Характеристики и назначение порошков для газопламенного нанесения покрытий

Марка порошка		Основа	Твердость, НRС	Характеристика покрытия		Область применения метода
Самофлюсующиеся порошки для газопорошковой наплавки
ПГ-10Н-01 ПГ-10К-01 ПГ-10Н-04		Н кель Кобальт Никель	56...63 46...51 86...97 НRВ	Износостойкое, коррозионно-стойкое, беспористое гладкое покрытие с высо­кими физико-механическими свойствами и адгезией		Для восстановления деталей из стали, чугуна с местным износом, работающих при знакопеременных нагрузках, в агрес­сивных средах и при повышенных температурах
Самофлюсующиеся порошки для газопламенного напыления с последующим
оплавлением
ПГ-12Н-01, ПГ-12Н-02, ПС-12НВК-01	Никель Никель Порошковая смесь		36...45 46...53 56...63	Износостойкое, коррозионно-стойкое покрытие с высокой адгезией		Для восстановления деталей типа «вал», работающих при знакопеременных нагруз­ках, абразивном изнашивании и при воздействии высоких температур
Порошковые материалы для газопламенного напыления вез последующего оплавления
ПТ-19Н-01, ПТ-НА-01, ПГ-19М-01, ПГ-19Н-01	Никель Никель Медь Железо		30...41 — 65...72 НКВ 74...72 НКВ	Износостойкое, коррозионно-стойкое покрытие с невысокой адгезией и пористой структурой		Для восстановления и упрочнения посадочных мест деталей типа вал», не подвергающихся в процессе экс­плуатации удар­ным и сильным знакопеременным нагрузкам

Основное назначение аппарата для напыления — подавать по­рошок в ядро факела пламени. В зависимости от способа подачи порошка из питателя различают два вида аппаратов напыления.

У инжекторного газопламенного распылительного аппарата поро­шок через клапан, размещенный в корпусе аппарата, под влиянием всасывающего воздействия кислорода и горючего газа, протекающего по каналу, попадает в сопло, а затем — в ядро пламени (рис. 14.5).

Особенностью распылительных аппаратов косвенной (наруж­ной) подачи порошка является многоканальное сопло, через кото­рое проходит газовая смесь, образующаяся в смесительной камере. Порошок из бункера попадает в ядро пламени через верхнюю часть факела по принципу гравитации по направляющей трубке (рис. 14.6).

Основная трудность при конструировании горелок — обеспече­ние разряжения канала порошкового бункера при соблюдении безопасности, т. е. необходимо исключить возможность обратного удара пламени в бункер.

В комплект оборудования для участка газопламенного напыления на изношенную поверхность детали входят: аппараты для напыле­ния (021-4 ВНПО «Ремдеталь», ОКС-5531-ГОСНИТИ, УПТР-1-78); горелка для наплавки (ГН-2); станки токарные и круглошлифо-вальные для предварительной и последующей обработки напылен­ного слоя (ЗВ1161, ЗА151, ЗБ12, ЗА423); установка для восстановле­ния деталей типа «вал»; универсальная установка для восстановле­ния коленчатых валов (вращатель); установка для струйной обработки деталей; щуп газовый для контроля давления воздуха и газов; ре­дукторы: ацетиленовый (ДАП-2), кислородный (ДКП-1-65), про-иановый (ДПП-1-65); шланги: кислородные (типа III ВН 0 12), пропановые и ацетиленовые (типа I ВН 0 12); баллоны: кислород­ный и ацетиленовый; ацетиленовый генератор низкого и среднего давления (при отсутствии ацетилена в баллонах) — только для газопорошковой наплавки; бормашина; печь для сушки порошка (температура до 500 °С); термометр (ТХ*-1479 или ТП); стеллаж (ОРГ-1468-06-92А); набор сит с ячейками; стол сварщика (С 19920 «Ремдеталь»; подставка под баллоны; технический ацетилен (газо-балонный) в баллонах; технический кислород (газобалонный); ацетон; композиционные самофлюсующиеся порошки; порошок электрокорунда (50...800 мкм); фильтр-масловлагоотделитель (5.1278-72 ДВ 41-16); синтетические моющие средства (для обез­жиривания деталей); порошки. Схема технологического процесса, которую можно принять на данном участке, приведена на рис. 14.7.

Рис. 14.5. Модернизированная горелка ГН-2:

1 — мундштук; 2 — бункер; 3 — рычаг; 4, 5 — инжектор; 6— вентиль; 7— штуцер

Газопламенному напылению подвергаются следующие детали (по­рошки: ПТ-НА-01 — для подслоя + ПТ-19-ОИ или ПГ-19М-01 — для основного слоя): посадочные места — картер маховика; маховик; валы (ведущий, раздаточный, промежуточный, первичный, вто­ричный и т.д.); опоры коренных подшипников, посадочные отвер­стия под гильзу — блок цилиндров; посадочные пояски, опорные буртик — гильза цилиндров; опорные шейки — распределительный вал; нижняя головка — шатун; шейки под шарикоподшипники — вал редуктора; коренные и шатунные шейки — коленчатый вал.

