Покрытие деталей пластмассами

Пластмассовые покрытия применяют для защиты от коррозии химической аппаратуры и других изделий, а также для выравнива­ния неровностей их поверхностей. По химической стойкости к действию самых агрессивных сред, таких как концентрированные кислоты и окислители, многие пластмассы превосходят даже бла­городные металлы (золото и платину). Пленки пластмассы наносят на поверхности деталей машин вихревым или газопламенным на­пылением или облицовкой листовыми материалами. Для покрытия деталей газопламенным и вихревым методами пригодны только термопластичные материалы в виде мелкодисперсного порошка, который при нагреве переходит в вязкотекучее состояние без су­щественного разложения, а необходимые физико-механические и химические свойства приобретает после охлаждения.

Ниже указаны материалы, применяемые для покрытия дета­лей, и температура, °С, заготовки перед напылением.

Полиэтилен:

высокого давления........................................................................180-200

низкого давления...........................................................................200-220

Полипропилен..................................................................................220 - 240

Фторопласт-3....................................................................................260 - 270

Фторопласт-4....................................................................................280 - 300

Процесс нанесения напылением пластмасс аналогичен про­цессу металлизации напылением, отличаясь от него лишь нагре­вом заготовок до указанной температуры.

Защитные покрытия обычно делают многослойными. Толщи­на покрытия зависит от назначения детали и напыляемого мате­риала. При использовании полиэтилена хорошую защиту от кор­розии дает покрытие толщиной 0,25 - 0,35 мм, при использовании фторопласта-3 - покрытие толщиной 0,18 - 0,25 мм. Чтобы при­дать поверхности шероховатость, необходимую для лучшего сце­пления с покрытием, и очистить ее от окалины, поверхность под­вергают дробеструйной обработке, после чего очищают от пыли, масляных пятен и других загрязнений, а затем фосфатируют. По­верхности заготовки, не подлежащие покрытию, защищают метал­лической фольгой, жестью и другими материалами, а отверстия закрывают пробками. Перед напылением заготовки нагревают (до температуры на 30 - 50 °С выше температуры плавления пласт­массы) в шкафу, обогреваемом газом или электричеством, до тем­пературы 400 °С. Сильный перегрев заготовки приводит к разру­шению пластмасс.

Влажность порошка для напыления должна быть не более 0,3 %, размер зерна не более 0,2 мм. Для окраски порошком поли­этилена в него добавляют 1-1,5 % пигмента и 1,5 - 4,0 % диокси­да и титана и перемешивают в шаровой мельнице до получения однородного цвета (в течение 40 - 60 мин). Методом вихревого напыления можно наносить и многослойные покрытия. Для этого рядом с нагревательным шкафом располагают две установки для напыления, содержащие соответствующие порошки, и напыляют слой сначала одного, а затем другого порошка. Оплавление и ох­лаждение обычные.

Вихревым и эжекционным напылением можно покрывать де­тали из различных металлов и их сплавов (сталь, чугун, алюми­ний), из керамики и других материалов, выдерживающих нагрев до температуры 300 - 500 °С.

Наплавка материала

В последнее время для повышения надежности и долговечно­сти деталей машин все более широко применяют наплавку на ра­бочие поверхности деталей из металла с высокими эксплуатаци­онными свойствами.

Газовой наплавкой упрочняют детали автомобилей, тракторов и других машин, изготовленные из сталей 35, 40 и 45 (стартерные шестерни маховика, распределительные валики). Рекомендуется также упрочнять и восстанавливать этим способом детали из низ­ко- и среднелегированных сталей 20Х, 20X3, 18ХГТ, 30Х, 35Х, 40Х (хромистых), 20ХН, 40ХН, 12ХНЗ (хромоникелевых) и 15ХФ (хромованадиевой): зубчатые колеса, валы коробок передач и трансмиссий, детали рулевого механизма. Детали из этих сталей в процессе изготовления, как правило, проходят полную термиче­скую обработку и при ремонте теряют начальные свойства в ре­зультате нагрева при наплавке. Если повторная после наплавки термическая обработка невозможна или нежелательна, наплавку металла на такие детали проводят с охлаждением, опуская всю деталь, за исключением места, подвергаемого наплавке, в ванну с водой. При упрочнении наплавкой присадочный материал выби­рают более износостойкий, чем основной, для повышения износо­стойкости деталей.

Наиболее широко применяют газовую наплавку на рабочие поверхности инструментов из твердого сплава сормайт, дающего возможность получать наплавленные слои толщиной 0,5 мм и бо­лее. Сормайт часто наплавляют с помощью ацетиленокислого пламени. В качестве основного металла для наплавки сормайта рекомендуются углеродистые стали, особенно У8А. Его можно наплавлять на легированные инструментальные (5ХНМ, ЗХВ8, 4ХВС) и низколегированные конструкционные (40ХН, 40Х) стали.

При наплавке деталей углеродистыми и низколегированными сталями допускается значительное проплавление основного ме­талла детали, а при наплавке сормайтом допустимо расплавление лишь на глубину в несколько десятых долей миллиметра, иначе происходят смешение основного и наплавляемого металлов, изме­нение химического состава и ухудшение свойств наплавленного слоя.

Толщину наплавленного слоя устанавливают в зависимости от условий работы детали и глубины износа поверхности. По данным отдела сварки ЦНИИТМаша, для деталей, работающих на истира­ние, толщина слоя не должна превышать 2,5 - 4 мм; для режущих кромок инструмента 1,5-3 мм; для деталей инструмента, испытывающих небольшую ударную нагрузку, 2 мм. При ручной наплавке колебание толщины слоя может быть в пределах 0,25 - 0,5 мм.

Сормайтом № 1 чаще наплавляют слой толщиной 0,5 - 5 мм и лишь иногда (например, для ножей бесцентрово-шлифовальных станков и линеек прокатных станов при ширине поверхности не менее 10 мм) толщиной 12-16 мм. Толщина слоя сормайта № 2 обычно 1,5 - 3,5 мм, а в отдельных случаях 7-10 мм. Покрытие толщиной больше 1,5 мм обычно получают из нескольких слоев, так как при покрытии в один слой сплав перемешивается с основ­ным металлом. Если износ детали больше допустимой толщины наплавки сормайтом, на поверхность предварительно наплавляют присадочный материал, близкий по свойствам к основному метал­лу детали, и только после этого - слой сормайта.

Для уменьшения деформирования детали при наплавке при­меняют различные приспособления, в частности пластины из красной меди, подкладываемые под деталь для отвода тепла. Для получения наплавленной поверхности с ровной кромкой по бокам детали устанавливают угольные или графитовые пластины, а для предохранения отверстий от затекания сплава вставляют графито­вые или угольные стержни. Чтобы сохранить основные размеры детали, часто приходится снимать с поверхности, подлежащей на­плавке, по всей ее ширине фаски толщиной, равной толщине слоя наносимого сплава. При наплавке металла на режущие кромки нельзя делать выточку или снимать фаску под углом 45°, так как это приводит к непровару в прямых и острых углах, а также к вы­крашиванию.

Наплавку сормайтом деталей строительных и дорожных ма­шин, где требуется высокая износостойкость, можно производить электродуговым способом на постоянном и переменном токе. В этом случае производительность выше, но качество покрытия хуже. Кроме того, присадочный материал (пруток сплава диаметром 5-6 мм) должен быть покрыт обмазкой толщиной 1,4 - 1,9 мм. Обычный состав обмазки: 40 - 46 % мрамора, 27 - 33 % плавикового шпата, 4 % металлического марганца, 10 % алюминия, 2 % серебристого графита, 5 % феррохрома, 3,0 - 3,5 % стекла (от мас­сы сухой смеси), 1,5 % бентонита (от массы сухой смеси).

Повышение износостойкости деталей машин в значительной степени зависит от соответствия присадочного материала материалу детали, а также от точного выполнения технологии наплавки.

Повышение износостойкости наплавленных слоев достигается различными способами. Легирование металла, наплавленного под флюсом, можно производить легированной проволокой при обыч­ном флюсе; специальной проволокой (с легирующим порошком внутри), специальным флюсом; покрытием поверхности пастой и порошком.

Электродные материалы и флюсы, наиболее часто применяе­мые при механизированной наплавке, указаны в табл. 3.6. Металл с высокой износостойкостью часто наплавляют, используя высо­колегированную проволоку, изготовляемую из листовой стали 08, свернутую в трубку и заполненную порошковой шихтой, пред­ставляющей собой смесь ферросплавов и других материалов.