8.3. Восстановление деталей металлизацией

 

8.3.1. Металлизация применяется для восстановления деталей с изношенными плоскими наружными и внутренними цилиндрическими поверхностями, заделки трещин в корпусных деталях, повышения жаростойкости, коррозиестойкости и получения высоких антифрикционных свойств.

В зависимости от источника тепла для распыления наращиваемого металла металлизацию подразделяют на газовую, электрическую и плазменную. Восстановление изношенных деталей металлизацией состоит из операций подготовки поверхности детали, металлизации поверхности и обработки поверхности детали после металлизации.

8.3.2. Подготовка поверхности детали к металлизации включает следующие операции:

- очистку и обезжиривание;

- предварительную механическую обработку;

- специальную обработку для образования шероховатости, а также изоляцию поверхностей детали, не подлежащих металлизации.

Предварительная механическая обработка поверхности детали необходима для получения правильной геометрической формы изношенной поверхности с целью получения минимально допустимой равномерной толщины слоя покрытия для окончательной механической обработки. Повышение шероховатости поверхности требуется для улучшения сцепления с покрытием.

Толщина металлизированного слоя после окончательной механической обработки не должна быть меньше: для цилиндрической поверхности диаметром от 25 до 100 мм - 0,5 - 0,8 мм; для плоских поверхностей - 0,5 - 1,0 мм.

Для предотвращения выкрашивания металлизированного слоя на торцах детали и на открытых ее концах необходимо выполнить канавки или буртики. Изоляция поверхностей, не подлежащих металлизации, производится бумагой, картоном или листовым железом; отверстия и пазы закрываются деревянными или резиновыми пробками. Способы подготовки поверхности детали под металлизацию приведены в таблице 72.

 

Таблица 72

 

Способы подготовки поверхности под металлизацию

 

+-----------------+-------------------------------+-----------------------+

¦Способ подготовки¦       Область применения      ¦     Примечание        ¦ +-----------------+-------------------------------+-----------------------+

¦                       Струйная обработка абразивом                      ¦ +-----------------+-------------------------------+-----------------------+

¦Кварцевым песком ¦Обработка поверхности для      ¦Допускается выполнять  ¦ ¦                 ¦защиты от коррозии             ¦работу на открытом     ¦ ¦                 ¦                               ¦воздухе                ¦ +-----------------+-------------------------------+-----------------------+

¦Корундом         ¦Дополнительная очистка подго-  ¦Рекомендуется при      ¦ ¦                 ¦товленных, но загрязненных     ¦монтаже в условиях     ¦ ¦                 ¦поверхностей                   ¦мастерских             ¦ +-----------------+-------------------------------+-----------------------+

¦Стальной крошкой ¦Повторная подготовка           ¦Стальную крошку        ¦ ¦                 ¦поверхности                    ¦следует подавать под   ¦ ¦                 ¦                               ¦давлением воздуха 0,6  ¦ ¦                 ¦                               ¦МПа (6 кгс/кв. см)     ¦ +-----------------+-------------------------------+-----------------------+

¦                      Подготовка со снятием стружки                      ¦ +-----------------+-------------------------------+-----------------------+

¦Нарезкой рваной  ¦Подготовка тел вращения        ¦Достигается установкой ¦ ¦резьбы           ¦                               ¦резца ниже центра      ¦ ¦                 ¦                               ¦детали                 ¦ +-----------------+-------------------------------+-----------------------+

¦Фрезеровкой      ¦Исправление брака литья        ¦Требуется последующая  ¦ ¦канавки дисковой ¦(трещин в корпусных деталях)   ¦струйная обработка     ¦ ¦фрезой, вырубкой ¦                               ¦абразивом или грубая   ¦ ¦канавок клиновид-¦                               ¦шлифовка               ¦ ¦ной формы        ¦                               ¦                       ¦ +-----------------+-------------------------------+-----------------------+

¦Насечкой         ¦Литье, особенно цветное,       ¦Выполняется пневмати-  ¦ ¦                 ¦плоские стальные поверхности   ¦ческим молотком с      ¦ ¦                 ¦                               ¦последующей струйной   ¦ ¦                 ¦                               ¦обработкой абразивом   ¦ +-----------------+-------------------------------+-----------------------+

