Характеристики твердости среднеуглеродистых сталей, упрочненных металлизационным покрытием

Увеличение высоты «металлизационного конуса» приводит к увеличению процентного содержания на выгорание углерода. Так, например, при увеличении высоты Н от 30 до 120 мм уменьшение содержания углерода от -0,25 % увеличивается для напыления сталей до -0,35…0,4 %, что требует компенсирующего увеличения содержания углерода в металлизационной проволоке. Для лучшего сцепления металлизационного материала на стальные детали иногда перед металлизацией наносят очень тонкий слой меди как подстилающий слой для вольфрамовых смесей или аналогичный слой бронзы для вольфрамо-молибденовых металлизационных покрытий при восстановлении осей и кронштейнов коромысел и стоек их валов для газораспределительных механизмов автомобильных двигателей.

Зависимости, аналогичные приведенным в выражениях (3.71), (3.72) и в табл. 3.20 и 3.21, характерны и для других, упомянутых ранее, разновидностей металлизации: электродуговой, высокочастотной, плазменной.

Следует отметить, что за последние годы на авторемонтных предприятиях и автостроительных заводах получили распространение металлизаторы, выпускаемые самыми различными фирмами в различных странах мира. Количество используемых в нашей стране металлизаторов составляет несколько десятков, а конструкции их металлизационных головок насчитывают более ста модификаций, вследствие чего дать подробное описание всех этих образцов не представляется возможным. Однако, отличаясь по конструкционному выполнению, все металлизаторы могут быть разделены на основные типы по созданию теплового потока металлизационного конуса и по рабочим технологическим режимам. Несмотря на различие конструкций, металлизаторы сходных типов имеют и сходные технические характеристики, предопределяющие преимущества и недостатки выбранного технологического процесса. К их техническим характеристикам, имеющим существенное значение для авторемонтного производства, относят: предельные температуры плавления металлизационных материалов, производительность: килограммы напыленного материала за час (кг/час); размеры и скорости полета металлизационных частиц; потребляемую мощность (кВт), вес (кг), периодичность и стоимость обслуживания и расходных материалов, толщины и характер покрытий, эксплуатационные свойства и сроки службы металлизационных покрытий, нанесенных на детали при восстановлении автомобильных двигателей. При этом качество восстановленных деталей может быть равно или выше качества новой детали (запчасти).

В электродуговых металлизаторах источником теплоты плавления металла служит электрическая дуга, в высокочастотных металлизаторах – высокочастотная цилиндрическая обмотка, через внутреннюю полость которой пропускают металлизационный материал в виде проволоки или порошка, обдуваемых потоками воздуха для распыления материала. В плазменных металлизаторах для плавления металлов используют электрический кольцевой «коронный разряд», так называемую «объемную» энергетическую дугу в виде массивного «пустотелого конуса». Через центральное отверстие в кольцевом медном электроде, охлаждаемом водой, пропускают металлизационную проволоку, обдуваемую потоком распыляющего воздуха. При формировании «цилиндрических» капель, т.е. капель вытянутой формы (досопловая часть металлизаторов), применимо выражение для летящей капли в металлизационном конусе после выхода из соплового отверстия, для капли расплавленного металла на поверхности детали сила поверхностного натяжения s₁₃ поверхности расплавленного металла определится зависимостью, которая носит название формулы Лапласа:

; (3.73)

, (3.74)

где Р – давление, создаваемое кривизной наружной поверхности капли под действием сил поверхностного натяжения; r – радиус капли жидкого металла в потоке воздуха металлизационного конуса.

На основании зависимостей (3.73) и (3.74) можно сделать вывод, что наибольшая величина энергии стягивания поверхности капли соответствует каплям, форма которых приближается к сферической.

Таким образом, чем выше энергия плавления металлизационного материала, тем меньше был бы размер капель и выше температура их нагрева, если бы не эффект процесса распыливания воздухом. В электродуговых металлизаторах средний размер капель изменяется в зависимости от величины сварочного тока по данным, приведенным в табл. 3.22, если металлизация производится переменным током.

Таблица 3.22