3.3 Электроконтактное напекание металлических порошков
Способ электроконтактного напекания порошков сочетает в себе ряд процессов, протекающих одновременно: прессование и спекание металлического порошка, припекание его к поверхности детали под действием давления и температуры.
Сущность способа состоит в том, что в место контакта двух токопроводящих поверхностей подается металлический порошок, который под давлением инструмента спрессовывается и под воздействием тепла, выделяемого электрическим током, и давления спекается и припекается к поверхности детали. Принципиальная схема процесса приведена на рисунке 3.5.
Рисунок 3.5 - Принципиальная схема способа электроконтактного напекания металлических порошков на поверхность деталей: 1 - цилиндр пневматический; 2 - ролик медный; 3 – порошок; 4 - деталь; 5 - трансформатор; 6 - слой спеченного порошка.
Напряжение от понижающего трансформатора 5 подается на деталь, вращающуюся в центрах или патроне станка, и на прижимной ролик. В зазор между роликом и деталью подается, например, металлический порошок ПЖЗМ 2 ( С 0,1%; Mn 0,32; Si 0,18; P 0,02; S 0,015%) размером частиц 0,16-0,071 мм, который прокатывается между медным роликом 2, охлаждаемым водой, и поверхностью детали с усилием 0,75-1,2 кН на сантиметр ролика. Процесс протекает при напряжении 0,8-1,2 В и токе 2500-4000 А (ширина ролика 15-30 мм) и 3500-5000 А (3-8 мм) на 1 см ширины ролика. Скорость напекания до 90 м/ч, шаг при напекании по винтовой линии от 0 до 0,35 ширины слоя.
Физико-химическая суть процесса заключается в том, что спекаемый и напекаемый на поверхность слой порошка нагревается за счет прохождения тока не до температуры плавления (Т ), а до температуры (0,7-0,8) Т. Спекание частиц порошка в слой и припекание слоя к основе происходят за счет диффузионных процессов и сплавления частиц порошка в отдельных контактирующих точках их поверхности.
Эта особенность процесса приводит к тому, что покрытия получаются пористыми. Заполнение маслом поры способствуют образованию устойчивой масляной пленки и уменьшению пускового момента.
Припекание можно производить на торцевые поверхности (торцы клапанов, стержни мерительного инструмента), на плоские и цилиндрические поверхности (например, шейки коленчатого вала и др.). Во всех случаях давление на порошок и подвод тока осуществляются через охлаждаемый электрод (ролик, брус, стержень).
Толщина слоя, нанесенного за один проход, зависит от диаметра детали и ролика и колеблется в пределах 0,2-1,0 мм. Возможно напекание в несколько проходов. Ширина слоя зависит от ширины ролика, но не более 35 мм за один проход.
Этот способ позволяет восстановить такие сложные детали, как коленчатые валы двигателей, и обеспечить повышение их износостойкости в 1,5-2 раза за счет создания пористого маслоемкого слоя на шейках. Недостатками способа является ограниченная толщина напекаемого слоя, сложность механизации и дозирования подачи металлического порошка.
4 Расчет толщины слоя покрытия и припуска на обработку
Толщину слоя Ао, который необходимо нанести на изношенную поверхность вала, определяют с учётом износа детали и припуска на последующую обработку Zпр:
(4.1)
где Dmin – наибольший диаметр шкива, мм;
D –диаметр изношенного шкива, мм.
Припуск рассчитывается по формуле:
(4.2)
где Сd – дефектный слой, мм;
Rmax – наибольшая высота микронеровностей после обработки, мм;
Δа – компенсация пространственных отклонений, мм;
Е – погрешность установки детали при обработке, мм.
Вибродуговая наплавка:
Электроимпульсное наращивание:
Электроконтактное напекание металлических порошков:
