Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Производство, техническая диагностика и ремонт самолёта. В 2 частях. Ч.1. Основные технологические процессы производства. Учебное пособие
.pdf
3.4. Металлические и неметаллические неорганические покрытия
71
3.4.1. Виды гальванических покрытий [11. C. 19–21]
Хромирование
Применяется для повышения износостойкости стальных деталей,
работающих в условиях трения, восстановления изношенных деталей,
декоративной отделки, повышения коррозионной стойкости. Хром обладает высокой химической стойкостью, в атмосфере не меняет цвет, хромовые покрытия жароустойчивые.
При проникновении влаги к поверхности детали разрушению подвергается сталь (анод). Хромирование имеет ряд недостатков: снижает
усталостную прочность основного металла, не обеспечивает высокую
производительность.
Для снижения усталостной прочности при термической обработке
(отпуске) снимают остаточные напряжения, которые возникают в детали в
результате действия эксплуатационных нагрузок, механической обработки деталей перед хромированием и после хромирования, а также удаляется водород, поглощённый покрытием в процессе электролиза, происходит
обезводораживание.
Кадмирование
В авиаремонтном производстве применяется для защиты от коррозии деталей: из пружинной стали; крепёжных; стальных; эксплуатируемых в условиях морской воды; тропиков, а также для защиты стальных
и медных деталей от контактной коррозии алюминиевых и магниевых
сплавов. Такое применение объясняется свойствами кадмия: он пластичен, легко реагирует с кислородом при нагревании, образуя тонкие окиси кадмия, предохраняющие металл от разрушений. Кадмирование не
применяется для деталей, работающих в топливах, маслах и средах, содержащих сернистые соединения, так как кадмий растворяется в минеральных кислотах. Для повышения коррозионной стойкости кадмирования детали подвергают дополнительному покрытию – фосфатированию
или хроматированию.
Меднение
В процессе ремонта применяют для восстановления размеров
бронзовых деталей, защиты от наклёпа, улучшения притирки стальных
трущихся поверхностей, а также для защиты от коррозии при нанесении
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
72
комбинированных покрытий типа медь-никель-хром. Меднение деталей,
работающих в атмосферных условиях, особенно при наличии сернистых
газов и галогенов, не применяют, так как медь не предохраняет металл
от коррозии.
Цинкование
Используют для защиты от коррозии деталей, работающих в топливах с сернистыми соединениями, и стальных деталей, эксплуатирующихся
при температурах до 300 °С. Не допускается применение для деталей из
высокопрочных и пружинных сталей из-за насыщения их водородом.
Цинк относится к химически активным металлам, в среде влажного
воздуха с наличием углекислого газа образует продукты коррозии (белая
ржавчина). Но обладает по отношению к железу более высоким отрицательным потенциалом. Цинк в сочетании с железом является анодом и
обеспечивает его коррозионную защиту. При развитии коррозии будет
разрушаться цинковое покрытие, а не металл основы.
Никелирование
Применяется для защиты деталей от коррозии, работающих при
повышенных температурах для декора, отделки и в качестве промежуточного слоя перед меднением коррозионностойких сталей. Никель легко
полируется, обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных
условиях и в растворах щелочей, при высоких температурах поверхность
никелевого покрытия покрывается твёрдой плёнкой окиси никеля. В гальванической паре никель-железо, никель является катодом по отношению к
железу, поэтому электрохимически не может защищать металл от коррозии, если покрытие пористое. Для получения беспористого покрытия
применяют многослойное осаждение.
Лужение
Используется для покрытия оловом деталей, подлежащих пайке, и
для защиты от коррозии токоведущих деталей из меди и её сплавов. Олово обладает значительной химической устойчивостью, но не защищает
железо от разрушения в условиях атмосферной коррозии. В связи с высокой пластичностью оловянные покрытия легко выдерживают вальцовку,
штамповку, вытяжку, луженые детали легко паяются. Для повышения
3.4. Металлические и неметаллические неорганические покрытия
73
защитных свойств оловянные покрытия оплавляют в печи при температурах 240–250 °С.
Бронзирование
Это покрытие сплавом медь–олово, которое предназначается для
восстановления изношенных бронзовых деталей, работающих в паре со
стальными хромированными и никелированными деталями. Бронза не
склонна к насыщению водородом при электролизе, пластична, что позволяет наращивать восстановительный слой бронзы толщиной до 1,5 мм без
снижения механической прочности детали. Качество и свойства покрытия
зависят от соотношения компонентов сплава, от состава растворов и режима электролиза. Например, «белая бронза» содержит 25 % олова, обладает высокой коррозионной устойчивостью к атмосфере, сернистым соединениям, слабым кислотам и щелочам, не уступает никелированным
покрытиям по антикоррозионным свойствам.
Свинцивание,
индирование
Свойства свинца, мягкого пластичного металла, обладающего сма-
зывающими качествами, хорошо противостоящего схватыванию, определяет его применение как антифрикционного покрытия в подшипниках
скольжения. Свинцеванию подвергаются поверхности высоконагруженных трущихся деталей.
Однако свинец имеет малую коррозионную стойкость в среде топ-
лива, масел, особенно при высокой t. Поэтому на ответственные детали
наносят свинцово-оловянные (олова 8 %) или свинцово-индиевые (индия
50 %) покрытия, которые обеспечивают надёжную и долговечную работу.
Из-за высокой стоимости индия чаще используют свинцово-оловянное
покрытие, его наносят после подготовительной операции, в два этапа,
после нанесения свинцово-оловянного покрытия деталь проходит термическую обработку в разогретом до 120–140 °С масле в течение 10–15 мин.
После нанесения свинцово-индиевого покрытия деталь погружают в ванну при 60 °С, доводят в течение 2 часов до 156 °С и выдерживают ещё
2 часа. При такой обработке происходит сплавление индия со свинцом,
что определяет в дальнейшем высокие антикоррозионные и антифрикционные свойства покрытия.
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
74
3.4.2. Способы нанесения покрытий
Электрохимический способ
с анодным окислением металла
Анодирование – химическое или электрохимическое оксидирование алюминиевых сплавов применяют для защиты от коррозии, эрозии,
повышения износостойкости, улучшения теплоизолирующих свойств
алюминиевых деталей за счёт искусственного создания окисных плёнок
необходимой толщины. Сущность электрохимического способа заключается в том, что деталь погружают в ванну с электролитом и подключают к
положительному полюсу (аноду) источника тока. При прохождении постоянного тока на аноде выделяется атмосферный кислород, происходит
реакция окисления алюминия с получением на детали барьерного слоя из
окиси алюминия Al2O3.
Режим оксидирования, при котором степень воздействия кислоты
на анодную плёнку снижают путём понижения температуры раствора,
называют твёрдым анодированием. В результате этого процесса получаются твёрдые хрупкие плёнки большой толщины, которые обеспечивают
высокую износостойкость при трении в паре с различными металлами.
Особенностью технологического процесса анодирования по сравнению с катодным способом осаждения металла является то, что электрохимическая реакция протекает под плёнкой, на границе металл–плёнка,
которая обладает электроизоляционными и теплоизоляционными свойствами. Поэтому возникает необходимость принудительного охлаждения
электролита для отвода тепла из зоны реакции. При заключительном этапе для повышения защитных свойств оксидных плёнок применяют уплотнение наружного слоя путём обработки в воде, растворе хромпика или
других солях при температуре 90–95 °С. Затем покрытие окрашивается.
Магниевые сплавы также подвергаются оксидированию. После оксидирования создаётся защитная плёнка, способная улучшить сцепления
лака и красок с обрабатываемой поверхностью.
Химическое оксидирование
Сущность этого способа заключается в том, что защитный слой формируется в результате взаимодействия металла с раствором без применения
электрического тока, позволяет получить плёнку толщиной 0,5–1,0 мкм.
3.4. Металлические и неметаллические неорганические покрытия
75
Металлизационные покрытия
Такой вид покрытий получают нанесением расплавленного или хо-
лодного металла, или сплава на поверхность детали. Существует много
материалов и способов их нанесения, позволяющих получать покрытия с
целью восстановления изношенных авиадеталей, защиты их от влияния
рабочей среды, повышения износостойкости.
