Способи напилення покриттів
Покриття напилюють з метою збільшення корозійностійкої, зносостійкості, жароміцності і ремонту зношених вузлів і деталей.
Існує кілька способів напилення покриттів:
1) Газополум'яне напилення дротом, порошком або прутком (рис. 1, 2). Напилюваний матеріал розплавляється в полум'я газового пальника при спалюванні горючого газу (зазвичай ацетилено-киснева суміш в пропорції 1: 1) і переноситься на поверхню струменем стисненого повітря. Температура плавлення напилюваного матеріалу повинна бути нижче температури полум'я горючої суміші (таблиця 1).
Перевагами даного способу є низькі витрати на обладнання і його експлуатацію.
Мал. 1. Газополум'яне напилення дротом
Мал. 2. Схема обладнання поста для напилення дротом: 1 - осушувач повітря, 2 - ресивер зі стисненим повітрям, 3 - балон з горючим газом, 4 - редуктори, 5 - фільтр, 6 -баллон з киснем, 7 - ротаметри, 8 - напилювальні пальник , 9 - канал для подачі дроту
Таблиця 1. Температура полум'я горючих сумішей
2) Детонаційне напилення (рисунок 3) проводиться кількома циклами в секунду, за кожен цикл товщина напиляного шару становить близько 6 мкм. Дисперговані частинки мають високу температуру (більше 4000 град.) І швидкість (більше 800 м / с). При цьому температура основного металу невелика, що виключає його теплове деформування. Однак деформація може статися від дії детонаційної хвилі, це і є обмеженням застосування даного методу. Вартість детонаційного устаткування також велика, потрібна наявність спеціальної камери.
Мал. 3. Детонаційне напилення: 1 - подача ацетилену, 2 - кисень, 3 - азот, 4 - напилюваний порошок, 5 - детонатор, 6 - водоохолоджувальні труба, 7 - деталь.
3) Електродугова металлизация (рисунок 4). У сопло електрометаллізатора подаються два дроти, одна з яких служить анодом, а інша - катодом. Між ними виникає електрична дуга і дріт плавиться. Розпилення відбувається за допомогою подачі стисненого повітря. Процес протікає на постійному струмі. Даний метод має такі переваги:
а) висока продуктивність (до 40 кг / ч напилюваного металу),
б) більш міцні покриття з високою адгезією в порівнянні з газополуменевим способом,
в) можливість використання дротів з різних металів дозволяє отримати покриття-«псевдосплав»,
г) невисокі експлуатаційні витрати.
Недоліками електродугової металізації є:
а) можливість перегріву і окислення напилюються матеріалів при малій швидкості їх подачі,
б) вигорання легуючих елементів напилюються матеріалів.
Мал. 4. Електродугова металлизация: 1 - подача стисненого повітря, 2 - подача дроту, 3 - насадка, 4 - електропровідні дроти, 5 - деталь.
4) Плазмове напилювання (малюнок 5). У плазмотронах анодом служить сопло, охолоджуване водою, а катодом - вольфрамовий стрижень. Як плазмообразующего газу зазвичай використовують аргон і азот, іноді з додаванням водню. Температура на виході з сопла може становити кілька десятків тисяч градусів, в результаті різкого розширення газу плазмовий струмінь набуває високу кінетичну енергію.
Високотемпературний процес плазмового напилення дозволяє наносити тугоплавкі покриття. Зміна режиму напилення дає можливість використання самих різних матеріалів - від металу до органіки. Щільність і адгезія таких покриттів також високі. Недоліками методу є: відносно невисока продуктивність і інтенсивне ультрафіолетове випромінювання.
Мал. 5. Плазмове напилення: 1 - інертний газ, 2 - охолоджуюча вода, 3-постійний струм, 4 - розпорошується матеріал, 5 - катод, 6 - анод, 7 - деталь.
5) Електроімпульсне напилення (рисунок 6). Метод заснований на вибуховому плавленні дроту при проходженні через неї електричного розряду конденсатора. При цьому близько 60% дроту розплавляється, а решта 40% переходять в газоподібний стан. Розплав є дуже дрібні частинки від декількох сотих часток до декількох міліметрів. При надмірному рівні розряду метал дроту повністю перетворюється в газ. Переміщення частинок до напиляемой поверхні відбувається за рахунок розширення газу при вибуху.
Перевагами методу є відсутність окислення в результаті витіснення повітря, висока щільність і міцність зчеплення покриття. До недоліків відносяться обмеження у виборі матеріалів (вони повинні бути електропровідними), а також неможливість отримання покриттів великої товщини.
Мал. 6. Схема електроімпульсного напилення: СН - джерело живлення для конденсатора, З - конденсатор, R - резистор, SW - вимикач, EW - дріт, В - деталь.
6) Лазерне напилювання (малюнок 7). При лазерному напиленні порошок подається на лазерний промінь через підбиває сопло. У пучку лазера порошок розплавляється і наноситься на деталь. Захисний газ служить для оберігання від окислення. Областю застосування лазерного напилення є покриття штампувальних, гнуття і ріжучих інструментів.
Порошкові матеріали застосовуються при газополум'яної, плазмовому, лазерному і детонаційному напиленні. Дріт або пруток - при газополум'яної, електродуги і електроімпульсної напиленні. Чим дрібніше фракція порошку, тим менше пористість, краще адгезія і вище якість покриття. Напилювана поверхню при будь-якому способі напилення розташовують на відстані не менше 100 мм від сопла.
Мал. 7. Лазерне напилювання: 1 - промінь лазера, 2 - захисний газ, 3 - порошок, 4 - деталь.
Деталі з напиленням
Напилення покриттів застосовується:
в загальному машинобудуванні для зміцнення деталей (підшипники, ролики, шестерні, калібри, в тому числі різьбові, верстатні центри, матриці і пуансони, і ін.);
в автомобільній промисловості для нанесення покриттів на коленвали і розподільні вали, кулаки гальм, циліндри, головки і кільця поршнів, диски зчеплення, вихлопні клапани;
в авіаційній промисловості для нанесення покриттів на сопла і інші елементи двигунів, лопатки турбін, для облицювання фюзеляжу;
в електротехнічної промисловості - для покриттів конденсаторів, відбивачів антен;
в хімічній і нафтохімічній промисловості - для покриття клапанів і сідел клапанів, сопел, плунжеров, валів, крильчаток, циліндрів насосів, камер згоряння, для захисту від корозії металоконструкцій, які працюють в морському середовищі;
в медицині - для напилення електродів озонаторів, зубних протезів;