МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНЖЕНЕР-СВАРЩИК

Наплавка и напыление

Нанесение покрытий на поверхность

Плакирование. Плакированные материалы представляют собой двухслойные или многослойные комбинации металл - метал, получаемые различными способами плакирова­ния. Плакированные слои металла обычно гораздо толще слоев, полученным другими спо­собами обработки поверхности.

Промышленность выпускает плакированные листы, полосы, трубы и сортовые профи­ли. Плакированием обеспечивается такое сочетание свойств отдельных слоев, что эффек­тивность использования плакированных материалов выше, чем каждого из компонентов их составляющих.

Используют различные комбинации металлов, применяемые в промышленных услови­ях. Например, алюминий + углеродистая сталь; алюминий + коррозионностойкая сталь, алюминий + титан, бронза + сталь; хромоникелевая сталь + углеродистая сталь, молибден + коррозионностойкая сталь; латунь + углеродистая сталь, ниобий + углеродистая сталь, ни­кель + медь; титан + углеродистая сталь и др.

В зависимости от назначения требуются следующие показатели плакированных мате­риалов: прочность, пластичность, коррозионная стойкость, износостойкость, теплопровод­ность и др.

Плакированные материалы являются не только заменителями однородных (сплошных дорогостоящих материалов). Во многих случаях, благодаря сочетанию свойств своих компо­нентов они имеют более благоприятные показатели, чем однородные дорогостоящие мате­риалы сами по себе.

Большинство способов получения плакированных материалов сводится к двум от­дельным рабочим этапам: получение исходного биметаллического изделия (заготовки) и об­работка давлением биметаллической заготовки с получением готового плакированного би­металла. Исключениями являются накатка полосы или порошка на полосу и, отчасти, плаки­рование взрывом.

Среди способов получения плакированных металлов, распространены следующие:

1) комбинированное литье, когда в изложницу для слитков закладывают перфориро­ванные разделительные листы, отмечающие положение будущей плоскости соединения между сталями Ал Б, затем заливают стали А и 5 одновременно из двух ковшей через две воронки, контролируя равенство высот зеркала жидкого металла в обеих частях изложницы. Затем биметаллический слиток прокатывают на плакированные листы или фасонные про­фили;

2) комбинацией твердого металла с жидким, при котором твердые металлические пли ты с химическим составом А закладывают в соответствующую изложницу для слитка и за­крепляют, а затем заливают вокруг нее жидкий металл Б. Соединение (схватывание слоев) обычно обеспечивается только во время прокатки биметаллического слитка:

3) способ пакетной прокатки, при котором плакированные листы получают путем про­катки собранных и сваренных многослойных пакетов. В зависимости от назначения, распо­ложение и количество слоев может быть различным (двух-, трех - и четырехслойные паке­ты). Листы могут быть с одно - и двухсторонним плакированием.

Этот способ получил наибольшее распространение. Его сущность заключается в том, что основной и плакирующий металл собираются вместе в пакет, который обваривают гер­метичными швами. Затем, пакет перед прокаткой нагревают до температур 1450...1550 К, при который происходит растворение и восстановление окислов на всех поверхностях гер­метичного объема. Последующая прокатка с величиной обжатия не менее 60% приводит к сварке основного металла с плакирующим слоем.

4) плакирование взрывом. Применяется преимущественно для таких пар материалов, соединить которые другими способами плакирования трудно или же для изготовления изде­лий специального назначения. Соединение (схватывание) в этом случае возможно и между такими металлами, которые не растворяются один в одном, образуют интерметаллические соединения при повышенных температурах или резко различаются по сопротивлению де­формации. Для этого способа характерно применение основного металла и плакирующего материала (покрытия) в холодном состоянии.

