Особенности технологии газопламенного

НАПЫЛЕНИЯ

1. Поверхность защищаемого материала обычно подвергается дробеструйной или пескоструйной обработке, а также травлению химическими растворами;

2. Перерыв между очисткой поверхности от окислов и «грязи» как правило не должен превышать 2-3 часов;

3. Угол между газовой напылительной струей и защищаемой поверхностью не
должен отклоняться от 90°. При этом коэффициент использования материала
обычно составляет 50-70%.

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ НАПЫЛЕННОГО СЛОЯ

1. Создается характерный волнистый рельеф во внутреннем строении;

2. Покрытия, как правило, обладают пористостью не менее 10%;

3. Прочность сцепления газопламенного напыления часто не превышает 200
МПа.

ДУГОВАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ

Металлизация - процесс нанесения покрытий толщиной в десятые доли миллиметра посредством электродугового либо высокочастотного нагрева ме­талла.

В отличие от метода плазменного напыления в методе электродуговой металлизации (ЭДМ) столб дуги доведен до минимального размера, а металл проволоки, расплавленный дугой, распыляется потоком газа, направленным вдоль проволоки.

Техника исполнения.

Через два канала в горелки непрерывно подают две проволоки (диаметром 1.5-3.2 мм), между концами которых возбуждается дуга и происходит расплав­ление проволоки. Расплавленный металл подхватывается струёй сжатого воз­духа, истекающего из центрального сопла электрометаллизатора, и в мелко–расплавленном виде переносится на поверхность основного материала. Распыление и транспортирование расплавляемого металла осуществляются обычно сжатым воздухом, а при напылении коррозионностойкой сталью и алюминиевыми сплавами используют азот.

Скорость подачи устанавливают в зависимости от режима горения дуги, с целью поддержания определенного зазора между электродами для стабильного горения дуги.

Типовые значения параметров работы ЭДМ: напряжение 24...35 В, ток 75...200 А, производительность 30...300 г/мин, давление сжатого воздуха 5 атм. При дуговом напылении на постоянном токе процесс протекает стабиль­но, обеспечивая получение слоя покрытия с мелкозернистой структурой при высокой производительности процесса рисунок 1.8.

Рис.2.3. Схема дугового напыления

1 - сопла; 2 - место ввода напыляемого материала (проволоки); 3 - место подачи сжатого воздуха.

Для реализации процесса нанесения защитных покрытий электродуговой ме­таллизацией разработан и промышленно выпускается ряд аппаратуры и при­способлений. Так, например, в НПО «Ремдеталь» разработан универсальный электродуговой металлизатор ЭДМ-3 (рис. 2.4.), который можно исполь­зовать как в ручном, так и в станочном варианте. Он состоит из самого металлизатора 5, пульта управления 1 и кассет для проволоки 2. Крутящий момент от регулируемого электропривода в пульте управления передается посредством гибкого приводного вала 6 (длиной 2 м) и подающему роликовому механизму металлизатора.

Рис. 2.4.- Универсальный электродуговой металлизатор ЭДМ-3

Проволока от катушек протягивается по двум гибким шлангам 4 к металлизатору. Пульт управления и кассеты для проволоки установлены на подставке 3 и могут поворачиваться вокруг оси.

Небольшая масса металлизатора (1,8 кг), гибкая связь с пультом управ­ления, а так же возможность поворота кассеты и пульта управления в горизон­тальной плоскости создают условия для его удобного использования.

Другая конструкция электродугового металлизатора для нанесения по­крытий ЭМ-6 предусматривает его монтаж на суппорте токарного станка. Между металлизатором и напыляемым валом устанавливают воронку из листо­вой стали (рис. 1.З.), внутреннюю поверхность которой покрыли защитным слоем из пасты порошкообразного графита и жидкого натриевого или калиево­го стекла. Приспособление позволило повысить эффективность использования распыляемого металла на 10... 15 %.

В распыляющей системе металлизатора применяли коническое воздуш­но-распыляющее сопло, что позволило уменьшить угол раскрытия конуса рас­пылителя, повысить энергию распыляющей струи и производить напыление при давлении воздуха 0,45...0,50 МПа.

Рис. 2.5. Электродуговой металлизатор ЭМ-6 для нанесения покрытий   1 - металлизатор; 2 - коническое сопло; 3 - напыляемая деталь; 4 - патрон то­карного станка; 5 - механизм продольного перемещения металлизатора (суп­порта токарного станка)

Достоинства.

Достоинствами этого метода является высокая производительность, дос­тигающая 50 кг/ч. Этот метод обеспечивает также максимальные значения энергетических к.п.д. распыления и напыления. Благодаря большим значениям энтальпии напыляемых частиц могут быть получены качественные покрытия с достаточной адгезионной и когезионной прочностью и низкой пористостью по сравнению с газопламенным напылением.

Недостатки.

К недостаткам следует отнести опасность перегрева и окисления напыляемого материала при малых скоростях подачи расплавляемой проволоки. Поэтому напыленный часто металл насыщен кислородом и азотом, а также содержит значительное количество оксидов.

