Розробка технології та модернізація обладнання для напилення теплозахисних покриттів на соплові (стр. 3 из 4)
За цією математичною моделлю здійснюється оптимізація параметрів нанесення покриттів. Оптимальна дистанція напилення (відстань від зрізу сопла до поверхні виробу) складає 0,100…0,300 м. Дистанція напилення залежить від порошку, режиму напилення, конструктивних особливостей виробу та технічних характеристик установки плазмового напилення й плазмотрона.
Оптимальна дистанція нанесення покриттів фіксується в момент досягнення частинкою порошку температури плавлення за умови проплавлення 0,9 її маси. Це можна пояснити тим, що при нанесенні покриттів основою повної питомої енергії частинок є внутрішня складова.
На основі вище описаної математичної моделі складено програму розрахунку та оптимізації технологічних параметрів напилення покриттів, яка наведена в [5]
Для виконання розрахунків на ПЕОМ (за допомогою програми) необхідні такі початкові дані: вид плазмотвірного газу(у даному випадку це аргон); витрати газу Vг = 0,0006 м3/с і порошку Gч = 3,5 кг/год; діаметр частинок порошку dч = 40 мкм; питома теплоємність порошку сч = 0,874 кДж/(кг·К); температура плавлення порошку Тпл = 2150 К; початковий тиск газу Р = 4,05·105 Па; теоретична густина матеріалу частинок ρч =627 кг/м3.
Після проведення розрахунків були отримані такі результати оптимізації процесу:
- потужність – 16,0 кВт;
- відстань від зрізу сопла – 0,158м;
- швидкість газу – 248,9м/с;
- температура газу – 4583 К;
- швидкість часток – 251,624м/с;
- температура часток – 2150,0 К.
5. Розробка технологічної інструкції
1. Призначення.
1.1. Дана технологічна інструкція розповсюджується на процес плазмового напилення на повітрі і в динамічному вакуумі теплозахисних покриттів (ТЗП) із порошків на соплові лопатки ГТД.
Технологічна інструкція передбачає порядок виконання технологічних операцій і прийомів; встановлює перелік необхідного обладнання і пристроїв, діапазон параметрів напилення, порошкові матеріали, що використовуються, і спосіб їх приготування, спосіб підготовки поверхні підложки, режим термічної обробки і контроль якості напилених покриттів.
2. Технологічна схема процесу.
Процес напилення покриттів плазмовим методом являє собою сукупність прийомів і операцій, що виконуються у послідовності, яка представлена в загальному виді на технологічній схемі.
Технологічна схема
3. Матеріали. Технічні вимоги.
3.1. Для плазмового напилення ТЗП в якості плазмотвірних і транспортуючих газів використовують: аргон (сорт вищий), за ГОСТ 10157-79.
3.2. Для напилення ТЗП використовуються порошки: ЦОІ-7 (ZrО2 стабілізований 7% Y2О3), ТУ-48-0502-01-89, зернистістю «мінус» 40 мкм; (Со-Сr-Al-Y-Si) за ТУ-14-22-1-88, зернистістю «мінус» 40 мкм.
3.3. Порошки повинні пройти вхідний контроль на відповідність сертифікату. Без наявності сертифікату, де вказуються найменування порошку, його марка, розмір частинок, дата і місце виготовлення, порошки не використовувати.
3.4. В якості абразиву для підготовки поверхні під напилення використовувати шліфзерно електрокорунда нормального марок 12А, 13А, 14А, 15А по ГОСТ 2МТ793-80 і ГОСТ 2МТ715-78 зернистістю 63Н, 63П.
4. Технологічне обладнання.
4.1. Універсальна плазмова установка УПУ-3Д з плазмотроном ПН-14М, установка для плазмового напилення в динамічному вакуумі УПНКА.
4.2. Установка струменеві-абразивної обробки марки 026-7 «Ремдеталь» або інший тип обладнання для сухої струйно-абразивної підготовки поверхні.
4.3. Сушку композиційного порошку перед напиленням виконують в сушильній шафі з регулюванням температури до 300 ˚С типу СНОЛ-3,5*3,5/3,5Н1.
4.4. Ситову класифікацію проводити на лабораторній установці для розділення порошку на фракції за ГОСТ 6613-73. Зважування порошків проводять на вагах для статистичного зважування середнього класу точності за ГОСТ 23676-79.
4.5. Визначення шорсткості слід проводити вимірником шорсткості типу ЕИШ розробки «Румб» ТУ 9.958-13296-80.
4.6. Товщину покриття визначають замірами товщини відповідного перерізу лопатки до і після напилення мікрометром ГОСТ 6507-80.
5. Підготовка поверхні перед напиленням ТЗП.
5.1. Поверхня лопатки, яка не підлягає напиленню, повинна бути захищена від дії абразивних частинок і газопорошкового потоку при напиленні екранами з металу, масками та іншими ізолюючими елементами.
5.2. Струменеві-абразивну обробку поверхні електрокорундом проводять в такому режимі:
Тиск стиснутого повітря, МПа ……………………… 0,4…0,6
Відстань від зрізу сопла до поверхні,
оброблюється, мм ……………………………………. 50…120
Діаметр сопла, мм ……………………………………. 8…14
Кут падіння струменя на поверхню,
що оброблюється, град ………………………………. 60…90
Лінійна швидкість переміщення
пістолету, мм/хв. ……………………………………… 50…400
Обробка ведеться до зникання темних плям і отримання рівномірного матового відтінку обробленої поверхні.
5.3. Величина шорсткості обробленої поверхні повинна складати RZ = 50…90 мкм.
5.4. При підготовці і транспортуванні лопаток, підготовлених до нанесення покриттів, необхідно використовувати обезжиреними, чистими інструментами, а також чистими брезентовими або бавовняними рукавицями ГОСТ 10354-82.
6. Підготовка порошків.
6.1. Порошок піддають ситовій класифікації. Класифікацію здійснюють за допомогою сита з сітками № 080, № 040 и № 028 на лабораторній установці для розділення порошку на фракції.
6.2. Для приготування суміші зважені порошки у потрібних відношеннях зсипати і перемішати вручну. Суміш засипати в барабан-змішувач зі спиртом типу «п’яна бочка» для перемішування протягом 4…6 годин при частоті обертання барабану 50…80 об/хв. При цьому барабан повинен бути герметично закритим.
6.3. Порошки сушать в сушильній шафі при температурі 130…150 ˚С протягом 3…5 годин. ZrО2 стабілізований 7% Y2О3 прокалюють в електропечі при температурі 300…500 ˚С протягом 2…4 годин.
7. Напилення ТЗП.
Напилення ТЗП на лопатки ГТД проводять в такій послідовності:
· Підготовлену для напилення лопатку закріплюють в спеціальному маніпуляторі УПНКА або при напиленні на повітрі на станині токарного станку типу ІК-62;
· Встановлюють задану дистанцію напилення між зрізом сопла плазмотрона і поверхнею лопатки, що напилюється;
· Проводять запуск плазмової установки при значеннях параметрів, що забезпечують малі електричні і теплові навантаження на плазмотрон;
· Встановлюють технологічний режим. Параметри режимів наведені в табл.;
· Здійснюють підігрівання лопатки плазмовим струменем до 300…500 ˚С. Контроль температури поверхні, що напилюється, проводять термоіндикаторними олівцями;
· Подають порошок і при цьому переміщають лопатку або плазмотрон зі швидкістю 0,4…0,6 м/год, повертають лопатку зі швидкістю 18…22 об/хв;
· Спочатку напилюють підшарок Со-Сr-Al-Y-Si товщиною 60…100 мкм, потім проміжний шар з механічної суміші порошків Со-Сr-Al-Y-Si + 25% ZrО2 (7% Y2О3) товщиною 50…100 мкм і робочий шар з ZrО2 (7% Y2О3) товщиною до 200 мкм;