Сущность плакирования взрывом заключается в том. что на поверхность плакирующе­го листа помещают взрывчатое вещество с детонатором. Как правило, ппакирующий лист располагают под углом к основе. При взрыве, во время соударения пластин возникает струя металла, выходящая с поверхностных слоев основного и плакирующего материала. Вместе с ней удаляется и загрязнение, что способствует образованию ювенильно чистых поверхно­стей при соединении материалов. Процессы деформации во время соударения протекают при давлениях от нормального атмосферного до 15 ГПа соответствующих движению фрон­тов ударных волн.

Среди прочих способов плакирования используют получение двух - или трехслойных ппакированных полос холодной прокаткой, например Al + Fe + А. Плакирование также про­изводят накаткой порошка на полосу, а также путем прокатки порошковой ленты.

Перечисленные способы плакирования предусматривают получение плакирующих слоев от нескольких до 20 мм.

Плакирование от процессов нанесения споев наплавкой отличается прежде всего от­сутствием разбавления основным металлом рабочего слоя. Независимо от способов соеди­нения рабочего слоя с основным металлом (прокаткой, ковкой, взрывом и др.) всегда в ос­нове плакирования лежит применение способов сварки давлением или ее разновидности, Плакирование поверхности наплавкой сопровождается разбавлением металла плаки­рующего слоя с основным.

Автоматическая наплавка под флюсом - наиболее распространенный и хорошо изу­ченный процесс, весьма эффективный при изготовлении биметаллических деталей.

При дуговой наплавке под флюсом сварочная дуга между голым электродом и издели­ем горит под слоем сухого фанулированного флюса, одновременно плавится сварочная проволока, основной металл и флюс. Металл наплавленного валика, полученного под флю­сом, состоит из расплавленного присадочного металла и переплавленного основного. Ис­пользование флюса обеспечивает уменьшение разбрызгивания и угара металла. Для уменьшения проплавления основного металла используют многоэлектродную наплавку или ведут процесс с колебанием электрода поперек шва.

К разновидностям дуговой наплавки под флюсом относятся: наплавка лентой, наплав­ка с поперечными колебаниями электрода, многоэлектродная и многодуговая наплавка.

Применение наплавки с поперечными колебаниями электрода способствует получе­нию меньшей доли основного металла в наплавленном, увеличению ширины и уменьшению длины ванны. Многоэлектродная наплавка осуществляется несколькими электродами, рас­положенными в линию, перпендикулярно направлению движения. Электроды подключаются к одному полюсу источника тока. В процессе наплавки дуга, перемещаясь с одного электро­да на другой с большой скоростью, образует общую ванну.

Наплавка ленточным электродом обеспечивает минимальную глубину проплавления основного металла, и. как результат, минимальный коэффициент смешивания основного металла с наплавленным. Используют электродные ленты шириной от 15 до 100 мм. Мини­мальное проплавление основного металла объясняется тем. что дуга постоянно перемеща­ется по торцу ленты, что изменяет в каждый момент времени место тепловложения в основ­ной металл.

Необходимой толщины покрытия за один проход позволяет осуществлять электрошла - ковый процесс. При электрошлаковой наплавке ток проходит от электрода к детали через жидкий шлак, в результате выделяется тепло. Температура шлаковой ванны выше, чем температура плавления присадочного материала электрода Присадочный металл расплав­ляется, оседает и формируется охлаждаемым кристаллизатором, который придает нане­сенному слою нужную форму. В зависимости от формы поверхности заготовки кристаллиза­торы выполняют плоскими, цилиндрическими и других форм для формирования наплавлен­ного слоя соответствующего профиля.

Традиционные схемы электрошлаковой наплавки обеспечивают толщину наплавлен­ного слоя не менее 15...20 мм. Формирующее устройство, как правило, конструируется ин­дивидуально для каждой серии однотипных деталей. Электродным материалом служит: проволока, катанные или литые стержни, пластины, трубы, ленты, дробь.

Плазменная наплавка относится к прецизионным процессам, так как позволяет напла­вить слой заданной толщины от 0,5 до 5 мм как на всю деталь, так и на определенный уча­сток с лимитированной долей основного металла (5... 10%). Используются несколько разно­видностей наплавки плазменной дутой.