Так, например, при напылении углеродистой стали (0,14 % углерода) в по­крытии содержится 10,5 % окислов и 1,5 % нитридов.

Кроме того, большое количество теплоты приводит к значительному вы­горанию легирующих элементов, входящих в напыляемый сплав, т.е. наблюда­ется изменение химического состава покрытия.

Использование для напыления только проволоки ограничивает возможно­сти метода. Кроме того, гигиеническая характеристика воздуха рабочей зоны при дуговой металлизации порошковой проволокой определяется химическим составом твердой составляющей сварочного аэрозоля (ТССА) и производи­тельностью общеобменной вентиляции. Загрязнение воздуха металлической пылью ТССА сравнительно велико, что определяет необходимость оснащения оборудования система его очистки.

ПЛАЗМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

В середине 50^х годов американский исследователь Гейдж обнаружил эф­фект обжатия электрической дуги, что послужило основой для развития плаз­менных технологий. Эти процессы стали альтернативой процессам аргонодуговой сварки и наплавки.

Газ, в котором значительная часть атомов и молекул ионизирована, а концентрация электронов и отрицательных ионов равна концентрации положи­тельных ионов, называется плазмой. Плазма, которая в целом является квази­нейтральной, не имеет электрического заряда. Отличительная черта плазмы -высокая электропроводимость. Обычная электрическая дуга также находится в плазменном состоянии. Между катодом (из чистого вольфрама или с добавле­нием 2% тория) и медным водоохлаждаемым соплом, служащим анодом, воз­никает дуга, нагревающая поступающий в сопло горелки рабочий газ, который истекает из сопла в виде плазменной струи. В качестве рабочего газа использу­ют аргон или азот, иногда в смеси с водородом. Порошковый наплавочный ма­териал подаётся в сопло струёй транспортирующего газа, нагревается плазмой и с ускорением переносится на поверхность основного материала для образова­ния покрытия рис.4.1.

Рис.3.1.. Схема плазменного напыления

1 - плазмообразующий газ; 2 - место ввода напыляемого материала; 3 - источник питания; 4 - катод; 5 - анод.

Уже в 60^х годах в Германии, Англии, США, а в СССР в ИЭС им. Патона и в институте металлургии им. Байкова были разработаны конструкции плазмо­трона, установок и технологические процессы сварки и наплавки плазменной струей. Изменяя всего один параметр - диаметр отверстия обжимающего сопла можно регулировать ток в диапазоне 15 - 400 А.

Основными преимуществами плазменных процессов являются:

1. Высокая плотность мощности в пятне нагрева - 5*10⁴ Вт/см (соизмеримая с
показателями электронно-лучевого нагрева, лазерного нагрева, нагрева световыми лучами);

2. Плазменное  напыление обладает рядом преимуществ:

-   возможность при высокой температуре плазмы проводить напыление тугоплавких материалов;
- возможность регулирования температуры и скорости плазменной струи.

- возможность начала стабильного зажигания дуги при токах порядка 1 А.

Принципиально различают плазматроны с электрической дугой прямой полярности, обратной и переменной.

При переменной полярности, как правило, устанавливается цикл: 20 мс прямой и 3 мс обратной полярности.

Это необходимо для реализации процесса катодного распыления, что приводит к очистке катода от запыления наплавленными материалами.

В результате тонкой регулировки параметров самого плазмотрона (в ча­стности заглубления электрода) можно регулировать толщину наплавленного слоя от 0,15мм до миллиметров при производительности _н = 3 - 6 кг/час.

Для реализации процессов нанесения защитных покрытий разработан ряд универсальных плазмотронов. В частности, на рис.3.2 представлен плазмотрон ПВФ 401 для напыления покрытий различного назначения. Электродуговой нагреватель газов ПВФ 401 относится к классу линейных плазмотронов с межэлектродными вставками. Наличие межэлектродной вставки позволяет получать необходимую мощность при меньших потоках электрической дуги по

сравнению   с   существующими напылительными плазмотронами

отечественного и зарубежного производства, во много раз снизить пульсации скорости и температуры истекающего из плазмотрона газа. Плазмотрон ПВФ 401 обеспечивает: высокую воспроизводимость результатов напыления может использоваться в автоматизированных установках и поточных линиях для производства изделий с напыленными покрытиями. В частности, этим плазмотроном укомплектована установка УМП-7М

Рис. 3.2. Плазмотрон ПВФ 401-М

Рис. 3.3. Состав установки для плазменного нанесения покрытий

 

следует подчеркнуть, что отмечая хорошие защитные свойства напыляемых материалов, чаще всего авторы указывают на существенный недостаток плазменных покрытий - в процессе работы при достаточно высоких температурах происходит растрескивание и отслоение защитного слоя от поверхности изделия. Поэтому такие покрытия в чистом виде, как правило, не используются и требуют дополнительной обработки для повышения адгезионной прочности.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: