Выбор Газа

Традиционно для плазменного напыления используют аргон и смесь аргона с водородом, водород или гелий и другие газы. Дороговизна и дефицитность инертных плазмообразующих газов обусловили трудности практической реализации и суживали географию использования процессов плазменного напыления в целом. Это обстоятельство являлось одним из основных факторов успешного развития в прежнем СССР процессу плазменного напыления с использованием как плазмообразующих газов смеси воздуха с горючим углеводородным газом (метаном, пропан-бутаном). Экономичность и техническая целесообразность употребления газовоздушных смесей особенно оказывается с увеличением мощности плазмотрона и переходом к сверхзвуковым скоростям, когда оптимальные режимы смещаются в область больших расходов плазмообразующего газа и снижается время контакта частей с окружающей атмосферой. В современной технологии плазменного напыления используют смесь воздуха и пропану, и пропанбутана. Использование установок дозвукового плазменного напыления целесообразно во всех случаях, когда возникает необходимость в высокой производительности и высококачественных покрытиях. Исключение высокочистых инертных газов делает этот процесс экономическим и доступным.

Пропорции и расчет.

С₃Н₈ + О₂ 3СО + 4Н₂О;

На 1 моль С₃Н₈ необходимо 3,5 молей О₂;

В воздухе ≈ 20% кислорода;

На 1 моль С₃Н₈ необходимо (3,5х5) молей воздуха;

х=

Для плазменного напыления используем смеси воздуха (94,6%) с метаном (5,4%).

Выбор порошкового материала

В большинстве случаев напыляемые материалы могут поставляться в виде порошков. При напылении порошка можно получить покрытие даже в случае неполного проплавления нагревается порошка. Напыление проволоки или прутка невозможно без полного расплавления напыляемого материала. Поэтому по сравнению с порошковым напылением при прутковой или проволочном напылении образуются частицы на начальном этапе движения имеют более высокую температуру и скорость, что обеспечивает и более высокую энергию столкновения частиц с поверхностью и повышает прочность сцепления покрытия с основанием. Однако при проводном или пруткового напылении образуются расплавленные частицы быстро охлаждаются. При порошковом же напылении высокотемпературная область пламени по сравнению с проводным имеет большую протяженность, что позволяет эффективно использовать эту область для нагрева летящих частиц.

Основным преимуществом порошкового напыления является низкая стоимость и простая технология получения порошков металлов, сплавов и химических соединений, из которых невозможно изготовить проволоку или пруток обычными методами ввиду их высокой твердости и хрупкости.

Частицы порошков должны иметь сферическую или комкоподибну форму. Такие порошки обладают хорошей сыпучести, что позволяет достаточно просто регулировать и поддерживать расход напыляемого материала.

Для напыления в основном используют порошок с размером частиц 40-100 мкм. При хранении и использовании необходимо обращать внимание на то, чтобы порошки были сухими.

Напыление покрытий из самофлюсующиеся сплавов и дальнейшее проплавления позволяет получать покрытия без пористости. Самофлюсующиеся сплавы представляют собой сплавы на основе никеля, никеля и хрома или кобальта, содержащие добавки бора и кремния.

Название напыляемого порошка СНГН-55. Химический состав порошка: Ni - основа, B - 3.2-4.0%, C - 0.7-1.0%, Si - 3.8-4.5%, Cr - 14-17%, Fe ≤ 3%, Mn - 1.0% .Твёрдость получаемого покрытия 53-58 HRC. Диаметр частиц порошка d - 20-50 мкм.

Для восстановления шатунных шеек коленчатого вала автомобиля ВАЗ 2108-09 я выбрал этот порошок так как он дает возможность получить покрытие, обладающее прочностью, эрозионной стойкостью, коррозионной стойкостью, устойчивостью к окислению при высоких температурах и т.д.

Алгоритм технологического процесса восстановления коленчатых валов двигателей ВАЗ 2108-09:

Подготовка коленвала (Выпресовывание штифтов, выкручивание заглушек, и др.)

Мойка

Дефектация

Разделка трещин

Заваривание трещин

Заваривание шпоночных пазов и отверстий под штифты

Наплавление резьбы, фланца, поверхности под шкив и зубчатое колесо

Правка вала

Обтачивание поверхности фланца под шкив и шестерню

Шлифование фланца поверхности под шкив и шестерню

Наплавка, напыление коренных и шатунных шеек

Правка вала

Черновое шлифование коренных и шатунных шеек

Шлифование коренных и шатунных шеек к ремонтному размеру

Чистовое шлифование коренных и шатунных шеек

Ремонт резьбовых отверстий

Балансировка коленвала

Контроль коренных и шатунных шеек

Консервация

Контроль качества поверхности

Контроль качества продукции является необходимым элементом технологии, что обеспечивает ее надежность в условиях промышленного производства. Многофакторность процесса плазменного напыления обусловливает его чувствительность к отклонениям в режиме и повышает значимость элемента контроля качества покрытий.