¦Бесстружечная об-¦Тела вращения при высоких дина-¦Требуется окончательная¦ ¦работка: накаткой¦мических нагрузках, требующие  ¦струйная обработка     ¦ ¦резьбы и рифлени-¦высокой прочности сцепления по-¦абразивом              ¦ ¦ем               ¦крытия с основой               ¦                       ¦ +-----------------+-------------------------------+-----------------------+

¦Электроподготовка¦Детали из низколегированной    ¦Электроподготовка      ¦ ¦(нанесение проме-¦стали, не испытывающие динами- ¦оказывает заметное     ¦ ¦жуточных покры-  ¦ческой нагрузки, а также       ¦влияние на усталостную ¦ ¦тий):            ¦плоские детали и тела вращения ¦прочность детали       ¦ ¦- никелевым элек-¦при необходимости нанесения    ¦                       ¦ ¦тродом с последу-¦толстого покрытия              ¦                       ¦ ¦ющей струйной об-¦                               ¦                       ¦ ¦работкой абрази- ¦                               ¦                       ¦ ¦вом;             ¦                               ¦                       ¦ ¦- нанесением под-¦Получение твердой поверхности  ¦                       ¦ ¦слоя молибдена   ¦детали с тонким слоем покрытия ¦                       ¦ +-----------------+-------------------------------+-----------------------+

 

8.3.3. Газовая металлизация по принципу работы подразделяется на два вида: на металлизацию с применением дутьевого газа и без применения дутьевого газа. Наибольшее распространение имеет металлизация с применением дутьевого газа, при которой проволока расплавляется теплом нейтрального пламени горючего газа (ацетилена, пропана и др.) и кислорода, а размельчение и перенос частиц металла на поверхность детали производятся сжатым воздухом или инертным газом.

Режим газовой металлизации:

- давление сжатого воздуха - 0,3 - 0,5 МПа (3 - 5 кгс/кв. см);

- давление ацетилена - 4 - 60 кПа (0,04 - 0,6 кгс/кв. см);

- расход ацетилена - 240 - 850 л/ч;

- давление кислорода - 0,2 - 0,7 МПа (2 - 7 кгс/кв. см);

- расход кислорода - 600 - 2100 л/ч;

- диаметр проволоки - 1,5 - 3,0 мм;

- скорость подачи проволоки 4,5 - 6,0 м/мин.;

- расстояние от сопла до детали (рекомендуемое) - 100 - 150 мм.

Нанесение покрытий производится газопламенными металлизаторами (ГИМ-2М, МГИ-1-57, МГИ-2-65 и др.) вручную и на станках. Материалом для нанесения покрытий служит проволока (стальная, бронзовая, латунная, из алюминиевого сплава, молибдена и др.). Для получения более однородного, беспористого и хорошо связанного с основанием покрытия необходимо после напыления слоя произвести его оплавление.

Этот процесс состоит из нанесения на обезжиренную поверхность детали металла при помощи металлизатора и последующего расплавления покрытия пламенем горелки или индукционным нагревом. Расплавление металла происходит без перегрева детали и без изменения его состояния.

8.3.4. Электрическая металлизация по принципу работы может быть электродуговая и высокочастотная.

Электродуговая металлизация предназначена для выполнения всех видов металлизационных работ и производится в режиме:

- сила тока: переменного - 110 - 250 А, постоянного - 55 - 160 А;

- напряжение - 25 - 35 В;

- давление сжатого воздуха - 0,4 - 0,6 МПа (4 - 6 кгс/кв. см);

- окружная скорость детали - 1,2 - 2,5 м/мин.;

- число проволок - 2 шт.;

- скорость подачи проволок - 0,6 - 1,5 м/мин.;

- продольная подача металлизатора - 1 - 10 мм на один оборот детали;

- расстояние от сопла до поверхности детали - 8 - 100 мм.

Твердость покрытия в 1,6 - 1,7 раза выше твердости исходной проволоки (за счет закалки и упрочнения частиц). Нанесение покрытий производится электродуговыми металлизаторами: ЭМ-6, ЭМ-12, ЭМ-15 (станочные) и ЭМ-9, ЭМ-10, ЭМ-14 (ручные).

