35.1. Основні способи напилення
Напилення як метод нанесення покриттів газотермічним способами, здійснюється високотемпературної газової струменем, що містить розплавлені частинки напилюваного матеріалу. При зіткненні з оброблюваної поверхнею від-ходить деформація нагрітих частинок, виникають сили сцеп-лення в місці контакту, встановлюється термічне рав-новесіе. Головним в цих процесах є стадія возникно-нення зв'язків між основою і напиленням частинками і
між самими частинками, обумовлених механічним зацеп-ленням, фізичним і хімічним взаємодією (сили Ван-дер-Ваальса) з утворенням міжатомних зв'язків.
Рис 35 1 Схема газопламенного напилю-ня
1 - напилюваний матеріал, 2 - централь-ний канал пальника, 3 - водневе илн пропаіовое полум'я; 4 подача стисненого повітря, 5 - дрібні краплі розплавлений-ного напилюваного матеріалу, 6 - напилюв-ний шар
Залежно від джерела нагрівання розрізняють три основ-них способу напилення: Газополум'яний, дугову металліза-цію і плазменно-дугового.
Рис 35 2 Схема електродугової метал-зації
1 - напилюваний матеріал, 2 - джерело постійного струму, 3 - електрична ду-га, 4 - сопло для подачі стисненого віз-духу, 5 - дрібні частинки розплавленого напилюваного металу, 6 - напилений шар
При газополум'яної процесі (рис. 35.1) напилюваний ма-теріал 1 у вигляді прутка чи дроту подається в центральний отвір 2 в пальнику і розплавляється в робочій частині кисло-родоацетіленового, пропанового або водневого полум'я 3. Розплавлений частинки підхоплюються струменем стисненого віз-духу 4 верб вигляді дрібних крапель 5 осідають на обрабат-ваемой поверхні 6, розташованої в 100-150 мм від сопла пальника. Дріт подається спеціальним електромеханіч-ським проводом. Порошкоподібний матеріал подається транс-портируют газом, роль якого найчастіше виконує го-рючая суміш. Спосіб характеризується простотою технології, низькою вартістю обладнання, універсальністю. Недостатньо-ток- слабкий зв'язок напиляного шару з матеріалом деталі.
При електродугової металізації (рис. 35.2) до проволо-кам з напилюваного матеріалу 1, що подається електричним або повітряно-механічним приводом, підводиться напруги-ня від джерела постійного зварювального струму 2 і порушено-ється електрична дуга 3. У дугового проміжок через сопло 4 подається стиснене повітря або інший газораспилітель, кото-рий переносить розплавлений метал у вигляді дрібних частини-чек 5 на оброблювану поверхню 6, розташовану на відстані 100-200 мм від сопла металізатора.
Рис 35 3 Види плазмотронов я - з непрямою д> гой для напилення порошку, б - непрямої дугою для розпилення дроту, в - з прямою дугою для розпилення дроту
Дугова металізація - високопродуктивний процес, в кілька разів перевершує Газополум'яний, забезпечує краще з'єднання з основним металом. Недоліком є-ється можливість перегріву і окислення напилюваного мате-ріалу, а також часткове вигоряння з нього легуючих когось тами.
Плазмового напилення в залежності від виду напилюваного матеріалу, а також від схеми підключення джерела струму мо-же здійснюватися з використанням плазмотронов трьох видів (рис. 35.3): з непрямою дугою для напилення порошку (рис.
35.3, а), з непрямою або прямою дугою для розпилення прово-локи (рис. 35.3,6, в). Напруга від джерела постійного струму 1 підводиться до водоохолоджувальну корпусу плазмотрона 2 і ізольованому від нього не плавиться 3. Як рошкообразний наплавочні матеріал 5 подається в сопло струменем транспортує газу, нагрівається і спрямовується на оброблюваний виріб 6. Внаслідок нагрівання швидкість транспортує газу при виході з сопла зростає, ки-
генетичних енергія порошку збільшується, що сприяє кращому його зчепленню з наплавлюваного поверхнею. Прово-молочного або прутковий матеріал 7 подається спеціальним по життєдайним механізмом в безпосередній близькості від сопла плазмотрона (рис. 35.3, б, в). У разі, коли зварювальний струм підводиться не тільки до корпусу плазмотрона, а й до наплав-неушкодженої дроті (рис. 35.3, в), частка енергії, що передається дугою наплавленого металу, зростає в 3-5 разів; відповід-ного підвищується і продуктивність наплавлення.
Перевагою плазмового напилення є можли-ність застосування для широкого спектру матеріалів як в ат-мосфере, так і захисних камерах. Недоліками є висока вартість процесу, відносно низька виробляй-ність, високий рівень шуму.
35.2. Матеріали для напилення
Для напилення можуть бути використані дроту, прутки і порошкові матеріали. При дуговому напиленні частіше ис-товують дріт або прутки, що дозволяють забезпечити їх безперервну і рівномірну подачу в високотемпературну зону Їх різновиди та характеристики дані в гл. 29.
При плазмовому і газополуменеве напилювання широко ис-користуються матеріали у вигляді порошків [2]. Порошкові мате-ріали можуть бути виготовлені практично з будь-яких сплавів або неметалічних матеріалів по відносно простої технології. Форма, гранулометричний склад, сипкість по-Рошка дуже впливають на якість напиляного шару і повинні обумовлюватися ГОСТом або ТУ на виготовлення.
35.2.1. Порошок з чистих металів
Напилення чистими Металами застосовують, як правило, для додання по-поверхні властивостей, властивих цим металам, або для отримання про-проміжних шарів, що забезпечують хорошу адгезію з основним метал-лом. Деякі металеві порошки вказані нижче:
Матеріал Марка порошку
Алюміній. ПАД АСД-Т
Вольфрам. ПВП-1, ПВП-2 Кобальт. ПК-1, ПК-2
Мідь. ПМС-В, ПМС-Ву
Молібден. ПНЕ1, ПНЕ2 Нікель ПНК2К8, ПНК2К9
Наприклад, алюмінієве покриття (99,8% А1) дозволяє отримати шар, про-Лада стійкістю до високотемпературного окислення, до загальної Корекція зії, молибденовое - хорошу адгезію з чорними металами в якості підшару, а також для підвищення зносостійкості корозійної стійкості в соляній кислоті мідь застосовують для створення електропровідних кон-тактів, а її сплави - для підвищення корозійної стійкості (алюмінієвих-ші бронзи), зносостійкості і антифрикційних властивостей (фосфористий і свинцюваті бронзи), корозійної стійкості в морській воді ( Атун). Нікель і його сплави (ніхром і ін.) Застосовують для захисту від ерозійного впливу, окислення при високих температурах, впливу деяких кислот і лугів, а також для нанесення проміжного шару.
35.2.2. Порошкові матеріали складного складу
Характер роботи поверхні
РЕКОМЕНДОВАНІ ЗАСТОСУВАННЯ ДЕЯКИХ ПОРОШКІВ
Рекомендовані матеріали для напилення *
Абразивний знос при підвищених температурах, помірних ударах Знос при Т до 550 ° С, вплив агресивних середовищ
Тертя об метал з абразивним через носом, ударами, в агресивних сере-дах, температури до 600 ° С
Теплоізоляційні покриття, за-щита від високотемпературної еро-зії
Захист від корозії, кавітації
Відновлення чавунних деталей
ПГ-С1 (50), ПГ-УС25 (55), оксиди алю-Мінія - ГО, Г-00 (40-60), оксиди хро-ма - ОХН (70), шпінелі алюмомагне - зіальние - ПШП, ПШПК (65 ),
ПГ-С27 (53), ПНА-75 (70), ПТ-19Н-01 (65), карбіди хрому - ХА-1К, Х1-1М (40) ПГ-СР2 (40), ПГ-СРЗ (50), ПГ-СР4 (60), СНГН-55 (55), СНГН-60 (60),
ВСНГН-35 (56), ВСНГН-80 (60)
СНГН-50 (50), СНГН-55 (55), ПГ-10Н-01 (55), ПГ-12Н-02 (60)
Діоксиди цирконію - ПЦП-40, ПЦП-60, ПЦП90 (35-45), оксиди алюмінію -Г-0, Г-00 (40-60)
Бронзи - Бр-10, Бр-ОФ8-03 (50
60 HRB), ПРХ18Н9 (90 HRB), ПР-19М-01 (80 HRB),
ПРХ23Н28МЗДЗТ (90 HRB):
ПР-НУ-01 (90 HRB), НА-67 (90 HRB), ПНА-75 (90 HRB)
НПЧ-2 (300 НВ), НПЧ-3 (200 НВ)