К числу неразрушающих относятся контроль внешнего вида, измерение толщины, шероховатости поверхности покрытия, определения износостойкости методом царапания, сквозной пористости на основе из железных, никелевых и медных сплавов, а также некоторые способы оценки прочности сцепления. По внешнему виду покрытия контролируют с целью выявления внешних дефектов: сколов, трещин, вздутий, наплывов, отслоений. Для обзора покрытий следует применять перхоти 10- кратного увеличения ИЛИ типов-3, И-4 (ГОСТ 8309 - 75, ГОСТ 25706 - 83) при достаточном освещении . Если рабочее место освещается лампами накаливания, то его освещенность должна быть не менее 150 же. При использовании люминесцентных ламп освещенность должна быть выше - не менее 300ж. При естественном освещении коэффициент естественной освещенности покрытия не менее 1.5. Толщину покрытий измеряют штангельциркулями, микрометрами, а также специальными товщинометрами различного типа. Толщину покрытия на деталях простой формы и небольших размеров измеряют штангенциркулями. Можно применить штангенциркуль изготовлен из высококачественных сталей. Измерительные поверхности губок закаленные. Изготавливаются из углеродистой и нержавеющей сталей, со значением отсчета 0,05 мм и 0,1 мм, 1 и 2 классов точности, с дюймовой и метрической шкалами. Твердость измерительных поверхностей:

- из углеродистой стали не менее 53 НRС;

- из нержавеющей стали не менее 51,5 HRC.

Подготовка порошков

Для определения размеров частиц часто используют ситовой анализ (ГОСТ 3584-73). Набор сит с размером в свете 0,05; 0,063; 0,1 и 0,125 мм позволяет простым способом оценить гранулометрический состав порошка. Существуют и другие способы определения гранулометрического состава порошков, особенно мелкодисперсных с размером частиц менее 40 мкм.

Обязательной операцией при подготовке является сушка или прокаливания порошка, при этом улучшается его сыпучесть, уменьшается количество связанной или адсорбированной влаги, органических загрязнений. Для сушки порошка температура составляет 120-1500 С. При более высоких температурах наблюдается интенсивное окисление порошка. Для сушки металлических порошков и прокаливания используют металлические провода с толщиной засыпки 5-10 мм. Время обработки выбирают в пределах 2-5 часов. Сушку и прокаливание порошков осуществляют в печах или шкафах.

Готовя порошки для напыления, полезно проверить их сыпучесть. Для этого используют методы, принятые в порошковой металлургии.

Подготовительные процессы перед напылением

Перед напылением покрытий изделия проходят ряд операций по очистке поверхности от жирных и других загрязнений, приданию ей шероховатости и, если это нужно, изменению геометрических размеров. При подготовке к напылению можно ограничиваться одной из этих операций либо применять разные их сочетания. В ряде случаев при нанесении покрытий на сухую и чистую поверхность пористых и волокнистых материалов, как, например, бетон, керамику, картон и др. никакой подготовки поверхности не требуется.

Очистка изделий от загрязнений выполняется обычными средствами: обтиркой, промывкой в растворителях, нагревом, применяемом для удаления остающегося в порах и трещинах масла, удалить окисные плёнки.

Существуют различные способы удаления масла с поверхности детали. Наиболее распространёнными являются промывки растворителями и щелочными растворами. Минеральные масла удаляют путём растворения трихлорэтиленом, перхлорэтиленом и др. Наиболее предпочтительным является обезжиривание парами трихлорэтиленом. Однако пары этого вещества вредны для здоровья. Для щелочной промывки обычно используют растворы каустической соды или карбоната натрия. После щелочной промывки производится промывка водой.

В деталях из пористых материалов в порах может оставаться масло, которое при напылении в результате нагревания выделяется на поверхность, что ухудшает сцепление покрытия с основой. Такие детали после обезжиривания должны подвергаться отжигу при температурах 260-530° С, в процессе которого происходит выгорание масла.

Окисные плёнки удаляют с поверхности в основном механически, обдувкой кварцевым песком, корундом, стальной крошкой. Для удаления окисных плёнок со стальных деталей иногда используют травление в азотной, соляной и других кислотах.

Перед напылением проводим предварительную шлифовку шатунных шеек. Материал шлифовального круга ПП 750x25x305-25A-40-CT2-K3-A ГОСТ 2424-83 на круглошлифовальном станке 3В423. После предварительного шлифования необходимо вставить штифт в отверстие шатунной шейки. Конический медный штифт для защиты отверстия шейки перед посадкой смазать серебристым графитом.

Выбор оборудования и технологической оснастки.

№ п/п	Оборудование, оснастка	Тип, марка	Габарит-ные размеры в мм. Дл.Шир. Выс.
1	Монтажный стол	ОРГ-1468-01-090А	1900х1900
2	Токарно-винторезный станок	16К20	2505х1190х1500
3	Круглошлифовальный станок	ЗВ423	5650х2530х1830
4	Установка для напыления	«ТОПАС-60»	-