Технологія поверхневого зміцнення деталей з відновленням геометричних розмірів газотермічним (стр. 2 из 2)
Знежирення здійснюють розчинниками для видалення мастил та бруду з поверхні деталі.
Травленням можна створити шорстку поверхню, яка забезпечить гарне зчеплення з напилюваним матеріалом.
Піскоструминною обробкою очищають поверхню підкладки і надають їй шорсткості, що збільшує контактну поверхню, а часткове розплавлення напилених часток порошку на виступах мікронерівностей збільшує кінцеву міцність покриття.
Термічна обробка (підігрівання) забезпечує активацію поверхні підкладки і видалення з поверхні вологи.
Механічна обробка призначена для створення шорсткої поверхні підкладки методом різання різцями або шліфуванням, а також для позбавлення від дефектів зношення (овальність, конусність, хвилястість).
2.1. Плазмове нанесення покриттів
Технологія плазмового напилення здійснюється таким чином.
Обирають режим роботи плазмової установки, який визначається розрахунками або за табличним рекомендаціями (див. додаток 2).
До режимів роботи належать: сила струму, напруга на дузі, вибір роду плазмотворного газу або суміші газів, витрати відповідних газів, розмір часток порошку і дистанція напилення.
Необхідну товщину покриття отримують за один або декілька проходів плазмотрону. Швидкість переміщення плазмотрона призначають так, щоб отримати за один прохід товщину покриття не менше 100-200мкм. При отриманні покриття за кілька проходів напилення слід вести у взаємо перпендикулярних напрямках.
Для отримання рівномірної товщини покриття на кромках деталей необхідно забезпечити вихід струменя за край деталей на відстань не менше половини кроку напилення.
Напилення спочатку робити на кромки виробу, а потім на іншу частину.
При напиленні рекомендується забезпечити заповнення не тільки виточки, підготовленої під покриття, але і ділянок, що граничать рядом з нею.
Рис. 5. Рекомендована форма напиленого покриття з суміжними поверхнями: а – циліндрична поверхня; б – плоска поверхня.
Під час напилення деталь не повинна нагріватись до температури вище 100оС.
При необхідності оплавлення самофлюсуючих покриттів з метою підвищення міцності характеристик або зниження пористості застосовують оплавлення газовим плазмотроном, в печі, струмами високої частоти або в сольових розплавах (див. додаток 3).
2.2. Обробка плазмових покриттів
Нерідко поверхні з газотермічними покриттями безпосередньо після напилення не мають необхідні параметри, наприклад, точність розмірів, шорсткість, щільність структури і т. ін.
В зв’язку з цим їх піддають додатковій обробці: різанням (точінням, шліфуванням)або оплавленням.
Точінням зазвичай оброблюють газотермічні покриття із металів.
При точінні краще за все використовувати різці з твердих сплавів типу ВК6, ВК-8, Ельбор-Р, ПТНБ. Режими різання при точінні вибирають згідно додатка 4.
Шліфування також використовують при обробці газотермічних покриттів. При вірно вибраному режимові шліфування напруги, що виникають в покритті, підкладці і на границях їх зіткнення, значно менші, ніж при інших способах обробки.
Для підвищення якості обробленої поверхні шліфуванням вибирають шліфувальні круги із нормального електрокорунду (13А, 15А) зернистістю 36-46 з керамічною зв’язкою "К" середньої м’якості "СМ". Рекомендовані режими різання: швидкість круга Vк=25-30мс-1, швидкість обертання деталі
Vдет=10-20м/хв.; глибина різання t=0,015-0,03 мм, подача S=5-10 мм/об; охолоджуюча рідина – емульсія.
Покриття із нікелевих самофлюсуючих сплавів твердість HRC 58-64 більш доцільно обробляти алмазними кругами типу М016, М013, МВ1 з алмазами типу АСКМ, АСК, АСВ. Режим обробки: Vк=35-50 м/с; Vдет=25-30 м/хв.; S=1 м/хв; t=0,8-1,5 мм, зменшуючи подачу на останніх проходах при достатньому охолодженні змазувально-охолоджувальною рідиною.
Оплавлення самофлюсуючих нікелевих сплавів системи NiВSiCr здійснюють при температурах, що відповідають діапазону кристалізації сплавів цієї системи. При нагріванні таких покриттів до температур 950-1100оС відбувається їх оплавлення, бор і кремній частково переходять в В2О5 і SіО2. Утворюванні в покритті оксиди металів розчиняються з утворенням склоподібних шлаків, які спливають на поверхню покриття. Оброблені таким способом покриття характеризуються високою твердістю і міцністю щеплення.
