Лабораторная работа №1. Определение коэффициента жесткости токарного станка при обработке в центрах
Сущность процесса газопламенного напыления
жүктеу/скачать 4,39 Mb.
|
| Сущность процесса газопламенного напыления
Газопламенное напыление представляет процесс распыления на изношенную поверхность нагретого до жидкотекучего или вязкотекучего состояния диспергированного (порошкообразного) материала скоростной газовой струей. Процесс такого распыления приведен на рисунке 9.1, где наблюдается осаждение расплавленных частиц на микровыступах шероховатой основы. В формировании слоистого покрытия газопорошковым напылением тепловая и кинетическая энергии, приобретенные частицами, играют большую роль. Кинетическая энергия частиц вызывает деформацию их и микровыступов основы при соударении, в результате чего активизируется процесс растекания и заполнения неровностей поверхности. При повышенных скоростях частиц материала при ударе с острыми вершинами шероховатостей поверхности возможно образование участков схватывания, способствующих повышению прочности покрытия с основой. Тепловая энергия, выраженная в высокой температуре расплавленных или вязкотекучих частиц, способствует возникновению участков приваривания, характеризующих переход от слабого физического взаимодействия наносимого материала с основой в виде механического зацепления и слабых невалентных сил Ван-дер-Ваальса к достаточно сильному химическому. Рисунок 9.1 - Строение порошкового покрытия: а - схема образования порошкового покрытия; б - структура порошкового покрытия Газопламенное напыление порошковых материалов подразделяется на три разновидности: газопламенное напыление без оплавления - так называемый «холодный» способ получения покрытий без изменения структуры основы или каких-либо ее деформаций с нагревом детали в интервале 110 - 1600 С; газопламенное напыление с последующим оплавлением - так называемый «горячий» способ получения покрытий на деталях, работающих со знакопеременными нагрузками; напыление с одновременным оплавлением - так называемый способ газопорошковой наплавки на поверхность детали с местным износом покрытия; процесс осуществляется в единой операции нагрева поверхности, распыления порошка и одновременного оплавления нанесенного слоя. При газопорошковом напылении на свойства формируемых покрытий влияют следующие факторы, определяющие: источник нагрева частиц и их переноса к поверхности; условия напыления; свойства самого наносимого материала; условия последующей механической обработки покрытий. Все перечисленные группы факторов, каждая из которых включает ряд переменных технологических параметров, оказывают существенное влияние на свойства получаемых покрытий. Путем подбора материалов и способов их нанесения можно получать покрытия с заданными свойствами по твердости, износостойкости, пористости, обрабатываемости резанием и шлифованием. Практическая пригодность напыленных покрытий для эксплуатации зависит от их пористости, адгезионной и когезионной прочности, уровня пластичности, величины внутренних напряжений, а также таких придаваемых специфических свойств, как твердость, жаро- и коррозионностойкость, теплопроводность, термостойкость, низкий или высокий коэффициент трения, то есть таким комплексом служебных свойств, которые наиболее полно удовлетворяют требованиям использования. Газопламенное напыление порошковых материалов осуществляется с использованием тепла кислородно-ацетиленового или кислородно-пропанового пламени и является разновидностью металлизации напылением. При газопламенном напылении порошкообразный присадочный металл из бачка, закрепленного на специальном аппарате (горелке), после открытия-клапана засасывается в горелку за счет инжекции струей кислорода, подхватывается потоком газов и наносится на поверхность (рисунок 9.2). Порошок может подаваться и непосредственно в факел пламени под действием гравитации (рисунок 9.3). В пламени аппарата порошок грануляцией 40 - 100 мкм частично оплавляется до тестообразного состояния и под давлением газов наносится на подготовленную поверхность. Попадая на подогретую деталь, частицы порошка заполняют неровности поверхности, а охлаждаясь, затвердевают и сжимаются, прочно проникая в основной металл (рисунок 9.4). Неровности поверхности основного металла (подложки) увеличивают площадь контакта и повышают сцепляемость частичек наносимого слоя. И звестное влияние на прочность сцепления могут оказывать механическое зацепление и переплетение частиц между собой, а также с элементами микрорельефа поверхности подложки (риунок 9.5). Действие межатомных сил проявляется на больших участках и увеличивается за счет быстрого спекания частиц. Рисунок 9.2 - Схема подачи порошка за счет инжекции струей кислорода Р исунок 9.3 - Схема подачи порошка в факел пламени под действием сил гравитации Р исунок 9.4 - Схема соединения частиц с подслоем Рисунок 9.5 - Схема соединения частиц с подслоем и между собой Известен «холодный» способ напыления экзотермических порошков (термореагирующих). При прохождении через газовое пламя частица порошка нагревается до температуры 700-8000 С, между никелем и алюминием начинает происходить экзотермическая реакция, под действием которой температура частицы начинает повышаться и при соударении с подложкой достигает 1460-15000 С. В этом случае возникают механические, физические и химические (микросварка) связи порошка с подложкой. При холодном способе максимальная температура подложки не превышает 200-250°С. Известен и другой способ соединения порошкового самофлюсуюшегося сплава с основным металлом, когда оплавление порошка производится после нанесения его на поверхность восстанавливаемой детали. Возникновение металлургических связей происходит одновременно при нагревании подложки и оплавлении самофлюсующегося порошкового сплава. Во всех случаях в качестве источника тепла используется газовое пламя. Область использования газопламенного напыления весьма разнообразна: от нанесения покрытий на рабочие органы сельскохозяйственных машин довосстановления сложных и точных деталей. В процессе напыления порошкового материала происходит выгорание отдельных элементов, частичное окисление, распыление и деформирование их при осаждении на деталь. На структуру и свойства слоя большое влияние оказывают скорость частиц, их масса и размеры, температура во время полета и происходящие при этом явления, состояние подложки и материал порошка. Подавляющее большинство этих факторов зависит от режимов газопламенного нанесения порошков. Если учесть, что в процессе полета частицы неравномерно нагреваются, неравномерно охлаждаются и подвергаются окислению в неодинаковой степени, то станет ясным, что, достигая поверхности детали, частицы распыленного металла имеют различные размеры, массу, скорости и температуру. Ударяясь о поверхность подложки, частицы в силу указанных причин подвергаются различной степени деформации, наклепу и охлаждению от холодной поверхности детали (местной закалке). В результате структура покрытия получается гетерогенной (неоднородной) по своему строению и резко отличается от структуры порошкового материала. В процессе осаждения на поверхность детали распыленные частицы могут деформироваться в известной мере как индивидуальные тела. Поэтому структура напыленного металла характеризуется не только различной величиной и неравномерным расположением частиц, но и неправильностью их формы. Этому способствует различный характер деформации. В процессе осаждения на поверхность детали деформация частиц может вызвать их сближение между собой, что увеличивает контактные участки, скольжение одних частиц относительно других, результатом которого может быть смещение контактных участков, или, наконец, разделение частиц в результате разламывания при ударе. Высокая конечная скорость частиц, обладающих достаточным запасом кинетической энергии, обеспечивает плотный контакт их с микрорельефом поверхности детали и между собой. Микроструктура восстановленного изделия характеризуется наличием зоны напыленного слоя, состоящей из зоны подслоя и зоны основного слоя. Можно предположить, что в основном слое и подслое, а также по границе подслоя и основного металла образуются области включения окислов (области черного цвета), которые, вероятно, могут стать областями зарождения усталостных трещин. Причиной образования окислов могут быть загрязнения от предыдущей обработки, появившиеся загрязнения на поверхности детали при хранении, транспортировке и закреплении ее на станке, при подготовке к напылению. Образованию окислов способствует увеличение времени между окончанием механической подготовки поверхности и ее напылением» Окислы являются более хрупкими, чем металл; они понижают прочность слоя. Сцепляемость подслоя с основным металлом детали (выше, чем сцепляемость его с напыленным слоем. При статической нагрузке слой практически всегда отделяется от подслоя. Характеристика газопламенного покрытия как слоя с неполным контактом подтверждается наличием пор в структуре слоя. Поэтому использование газопламенных покрытий для восстановления деталей, работающих при сухом трении скольжения, не дает удовлетворительных результатов. Наоборот, при жидкостном и граничном трении порошковые покрытия обладают определенными преимуществами по сравнению со сплошными телами. жүктеу/скачать 4,39 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|