книги / Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование
.pdfсти ее подвергают струйно-абразивной подготовке. При толщине стенки де тали или конструкции 0,5 мм и менее необходимо применять специальные приспособления и предосторожности, исключающие ее коробление.
Поверхности, не подлежащие струйно-абразивной обработке, защищают экранами из металла или абразивостойкого материала (например, резины). Зона обработки должна быть больше зоны напыления на 2—3 мм с каждой стороны.
Для струйно-абразивной обработки используют шлифзерно электроко рунда нормального марки 12А, 13А, 14А, 15А по ТУ 2-036-197—76 зерни стостью 63Н, 63П, 80Н, 80П по ГОСТ 3647—80 или металлическую дробь ДСК номер 01, 02, 03, 05, 08, 1,5 ГОСТ 11964—81. При нанесении коррози онно-стойких металлизационных покрытий рекомендуется применять высоко кремнистый абразив ДСК-17 с содержанием кремния в исходном материале 13—17 % фракции 0,8—1,6 мм.
Электрокорунд является универсальным абразивным материалом. Метал лическую дробь рекомендуется для обработки материалов твердостью до HRC 40. Не рекомендуется применять металлический абразив для подго товки поверхностей под напыление жаростойкими и коррозионностойкими покрытиями, а также для деталей, изготовленных из меди, медных сплавов и других материалов с высокой вязкостью.
Режим струйно-абразивной обработки выбирается в зависимости от ма териала детали (табл. 24.1). После струйно-абразивной обработки деталь обдувают сжатым воздухом для удаления с поверхности мелких частиц аб разива. Детали с подготовленной поверхностью хранятся при температуре не ниже +10 °С в специальной таре, исключающей ее загрязнение. При мон таже и транспортировке пользуются хлопчатобумажными перчатками ГОСТ
5007—75. Разрыв по времени между подготовкой |
поверхности |
и напыле |
нием не рекомендуется делать более 3 ч. |
|
|
24.5.5. В ы бор технологических параметров |
режима |
|
нанесения покрытий |
|
|
О перация газотерм ического напы ления |
покры тий |
вклю чает |
в себя подготовку оборудования, вы бор и установку реж им а его работы в зависим ости от вида напы ляем ого м атери ал а и детали , на которую наносится покры тие, и осущ ествление сам ого про цесса нанесения покры тия.
О пределение реж и м а газотерм ического напы ления произво дится в основном эмпирическим путем, (опираясь на исходные данные в п аспортах установок.
Д л я оценки реж и м а плазм енного напы ления с использова нием аргоновой струи п редлож ена ф орм ула [3]:
Vj.'sd4D0,s
|
Р* > 24,4 |
%Я*ивн + |
6Я0 (1 — е)]0,6 ’ |
|
|
|
(24.1) |
||
|
|
|
|
|
|||||
где |
Рз — электри ческая |
мощ ность п лазм отрон а, |
кВ т; Vr — р а с |
||||||
ход |
аргона, м3/с; |
d 4 — д и ам етр частиц |
напы ляем ого |
м атери ал а, |
|||||
м; D — п арам етр |
трудности |
плавлен и я |
напы ляем ого |
м атери ал а, |
|||||
кД ж 2/(к г - м 3) |
[2, |
3]; т]т — терм ический к. п. д. |
п лазм отрон а; |
||||||
Ro — радиус |
сопла ан ода, |
м; 1»н — расстояние |
от |
точки ввода |
|||||
порошка до к р ая |
анода, м; |
е — относительное |
расстояние т р а |
||||||
ектории д виж ения |
частиц от оси струи |
( B — ( R / R O). |
|
|
Р азнотолщ инность газотерм ического |
покры тия (или волни |
||
стость) зави си т |
от реж и м а взаим ного |
перем ещ ения |
горелки |
(плазм отрона) |
и д етали . С тепень разнотолщ инности |
(при н а |
пылении цилиндрических д еталей менее 1 % достигается при ус
ловии, |
что 5 /р 0^ 1 ,2 , |
где |
s — ш аг |
см ещ ения |
ап п ар ата |
д л я н а |
|||||||||||||
пыления, ро — радиус |
рассеивания |
напы ляю щ ей |
стр уи ). |
Р а сп р е |
|||||||||||||||
деление м атер и ал а |
по |
пятну |
напы ления |
описы вается |
кривой |
||||||||||||||
нормального распределени я [3]: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
У = У о е * Р |
