поверхностной закалки.

Преимущества высокочастотного напыления — небольшое окис­ление металла, относительно высокая механическая прочность покрытия. Недостатки — недостаточная производительность про­цесса, сложность конструкции, высокая стоимость оборудования и энергоносителей.

Газопламенное напыление

При газопламенном напылении высокотемпературный поток создается при сгорание горючих газов (ацетилена, водорода, ме­тана и др.) в атмосфере кислорода или воздуха. Температура пла­мени горючих газов в смеси с кислородом — 2000...3200°С, в сме­си с воздухом — 500... 900 °С.

Аппараты для газопламенного напыления в зависимости от вида напыляемого материала существуют двух типов: проволочные и порошковые (рис. 14.4).

Основными элементами газопламенных горелок являются: соп­ловая система, устройство подачи проволоки или порошка, привод этого устройства (воздушная турбина, пневматический или элек­трический двигатель), элемент управления, соединения подачи го­рючего газа и сжатого воздуха (кислорода), корпус с рукояткой.

Рис. 14.4. Схема процессов газопламенного напыления с применением исходного материала:

а — в виде проволоки или стержней; б — в виде порошков

Горелки могут быть ручными и машинными. В проволочных го­релках используется проволока диаметром от 1,5 до 5,0 мм. В зави­симости от толщины распыляемой проволоки имеют производительность в ручном режиме работы для стали и алюминия от 1,5 до 8,5 кг/ч; при напылении порошков карбида вольфрама — 4...9, окиси алюминия — 1,5...3,0 кг/ч.

Преимущества газопламенного напыления — это высокая дис­персность распыляемых частиц, независимость от источника тока, простота обслуживания, низкая стоимость оборудования. Недостат­ки — малая производительность и большая стоимость напыляемых материалов.

Основа процесса газопламенного нанесения материалов — пла­стификация порошка в высокотемпературном источнике тепла (ацетиленокислородном пламени) и нанесение его газовыми пото­ками на предварительно подготовленную изношенную поверхность.

Преимущества газопламенного нанесения порошковых матери­алов состоят в локальности обработки, незначительном влиянии на подложку, возможности нанесения покрытий на изделия боль­ших размеров, отсутствии ограничений на сочетания материалов покрытия и подложки, что позволяет охватить большую номенк­латуру восстановления изношенных деталей.

В зависимости от назначения и материала детали, условий экс­плуатации, контактов сопрягаемых поверхностей при восстанов­лении деталей используют следующие методы газопламенного на­несения покрытий:

без последующего оплавления — используется для восстановления деталей с износом до 2,0 мм на сторону без деформации, искажения или изменения структуры основного ме­талла, не подвергающихся в процессе эксплуатации ударам, зна­копеременным нагрузкам, большому нагреву;

с одновременным оплавлением — используется для восстановления деталей с местным износом до 3...5 мм, работаю­щих при знакопеременных и ударных нагрузках, изготовленных из серого чугуна, конструкционных, коррозионно-стойких сталей и др.;

с последующим оплавлением — дает возможность восстановить детали типа вала с износом до 2,5 мм на сторону. Восстановленные детали устойчивы против коррозии, абразивно­го изнашивания, действия высоких температур.

Технологический процесс газопламенного нанесения покры­тий: нагрев поверхности детали до 200...250°С; нанесение под­слоя, который дает основу, необходимую для наложения основ­ных слоев; нанесение основных слоев, позволяющих получить по­крытия с необходимыми физико-механическими свойствами.

На прочность сцепления покрытий с основой влияют: способ подготовки поверхности и используемый при этом абразивный ма­териал; параметры струйной обработки; время выдержки после об­работки; наличие предварительного подогрева; применение под­слоя; использование терморегулирующих порошков: способ рас­пыления; эффективная мощность пламени; параметры процесса распыления; состав материала покрытия (наличие поверхностно-активных добавок в покрытии зависит и от применяемого обору­дования, и от присадочных материалов).

Технические характеристики и назначение порошков приведе­ны в табл. 14.3.

Основой конструкции аппаратов для напыления порошковых покрытий является базовая схема сварочной горелки, которая слу­жит для смешивания горючего газа с кислородом и получения газового пламени. Мощность, состав и форма сварочного пламени зависят от мундштуков наконечников горелок.

Таблица 14.3