Металлизаторы ЭМ-6, ЭМ-12 предназначены для восстановления изношенных цилиндрических и плоских поверхностей деталей различных размеров, нанесения антикоррозионных покрытий, повышения жаростойкости и др.

Ручной металлизатор применяется для восстановления изношенных деталей, деталей с механическими повреждениями (трещинами), для нанесения антикоррозионных и декоративных покрытий, устранения дефектов в отливках, повышения жаростойкости стали.

Наличие двух- или трехпроволочных металлизаторов дает возможность получить сталемедные, медносвинцовистые, сталеалюминиевые и другие композиции из одного, двух, трех разных металлов, а изменение скорости подачи - проволоки и композиции с различным соотношением этих металлов.

При высокочастотной металлизации используется принцип индукционного нагрева, который выполняется в режиме:

- производительность при металлизации стальных деталей - 5 - 10 кг/ч;

- диаметр проволоки - 4 - 5 мм;

- давление сжатого воздуха - 0,3 - 0,4 МПа (3 - 4 кгс/кв. см);

- расход сжатого воздуха - 0,6 - 0,8 м/мин.;

- скорость подачи проволоки - 0,4 - 1,5 м/мин.

Для нанесения покрытий используются высокочастотные металлизаторы МВЧ-1, МВЧ-2, МВЧ-3.

По сравнению с электродуговым процессом при высокочастотной металлизации углерода выгорает примерно в 4 - 6 раз меньше. Лучшие результаты при высокочастотной металлизации дает проволока с содержанием углерода 0,45%; эта проволока обеспечивает наиболее стабильный состав покрытия.

8.3.5. Плазменно-дуговая металлизация основана на способности газов при определенных условиях переходить в состояние плазмы.

Плазма - сильный поток заряженных частиц, обладает высокой электрической проводимостью. Температура струи плазмы значительно выше температуры электрической дуги. Плазмообразующий газ, не содержащий кислорода, позволяет получать покрытия без окислов.

Нанесение покрытий металла на детали производится установками УМП-4-64, УПУ-ЗМ, УМП-5-68. Эти установки предназначены для выполнения покрытий из тугоплавких материалов. Наиболее универсальными являются установки УМП-4-64 и УМП-5-68, они позволяют выполнять резку, сварку, плавку, пайку, оплавление поверхности и другие операции.

Плазменная металлизация производится в режиме:

- производительность по напылению порошка - 4 - 12 кг/ч;

- максимальная сила тока - 400 - 600 А;

- расход азота - 25 - 40 л/мин.;

- давление азота - 0,3 - 0,4 МПа (3 - 4 кгс/кв. см);

- расход охлаждающей воды - 3 - 4 л/мин.;

- давление охлаждающей воды - 0,25 - 0,4 МПа (2,5 - 4 кгс/кв. см);

- толщина покрытия - 0,1 - 10 мм.

8.3.6. Газотермическое напыление используется для исправления дефектов литья, восстановления изношенных поверхностей, а также для получения покрытий с особыми физико-механическими свойствами.

Сущность процесса заключается в нанесении металлического порошка, расплавленного пламенем горелки, на предварительно подготовленную поверхность детали. Напыляемые частицы заполняют неровности поверхности и, охлаждаясь, сжимаются, прочно соединяясь с деталью.

8.3.7. Подготовка поверхности детали к напылению имеет большое значение для прочного сцепления напыленного покрытия с деталью. Для увеличения силы сцепления покрытия деталь должна иметь возможно большую площадь поверхности сцепления (за счет шероховатости), быть очищенной от окисной пленки, влаги, масла и других загрязнений. Особую опасность для сцепления представляют поры: в них может содержаться масло, которое в результате нагревания детали при напылении выделяется на поверхность, что ухудшает сцепление покрытия с основой.

Подготовка поверхности детали к напылению покрытия включает следующие операции:

- обезжиривание;

- механическую обработку для снятия неровностей и удаления усталостного слоя;

- придание поверхности шероховатости для увеличения сцепления с основой детали;

- защиту ненапыляемых участков детали.

Способы подготовки поверхности к напылению приведены в таблице 73.

 

Таблица 73