( — г/Ро)*> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(24.2) |
||||
где |
«/о — толщ ина покры тия в |
центре пятна, |
г — расстояние |
от |
|||||||||||||||
центра пятна, ро — радиус рассеивания. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Р ад и у с рассеи ван и я |
зави си т |
от |
конструкции |
|
горелки |
|||||||||||||
(п лазм о трон а), свойств напы ляем ого м атери ал а, реж и м а |
напы |
||||||||||||||||||
ления |
и оп ределяется |
|
эксперим ентально. Обычно |
его |
значения |
||||||||||||||
находятся в ди ап азон е |
10— 30 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
О пределение |
необходимой |
толщ ины |
напы ляем ого |
покры тия |
||||||||||||||
проводят по |
м етодике, |
представленной |
в |
табл . 24.2. |
|
|
|
|
|||||||||||
|
Р еж и м ы электронно-лучевого покры тия д л я |
повы ш ения проч |
|||||||||||||||||
ности |
сцепления |
и |
плотности |
покры тия |
могут |
быть |
проведены |
||||||||||||
терм ообработка |
изделий |
с покры тиям и |
(обы чно |
в вакуум е) |
и |
||||||||||||||
уплотнение их обработкой |
м икрош арикам и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
П олучение ж аростойких вакуум ны х |
покры тий |
д л я |
защ иты |
|||||||||||||||
от |
газовой |
коррозии |
реглам ентировано |
ГО С Т |
9.310— 86 |
||||||||||||||
ЕС ЗКС . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
24.5.6. Материалы дл я нанесения покрытий |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Порошки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Порош ки, используемы е |
д л я |
газотерм ического напы ления, |
по |
||||||||||||||||
лучаю т следую щ ими основны ми способам и: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
— |
распы лением |
р асп л ава |
инертны м |
газом |
в защ итной |
атм о |
||||||||||||
сфере; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
распы лением |
водой вы сокого д авл ен и я; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
— |
кальцийгидридны м |
восстановлением |
в |
|
атм осф ере |
водо |
||||||||||||
рода; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
плавлением с последую щ им дроблением ; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
— |
сам ораспространяю щ им ся |
вы сокотем пературны м |
|
синте |
||||||||||||||
зом с последую щ им дроблением ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
— |
конглом ерированием на органических связках; |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
— |
плакированием |
|
(наприм ер, |
электрохим ическим |
или |
водо |
||||||||||||
родным восстановлением |
в ав т о к л ав ах ); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
— |
м еханическим смеш иванием ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
— |
водородны м |
нл'и. алю м отермическим восстановлением и |
диффузионным легированием ;
|
— |
восстановлением |
|
с |
последую щ ей |
ф ильтрацией |
и терм иче |
|||||||||||||||||
ской обработкой . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
По |
своем у составу и структуре частиц |
порош ки |
д л я |
газо |
|||||||||||||||||||
термического напы ления |
п од разделяю тся |
на |
следую щ ие |
основ |
||||||||||||||||||||
ные классы : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
— |
|
м еталлы |
(N i, Al, M o, Ti, Сг, С и ); |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
— |
|
сплавы |
(легированны е |
стали |
и |
чугун, |
никелевы е, |
м ед |
|||||||||||||||
ные, |
кобальтовы е, титановы е, |
в |
|
том |
числе |
сам оф лю сую щ иеся |
||||||||||||||||||
сплавы |
|
N i— Сг— В — Si, |
N i— В — Si, |
С о— N i— C r— В — Si, |
N i— |
|||||||||||||||||||
С и— В— S i); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
— |
|
оксиды |
(Al, Ti, Сг, Z r н др. и их ком позиции); |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