При плазменно-порошковой наплавке гранулированный порошок (фракции 80... 160 мкм) определенного химического состава транспортируются газом в дугу по специальным каналам сопла и расплавляются или нагреваются до температур близких к температуре плавления в столбе плазмы. Столб плазмы образуется за счет тепла дугового разряда, ста­билизированного и сфокусированного потоком плазмообразующего газа.

В процессе плазменной наплавки между основным металлом детали и электродом го­релки (катодом) возникает электрическая дуга, обеспечивающая переход в плазменное со­стояние рабочего газа, подаваемого в зону дуги. При этом из сопла горелки истекает высо­котемпературная плазменная струя, обеспечивающая плавление наплавочного материала.

Применяются другие способы плазменной наплавки, когда порошок предварительно насыпается на изделие и затем расплавляется плазменной дугой прямого действия.

Используют также схему плазменной наплавки с подвижной присадкой. В качестве присадочного материала можно использовать как обычную так и порошковую проволоку, ленту. Присадка может быть как нейтральной, так и токоведущей. Можно использовать так­же одну или две проволоки, последовательно подключенные к источнику питания перемен­ного тока, которые нагреваются за счет электрического сопротивления и подаются с посто­янной скоростью в сварочную ванну под плазменной горелкой, где происходит их быстрое расплавление. При поперечных колебаниях плазменной горелки получают валик шириной до 64 мм.

Используют и другие способы нанесения слоев наплавкой, в том числе с применением высокоэнергетических источников нагрева, например, лазерных

Сущность газопорошковой лазерной наплавки заключается в получении поверхност­ных покрытий принудительной подачей порошка газовым потоком непосредственно в зону лазерного излучения. Частицы порошка начинают нагреваться в зоне лазерного излучения вплоть до попадания на обрабатываемую поверхность. Частицы порошка, как правило, рас­плавляются только на обрабатываемой поверхности. Особенностью процесса лазерной на­плавки является возможность регулирования времени существования жидкой фазы в мини­мальных пределах и обеспечении высоких скоростей охлаждения металла наплавки. Вслед­ствие чего структура покрытий отличается от полученных другими методами, как правило, в сторону существенного повышения твердости.

При всех указанных способах наппавки, в зависимости от назначения наплавленных слоев, в качестве наплавочных материалов используют проволочные или порошковые, со­став которых обеспечивает получение износостойких или коррозионностойких покрытий.

В отличие от перечисленных способов нанесения покрытий газотермическое напыле­ние позволяет получать покрытия от десятых долей мм до нескольких мм.

Газотермическое нанесение покрытий. Это процесс получения покрытия из нагре­тых и ускоренных частиц материала с использованием высокотемпературного газового по­тока, при соударении которых с основой или напыленным материалом идет их соединение за счет сваривания, адгезии и механического сцепления. По энергетическим признакам ме­тоды газотермического нанесения покрытий подразделяются на газопламенный, детонаци­онный, плазменный и электродуговой. Эти методы отличаются типом источника энергии, расходуемой на нагрев и ускорение материала, создающего покрытие.

В газопламенных процессах нанесения покрытий используется тепло, которое выде­ляется при сгорании горючих газов (ацетилена, пропан-бутан, водорода, метана, природного газа и т. п.) в смеси с окислителем (кислородом или сжатым воздухом). Нагретый газ при ис­течении в объем, заполненный воздухом или другим газом, образовывает затопленный по­ток, который называется факелом. При подаче в факел напыляемого материала, его части­цы нагреваются и ускоряются продуктами сгорания.