Композиційні порошки, одержувані методами конгломерірованія або плакирования, знаходять все більш широке застосування внаслідок їх різно-образия і відносну простоту виготовлення. Плаковані нікелем алюмінієві порошки типу НА-67, ПНА застосовуються для отримання про-проміжних шарів жароміцних покриттів або як складова частина хутра-нічних сумішей Для напилення теплоізолюючих покриттів рекоменду-ються керамічні порошки з покриттям з алюмінію (AI2O3-Al, ZrOj-Al). Композиційні порошки з органічними зв'язками типу ПТ-НА-01 перед-призначені для напилення проміжних шарів, а ПТ-19Н-01, ТП 19Вк-01 і для відновлення зношених деталей. У порошки ПН74Х19Ю5-К і ПН62Х16Ю20-К введені А1 і ніхром, що дозволяє застосовувати їх для створення жароміцних покриттів. Порошок типу ПКВН і ВНП-15 включають різні кількості вольфраму, плакованих алюмінієм, який при-дає напиленням шару високу зносостійкість поряд зі стійкістю в агресивних середовищах.
Керамічні порошки в основному складаються з оксидів і карбідів ме-Таллі, а також механічної суміші самофлюсірующіх сплавів і карбідів. Оксиди мають низькі теплопровідність і електропровідність і значи-тельную жаропрочность Для напилення нерідко використовують порошки складність них складів, що представляють собою з'єднання оксидів двох або більше металів або їх суміші (ПХНШ). Температура плавлення складних оксидів, як правило, нижча, ніж простих, що відбивається иа жароміцних-сти покриття При роботі в високотемпературної атмосфері віднови-ного характеру оксиди ряду металів (церію, хрому, нікелю, титану та ін) можуть відновлюватися або перетворюватися в оксиди вищої валент-ності з втратою первісних властивостей. В окремих випадках (Zr02) при нагріванні можуть протікати перетворення, що супроводжуються суттєвим через трансформаційних змін обсягу, що призводить до відокремлення від основи або розтріскування.
Карбіди тугоплавких металів мають температуру розм'якшення понад 3000 ° С і мають більшу жаростойкостью н стійкістю проти окислюванню ня. Ці властивості, а також висока твердість, хороша теплопровідність забезпечують високу зносостійкість металорізального інструменту, на-запилювання карбидами
35.3. Особливості технології напилення
Технологічний процес отримання покриття включає в себе підготовку матеріалів, що наплавляються і основи, нанесення метализаційні подслоя (в разі необхідності) і покриття. Підготовка напилюються матеріалів включає про-сушку порошкового напилювачі, чистку дроту або прутків, мийку і сушку поверхні оброблюваної деталі, при необ-хідності її поверхневу обробку: нарізку, насічку, на-катку; при нанесенні шару завтовшки понад 1 мм - струменевий процес шліфування. Якість нанесеного шару визначаються-ється режимом обробки, який включає в себе велику ко-личество факторів, неврахування яких може призвести до браку. До них відносяться:
дистанція напилювання: при малих відстанях від сопла віз-можна деформація деталі, при великих - рихлість покриття і його відшарування;
кут напилення; оптимальний кут 90 °. При відхиленні від 90 ° якість шару знижується, при кутах менше 45 ° процес проводити не слід;
температура поверхні деталі; рекомендується попередньо-вальний підігрів вироби до 120-150 ° С;
товщина одиничного шару не повинна перевищувати 0,25 мм. При нерівномірності товщини загального шару покриття може статися відшарування і розтріскування;
швидкість подачі розпорошується матеріалу; вона визначає нагрів частинок, їх окислення, охолодження в процесі руху і силу зіткнення. Вибрана швидкість подачі повинна підтри-живатися постійної під час всього процесу.
35.4. Оцінка якості напиляного шару
До показників, що визначає якість напиляного шару, відносяться міцність зчеплення його з підкладкою (на відрив, через гинув і на зріз), пористість, зносостійкість, твердість. В зави