— |
|
бескислородны е тугоплавкие соединения и тверды е сплавы |
|||||||||||||||||||||
(карби ды |
C r, |
Ti, W |
и др. и их композиции |
с |
Си |
и N i); |
|
|||||||||||||||||
|
— |
|
композиционны е |
|
порош ки, |
|
в |
том |
числе |
п лаки рован н ы е |
||||||||||||||
Ni — граф ит, |
N i— Al |
|
и |
|
др.; |
|
конглом ерированны е |
N i— AU |
||||||||||||||||
N iC rB S i— Al и др.; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
— |
|
м еханические |
смеси |
(С гзС г+ № С г , |
N iC rB S i+ W C |
|
и др.) |
||||||||||||||||
|
П рим еняем ы е порош ки |
не |
долж ны |
р азл агат ься |
или |
возго |
||||||||||||||||||
няться |
|
в |
процессе |
напы ления, |
|
иметь |
достаточную |
разницу |
||||||||||||||||
м еж ду |
тем пературам и |
|
плавления |
|
и |
кипения |
|
(не |
менее |
2 0 0 °С ). |
||||||||||||||
П роволоки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Д л я |
газотерм ического |
|
напы ления |
использую т |
проволоку д и а |
|||||||||||||||||||
м етром |
1,5— 5 |
мм д л я |
|
газоплам енной |
м еталлизации, 1,2— 3 мм |
|||||||||||||||||||
при |
электродуговой |
м еталлизации |
и |
0,8— 1,2 |
мм — д л я |
п л а з |
||||||||||||||||||
менного |
напы ления. |
П оверхность |
проволоки |
не |
д о л ж н а |
им еть |
||||||||||||||||||
деф ектов и загрязнений . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Д л я |
антикоррозионны х |
покры тий |
в |
основном |
использую т |
||||||||||||||||||
цинковую |
проволоку |
Ц1 |
(ГО С Т |
13073— 7 7 ), |
проволоки |
из ал ю |
||||||||||||||||||
миния |
|
и |
алю м иниевы х |
сплавов |
А Д 1, |
А М Ц , |
АМ г |
|
(ГО С Т |
|||||||||||||||
7871— 75), |
а |
так ж е |
|
проволоку |
из |
нерж авею щ ей |
|
стали |
||||||||||||||||
12Х18Н10Т (ГО С Т |
5632— 72). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Д л я |
нанесения износостойких |
покры тий |
|
и |
|
восстановления |
|||||||||||||||||
р азм еров изнош енны х |
|
деталей |
прим еняю т сварочны е |
проволоки |
||||||||||||||||||||
сплош ного |
сечения типа Св-08, С в-08Г2С , |
С в-12ГС ,С в-06Х 19Н 9Т |
||||||||||||||||||||||
и |
цр. |
(ГО С Т 2246— 70) |
и |
наплавочны е |
м арок |
Н п-40Г, |
Н п-б5Г |
|||||||||||||||||
и |
т. п. (ГО С Т 10543— 75 ), |
а |
так ж е из сталей |
ЗОХГСА |
(ГО С Т |
|||||||||||||||||||
4543— 71), |
30313 (ГО С Т |
5632— 7 2 ), |
65Г |
(ГО С Т 1050— 74). |
||||||||||||||||||||
|
А нтифрикционны е |
покры тия |
получаю т из |
бронзовы х |
прово |
|||||||||||||||||||
лок |
м арок Б рО Ц 4 -3, |
БрА Ю и т. |
|
п. (ГО С Т |
5017— 74). |
|
|
Гибкие ш нуры
Гибкий ш нур п р ед ставл яет собой оболочку из м алозольного о р ганического м атери ал а, заполненную порош кам и м еталлов, сп лавов, оксидов.
О своено |
производство |
ш нуров |
П Г -10К -01, |
ПТ12Н -01 |
и |
||||||||||||||||||
ПТНА -01, заполненны х |
м еталлическим и |
м атери алам и , П С К -99А , |
|||||||||||||||||||||
ПСК -97А, |
П С К -95А К |
и |
П С К -87А Т — с |
керам ическим |
наполни |
||||||||||||||||||
телем |
и КМ -70 — с |
заполнением |
карбидны м и частицам и . |
|
|
||||||||||||||||||
Д и ам етр ш нура — 1,5— 6,35 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Н азначение ш нура связан о с составом наполнителя |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
М ишени |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При |
вакуум ны х |
|
м етодах |
напы ления |
покры тий |
путем |
распы ле |
||||||||||||||||
ния |
исходные |
м атери алы |
использую т |
в виде |
миш еней. М иш ень |
||||||||||||||||||
представляет |
собой |
ком пактное изделие, ф орм а и |
разм ер |
кото- |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т А Б Л И Ц А |
2 4 .3 |
|||||
СПЛАВЫ |
Д Л Я |
|
П О Л У Ч ЕН И Я Э Л ЕК ТРО Н Н О Л У Ч Е В Ы Х |
