Лекция 1. «Современные упрочняющие и ремонтно-восстановительные технологии и оборудование»

Курс лекций

«Современные упрочняющие и ремонтно-восстановительные технологии и оборудование»

Лекция 1.

Технология и оборудование газотермического напыления упрочняющих покрытий

Основная литература:

1. Кудинов В.В. Нанесение покрытий напылением. Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1992.-432с.

2. Линник В.А. Современная техника газотермического нанесения покрытий: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1985.-127с.

3. Никитин М.М. Технология и оборудование вакуумного напыления. М.: Металлургия, 1992.-361с.

4. Панин В.Е., Сергеев В.П., Панин А.В. Наноструктурирование поверхностных слоев конструкционных материалов и нанесение наноструктурных покрытий. – Томск: изд-во ТПУ. – 2010. – 285 с.

5. Вайнер Я.В. Технология электрохимических покрытий: Учебник. 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1972. – 464с.

6. Годовская К.И. Лабораторный практикум по техническому анализу и контролю качества электрохимических покрытий: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1984.-181с.

7. Сухарев Э.А. Технология и свойства защитных покрытий в машинах: Учебное пособие. Ровно: УГУВХП, 2004.-182с.

8. Хоккинг М., Васантасри В., Сидки П. Металлические и керамические покрытия. М.: Мир, 2000, -516с.

9. Ковенский И.М. Металловедение покрытий. Учебник. М.: Машиностроение, 1999.-296с.

Введение.

Долговечность или ресурс работы - важнейшее для потребителя качество машин и технологического оборудования.

Оно определяет себестоимость продукции, материальные и энергетические затраты, экологические показатели, безопасность работы.

В то же время долговечность машин зависит обычно от нескольких, так называемых “слабых (низко-ресурсных)” деталей. Упрочняя или восстанавливая эти детали можно увеличивать ресурс машин в целом.

Нанесение износостойких покрытий на рабочую поверхность “слабых” деталей — самый быстрый и эффективный путь решения проблемы увеличения ресурса машин.

Затраты на упрочнение “слабых” деталей несоизмеримо меньше расходов, связанных с ремонтом машины из-за поломки или износа такой детали. Упрочнение таких деталей позволит резко повысить ресурс машин и их конкурентоспособность.

В настоящее время в промышленности применяют ряд способов упрочнения поверхности деталей машин. Мы изучим наиболее современные их виды.

Технологии газотермического напыления покрытий.

Объединяют широкий класс технологий, при которых -

на поверхность обрабатываемых изделий наносят слой металлического или неметаллического вещества в виде капель расплавленной жидкости или порошков с оплавленной поверхностью с помощью нагретого газового потока.

Этими методами можно наносить на поверхность изделий широкую гамму напыляемых материалов – от пластмасс до тугоплавких металлов и твердых и износостойких неорганических соединений, в том числе порошковых.

Методы газотермического напыления включают в себя следующие разновидности:

1) газопламенные;

2) индукционные;

4) детонационные;

5) электродуговые;

6) плазменные.

Газопламенные методы

Первой схемой газотермического нанесения покрытий являлась технология распыления струи предварительно расплавленного легкоплавкого металла высокоскоростным потоком нагретого воздуха.

При этом распыленные частицы металлической жидкости этой же струей доставлялись на покрываемую поверхность, где при ударе о нее образовывали слоистые покрытия.

Этот метод характеризуется рядом недостатков:

• он малопроизводителен,

• требует громоздких устройств для расплавления металла, его подачи в зону распыления,

• применяются неэффективно использующие тепло установки калориферного нагрева воздуха.

• наносимые покрытия при такой организации технологического процесса слабо сцепляются с покрываемой поверхностью, имеют большое количество дефектов, что обусловлено окислением распыляемых частиц покрываемой поверхности при воздействии на них высокотемпературного воздушного факела, содержащего кислород, а также окислением поверхности каждого наносимого слоя при многослойном нанесении покрытия.

Более совершенным способом ГТН является способ ГАЗОПЛАМЕННОГО покрытия.

Для расплавления распыляемого материала используется теплота, выделяющаяся при сжигании смеси: (горючий газ + кислород) в газопламенной горелке.

При этом напыляемый материал в виде порошка или проволоки подается в наиболее высокотемпературную зону пламени горелки, где он расплавляется и распыляется.

Увлеченные струей факела расплавленные частицы с большой скоростью подлетают к поверхности детали и формируют на ней покрытие.

Важнейшее преимущество этого метода – возможность создания контролируемого состава газопламенной струи.

При этом избыток углеводородов в пламени обеспечивает создание нейтральной или восстановительной атмосферы, защищающей распыляемые частицы жидкости или порошковый материал покрытия от окисления, улучшая качество покрытия.

За счет этой атмосферы происходит и защита от окисления покрываемой поверхности и формирующихся слоев покрытия.

Способ этот не требует специальных устройств для предварительного расплавления металла, исключает применение стационарных установок для нагрева воздуха.

Установки газоплазменного напыления компактны и высокопроизводительны, в связи с чем он получили очень широкое применение во всех отраслях промышленности.

Конструктивно они выполняются в виде ручного “пистолета”. Он представляет собой газовую горелку, снабженную дополнительно устройством непрерывной подачи в зону горения проволоки распыляемого материала или каналами для подачи порошка.

Схема газопламенного распыления проволоки:

1 – проволока;

2 – пламя, образующееся при сгорании ацетилена;

3 – оплавляющийся конец проволоки;

4 – воздушный поток в горелке;

5 – поток распыленных частиц;

6 – покрытие;

7 – покрываемое изделие