11.1Суть процесу та способи напилювання.

Напилювання є одним зі способів нанесення металевих покрить на

зношені поверхні відновлюваних деталей. Сутність процесу складається в напилюванні попередньо розплавленого металу на спеціально підготовлену поверхню деталі струменем стиснутого газу (повітря). Дрібні частки розплавленого металу досягають поверхні деталі в пластичному стані, маючи велику швидкість польоту. При ударі об поверхню деталі вони деформуються і, впроваджуючи в її пори і нерівності, утворять покриття.

Основними достоїнствами напилювання як способу нанесення покрить при відновленні деталей є висока продуктивність процесу, невелике нагрівання деталей (120... 180 °С), висока зносостійкість

покриття, простота технологічного процесу і застосовуваного устаткування, можливість нанесення покрить з будь-яких металів і сплавів. До недоліків процесу відносять знижену механічну міцність покриття і порівняно невисоку міцність зчеплення його з поверхнею деталі.

У залежності від виду теплової енергії, використовуваної в апаратах для напилювання при розплавлюванні металу, розрізняють наступні способи напилювання: газополум`яне, електродугове, детонаційне і плазмове.

Газополуменеве напилювання. Здійснюється за допомогою спеціальних апаратів, у яких плавлення металу,що напилюється виробляється ацетиленокисневим полум'ям, а його розпилення струменем стиснутого повітря (рис.11.1). Дріт подасться з постійною швидкістю роликами, що приводяться в рух убудованої в апарат повітряної турбінкой через черв'ячний редуктор. Найбільше застосування для газополуменевого напилювання дротом знайшли апарати МГИ-1-57, ГИМ-1 і ін. Перевагами газоплазмового напилювання є невелике окислювання металу, дрібне його розпилення,

досить висока міцність покриття. До недоліків відносять порівняно невисоку продуктивність процесу (2.......4 кг/год).

Рис. 11.1. Розпилювальна голівка газополуменевого металізатора: змішувальна камера; 2 - канал подачі кисню;

3- дріт; 4 - направляюча втулка; .5 - канал подачі ацетилену;

6 - канал подачі стисненого повітря; 7 - ацетиленокисневе полум'я; 6 - газометалічний струмінь; 9 напилювана поверхня

11.2 Електродугове напилювання.

Виконується апаратами, у яких розплавлювання металу здійснюється електричною дугою, що горить між двома дротами, а розпилення струменем стиснутого повітря (рис. 11.2). Для електродугового напилювання вітчизняна промисловість випускає апарати ЭМ-3, -9, -14 (ручні) і ЭМ-6, МЭС-1, ЭМ-12 (верстатні). Привід для подачі дроту в зону горіння електричної дуги в ручних апаратах здійснюється при допомозі повітряної турбінки, а у верстатних промелектродвигуном.

Основними перевагами електродугового напилювання є висока продуктивність процесу (0,1 3 до 14 кг/ч), порівняльна простота застосовуваного устаткування й економічність. До недоліків відносять підвищене окислювання металу і велику пористість покриття.

Рис. 11-2. Схема електродугового металлізатора:

1- напилювана поверхня; 2- направляючі наконечники; 3 - повітряне сопло; 4 - механізм подачі дроту; 5 - дріт

11.3 Детонаційне напилювання.

При цьому способі напилювання розплавлювання металу, його

розпилення і перенос на поверхню деталі досягаються за рахунок

енергії вибуху суміші ацетилену і кисню.

При напилюванні металу в камеру охолоджуваного водою ствола апарата (рис. 11.3) для напилювання подаються у визначеному співвідношенні ацетилен і кисень. Потім у камеру вводиться за допомогою струменя азоту напилювальний порошок з розміром гранул 50 ... 100 мкм. Газову суміш, підпалюють електричною іскрою. Вибухова хвиля повідомляє часточкам порошку високу швидкість польоту, що на відстані 75 мм від зрізу стовбура досягає 800 м/с.

Кисень Азот

Ацетилен

Рис.11.3. Схема детонаційнного на­пилювання:

1- електричний запальник; 2- камера; 3-ствол; 4-напилювана поверхня

Після нанесення кожної дози порошку ствол апарата продувається азотом для видалення продуктів згоряння. Цей процес повторюється автоматично з частотою 3...4 рази в секунду. За один цикл на поверхню деталі наноситься шар металу товщиною до 6мкм.

Перевагами цього способу напилювання є велика продуктивність процесу (при діаметрі ствола 20...25 мм за 15с можна нанести покриття товщиною до 0,3 мм на площі до 5см , висока міцність зчеплення покриття з поверхнею деталі, невисока температура на поверхні деталі (не більш 200 С).