П О КРЫ ТИ Й |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Химический состав |
сплава, |
% (по массе) |
|
|
|
|
||||||||
Марка |
покрытия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
по ГОСТ |
9 .3 1 0 -8 6 |
|
|
N1 |
|
|
Со |
|
|
Fe |
|
Сг |
|
|
А1 |
|
|
V |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
П Ж К -2 |
|
|
|
|
6— 10 |
|
Основа |
|
|
|
22— 25 |
11 — 13 |
|
0 ,2 — 0 ,5 |
|||||||||
П Ж К -4 |
|
|
|
|
Основа |
|
|
— |
|
|
— |
|
18— 22 |
10— 13 |
|
0 ,2 — 0 ,6 |
|||||||
П Ж К -5 |
|
|
|
|
Основа |
|
|
— |
|
|
8 - 1 2 |
|
25 — 30 |
|
— |
|
|
|
0,1 |
|
|||
П Ж К -7 |
|
|
|
|
— |
|
|
20— 25 |
|
Основа |
2 3 - 2 5 |
|
4— 6 |
|
|
0 ,3 |
|
||||||
П Ж К -8 |
|
|
|
|
— |
|
|
Основа |
|
— |
|
18— 22 |
11 — 13 |
|
0 ,2 — 0 ,6 |
||||||||
П Ж К -9 |
|
|
|
|
18— 22 |
|
|
» |
|
|
— |
|
18— 22 |
1 1 - 1 3 |
|
0 ,2 — 0 ,6 |
|||||||
П Ж К -10 |
|
|
|
|
Основа |
|
6— 10 |
|
— |
|
18—,22 |
1 1 - 1 3 |
|
0 ,2 — 0 ,6 |
|||||||||
П Ж К -12 |
|
|
|
|
Основа |
|
6— 10 |
|
— |
|
18— 22 |
|
5 - 1 0 |
|
0 , 2 - 0 , 6 |
||||||||
рого |
зави сят |
от |
р азм ер а |
рабочей кам еры |
и |
схемы |
рабочего |
||||||||||||||||
процесса. П о |
своей |
структуре |
миш ени |
разд еляю тся |
на |
сплош |
|||||||||||||||||
ные, |
многослойны е |
и составны е. С плош ны е миш ени |
использую т |
||||||||||||||||||||
в основном |
д л я |
нанесения |
чисто |
м еталлических покры тий, |
м но |
||||||||||||||||||
гослойные — при |
|
распы лении |
диэлектриков, |
|
составны е — д л я |
||||||||||||||||||
получения м ногокомпонентны х покрытий. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Типичными |
м атери алам и |
д л я |
изготовления |
миш еней |
я в л я |
||||||||||||||||||
ются |
алю миний, |
|
хром, |
медь, |
|
тан тал , |
|
титан, |
|
нихром, |
|
нитрид |
|||||||||||
кремния, диоксид крем ния, |
алю м иний — кремний, |
ти тан — воль |
|||||||||||||||||||||
фрам |
и др. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С плавы |
д л я |
нанесения |
ж аростойких покры тий |
|
электронно |
||||||||||||||||||
лучевым способом представлены в табл . 24.3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
24.5.7. В ы бор |
материалов |
для |
нанесения покрытий |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
По своем у назначению приведенны е выш е |
м атериалы |
м ож но |
|||||||||||||||||||||
использовать д л я |
создания |
следую щ их |
видов |
покрытий: |
|
|
|
4вЗ
Износостойкие покрытия |
|
|
|
|
|
|
|
||||
— стойкие в условиях адгезионного износа (схватывание) |
(мяг |
||||||||||
кие и твердые подшипниковые покрытия); |
|
|
|
|
|
||||||
— |
стойкие в условиях абразивного износа |
(абразивными ча |
|||||||||
стицами |
при |
7 < 5 4 0 |
°С; |
абразивными |
частицами |
(при |
5 4 0 < |
||||
< 7 < 8 5 0 |
°С; |
твердыми поверхностями |
при |
7 < 5 4 0 °С; |
твер |
||||||
дыми |
поверхностями |
при |
5 4 0 < 7 < 8 5 0 |
°С; |
волокнами |
и |
ни |
||||
тями) ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
стойкие в условиях усталостного износа поверхности (при |
||||||||||
циклических нагрузках; при фреттинг-коррозии |
7 < 5 4 0 °С; |
при |
|||||||||
фреттинг коррозии 5 4 0 < 7 < 8 5 0 °С); |
|
|
|
|
|
|
|||||
— |
стойкие |
в условиях |
эрозионного |
износа (при |
7 < 5 4 0 |
°С; |
|||||
при 5 4 0 < Т < 8 5 0 ° С ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Тепло- и жаростойкие высокотемпературные покрытия |
|
|
|||||||||
— для защиты в окисляющих атмосферах |
при |
7 < 9 5 0 °С ; |
|
||||||||
— |
для защиты от агрессивных газовых сред |
(стойкие к кор |
|||||||||
родирующим |
газам) |
при |
7 < 9 5 0 °С ; |
|
|
|
|
|
|
||
— |
для защиты от эрозии при 7 > 850 |
°С; |
|
|
|
|
|
— для защиты от воздействия расплавов (цинка, алюминия, чугуна и стали, м ед и );
— для тепловых барьеров.
