3.3 Газополуменеве напилення

Спосіб газополуменевого напилення грунтується на отриманні покриття за рахунок розпилення газовим струменем порошку або дроту (стержня), нагрітого полум'ям газу до рідкого або в'язкотекучого стану. При цьому порошок подається у зону плавлення при допомозі транспортуючого газу або під дією власної ваги.

У першому випадку порошок попадає у пальник, розганяється потоком транспортуючого газу, а на виході з сопла попадає у полум'я, де оплавляється і під дією струменю газів, які горять, направляється на поверхню, яку напилюють, утворюючи покриття (рисунок 3.2).

1 – сопло; 2 – факел; 3 – покриття яке напиляється;

4 – підкладка, 5 – кисень і горючий газ;

6 – транспортуючий газ; 7 – порошок який напиляється

Рисунок 3.2 – Схема газополуменевого напилення з подачею порошку транспортуючим газом

У другому випадку порошок з бункера по трубці направляється у полум'я на зріз сопла мундштука. Частинки порошку нагріваються у полум'ї під дією струменю газів і полум'ям переносяться на поверхню деталі (рисунок 3.3).

1 – полум`я; 2 – бункер; 3 – мундштук; 4 – наконечник,

5 – трубка

Рисунок 3.3 – Схема газополуменевого напилення з гравітаційною подачею порошку

Для зміцнення і відновлення деталей використовують три різновиди газополуменевого напилення порошкових матеріалів:

– без оплавлення (холодне напилення);

– з наступним оплавленням (газовим полум'ям, струмами високої частоти, електроконтактним способом);

– з одночасним оплавленням (газопорошкове наплавлення).

При газополуменевому напиленні дротовий матеріал подається до сопла пальника при допомозі спеціального пристрою і після розплавлення гарячим газом, за рахунок інжекції, переноситься на поверхню, яку зміцнюють або відновлюють, стиснутим повітрям ( рисунок 3.4).

1 – дріт; 2 – газове полум`я; 3 – кисень і горючий газ;

4 – стиснуте повітря; 5 – розплавлені частинки;

6 – покриття; 7 – підкладка; 8 – сопло

Рисунок 3.4 – Схема газополуменевого напилення дротового матеріалу

Основними перевагами газополуменевого напилення є:

– незначне (від 120 до 200 ⁰С) нагрівання деталей;

– можливість нанесення покрить практично з довільними заданими властивостями, товщиною від 0,1 до 3 мм і більше з будь–яких металів і неметалів;

– відносна простота технологічного процесу і обладнання, яке використовується.

3.3.1 Матеріали для напилення

Матеріалами для напилення при газополуменевому способі є порошки і їх композиції. Транспортуючими і горючими є різні гази і їх суміші. Для охолодження елементів установок використовується вода під тиском. Для попередньої обробки поверхні перед напиленням використовують електрокорунд цирконієвий або білий зернистістю від 80 до 125 мкм., а також стальний або чавунний колотий дріб ДСК, ДЧК № 08К і ДЧК № 15К.

При газополуменевому напиленні в якості газів використовують ацетилен, пропан, кисень. ВНИИавтогенмашем встановлена можливість заміни ацетилену метилацетиленалленовою фракцією, а також ацетилено–етиленовою сумішшю (95% С₂Н₂), котрі у 5 разів дешевші від ацетилену.

У даний час для зміцнення і відновленя використовуються порошки Торезського заводу наплавних матеріалів і НВО "Тулачермет". У Європі провідне місце у виробництві порошків займає швейцарська фірма "Castolin". У США пріоритет у цій області належить фірмам "Metko", "Wall Colmonoy Corporation".

Торезським заводом наплавних матеріалів і твердих сплавів для газополуменевого напилення випускаються гранульовані порошки:

– для порошкового наплавлення – ПГ–10Н–01, ПГ–10Н–04, ПГ–10К–01.

– для газотермічного напилення з наступним оплавленням – високолегована порошкова суміш ПС–12НВК–01, гранульовані порошки ПГ–12Н–01, ПН–12Н–02.

– для газотермічного напилення без оплавлення – ПГ–19М–01 і термореагуючі композиційні порошки ПТ–НА–01 і ПТ–19М–01.

Хімічний склад, властивості і область використання приведені у таблиці 3.4 і 3.5.

Широко використовуються сплави на основі нікелю, які мають здатність самофлюсуватись, марок ПР–Н80Х13С2Р, ПР–Н77Х15С3Р2, ПР–Н73Х16С3Р3, ПР–Н70Х17С4Р4, ПР–Н67Х18С5Р4, ПР–Н65Х25С3Р3, ПР–Н68Х21С5Р. Покриття, нанесені з використанням даних сплавів, відзначаються високою стійкістю до корозії і зношування. Деталі з таким покриттям можна використовувати в умовах дії ударних навантажень, в агресивних середовищах з абразивним зношуванням при температурі до 600 ⁰С. Доцільна область використання цих порошків – відновлення і зміцнення клапанів, розподільчих валів двигунів внутрішнього згорання, лопаток, роторів, вентиляторів, валів і втулок гідронасосів і інших.

У зв'язку з високою вартістю і дефіцитністю нікелю випускаються порошки на основі заліза, які можуть в певних умовах замінити дефіцитні порошки. Порошки марок ПР–180Х16Н8ФТ3Р, ПР–СХ20Н8Ю6Т2Р2, ПР–150Г10Т11Р5, ПР–150Х12Ф6Д, ПР–290Х14Ф12Д за своїми властивостями відповідають сталям типу Х18Н9, Х17, Х13. Вони забезпечують твердість покриття до НRС55. Їх рекомендується використовувати для газополуменевого напилення зносо– і корозійностійких покрить замість хромонікелевих сплавів, які мають здатність самофлюсуватись.

Порошок ПР–0Х18Н9Т використовується для нанесення покрить стійких до корозії. Порошок ПР–Х23Н28М3Д3Т – для зносостійких покрить замість хромо–нікелевих сплавів.

Розмір частинок порошків для газополуменевого напилення рекомендується від 40 до 100 мкм.