Восстановление деталей

После окончания процесса нанесения покрытия изделие снимают  с приспособления, не допуская повреждения  покрытия. Экраны-маски и другие защитные приспособления снимают после  охлаждения изделия до комнатной  температуры так, чтобы не повредить  покрытие.

Кроме традиционных двухкомпонентных смесей, содержащих рабочий и защитный компоненты водород-аргон, водород-азот, применяют многокомпонентную смесь воздуха с углеводородными газами, т. е. смесь системы C-N-O-H (воздух- пропан-бутан, воздух-метан).

В этих смесях кислород воздуха, который нежелателен при напылении многих материалов, при нагреве смеси теплом плазменной дуги связывается с углеродом углеводородного газа в термически стойкий оксид углерода. В то же время водород, добавляемый к инертным газам в количестве 10-20% по объему для повышения энтальпии и теплопроводности плазмы, обычно освобождается в процессе химической реакции в плазмотроне. Количество водорода, как и восстановительного потенциала среды в целом, регулируют изменением исходного соотношения газ-воздух. Такие смеси являются относительно дешевыми и в большинстве случаев вполне конкурентоспособны с двухкомпонентными.

Многокомпонентные смеси  позволяют увеличить мощность плазменной струи как за счет горения углеводородного  компонента, так и за счет увеличения напряжения на дуге. Установлено, что с повышением содержания углеводородного газа в смеси происходит рост напряжения на дуге. Существенный рост (до 10%) наблюдают при переходе от воздуха к смеси с содержанием углеводородного газа 4,5% и монотонный (0,7-1,5% на каждый процент содержания углеводородного газа) — при возрастании углеводородного газа свыше 9%.

В настоящее время все  шире применяют плазменное напыление с использованием сверхзвуковых струй. При этом добавление метана или пропан-бутана к воздуху делает высокотемпературный участок плазменной струи, в котором происходит нагрев и ускорение частиц порошка, более протяженным, а профиль температур и скоростей более заполненным. Скорость частиц порошка Al₂0₃ размером 80 мкм при сверхзвуковом газовоздушном напылении на дистанции 250 и 300 мм составляет 330-500 м/с [16]. При этом гарантированный срок службы анода равен 40-50 ч. Ресурс работы катода с гафниевой вставкой составляет 6-10 ч, с циркониевой — 4-6 ч.

В случае сверхзвукового воздушно-газового плазменного напыления аморфизирующегося  сплава Fe-Mo-Cr-Ni-B благодаря высокой кинетической энергии частиц происходит их интенсивное расплющивание, что обеспечивает плотный контакт с основой. Это приводит к повышенной степени аморфизации напыленного материала.

При сверхзвуковом плазменном напылении покрытия из различных порошковых материалов характеризуются низкой пористостью (0-3%), высокой прочностью сцепления с основой (до 150 МПа) и повышенной микротвердостью.

Возможными дефектами  плазменно-дугового способа нанесения покрытий является отслоение напыленного слоя, растрескивание покрытия, появление на поверхности крупных капель материала покрытия, капель меди, а также разнотолщинность покрытия (выше допустимой).

С целью повышения адгезионной  и когезионной прочностей и других качественных характеристик плазменные покрытия подвергают дополнительной обработке различными способами: обкатка роликами под тоном, очистка напыляемых поверхностей от окалины и удаление слабо сцепленных с основой или с предыдущим слоем частиц металлическими щетками в процессе самого напыления, струйно-абразивная и ультразвуковая обработка и др.

Одним из наиболее распространенных способов улучшения качества покрытий из самофлюсующихся сплавов является их оплавление. Для оплавления используют индукционный или печной нагрев, нагрев в расплавах солей или металлов, плазменный, газопламенный, лазерный и др. В большинстве случаев предпочтение отдают нагреву в индукторах токами высокой частоты (ТВЧ). Напыленные покрытия системы Ni-Cr-B-Si-C подвергают оплавлению при 920-1200 °С с целью уменьшения исходной пористости, повышения твердости и прочности сцепления с металлом — основой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размерная обработка  покрытий

 

Размерную механическую обработку  плазменных покрытий осуществляют точением и шлифованием. Обработка напыленных покрытий имеет следующие специфические  особенности. Во-первых, при обработке деталей с покрытием вследствие разных коэффициентов термического расширения покрытия и основного материала и особенностей структуры возникает напряженное состояние. Во-вторых, различные теплофизические свойства материала и покрытия изменяют картину распространения тепловых потоков. В-третьих, слоистое строение материала покрытия, наличие оксидных включений и слабость межчастичных связей предопределяют специфическую природу физико-химических явлений в зоне контакта инструмента и обрабатываемого покрытия. Поэтому при точении предпочтительно использовать твердосплавные резцы с закругленной вершиной резца.