Коррозионностойкие покрытия
—стойкие к атмосферной коррозии;
—стойкие в воде и водных растворах.
Покрытия со специальными свойствами
—электропроводные;
—электроизоляционные;
—экранирующие;
—оптические (отражаю щ ие и поглощ ающ ие).
Покрытия дл я восстановления разм еров деталей
—из черных металлов;
—из цветных металлов.
Покрытия дл я сам орегулирования за зо р о в в сопрягаем ы х деталях машин
—изнашиваемые;
—изнашивающие.
При выборе материалов для нанесения покрытий следует учитывать:
—назначение детали;
—назначение покры тия;
— условия эксплуатации детал и с покры тием по ГО СТ 15150— 69, м атери ал д етали ;
— свойства покрытия и его влияние на механические и дру гие характеристики материалов детали;
— допустим ость кон такта м еталлов и м еталлических и нем е таллических покры тий по ГО С Т 9.005— 72;
— эконом ическую целесообразность.
24.5.8. М еханическая обработка напыленных покрытий
После напыления детали подвергаются шлифовке на шлифовальных станках либо механической обработке на токарных станках.
Предварительную шлифовку производят методом врезания, а оконча тельную шлифовку напыленного слоя выполняют с применением боковой подачи.
Рекомендуемые смазки: шлифовальные водно-масляные эмульсии и вод
ные |
растворы, |
например, |
эмульсия — 4,5%, кальцинированная |
сода — 0,2%, |
|||
нитрид натрия — 0,3 %, техническая вода — 95 %. |
|
|
|
||||
Карбидокремниевыми шлифовальными кругами можно обрабатывать по |
|||||||
крытия |
с твердостью до |
HRC 63. Применяют шлифовальные круги из кар |
|||||
бида |
кремния |
зеленого |
или черного, например, круг ППТ 600X63X305 |
||||
К380-50 СМ1-6К или К363С Т2. |
|
|
|
||||
Режимы резания для предварительного шлифования: ок=20 м/с; ид— |
|||||||
*=12 м/мин; 5Д=0,03 мм/дв. х; 5И=0,6 м/мин. |
ид=17 |
м/мин; |
5Д= |
||||
Для |
окончательного |
шлифования: i/H= 30 м/с; |
|||||
=0,02 мм/дв. х; SK= 0,3 м/мин. |
шлифовальные |
круги |
|||||
Для |
обработки покрытий применяются алмазные |
||||||
со средней концентрацией |
частиц. |
|
|
|
Для покрытий из металлических сплавов с повышенной твердостью об работка должна осуществляться на шлифовальных станках с алмазными кругами повышенной жесткости;
АПП Б-Ю0 160/125 — для предварительного шлифования;
АПП Б -100 |
АСО 50/40 (80/63)— для окончательного |
шлифования. |
При этом рекомендуются следующие режимы: ок=Ю |
м/с; ид=3 м/мин; |
|
$д=0,05 мм/дв. х; SK=0,5 м/мин. |
|
|
При обработке покрытий, обладающих низким сопротивлением резания, |
||
применяют круги электрокорунда белого. |
|
|
Рекомендуемые режимы резания для круга ПП600Х63Х30Х ЭБ СМ1-6К: |
||
1>н= 20 м/с, 0 д« 3 |
м/мин, SA=0,03 мм/дв. х, SK= 0,3 м/мин. |
При шлифовании на режимах больших, чем рекомендуемые, могут воз никнуть местные прижоги, растрескивание и местное вспучивание нанесен ного покрытия.
Детальное описание приемов механической обработки напыленных по крытий приведено в [2].
24.6. Оборудование и технологическая оснастка для нанесения покрытий
24.6.1. О борудование для газоплам енного напыления
Основные характеристики серийно выпускаемых установок для газопламенного напыления покрытий представлены в табл. 24.4. Детализированные данные по оборудованию для газопламен-