Металлизация распылением.
Н.В. Катц, Е.В.Антошин, Д.Г. Вадивасов, Г.Д. Вольперт, Л.М. Камионский
Машиностроение, 1966 г.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
НАПЫЛЕНИЕМ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА ДЕТАЛЕЙ
Одним из наиболее эффективных методов применения металлизации является восстановление изношенных деталей. Предварительная подготовка изношенных деталей к металлизации имеет важное значение, но, к сожалению, на предприятиях ей не всегда уделяют должное внимание. Это приводи! к тому, что из-за плохой подготовки детали, восстановленные способом металлизации, иногда преждевременно выходят из строя.
Предварительная подготовка детали начинается с промывки, обезжиривания ее поверхности и удаления различных загрязнении. Обезжиривают детали обычно после разборки машин, агрегатов, узлов. Чтобы очистить детали от влаги, грязи и жиров, их протирают обтирочным материалом, промывают в керосине или бензине и затем просушивают. Влага из пористых поверхностей и трещин удаляется подогреванием деталей до температуры 200° С, а масло удаляется подогревом сварочной горелкой или в печах до температуры 300—370° С. После того как деталь обезжирена, ее тщательно проверяют, выявляя усталостные трещины и другие дефекты. Проверка не ограничивается осмотром и остукиванием; деталь желательно проверить на магнитных дефектоскопах, которые позволяют безошибочно выявлять зачатки усталостных трещин на шейках и галтелях коленчатых валов. Практика показывает, что около 30% направляемых на восстановление металлизацией коленчатых валов двигателей имеют усталостные трещины. Детали с усталостными трещинами не подлежат металлизации.
Предварительная механическая обработка детален производится для получения равномерной толщины напыляемого слоя, для устранения неравномерного износа, эллипсности и конусности.
Предварительная обработка осуществляется на токарном или шлифовальном станке в зависимости от твердости поверхности. Все поврежденные центры деталей, шлицевые соединения должны быть исправлены перед металлизацией. Сварочные работы, если ость в них необходимость, производится до окончательной подготовки поверхности к металлизации. Детали, внушающие опасение в смысле усталостной прочности, необходимо проверить расчетом.
Восстанавливать способом металлизации можно только детали, обладающие достаточным запасом прочности, так как металлизация увеличивает геометрические размеры деталей и лишь в незначительной степени повышает их прочность. Металлизировать можно только детали, не подвергаемые значительным ударным нагрузкам, вызывающим разрушение и отслаивание. По этой причине нельзя, например, производить наращивание зубьев шестерен, шлицев валов, штампов и пр.
Металлизация неприменима в тех случаях, когда требуется наносить слой на небольшие поверхности и грани, испытывающие значительные усилия, например, края канавок поршневых колец и др.
Детали, подлежащие восстановлению, можно разбить на следующие группы:
1) цилиндрической формы с наружным износом поверхности (коленчатые палы двигателей, валы коробок передач, поршни, оси, шпиндели металлообрабатывающих станков и пр.);
2) цилиндрические с внутренним износом (цилиндры, гильзы цилиндров, втулки, подшипники и пр.);
3) с износом плоскостей (направляющие станков, головки блоков и пр.);
4) сложной формы;
5) с различной обработкой поверхности (закаленные, термически обработанные или обычные);
6) с малым запасом прочности;
7) имеющие трещины, раковины и пр.
Создание на поверхности детален шероховатости является самой ответственной операцией всего технологического процесса. Эта операции обеспечивает прочность сцепления напыленного металла с поверхностью восстанавливаемой детали. Практика выработала целую серию способов создания шероховатости на поверхности восстанавливаемой детали, более или менее полно описанных в имеющейся литературе. Некоторые из них имеют универсальный характер, а другие применяются при различных
частных случаях.
Шире всего распространены пескоструйная обработка, обработка металлической крошкой, обработка металлической дробью, нарезка «рваной» резьбы и электрические способы подготовки. Значительно реже применяются такие способы, как нарезка круглой резьбы, нарезка «рваной» и круглой резьбы с последующей прокаткой вершин, нарезка «рваной» резьбы с последующей обработкой дробью или песком, нарезка кольцевых канавок с последующей прокаткой вершин, насечка зубилом, накатка специальным инструментом, намотка проволоки с последующей пескоструйной обработкой.
Эти методы иногда применяют в различных комбинациях, как, например, насечка зубилом с последующей пескоструйной обработкой.
При выборе того или иного способа подготовки поверхности необходимо учитывать прочность сцепления напыленного слоя с поверхностью детали, изменения свойства поверхности восстанавливаемой детали под действием применяемого способа подготовки, возможности применения данного способа подготовки в зависимости от состояния поверхности детали, а также трудоемкость данного способа подготовки поверхности.
В табл. 18 приводится классификация способов подготовки поверхности к металлизации.
Главная цель подготовки поверхности детали — обеспечить максимальную прочность сцепления напыляемого слоя с поверхностью детали. Исследованиями и практикой установлено, что прочность сцепления зависит в основном от двух факторов: от степени чистоты поверхности (наличия па ней загрязнений, окисных пленок и пр.) и от степени ее шероховатости. Чем чище поверхность детали, подлежащей металлизации, и чем меньше на нем окислов, жиров и посторонних веществ, тем сильнее будет сцепление между частичками напыленного слоя и металлизируемой поверхностью. Чем резче выражены выступы на металлизируемой поверхности, чем их больше, тем лучше будет связь напыленного металла с основанием.
Экспериментами доказало, что наилучшие результаты получаются тогда, когда размеры частиц распыленного металла меньше, чем ширина впадин, полученных на поверхности в результате подготовки. Необходимо учесть, что при большой шероховатости не достигается значительного развития поверхности, как это достигается при малой, поэтому степень шероховатости должна быть оптимальной.
Остановимся подробно на основных способах подготовки поверхности деталей к металлизации.
Подготовка поверхности способом пескоструйной обработки
Пескоструйная обработка применяется для деталей, имеющих диаметр или толщину до 15 мм, а также деталей с относительно низкой механической прочностью или низким пределом усталости.
Этот способ оправдывает себя при обработке деталей сложной конфигурации, при заделке трещин на чугунных деталях, на деталях, поверхности которых выполнены с подвижной посадкой, а также при подготовке деталей для нанесения жаростойких, антикоррозионных и декоративных покрытий.