Напыление покрытий
В авиаремонтном производстве широко применяются газотермиче-
ские покрытия (ГТП), которые получают плазменным, детонационным
или газопламенным напылением. В процессе напыления происходит механическое сцепление напыляемого расплавленного металла с материалом детали. Толщина покрытия напылёнными металлами составляет от
0,03 до нескольких миллиметров. Материалы для ГТП применяют в виде
порошков, проволоки. В зависимости от назначения покрытия и условий
работы детали применяют порошки чистых металлов или многокомпонентные смеси, которые можно разделить на плакированные порошки,
механические смеси и самофлюсующиеся материалы.
Технология ГТП включает: подготовку поверхности к напылению,
подготовку материалов, нанесение покрытий, при необходимости после
нанесения покрытий выполняют механическую обработку (точение, шлифование) и термообработку деталей (оплавление, отжиг, пропитку другими материалами). Затем проводят контроль качества покрытия.
Подготовка поверхности заключается в очистке от загрязнений,
окислов, создании шероховатости для обеспечения прочности сцепления
покрытия с основой. С этой целью чаще всего используют обдувку абразивными материалами – карбидом кремния или электрокорундом.
Подготовка материалов выполняется с целью обеспечения стабильности процесса: непрерывности и равномерности поступления порошков
и проволоки в распыляющее устройство. Для этого порошки сушат и просеивают, а проволоку осматривают и отбраковывают при наличии заусенцев, резких перегибов, нарушений формы поперечного сечения.
Подготовленную к напылению деталь закрепляют в манипулятор
или на стенде. Качество покрытия зависит от угла между обрабатываемой
поверхностью и направлением струи, расстоянием от среза сопла до
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
76
напыляемой поверхности. Эти параметры назначаются ТУ. Метод напыления оказывает существенное влияние на качество покрытия.
Газопламенное напыление
Металлическая проволока или порошок подаются в металлизатор,
плавятся под действием электрической дуги или горячего газа и распыляются сжатым воздухом или аргоном. Расплавленный металл со скоростью 100–200 м/с и температурой до 3200°С направляется на поверхность изделия, которое может быть из любых металлических и неметаллических материалов. Для напыления используются установки, горелки,
пистолеты и др. оснастка серийного производства.
Плазменное напыление представляет собой метод, основанный
на использовании ионизированного плазмообразующего газа (аргона,
азота, гелия). Устройства, в которых создаётся плазменная струя,
называются плазменными головками. Принцип действия: на дуговой
разряд, образующийся между двумя электродами, подаётся инертный
газ, проходя через плазму дуги, газ ионизируется и выходит из сопла в
виде ярко светящейся плазменной струи, которая используется для
расплавления порошка и нанесения покрытия на деталь, находящуюся
в герметической камере в среде аргона. Высокая t плазмы позволяет
использовать материалы с любой температурой плавления и получать
покрытия для деталей, работающих в сложных температурнодинамических условиях.
Детонационное напыление
В специальной камере при зажигании запала происходят повторяющиеся циклы взрывов каждые 3,5 с. Под действием тепловой волны
взрыва частицы металла несутся с огромной скоростью – 2000 м/с к поверхности детали и образуют покрытие, глубоко внедряясь в основной
материал. Температура в камере достигает 3000 °С, а температура напыляемого металла составляет 4000 °С, деталь же нагревается при этом
всего на 200 °С. Покрытие получается плотным и с хорошим качеством
сцепления, но требует дополнительной механической обработки из-за
образования неравномерного слоя. Детонационное покрытие используется в основном для получения твёрдых износостойких покрытий.
3.5. Лакокрасочные покрытия (ЛКП)
77
Фрикционная металлизация
Это способ нанесения покрытий с помощью трения, скольжения нано-
симого металла по поверхности детали (натирание). Образование адгезии
между наносимым и основным металлом достигается посредством пластической деформации в точках контакта и удаления различных плёнок, препятствующих сближению атомов.
