4. Литературный анализ существующих методов восстановления

В своей работе я буду использовать нанесение порошковых покрытий на дефекты детали.

Нанесение порошкового покрытия на головку поршня мне придётся проводить газотермическим методом.

К основным преимуществам данного способа можно отнести следующие:

     покрытие наносится в воздушной атмосфере при нормальном давлении, практически при любых значениях температуры и влажности атмосферного воздуха;

     незначительное тепловое воздействие на покрываемое изделие;

     экологическая безопасность (отсутствие высоких температур, опасных газов и излучений, химически агрессивных отходов, требующих специальной нейтрализации);

     компактность и мобильность оборудования, доступность практически для любого ремонтно-технического предприятия.

Данная технология может успешно реализовываться при восстановлении посадочных поверхностей под подшипники корпусных деталей, герметизации трещин блоков двигателей, радиаторов и испарителей холодильников, автокондиционеров, теплообменников и т.д.

Полученные покрытия характеризуются более высокой адгезией, низкой пористостью, могут наноситься на изделия сложной формы, изготовленные практически из любых металлов, а также на керамику и стекло.

4.1 История возникновения Газотермического метода получения покрытия.

Основателем газотермического метода получения покрытий считается швейцарский изобретатель доктор Макс Ульрих Шооп (1870-1956 гг.).

На рис.1 представлена схема расположения различных способов газотермического напыления в зависимости от скорости напыляемых частиц на основу.

Рисунок 1 – Хронологическая зависимость скорости частиц порошка для некоторых способов газотермического напыления

Анализируя представленные данные видно, что в последние годы появились и получают свое развитие новые способы газотермического напыления: сверхзвуковое газопламенное напыление, сверхзвуковое плазменное напыление, сверхзвуковое газодинамическое напыление.

Газотермические способы получения покрытий со сверхзвуковой скоростью частиц носят названия «High-Velocity-Oxygen-Fuel» (НVOF) – «Высокая скорость-Кислород-Топливо» и «High-Velocity-Air-Fuel» (HVAF) – «Высокая скорость-Воздух-Топливо».

4.2 Газопламенное напыление

Технология газопламенного напыления порошковых и проволочных материалов позволяет восстановить геометрию деталей, производить шейки валов, крышки защищенных электродвигателей, баббитовые подшипники, посадочные места, выполнять антикоррозионную обработку металлоконструкций. Компания ТСЗП выполняет весь спектр данных работ и осуществляет поставки различных установок для их выполнения. Также у нас Вы найдете комплексы напыления под ключ. Кроме того, мы поставляем расходные материалы - электрокорунд, алюник, баббит, инконель, молибден, монель, хастеллой, самофлюсующиеся порошки.Первая установка газопламенного проволочного напыления была разработана М.У. Шоопом в 1913 г. Скорость продуктов сгорания ацетилена в кислороде составляла 10:12 м/с. Плотность металлического напыления - 85-90% от компактного материала. В качестве источника тепла использовалось кислородно-ацетиленовое пламя. В последнее время для металлического напыления широко стали применяться заменители ацетилена: пропан, этилен, метан, водород.

рис. 1. Схема проволочного распылителя: 1 - воздушное сопло; 2 - газовое сопло; 3 - пруток; 4 - направляющая трубка.

Проволочный распылитель (рис. 1) имеет головку, по оси которой подается пруток или шнур. Горелка с дополнительным воздушным соплом (рис. 2), обеспечивала интенсивный нагрев поверхности подаваемого материала. Воздух дополнительно ускорял и дробил частицы материала.

Рис. 2. Распылитель с двойным воздушным соплом 1 - дополнительное воздушное сопло; 2 - воздушное сопло; 3 - газовое сопло.

Рис. 3. Схема установки газопламенного напыления

1. - порошковый распылитель;

2. - проволочный распылитель;

3. - порошковый питатель;

4. - бухта проволоки на вращающемся столе;

5. - ротаметры газовые;

6. - газовые баллоны;

7. - фильтр;

8. - ресивер;

9. - воздушный ротаметр;

10. - компрессор.

На рис. 3 представлена схема установки для металлического напыления. Фирма Norton Packо Industrial Ceramics с 50-х годов специализировалась на выпуске стержневых материалов для обработки керамикой. В настоящее время она выпускает стержни из оксидов диаметром до 8 мм. Их достоинством является гарантия проплавления материала, а недостатком - прерывистость процесса, который влияет на качество поверхности.

Лучшим газопламенным стержневым напылителем, считается УР-2А, разработанный в конце 50-х годов. (рис. 4).

рис. 4. Прутковый распылитель УР-2А: а - в трубе диаметром 100 мм; б - при работе без "загибающего" воздуха.

В нем имелось дополнительное воздушное сопло, которое направляло воздух в радиальном направлении в зону плавления керамического стержня, там, где осевая скорость частиц была мала. "Загибающий" воздух измельчал относительно крупные частицы на более мелкие и направлял их под углом к поверхности изделия. Дистанция составляла 50 мм. Плотность металлического напыления, образованного из стержней достигала 95%. Осевое положение распылителя и малая дистанция позволяли обрабатывать даже внутреннюю поверхность труб диаметром 100 мм. В отличие от отечественных и иностранных распылителей пистолетного типа, оператор мог работать сидя, держа устройство на коленях.

рис.5. Проволочный распылитель MDP-115 в работе

Современный проволочный аппарат газопламенного напыления типа MDP-115, производимый в России (рис. 5) работает на проволоке диаметром 3:3,17 мм из различных материалов. В том числе из коррозионно-стойкой и углеродистой стали, бронзы, латуни, баббиты, Al, Cu, Mo, Zn, Sn, Pb, из сплавов на кобальтовой и никелевых основах. Производительность по цветным металлам достигает до 15 кг/ч, по стали и сплавам - до 9 кг/ч, кислорода расходуется порядка 50 л/мин, пропана или ацетилена - до 20 л/мин. Давление воздуха - 0,5 МПа. Сам распылитель весит 4,1 кг. В комплекте с устройством может быть автоматическая установка, оснащенная боксом, роботизированной системой, и пультом дистанционного управления.

Рис.6. Схема порошкового распылителя: 1 - газовое сопло; 2 - кольцевое пламя; 3 - покрытие; 4 - подложка; 5 - горючий газ; 6 - кислород; 7 - порошок.

Порошковый распылитель схематично представлен на рис. 6. При перемешивании струй пламени и газопорошковой взвеси происходит теплообмен. Частицы плавятся и переносятся на подложку, создавая металлическое напыление. Такие установки предназначены для легкоплавких материалов. Температура их плавления должна быть ниже 800С – цинка. А также для нанесения тугоплавких материалов, и самофлюсующихся материалов.