Шлифование применяют  для многих плазменных покрытий. Наибольшие трудности при шлифовании газотермических покрытий связаны с быстрым «засаливанием» шлифовальных кругов. Для повышения качества обработанной поверхности выбирают шлифовальные круги из нормального электрокорунда Э зернистостью 36-46, на керамической связке К, среднемягкой твердости СМ. Режимы резания: скорость круга и_к=25...30 м/с; скорость детали и_д=10...20 м/мин; подача детали S_fl=0,015...0,03 мм/дв.х; подача круга S_K=5...10 мм/об.

В целях продления срока  службы шлифовальных кругов и во избежание  возникновения перегрева контактируемых поверхностей и образования пыли необходимо в большинстве случаев  применять различные охлаждающие  смазки. Это особенно важно при  использовании шлифовальных кругов на основе карбида кремния, корунда и алмаза. Рекомендуемые смазки: шлифовальные водно-масляные эмульсии и водные растворы.

Карбидокремниевыми шлифовальными  кругами можно обрабатывать покрытия с твердостью до 63 HRC₃. Эффективность шлифования этими кругами внешних поверхностей вращающихся деталей повышается при использовании относительно узких кругов, ширина которых не должна превышать 8~10% диаметра круга.

При обработке покрытий, обладающих низким сопротивлением резанию, рекомендуют применять круги  белого электрокорунда. Рекомендуемые режимы резания для круга ПП 600x63x305 ЭБСМ1-6К: и_к=20 м/с, и_д=3 м/мин, S_fl=0,03 мм/дв.х, S_K=0,3 м/мин.

Покрытия из никелевых  самофлюсующихся сплавов, имеющих  твердость 58-64 HRC₃, обрабатывают кругами из зеленого или черного карбида кремния, например ППТ 600x63x305 КЗ 80-50 СМ1-6К. При этом предварительное шлифование производят на режиме: о_к=20 м/с, и_д=12 м/мин, S_a=0,03 мм/дв.х, S_K=0,6 м/мин, а окончательное выполняют на режиме и_к=30 м/с, о_д=17 м/мин, S_fl=0,03 мм/дв.х, S_K=0,3 м/мин.

Наиболее оптимальным  при обработке покрытий из самофлюсующихся сплавов, отличающихся большим сопротивлением резанию, является использование алмазных кругов для предварительного шлифования — АПП 5-100 АСО 160/125 и окончательного — АПП Б-100 АСО 50/40 (80/63) при и_к = 10 м/с, и_д = 3 м/мин, = 0,05 мм/дв.х, S_K = 0,5 м/мин.

Обычно после механической обработки напыленного слоя допускаются поры и шлаковые включения размером менее 1 мм, общее число пор и включений не должно быть более пяти и расстояние между ними не менее 5 мм на площади 250x250 мм. Не допускаются местные отслоения напыленного материала, поры и шлаковые включения размером более 2 мм. В случае появления дефектов на обработанной напыленной поверхности (трещин, сколов, «чернот», рисок, следов резца) деталь возвращают на повторное восстановление по всей технологической цепочке. При занижении размера детали ее также возвращают на повторное восстановление.

В случае исправления дефектов необходимо учитывать, что их исправление допускается ограниченное число раз (в основном, не более одного раза), при этом участок вновь покрываемой поверхности должен быть расширен на 10-15 мм по всему периметру. Кроме того, при местном исправлении дефектов вновь нанесенное покрытие должно перекрывать первоначальное на 4-6 мм по всему периметру исправляемого участка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Восстановление изношенных деталей, агрегатов и узлов –  одна из востребованных услуг на рынке  на сегодняшний день. Современные  методы, одним из которых является плазменное напыление, позволяют достаточно дешево восстановить изношенные детали и узлы, а так же придать им новые свойства и увеличить их ресурс в сравнении с новыми.

Такие детали, как коленчатые и распределительные валы двигателя  при изготовлении требуют больших  затрат высококачественной стали, трудоемких операций, таких как точение, фрезерование и закалка и соответственно больших  затрат энергии. При их восстановлении затраты материала снижаются в десятки раз, по сравнению с изготовлением, а так же снижается время обработки деталей. По этому считаю целесообразным проводить исследования на предмет их эффективного восстановления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. «Плазменное упрочнение и напыление", Лащенко Г.И. , Киев – 2003.
2. «Плазма продуктов сгорания в инженерии поверхности», Петров С.В., Сааков А.Г., ТОПАС – 2000.
3. «Технология восстановления и упрочнения наружных и внутренних поверхностей вращения и плоских поверхностей плазменным напылением», Русеев Г.М., Овсянников В.В., Киселев С.М., Галюк Н.Ф., Автоматическая сварка – 2000 - №12 – С. 61-62.
4. «Микроплазменное напыление с использованием проволочных материалов", Борисов Ю.С., Кислицин А.Н., Автоматическая сварка – 2002 - №3 – С. 54-55.