Фрикционная металлизация осуществляется при помощи простых
приспособлений на токарном станке. Латунируемая деталь устанавливается
в патроне токарного станка, а латунный пруток удерживается в держателе.
Поверхность детали покрывается сплошным слоем латуни, прочно
удерживающимся на основном металле.
Перед латунированием деталь обезжиривают и зачищают тонкой шкур-
кой. Натирание латуни ведётся с удельным давлением, равным 12–15 МПа.
Фрикционная металлизация применяется для улучшения условий
трения в подвижных сочленения, предупреждения задиров и схватывания
на поверхности контактирующих стальных деталей в условиях высоких
нагрузок, а также для облегчения монтажа – демонтажа неподвижных
соединений из сталей в условиях ремонта.
Горячее покрытие окунанием
Сущность процесса заключается в образовании покрытий при окунании детали в ванну с расплавленным металлом, у которого более низкая
температура плавления, чем у материала детали.
Этим способом получают надёжное защитное покрытие по простой
технологической схеме процесса с большой скоростью образования покрытия. Однако неравномерность покрытия по толщине на изделиях
сложной формы и ограниченность способа условиями применения металлов с низкой точкой плавления обусловили применение горячего покрытия окунанием при цинковании и лужении деталей.
3.5. Лакокрасочные покрытия (ЛКП)
Свойства и структура лакокрасочных покрытий
ЛКП выполняет не только декоративные функции, защитные, но и
задачи специального технического характера. Как показывает опыт эксплуатации, защита внутренних поверхностей самолета обеспечивается на
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
78
весь назначенный ресурс без ремонта и покраски, за исключением участков, подверженных постоянному увлажнению. На внешних поверхностях
ЛКП выполняет свои защитные функции без ремонта от 2 до 6 лет. Эффективность и долговечность ЛКП зависит от: свойств и качества лакокрасочных материалов (ЛКМ), структуры покрытия, технологии окраски,
качества окрасочных работ.
ЛКП относится к группе органических покрытий и представляет со-
бой сформированную на поверхности детали плотную плёнку из ЛКМ.
ЛКМ – это сложные многокомпонентные вещества, основой которых являются природные высыхающие растительные масла, природные и синтетические смолы. Они обладают свойством под действием света, кислорода,
температуры переходить из жидкого в твёрдое состояние и образовывать
плёнку (покрытие). Кроме пленкообразователей в рецептуру ЛКМ в зависимости от их назначения вводятся растворители, пластификаторы, наполнители, отвердители и др. специальные добавки.
В зависимости от полимера ЛКП под действием органического растворителя может вновь раствориться (это так называемые обратимые плёнкообразователи) или оставаться нерастворимой и только набухать (необратимые плёнкообразователи).
Типовое ЛКП металлической поверхности состоит из грунтовочных,
промежуточных и наружных слоёв. Грунтовочный слой обеспечивает высокую
адгезию покрытия с окрашиваемой поверхностью и с последующими слоями, а
также антикоррозионную защиту металла. Промежуточный слой должен иметь
надёжные отражательные свойства против климатических и эксплуатационных
факторов, обеспечивать высокие декоративные качества покрытия. Наружные
слои предназначены для защиты от механических повреждений, обеспечивают
влагонепроницаемость и износостойкость покрытия.
Грунты
Приготавливают в виде суспензии пленкообразующего вещества,
растворенного до определённой вязкости растворителем. Для защиты
стальных и алюминиевых сплавов конструкции в состав грунта вводят в
качестве пигмента хромовокислые соли стронция или цинка. Вода, проникая через слой лака и эмали в грунтовочный слой, растворяет частицы пигмента и в виде раствора попадает на поверхность металла. При этом раствор, обладающий сильными окислительными свойствами, взаимодейству-
3.5. Лакокрасочные покрытия (ЛКП)
79
ет с металлом и образует защитную плёнку, которая снижает электрохимическую активность поверхности, т.е. пассивирует её. Стойкость покрытия с
пассивирующим грунтом в 4–5 раз выше стойкости покрытия без грунта.
Лаки представляют собой раствор пленкообразующих веществ в
органических растворителях. Это прозрачная твёрдая плёнка на поверхности окраски, которая изолирует внутренний слой от внешней среды.