При детонационном методе нанесения покрытий используется энергия взрыва газо­вых смесей. Этот метод напыления, в отличие от других газотермических методов, являет­ся импульсным. Порошок материала, использующийся для формирования покрытия, и смесь газов, периодически подаются в распылитель. После инициирования возгорания го­рючей смеси развивается процесс ее детонационного горения. При этом формируется поток частиц материала, которые нагреваются и ускоряются продуктами сгорания газовой смеси. Ударное взаимодействие импульсного двухфазного потока продуктов детонации и частиц порошка с поверхностью основы сопровождается образованием единичного пятна напыле­ния. Процесс образования пятен напыления циклически повторяется.

Плазменный метод нанесения покрытий использует энергию дуговых или высокочас­тотных разрядов. Газ при взаимодействии с разрядом воспринимает часть его энергии и на­гревается до температуры 5000... 55000 К, переходя в состояние низкотемпературной плаз­мы. Плазменный поток - это поток вещества, состоящий из электронов, ионов и нейтральных атомов плазмообразующего газа. Частицы исходного материала, попадая в плазменный по­ток. нагреваются и переносятся на поверхность обрабатываемого изделия.

Газотермическое напыление, при котором нагрев металла в виде проволоки, прутка или ленты осуществляется электрической дугой, а диспергирование - потоком сжатого газа, называется электродуговьм напылением. Дуга горит между электродами-проволоками и плавит их. Расплавленный материал выдувается потоком газа, измельчается в мелкие кап­ли и под действием потока газа приобретает определенную скорость. Расплавленные час­тицы материала при соударении с основой деформируются и охлаждаются, образуя при этом покрытие.

Порошок в высокотемпературный поток подается, как правило, в смеси с транспорти­рующим газом, функциональное назначение которого - создать газодисперсную смесь с максимально однородным распределением массы дисперсной фазы в объеме и придать частицам скорость, достаточную для их проникновения в наиболее нагретую, центральную часть потока.

Формирование потока частиц при распылении проволоки осуществляется в результате оплавления плазменным потоком ее торца и измельчения образующегося объема расплава на мелкие частицы.

Процесс формирования покрытия содержит всю цепь явлений, которые определяют трансформацию материала основы и ее поверхности, а также частиц дисперсной фазы и транспортирующего потока вблизи ее, в структуру и свойства покрытия.

Элементарный индивидуальный акт взаимодействия при напылении, т. е. взаимодейст­вие одной дисперсной фазы с основой, может быть условно разделен на три этапа образо­вания физического контакта:

- установление химических связей в результате активации;

- объемное взаимодействие, которое сопровождается гетеродиффузией;

- образование новых фаз.

Для образования крепких адгезионных связей, которые обеспечиваются хемосорбци­ей. частицы напыляемого материала при соударении с поверхностью основы должны вы­полнить работу, величина которой зависит от энергии кристаллической решетки, структуры и поверхностной энергии наносимого вещества. В случае соединения чистых металлов или твердых веществ процессы электронного взаимодействия ограничиваются коллективизаци­ей валентных электронов положительными ионами, вследствие чего между системой ато­мов, которые образовывают кристаллическую решетку, возникает крепкая металлическая связь.

Одним из главных параметров, необходимых для оценки протекания химической реак­ции между напыляемым материалом и основой, является температура, устанавливающаяся в контакте "жидкая частица - твердая основа" (Т*). Температура Т, лежит в пределах между значениями температур основы и частицы. Для многих случаев Т« соответствует твердому состоянию обоих материалов (частицы и основы). Исключением является напыление туго­плавких материалов, которые подплавляют поверхности менее тугоплавких основ в месте контакта.

Температура Т* определяется температурой напыляемых частиц и основы, частично - скоростью частиц, в связи с переходом части их кинетической энергии в тепло при ударе и наличием эндо - или экзотермических реакций при взаимодействии напыляемого материала и основы.

С повышением температуры основы одновременно протекают два процесса: увеличе ние диаметра пятна Dx, на котором частица в результате взаимодействия крепко закрепля­ется на основе, и увеличение прочности сцепления частицы с основой в самом пятне Dx за счет увеличения количества ячеек схватывания в нем (рис. 1.13.1). Прочное закрепление частицы наступает только при подогреве основы до определенной температуры, соответст­вующей заполнению контактной поверхности под ячейками схватывания на 40.. .70%.

