1.6 Получение покрытий напылением

Основное преимущество напыления отсутствие структурных превращений и деформаций металла. Напылением получают покрытия толщиной до 2,0 мм. Деталь при этом не нагревается более 200...300 С.

Процесс нанесение покрытия следует начинать с настройки оборудования, устанавливая расходные характеристики рабочих газов и напыляемого материала. На предварительном этапе задаются энергетические характеристики, кинематические параметры (скорости перемещения распылителя и изделия), угол и дистанция напыления. Плазменный факел должен гореть ровно, без пульсации. Необходимо следить, чтобы при возбуждении дуги плазмотрон был направлен в сторону от подготовленной поверхности.

Скорость перемещения плазмотрона относительно поверхности вращающейся детали должна составлять примерно 10 м/мин с подачей 8…10 мм/об и обязательным перекрытием напыленных полос на 1/3 размера пятна напыления.

Покрытия наносят в несколько проходов, напыляя около 0,25 мм за один проход. Каждый новый проход нужно начинать с исходной точки. Для предотвращения нагревания изделий до температуры более 300 С следует постоянно контролировать их температуру. Такой контроль осуществляют термоиндикаторными карандашами. Номер карандаша (140, 200, 250, 300 и т. п.) указывает на температуру изменения цвета. При достижении предельной температуры процесс необходимо прекратить и охладить деталь до температуры 50...100 С. При толщине покрытий более 1,5 2,0 мм возможно образование трещин, охлаждение в этом случае следует производить в термостабилизирующем агенте, например, асбестокрошке, песке и т. п.

Важно правильно установить подачу напыляемого материала. При слишком малой подаче порошок перегревается, окисляется. Покрытие в этом случае имеет темный, туслый цвет, содержит избыток оксидов или шлака, при оплавлении обнаруживаются открытые поры и раковины. Помимо неправильной установки расхода, причиной малой подачи может быть повышенная влажность порошка и некруглая форма частиц.

Если подача порошка велика, то энергии струи недостаточно для его разогрева. Некоторые частицы не фиксируются на поверхности, уходят в отходы. Другие сцепляются с поверхностью, но распределяются неравномерно, плохо повторяют форму поверхности. После оплавления обнаруживается избыток пор шлака.

Прочность сцепления в значительной мере зависит от правильно выбранных технологических режимов нанесения покрытия.

Наилучшие результаты достигаются, если плазмотрон располагается перпендикулярно к поверхности. Исключение могут составлять случаи, когда по каким-либо причинам это обеспечить невозможно или подготовительная струйно-образивная обработка производилась под другим углом. Но отклонение не должно составлять более 45 .

Оптимальная толщина напыленных покрытий. Правильный выбор толщины покрытия требует определенных знаний и аккуратности. Существуют по крайней мере три фактора, которые безусловно сказываются впоследствии на результате. К ним относятся: стоимость материалов, качество покрытия, затраты на механическую обработку.

Наплавочные порошковые материалы дороги и должны использоваться экономно. Снижение потерь порошка на 10 % позволяет снизить стоимость 1 м² покрытия в 2 и более раза. Уже поэтому нанесение покрытия толщиной большей, чем требуется очевидное расточительство.

Стоимость механической обработки покрытий тоже высока. Для тонких покрытий легче выдерживать необходимые допуски, что дает экономию на материале и на шлифовке.

Сцепление с основой одно из основных требований к покрытию. Оно должно быть достаточно прочным, чтобы фиксировать покрытие на подложке. Применяемые материалы имеют отличный от материала основы коэффициент линейного расширения, достигающий больших значений (8 16) 10^-6 К^-1, что является причиной появления в покрытиях остаточных напряжений. Наибольшую опасность представляют растягивающие напряжения, так как предел прочности материалов на сжатие почти на порядок выше предела прочности на растяжение.

Покрытия имеют свойства сжиматься в процессе их нанесения в связи с усадкой. Возникают касательные напряжения в месте контакта, появляется тенденция к отрыву от буртиков на краях проточки. На плоских поверхностях растягивающие напряжения приложены по касательным непосредственно к границе раздела. На криволинейных поверхностях имеются и раcтягивающие и сжимающие напряжения. Прочность сцепления должна быть достаточной, чтобы противостоять этим напряжениям.

Для порошков нержавеющих сталей и самофлюсующихся сплавов остаточные напряжения сжатия при толщине покрытия 0,35 0,40 мм переходят в растягивающие и возрастают с увеличением толщины покрытия до 20 40 МПа. Растягивающие напряжения снижают сопротивление усталости при изгибе, вызывают трещины в покрытиях.

Таким образом, с увеличением толщины покрытия величина остаточных растягивающих напряжений возрастает, возникает опасность разрушения слоя. Всегда следует стремиться к получению покрытия минимальной толщины. Минимальная толщина покрытия включает допуск на возможный износ и припуск на обработку после напыления. Не нужно излишне углубляться в металл при проточке изношенных поверхностей. Оптимальная толщина припуска составляет 0,15 мм, а для карбидных покрытий менее 0,1 мм. Минимальная толщина покрытий после оплавления может составлять 0,25 мм. Для покрытий равномерной толщины припуск на шлифование составляет от 0,1 до 0,4 мм в расчете на радиус. Усадка при оплавлении составляет 20 %. Для валов на участках запрессовки следует напылять покрытия толщиной 0,13 мм независимо от диаметра.