До недоліків процесу відносять високий рівень шуму (до 140 дцб), що обумовлює необхідність виконання робіт з нанесення покрить у спеціальній звуковбирній камері.

11.4 Плазмове напилювання.

Для розплавлювання і переносу металу на поверхню деталі тут використовуються теплові і динамічні властивості плазмового струменя (рис. 11.4). У якості плазмоутворюючого газу застосовують азот, що дає змогу одержати температуру 10000... 15000 С.

Напилюваний матеріал у виді порошку вводиться в сопло плазмотрона з дозатора за допомогою транспортуючого газу (азоту). Дозатор визначає витрата порошку і, отже, продуктивність процесу напилювання. Витрата порошку можна плавно регульований у межах від 3 до 12 кг/ч. Потрапляючи в плазмовий струмінь, металевий порошок розплавляється і, що захоплюється плазмовим струменем, наноситься на поверхню деталі, утворюючи покриття.

Рис.11.4 Схема плазмового напилювання.

1-порошковий дозатор,2-вольфрамовий катод,3-сорочка водяного охолодження,4-ізоляційна прокладка,5-сопло плазмотрона,6- електрична дуга,7-трубка подачі порошку,8-металоплазменная струмінь,9 напилювана поверхня.

Основними перевагами плазмового напилювання є висока продуктивність процесу (до 12 кг/год), більш висока, ніж при інших способах напилювання, фізико-механічні властивості покриття (наприклад, зносостійкість у 1.5... 2 рази вище, ніж у загартованої сталі 45), можливість нанесення покрить з будь-яких сплавів, повна автоматизація процесу напилювання. Міцність зчеплення покриття з деталлю вище, ніж при інших способах напилювання, але вона все-таки не перевищує 400...450 кгс/см при випробовуванні на відрив.

11.5 Деякі матеріали, що використовують для напилення.

У якості напилювальних матеріалів при відновленні автомобільних деталей застосовують дріт або порошкові сплави. При газополу-меневому і електродуговому напилюванні звичайно використовується дріт. Дріт із средньовуглецевої сталі застосовують при відновленні посадкових поверхонь на сталевих і чавунних деталях. Для деталей, що працюють в умовах тертя, рекомендується застосовувати сталевий дріт з підвищеним вмістом вуглецю.

При плазмовому і детонаційному напилюванні застосовують порошкові сплави. Для одержання зносостійких покрить рекомендується застосовувати, порошкові сплави на основі нікелю чи більш дешеві слави на основі заліза з високим вмістом вуглецю. Сплави на основі нікелю мають високі технологічні й експлуатаційні властивості. Наявність у їхній структурі твердих складових (карбідів і боридів) і порівняно м'якої основи (твердого розчину) дозволяє одержувати покриття з високими експлуатаційними властивостями.

Порошкові сплави на основі нікелю (табл.11.1 і 11.2) володіють рядом цінних властивостей: низькою температурою плавлення

(950...1050 °С), твердістю HRС, 35...60 в залежності від вмісту бора, текучістю і високою зносостійкістю.

Таблиця 11.1

Порошкові сплави для напилювання на основі нікелю

(за ГОСТ 2144Я - 75)

Марка порошку	Хімічний состав, % (по масі)					Твердість HRC,
	Залізо	Хром	Кремній	Вуглець	Бор
ПГ-СР2	<5,0	12…15	2,0….3,0	0,2….0,5	1,5..2,1	>35
ПГ-СР3	<5,0	13,5…16,5	2,5…3,5	0,4….0,7	2,0...2,8	>45
ПГ-СР4	<5,0	15….18	3,0….4,5	0,6….1,0	2,8...3,8	>55

На основі нікелю створенні самофлюсуючі матеріали. При нанесенні покриттів, завдяки наявності в їх складі бору і кремнію які активно віднімають кисень від окислів, утворюються склоподібні плівки які надійно захищають покриття від окислювання. Основний їхній недолік - висока вартість, що знижує ефективність застосування цих сплавів при відновленні деталей.

Сплави на основі заліза з високим вмістом вуглецю типу ПГ-С1 (Сормайт-1) мають високу твердість (НRС3 56...63 ),високу

зносостійкість, недефіцитні, але більш тугоплавкі (1250... 1300 С) і не мають властивості самофлюсування.

При відновленні посадкових поверхонь під підшипники в чавунних корпусних деталях застосовують сталевий порошок ПЖ-5М з добавкою І ...2% порошку алюмінію АКП.

Для підвищення міцності зчеплення покриття з поверхнею деталі рекомендується напилювати підшар з порошків, склад і властивості яких приведені в табл. 11.3.

Таблиця 11.2

Порошки самофлюсуючих сплавів на основі нікелю виробництво