Наибольшее применение в авиапроме нашли применение эпоксидные лаки, которые отличаются твёрдостью, атмосферостойкостью, устойчивостью против действия бензина, воды, щелочей, высокими электроизоляционными свойствами, стойкостью к перепадам температур, теплостойкостью при 200 °С. Лаки на полиакриловой основе широко применяются для покрытия наружной поверхности обшивки, так как обладают
высокой свето- и атмосферостойкостью. Лаки являются основой для применения: эмалей, грунтовок, шпатлёвок.
Эмали – пигментированные лаки. Основное назначение – придание
покрытию декоративных свойств, создание цветового покрытия, защита
от воздействия солнечной радиации, светового и теплового облучения.
В качестве пигмента для эмалей наружной окраски широко используют
алюминиевую пудру, чешуйчатая форма которой создаёт надёжную защиту от облучения поверхности.
Шпатлёвки – пасты из пигментов и наполнителей на основе плён-
кообразующих – готовых лаков и олифы. Применяют для заполнения неровностей и изъянов на поверхности окраски. После высыхания зашпатлеванную поверхность зашлифовывают.
Краски масляные представляют собой пасты, состоящие из пигмен-
тов и наполнителей, замешанных на олифе, которая является необратимым плёнкообразователем. Краски применяют для получения покрытий
требуемого цвета с определёнными эксплуатационными, декоративными
и специальными свойствами. Недостатком красок является высокая водонабухаемость и длительное высыхание.
Подготовка поверхности к окраске
Основное назначение подготовительных операций – обеспечение
прочного сцепления ЛКП с поверхностью детали. Она может включать в
различных сочетаниях следующие операции: удаление загрязнений, обезжиривание, удаление старых ЛКП.
3. Техпроцессы изготовления и ремонта летательного аппарата
80
Для воздействия на старые ЛКП применяют неорганические и орга-
нические смывки, которые представляют собой жидкие или пастообразные
составы на основе щелочей, кислот, солей и органических растворителей.
При ремонтном окрашивании выполняется дефектация ЛКП и
назначаются следующие виды ремонта окраски: восстановление путём
нанесения нового покрытия без удаления старого, нанесение нового покрытия на сохранённый грунт, нанесение нового покрытия на отдельные
оголённые участки поверхности, нанесение нового покрытия после удаления старого на всей поверхности, нанесение покрытия на вновь изготовленные детали.
Нанесение покрытий
Технология окраски ЛА на авиаремонтных предприятиях отличается
от принятой на заводах-изготовителях. Это объясняется тем, что на серийном заводе основная часть элементов конструкции окрашивается в заготовках, т.е. до сборки. Массовость деталей позволяет применить горячую сушку, механизированные линии окраски. В условиях ремонта только часть
элементов конструкции демонтируется, а окрашивание ЛА осуществляется
в собранном виде, когда невозможно применить горячую сушку.
В технологическом процессе операция нанесения ЛКМ – одна из
самых ответственных. Слои должны быть равномерны по толщине, без
подтёков и пропусков. Качество покрытий зависит от методов нанесения
покрытий: распыление, окунание, облив, контактный перенос (кистью).
Распыление – жидкий ЛКМ диспергируется (дробится) на мельчай-
шие капли, которые под воздействием внешних сил переносятся от распыляющего устройства к окрашиваемой поверхности и образуют покрытие.
Преимущество при ремонте ЛА в том, что применяют окраску распылением, сжатым воздухом – пневматическое распыление. Для этого
используют пневматические краскораспылители. В комплект также входят: красконагнетательный бак для подачи ЛКМ под давлением сжатого
воздуха; масловодоотделитель служит для очистки сжатого воздуха от
твёрдых включений, воды и масла перед поступлением его в краскораспылитель; регулятор давления для регулирования и поддержания постоянного и требуемого давления (0,3–0,5 МПа). Этот способ обеспечивает
высокую производительность, достигающую 500 м2 поверхности в 1 ч,
позволяет применять все типы ЛКМ. Этим способом можно окрашивать
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]