Оплавлення деталей великої маси доцільно здійснювати комбінованим методом: попереднім нагрівання до 800-1000оК високо енергетичним джерелом (електропіч, струми високої частоти, сольовий розплав), потім остаточне оплавлення ацетиленокисневим пальником.
2.3. Контроль якості
Розрізнюють якісні і кількісні методи вимірювання міцності зчеплення газотермічних покриттів.
Кількісні методи вимірювання в порівнянні з якісними мають перевагу, оскільки вимірюють абсолютні величини. Але складність отримання цих величин обмежують їх застосування.
Існують неруйнівні і руйнівні методи контролю. До неруйнівних належить контроль зовнішнього вигляду, вимірювання товщини і шорсткості поверхні покриття, визначення зносостійкості методом шкрябання, пористості покриття і т. ін.
Зовнішній вигляд покриття контролюється візуально або за допомогою десятикратної лупи типу ЛИ-3 або ЛИ-4 за ГОСТ-8309-75, при цьому виявляють наявність або відсутність тріщин, зколів, відшарувань.
Контрольтовщини покриття здійснюється за різницею поперечних вимірювань деталей з покриттям і без нього, а також прямим визначенням за допомогою товщиномірів різних типів: ИТП-1, ИТП-5, В-166 (магнітних товщиномірів), або ТПО, ТПО-1, ИТП-200 (індукційні товщиноміри).
Шорсткість покриття визначається шляхом порівняння з еталоном або за допомогою приладів: профілографа, профілометра, подвійного мікроскопа Лінника.
Зносостійкість покриттів оцінюють склерометричним методом (або випробуванням шкрябанням при змінному навантаженні). Показником зносостійкості є найбільше граничне навантаження, що не викликає пошкрябин, які виявляють на поверхні візуально.
Пористість визначають за методикою гідростатичного зважування (ГОСТ 18893-73).
2.4. Правила техніки безпеки при проведенні газотермічного напилення
Газотермічне напилення пов’язане з високими температурами, великою загазованістю місця оператора, високою електричною напругою і високим тиском плазмотворних газів. Тому дотримання правил техніки безпеки при ГТН є обов’язковим елементом технології.
Високі температури плазмової дуги або плазмового струменю можуть викликати опіки відкритих частин тіла і очей оператора.
Оператор повинен працювати, користуючись нарукавниками, а для шиї і грудей – нагрудниками з м’якого вогнестійкого матеріалу.
Для захисту очей використовуються захисні щитки за ГОСТ 12.4035-78 з світлофільтрами (ГОСТ 9411-81Е).
Високі температури можуть спричинити пожежу, тому ділянка для напилення повинна розташовуватись в спеціальних вогнебезпечних приміщеннях.
Висока загазованість плазмотворними газами і продуктами їх розпаду і великою кількістю пірозольного пилу. Тому при ГТН оператор повинен користуватися засобами індивідуального захисту – респіраторами або масками з подачею чистого повітря безпосередньо в зону дихання.
Швидкість руху повітря біля джерел виділення шкідливих речовин повинна бути більша 1,3 м/с.
Висока електрична напруга обумовлюється необхідністю отримання плазми і лежить в межах 90-180 В. Для захисту від ураження електричним струмом корпуси установок і джерел струму необхідно заземлити. На робочому місці треба мати електроізоляційні коврики, а плазмотрон при можливості не тримати в руках, а процес напилення здійснювати механізовано.
Плазмотворні гази (азот, аргон, гелій і т.ін.) поставляються замовнику під тиском 15 МПа в стальних балонах стандартного типу. При неправильному користуванні балонами може бути загроза їх вибуху. Тому треба дотримуватись таких правил:
- забороняється користування балонами, строк обстеження яких пройшов;
- встановлювати балон в вертикальному положенні не ближче п’яти метрів від джерел відкритого вогню;
- не переносити балон одному, без підручного;
- по закінченню робіт вентиль на балоні обов’язково треба закрити.
Література
1. Справочник сварщика /Под редакцией В.В.Степанова – М.: Машиностроение. 1982.
2. Порошковая металлургия и напыление покрытия: Учебник для втузов. В.Н.Анциферов, Г.В.Бобров, Л.К.Дружини. М.: Металлургия. 1987.
3. В.І.Харченко, Ф.Ф.Ваткевич. Зварювальні роботи у будівництві. К.: НМК ВО, 1991.
4. В.И.Большаков, А.Н.Лукьянскова, В.И.Харченко, Ф.Ф.Вашкевич. Металловедение и сварка строительных сталей – К.: УМК ВО, 1989.
5. Ю.С.Борисов, Ю.А.Харламов и др. Газотермические покрытия из порошковых материалов. Справочник. К.: Наукова думка. 1987.