Наплавка и напыление

Рис. 1.13.1. Схема структуры газотермических по­крытий: 1 - граница между покрытием и основой; 2 - граница между слоями покрытия. 3 - граница между частицами; D* - диаметр участка пятна контакта, на котором происходит «приваривание» частицы.

Перегрев частиц выше темпера­туры плавления также повышает прочность их сцепления с основой и увеличивает площадь пятна химиче-

2

ского взаимодействия (s = тт D* / 4 ).

Возрастание прочности объясняется тем, что при перегреве частиц повы­шается контактная температура и процесс химического взаимодействия резко ускоряется.

Как было показано выше, Т« уве­личивается при переходе кинетиче­ской энергии в тепловую в результате соударению частицы с основой. С по­вышением скорости частиц прочность сцепления будет возрастать.

Принципиально важным является то, что только общее действие повышения Т„ де­формации и давления при ударе и растекании частицы на основе способно привести к ее крепкому закреплению на поверхности.

В зависимости от соотношения тепловой и кинетической энергии частиц в момент их встречи с основой, возможно образование двух типов структур - с преобладающим зерни­стым или слоистым строением. Каждая остывшая частица, в свою очередь, имеет в структу­рах обоих типов зернистое или чешуйчатое строение. Размеры образований внутри частицы зависят от дискретно-коллективных условий теплообмена дисперсной фазы при формиро­вании слоя и лежат в пределах 0,1... 10 мкм.

В соответствии с оценками характерных размеров границ неоднородности такой струк­туры: толщина границы меэду слоями составляет около 0,1 ... 10 мкм; толщина деформиро­ванных частиц - 2,0 ... 20 мкм протяженность полиморфных зон в дискретных частицах-0,1... 1,0 мкм; толщина границ между частицами до 1 мкм; протяженность участков схватывания по границам частиц - 0,1 ... 0,5 мкм ширина трещин между частицами - 0,08 ... 0,3 мкм. Суб - микроструктура частиц состоит из зерен и трещин, ширина которых оценивается как (6...15) * 1СҐ мкм

Таким образом, газотермическое покрытие - это слоистый материал, состоящий из сильно деформированных, напыленных частиц, соединенных между собой по контактным

2

поверхностям сварными участками диаметром Dx и площадью s = п Dx / 4 . Сварные участ­ки не заполняют всю площадь контакта между частицами и поэтому прочность и плотность напыленных покрытий ниже прочности и плотности материала покрытия в компактном со­стоянии. Прочность самих сварных участков зависит от количества очагов схватывания, об­разующихся на площади S в период удара, деформации и затвердевания частицы, и опре­деляется развитием химического взаимодействия материалов в контакте.

В покрытии можно выделить структурные элементы, которые отражают процессы его формирования и разделяются границами раздела с определенными свойствами. Граница раздела ме>еду покрытием и основой 1 (рис. 1.13.1) определяет прочность сцепления или прочность соединения меэду ними. Свойства самого покрытия обуславливаются прочно­стью сцепления частиц в нем 3. Сцепление покрытия и основы называют адгезией, а сцеп­ление частиц в покрытии - когезией. Граница 2 раздела между слоями (межслойная грани­ца), полученная за один проход распылителя возникает из-за различной длительности вы­держки между нанесением частиц в слое и меэду слоями. Закалка выдержки межслойного нанесения поверхность ранее нанесенного слоя покрытия окисляется и контактные процес­сы между ней и напыляемыми частицами затрудняются, что является причиной возникнове­ния границы.

Исходя из рассмотренных выше условий образования газотермических покрытий, можно считать, что в обычных условиях каждая частица (слой при импульсных методах на­несения покрытий) затвердевает в отдельности и не испытывает при этом дополнительного термического влияния от напыляемого материала. Это позволяет достигать высоких скоро­стей охлаэдения и реализовывать условия последовательной, беспрерывной закалки ма­лых порций расплава Закалка вещества из расплава при определенных условиях позволяет получать некристаллические (аморфные) материалы. Распределение материалов на кри­сталлические и некристаллические базируется на наличии или отсутствии трансляционной симметрии.

Аморфные газотермические покрытия имеют повышенные эксплуатационные характе­ристики по сравнению с кристаллическими: прочность сцепления с основой, износостой­кость. коррозийную стойкость.

Конструкции покрытий. Служебные свойства изделий с покрытиями определяются не только свойствами материала, который был использован при создании рабочей поверхно­сти. Сам процесс нанесения покрытия имеет большие потенциальные возможности как в плане создания новых видов покрытий, так и техники использования самой технологии.

Конструирование покрытия включает в себя определение толщины слоя материала,

. создающего рабочую поверхность, выбор его состава и структуры системы "покрытие - ос­нова".

Традиционно применяется несколько типов структуры газотермических покрытий Довольно распространенным является однослойное покрытие (рис. 1.13.2. а). Его ис­пользование целесообразно в случае создания конструкции "покрытие - основа" из мате­риалов с соизмеримыми значениями коэффициентов термического расширения. Необходи­мым условием является также обеспечение прочности сцепления покрытия с основой. Как правило, такие условия выдерживаются при нанесении металлических покрытий на метал­лическую основу.

Более распространенным является покрытие с подслоем (рис. 1.13.2, б). Подслой име­ет меньшую; относительного основного слоя покрытия, толщину, лежащую в пределах 0,025... 0,1 мм. Назначение подслоя — в обеспечении крепкой связи покрытия в целом с ос­новой. Кроме того, его часто используют как переходный слой между материалами основы и основного покрытия для уменьшения разности их коэффициентов термического расшире­ния. Зачастую как подслой используются никель - алюминиевые материалы в виде компози­ционных порошков или сплавов; при нанесении оксидных покрытий для этого пригодны так­же никель титановые сплавы.

За счет соединения свойств матрицы и наполнителей можно получить покрытие из многокомпонентной структурой (рис. 1.13.2, ej. Покрытия такого типа могут быть получены при нанесении механических смесей покрытий или композиционных порошков.

В случае эксплуатации покрытия в условиях механических ударных нагрузок и тепло - смен используются многослойные и градиентные структуры. При этом, градиентная структура может быть как слоистой (из нескольких слоев с различным соотно­шением компонентов) так и непрерывной (отношение компонентов по толщине покрытия из­меняется плавно) в результате их раздельного дозирования в процессе напыления.

Материалы для напыления. Для газотермического напыления применяют большое количество порошков из различных материалов с размером частиц от 5 до 200 мкм. Для на­пыления покрытий используют порошки общепромышленного назначения и специализиро­ванные. Специализированные порошки часто выпускают трех классов: ОМ - особо мелкие; М - мелкие; С - средние. Фракционный состав частиц в пределах класса не одинаков для различных групп материалов. Обычно класс ОМ содержит частицы фракций 40... 100 мкм, М -100...280, С - 280...630.

Для напыления применяют порошки двух типов: однокомпонентные и двух или более компонентные. Последние называют композиционными порошками.

Однокомпонентные порошки представляют собой частицы из одного элемента (алю­миния, титана, молибдена, и др.) или сплавы из различных элементов. Например Fe-C; Ni - Al; W-C; NhCn Nt-Cr-B-Si и др. Структура частиц может быть как гомогенной так и гетероген­ной. Обычно однокомпонентные порошки получают распылением расплавов или вос­становлением. В практике газотермического напыления применяют главным образом одно­компонентные порошки. Их достоинство состоит в получении покрытий с однородным хими­ческим составом и структурой.

Композиционные порошки состоят из двух или более различных по свойствам компо­нентов, разделенных между собой четкой границей раздела. При газотермическом напыле­нии композиционными порошками обеспечивается:

- получение гетерогенных мелкодисперсных структур с равномерным распределением ком­понентов (Со - WC - Т/С; Ni-NisAI-AI; Ni-Al203 и др.);

- протекание экзотермических реакций между компонентами порошка (Ni-AI; Ni-Ti; Со-Al; Ni-Cr-AI u др.);

- защита ядра напыляемой частицы плакировкой от взаимодействия с газовой фазой и др.

Композиционный порошки разделяются на две группы: экзотермически реагирующие и термонейтральные.

В экзотермически реагирующих порошках различают следующие типы композиций: ме­таллоидные Ni-Аї, Ni - Ті Со - А1 Со - Si; Mo - Ni и др.; металлооксидные А1 - ЛЮ ; АІ - FeO; Сг - CuO; Tt-NiO и др.; металлоидные AI - WC; Ti - SiC; Ті - В4С ; Ті - SizN4 и др.

Наиболее значительные тепловые эффекты проявляются в металлооксидных компо­зициях.

В термонейтральных порошках различают композиции:

- металл (сплав) - тугоплавкое металлоидное соединение (Cr-WC; (Ni-Cr)-WC; (Ni-Cr-B-Si)- WC и др.;

- металл (сплав) - металлидное соединение (Ni-Cr)-Ni-AI и др.;

- металл (сплав) - твердая смазка Ai - bn ; Ni, графит Mo - Mo-S и др.;

- металл (сплав) - оксид Ni-A!203; Cu-Zr02 и др.;

оксид-оксид: SiOrC^Oi Ti0z-Al203 и др.

В термонейтральных композиционных порошках экзотермическая реакция не протека­ет или ее тепловой эффект пренебрежимо мал.

При газотермическом напылении применяют также различные типы проволочных ма­териалов и стержней. Проволочные материалы используют в вице проволок сплошного се­чения, порошковых проволок с металлической оболочкой, порошковых проволок с органиче­ской оболочкой. В основном используют проволоки общепромышленного назначения или специализированные.

Подготовка поверхности. Качественная обработка поверхности изделий перед напы­лением во многом гарантирует высокую адгезионную прочность покрытий.

Подготовка поверхности перед напылением преследует следующие цели: удаление жировых и других видов загрязнений; удаление оксидных и более сложных пленок. Наряду с этим необходимо активировать напыляемую поверхность, т. е. вывести ее из состояния тер­модинамического равновесия. Для этого необходимо разорвать связи между поверхностны­ми атомами твердого тела и инородными поверхностными атомами, повысить энергию по­верхностных атомов до уровня обеспечения их химического взаимодействия с напыляемы­ми частицами. Последнее достигается различными способами очистки - абразивно­струйной, травлением, тлеющим разрядом и другими способами.

Абразивно-струйная очистка является наиболее распространенным методом подготов­ки поверхности при газотермическом напылении. Обработку поверхности проводят струёй сжатого воздуха с абразивными частицами в защитных камерах.

Очистку поверхности электрическими газовыми разрядами наиболее широко применя­ют при вакуумных конденсационных методах напыления. С этой целью в большинстве уста­новок предусмотрены устройства для предварительной очистки поверхности напыления тлеющим высоковольтным разрядом.

Пропитка. Используется для упрочнения газотермических покрытий неорганическим материалом. Для этого на напыленную поверхность различными способами наносят пропи­точный материал. При расплавлении за счет капиллярных сил материал проникает в не - сплошности покрытия и обеспечивает заполнение большинства сообщающихся открытых несплошностей. Так, например, ведут себя медь и большинство припоев при пропитке по­крытий из карбидов вольфрама.

