 |
Схема плазменных горелок для
|
|
|
|
нанесения покрытий:
горелки и
мощные
а - из порошков; из проволоки или стержней; 1
- охлаждаемое сопло; 2 - изолирующее
кольцо; 3 - электрод: 4 - разрядная камера
генераторы
электрической энергии.
Детонационное напыление
Детонация - особый вид распространения пламени, приближающийся к взрыву и при
определенных условиях достигающий
скорости, превышающей скорость звука в данной среде.
Если поджечь электрической искрой
горючую смесь газов (например, ацетилен
с кислородом) в специально изготовленной
трубе или стволе (см. рис.), то фронт
пламени начнет распространяться вдоль ствола с возрастающей скоростью до тех
пор, пока в газе не возникнет детонационная волна.
Рис. Схема образования детонационных покрытий:
1 - электрическая свеча; 2 - подача напыляемого порошка; 3 -
тепловые волны; 4 - ударная волна; 5 - детонационная волна; 6 - напыляемая поверхность; 7 - напыляемое покрытие; 8 - частицы
напыляемого порошка
Если поджечь электрической искрой горючую смесь газов
(например, ацетилен с кислородом) в специально изготовленной
трубе или стволе (см. рис.), то фронт пламени начнет
распространяться вдоль ствола с возрастающей скоростью до тех пор, пока в газе не возникнет детонационная волна.
Рис. Общий вид установки для детонационного напыления:
1 - ствол; 2 - взрывная камера; 3 - корпус с электронно-суммирующим
программным управлением
Скорость распространения детонационной волны составляет 2¼4 км/с. Если
до образования детонационной волны в ствол подать в виде порошка
напыляемый материал, то высокоскоростной поток горящих газов расплавит
его и с большой скоростью нанесет в виде покрытия на изделие. Скорость
|
|
|
движения частиц напыляемого порошка может составить 600¼1000 м/с, что
на порядок выше, чем при газопламенном напылении. Высокие скорости
движения напыляемого порошка и высокая температура, образующаяся в процессе взрыва (до 4000°С), позволяют наносить на поверхности изделий
тугоплавкие покрытия высокого качества с хорошей прочностью сцепления с основой. При детонационном напылении покрытий прочность сцепления при
отрыве может достигать 200 МПа, в то время как при газопламенном
напылении прочность сцепления при отрыве составляет 20¼30 МПа. По сравнению с газопламенным детонационный метод напыления покрытий
находит все большее применение в авиационной промышленности и соответственно на ремонтных предприятиях.
Недостатками детонационного метода напыления являются высокая
стоимость оборудования и значительные шумы (до 140 дБ), вследствие чего установку необходимо располагать в специальном помещении.
Для сравнения: уровень шума, производимого взлетающим "Аэробусом А320" составляет 82 децибела, что тоже немало.
После металлизации твердость нанесенного слоя обычно
на 25¼40% выше твердости основного металла, так как
распыленные частицы окисляются и закаливаются в воздухе. Чем выше процент содержания углерода в
проволоке, тем твердость нанесенной поверхности выше, зато хрупкость слоя увеличивается.
Цилиндрические поверхности после металлизации предварительно протачивают резцами на токарно-
винторезных станках. Затем для получения заданного
размера и чистоты поверхности шлифуют на
круглошлифовальных станках шлифовальными кругами из
электрокорунда, алунда твердостью СМ2 - С2, зернистостью 36¼48 и обильным охлаждением эмульсией.
Алундум - анг. Alundum - в технической литературе США название электрокорунда.
После механической обработки
металлизационные поверхности, которые в
|
|
|
процессе работы смазываются маслом, рекомендуется пропитывать в масляных ваннах в течение 24 ч.
Металлизационный слой обладает
значительной износостойкостью и его можно
обрабатывать всеми видами режущего инструмента.
Напыление покрытий имеет ряд
преимуществ, основными из которых
являются:
• высокая производительность и
экономичность процесса;
• небольшой нагрев детали (не более
200оС);
• возможность нанесения металла любого состава на поверхность деталей из любых материалов (сталь, дерево, стекло и др.);
• получение антифрикционных сплавов любого состава.
В настоящее время в АО «Быковский авиаремонтный завод»
внедрена универсальная установка высокоскоростного и
плазменного напыления с роботизированным комплексом фирмы
GTV. Данная установка отвечает требованиям отечественных и
зарубежных стандартов по нанесению газотермических покрытий на детали авиатехники.
К недостаткам напыления покрытий можно
отнести:
• относительно невысокая прочность
сцепления покрытий с основанием
(поверхностью детали), в связи с этим его не
рекомендуется применять для деталей,
работающих при больших удельных
нагрузках на сдвиг и сжатие (зубья
шестерен, кулачки распределительных
валов и др.);
• значительную пористость;
• небольшую механическую прочность и хрупкость.
К недостаткам металлизации можно отнести низкую прочность
покрытия из-за слабого механического сцепления частиц
металла, недостаточную пластичность и хрупкость наращенного
металла, трудность подготовки поверхности детали к металлизации.
Во многих случаях прочность сцепления покрытия с основой
превышает прочность материала покрытия или основы, и тогда
разрыв происходит по одному из четырех вариантов, показанных
на рис.. Для получения достаточно надежных результатов
измерения необходимо, чтобы разрушающее усилие было приложено строго нормально к плоскости разрыва.
Рис. Виды разрушения системы «покрытие - основа»:
а - когезионное по основе; б - когезионное по покрытию; в -
адгезионное; г - смешанное
Рис. Схема испытания прочности покрытия с основой:
а - на сдвиг; б - на срез; в - на отрыв
Для справки:
|
|
|
Когезия - от лат cohaesus - связанный, сцепленный - сцепление
(притяжение) молекул (атомов, ионов) в физическом теле. Обусловлено межмолекулярным взаимодействием и (или) химической связью. Наиболее сильна в таердых телах и жидкостях.
Адгезия - от лат. adhaesus- прилипание - сцепеление поверхностей
разнородных тел. Достигается при нанесении гальванических и лакокрасочных покрытий, склеивании, сварке и др., а также при
образовании поверхностных пленок (напр., окисных, сульфидных).
Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации
Кафедра № 24 - «Авиационной техники»
Использованная литература:
|
|
|