Рис. 14.6. Горелка ОКС-5531:

1 — подводящая труба; 2 — емкость; 3 — курок; 4 — установочный штырь; 5 — пробка; 6 — наконечник

Газопламенное напыление без последующего оплавления осуществ­ляют в два этапа: напыление подслоя (порошок ПТ-НА-01); на­пыление основного слоя (порошок ПТ-19Н-01 или др.).

Фигурные и плоские детали напыляют вручную или по копиру, детали типа «вал» — вручную или при автоматической подаче ап­парата со скоростью 8 мм за один оборот детали.

Предварительно деталь подогревают горелкой при избытке аце­тилена, с тем, чтобы противодействовать окислению поверхности. Стальные детали подогревают до 50... 100°С, бронзовые и латун­ные — до 300 °С.

При напылении участков значительной длины после первого про­хода следует остановить подачу порошка и начать процесс с охлаж­денного конца детали. Основной слой наносят за несколько прохо­дов; толщина покрытия должна быть не больше 2,0 мм на сторону.

Напыление с последующим оплавлением. Оплавление следует прово­дить сразу же за напылением, оно может быть выполнено с исполь­зованием тепла ацетиленокислородного пламени, нагревом ТВЧ, лазерным лучом в печи с защитно-восстановительной атмосфе­рой. Участок, покрытый порошком, нагревают до полного расплавления всех зерен металла в напыленном слое, в результате получают блестящую поверхность. Во избежание перегрева, а следовательно, возможного образования окислов, усадки и отслоения напылен­ного покрытия необходимо соблюдать следующие требования: сна­чала напыленный слой оплавляют в середине, затем аппарат пере­мещают поочередно к концам напыленного слоя и оплавляют по­рошок. Деталь охлаждают в соответственно нагретых печах. Твердость напыленных покрытий — в зависимости от марки порошка.

Рис. 14.7. Схема технологического процесса

Для напыленных покрытий с твердостью до НКС 40 возможна токарная обработка резцами с пластинами из твердых сплавов марки ВК8 или резцами с пластинами из боронитрида. Токарную обра­ботку покрытий выполняют в несколько этапов: снятие фасок с края покрытия; снятие неровностей — выполняется от середины покрытия к концам; окончательная обработка.

Для обработки цилиндрических деталей типа «вал» применяют круглошлифовальные станки (ЗВ161, ЗБ12, ЗА151 и другие). При обработке шлифованием обязательно применение охлаждающей жидкости, в качестве которой можно использовать 2...3%-й раст­вор кальцинированной соды. Шлифование проводится непосред­ственно после нанесения покрытий или после предварительной то­карной обработки. Шлифование напыленных покрытий с твердо­стью до НКС 60 выполняется кругами из карбида кремния или белого электрокорунда, а покрытие более НКС 60 — алмазными кругами.

Режим напыления

Давление, МПа

кислорода..................................................................0,34...0,45

ацетилена...................................................................0,03...0,05

Расход, л/ч

кислорода...................................................................800...1000

ацетилена.....................................................................600...800

Частота вращения детали (мин^-1)

при диаметре восстанавливаемой

поверхности, мм

до 40.......................................................................................250

40...80.....................................................................................150

80... 160.....................................................................................75

160...250...................................................................................50

Дистанция напыления, мм.................................................150...250

Продольная подача аппарата, мм/об.........................................3...4

Расход порошка, кг/ч............................................................2,5...3,0

Остродефицитность и высокая стоимость ацетилена определи­ли направление дальнейшего развития газопламенного напыле­ния. Анализ и изучение газопламенной наплавки и напыления вы­явили повышенную энергонасыщенность процесса при использо­вании ацетилена. Начальные условия возможности перевода процесса на более низкую энергетическую ступень определились из физических параметров двухфазного потока ацетиленокислородного и пропанокислородного пламени. Их энергетические ба­лансы неадекватны. Разница температур между ними 400°С в пользу ацетиленокислородного пламени. Это основной недостаток. Но есть и преимущества — это скорость истечения пропанокисло­родного пламени, которая ниже ацетиленокислородного, и уве­личенное по длине ядро пламени, так как основной нагрев час­тиц происходит внутри ядра пламени.

Для рационального использования пропано-кислородного пла­мени необходима аппаратура, обеспечивающая устойчивое горе­ние пламени, как с порошком, так и без него. С этой целью была модернизирована серийная горелка ГН-2, при этом допускается снижение производительности на 20... 30 % вследствие разницы тем­пературы пламени. Расход пропана в 1,5...2,0 раза ниже расхода ацетилена, а стоимость последнего в 3...4 раза выше.