Оплавление. Является распространенным способом упрочнения покрытия. Процесс ведут с местным или общим нагревом напыленного изделия до температуры плавления ма­териала покрытия. Для сохранения тонкой структуры процесс оплавления необходимо вести таким образом, чтобы исключить сливание расплавленных частиц между собой. Оплавление покрытий при температурах близких к солидусу сохраняет значительную часть исходной структуры напыленного материала. Наиболее легко процесс оплавления реализуется в по­крытиях, напыленных из самофлюсующихся материалов. Типичными представителями са мофлюсующихся материалов являются сплавы на железной никелевой или кобальтовой ос­нове с добавками кремния и бора. Оксиды В20^ - Сг209 - S/02 образуют достаточно легко­плавкий шлак, легко удаляющийся при оплавлении покрытия.

Оборудование. На практике применяют большое количество различных установок для газотермического напыления.

Установки для плазменного напыления можно классифицировать по способу получе­ния плазмы, способу защиты процесса, по давлению в камере и по регенерации газа.

По способу получения плазмы различают установки с дуговыми плазменными распы­лителями и высокочастотными индукционными распылителями.

По способу защиты процесса большинство установок выпускается для ведения про­цесса на воздухе. Для напыления с местной защитой используются различные насадки на плазмотрон, местные негерметичные камеры и другие устройства Большое распростране­ние получают установки для плазменного напыления с общей защитой процесса в герме­тичных жестких камерах. Установки с местной и общей защитой комплектуются установками для напыления на воздухе. Их следует отнести к базовым.

По давлению в камере различают установки для напыления в камерах при давлении плазмообразующего газа, близком к атмосферному (р = 0,1 МПа) в низком вакууме ( р = 133 Па и выше) и при повышенном давлении (р > 0,1 МПа).

В настоящее время широко применяют установки первых двух типов. Особенно пер­спективны установки для напыления в низком динамическом вакууме.

По регенерации газа плазменное напыление можно производить с полным сбросом плазмообразующего газа в атмосферу и с его регенерацией по замкнутому циклу. В послед­нем случае, установки становятся более сложными, однако, при этом экономится дорогой и дефицитный газ.

Установки для электродуговой металлизации комплектуются распылителем ручного, стационарного или смешанного типа; источником питания дуги; системой подачи сжатого газа (в основном воздуха) и пультом управления.

Установки для детонационно-газового напыления содержат камеру смешения, систему зажигания, ствол и систему автоматического управления и регулирования. Используют руч­ной. полуавтоматический и автоматический режимы управления. Пульт управления распо­лагают в изолированном от бокса помещении. Наблюдение за процессом осуществляют ви­зуально через прозрачную перегородку. Алгоритм функционирования установок предусмат­ривает открывание клапанов газопитания, подачу порции порошка, заполнение буферного устройства для предотвращения обратного удара, продувку камеры

Установки для газопламенного напыления включают в себя систему газопитания, рас­пылитель, механизм подачи проволоки или порошка и пульт управления.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНЖЕНЕР-СВАРЩИК

Гибкие автоматизированные сварочные производства (ГАСП)

Гибкие производственные системы для сборочно-сварочных работ должны обеспечи­вать автоматизацию следующих операций: 1. Сборка под сварку. 2. Загрузочно-разгрузочные работы. 3. Складирование заготовок и сваренных конструкций. 4. Складирование и замена оснастки. 5. …

Пути повышения технологичности сварных конструкций под роботизированную сварку

1. Изменение сварной конструкции и технологии ее изготовления при заданном типе сва­рочного робота. 2. Выбор другого сварочного робота либо оснащение его дополнительными технологиче­скими средствами. 3. Одновременная доработка конструкции, технологии и …

Особенности роботизированной технологии сварки

Эффективность применения роботизированной сварки зависит от технологичности свариваемой конструкции. Разработана специальная методика оценки технологичности, ко­торая позволяет: 1. Выбирать сварные конструкции (СК), как объект роботизированной сварки, из числа пред­варительного отбора сварных …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.