Протокол записи выполненной работы

Марка материала	Толщина свариваемых образцов в мм	Тип соединения	Размер наконечника	Материал и диаметр сварочного прутка	Давление ацетилена в кГ/см2	Давление кислорода	Ориентировочная скорость сварки м/ч
						...

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ БАЗОВЫХ

ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13 УСТРАНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕ- НИЙ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ ДВИГА- ТЕЛЯ СПОСОБОМ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО НАПЫ- ЛЕНИЯ МЕТАЛЛА

Цель работы — изучение теоретических основ газодинамического нанесения защитных металлических покрытий (напыления металла) на детали двигателя; ознакомление с профессиональным оборудованием для авторемонта; освоение навыков восстановления деталей двигателя при механических повреждениях.

Необходимое оборудование, материалы: ручная установка для напыления «Димет-403» (производства Обнинского центра порошкового напыления); полу- открытая камера напыления, оборудованная системой пылеудаления; головка блока цилиндров двигателя с механическими повреждениями; источник сжатого воздуха (давление о,6..л МПа, расход 3... 4 л/мин), электросеть напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

Порядок выполнения работы: подробно изучить теоретическую часть работы;

ознакомиться с установкой «Димет-403» для газодинамического напыления ме- талла;

выполнить экспериментальную часть работы (напыление металла на дефектные участки головки блока цилиндров);

фрезеровать привалочную плоскость головки блока после напыления; оценить качество напыленного покрытия; оформить отчет.

Газодинамическое напыление металла. Способ газодинамического напыле- ния металла может успешно применяться на больших авторемонтных производ- ствах и в маленьких мастерских при использовании портативной установки «Ди- мет-403». Покрытие (напыленный слой) формируется за счет кинетической энер- гии ускоренных до высокой скорости нерасплавленных частиц металлов. Процесс идет на воздухе при обычных условиях, в отсутствие горючих или опасных газов, высоких температур, опасных и пучении или агрессивных отходов. Суть газодинамического напыления металла состоит в том. что мелкие металли- ческие частицы, находящиеся в твердом состоянии, ускоряются сверхзвуковым газовым потоком до скорости несколько сотен метров в секунду и направляются на основу (поверхность восстанавливаемой детали). Сталкиваясь с основой в про- цессе высокоскоростного удара, частицы закрепляются на ней. и формируют сплошное покрытие. Температура частиц рабочего порошка обычно (но не всегда) значительно ниже температуры его плавления.

Если напыляемый порошок представляет собой смесь двух компонентов, один из которых — порошок пластичного металла, а второй — керамический порошок или порошок более твердого металла, то процесс протекает иным образом. Частицы смесевого порошкового материала, ускоренные потоком воздуха в сверхзвуковом сопле, с высокой скоростью соударяются с основой. Однако характер взаимодей- ствия с поверхностью основы металлических и керамических частиц существенно различается.

Керамические частицы при ударе не деформируются, а отскакивают от основы (унося при этом часть ее материала), либо внедряются в нее, образуя прочное ме- ханическое сцепление. За счет эрозионного воздействия керамических частиц на основу происходит эффективная очистка ее поверхности от загрязнений, пленок и абсорбированных веществ. Формируется развитый микрорельеф этой поверхно- сти.

При соударении металлических частиц с поверхностью основы происходит их пластическая деформация и в пятне контакта образуются химические связи. По- следующие удары керамических частиц по закрепившимся на поверхности метал- лическим частицам дополнительно деформируют их. Покрытие уплотняется, его пористость уменьшается, когезионная прочность увеличивается. Покрытия, получаемые путем газодинамического метода напыления, представ- ляют собой композитный материал, который состоит из металлической матрицы и включенных в нее отдельных керамических (или других, более твердых, чем ме- талл матрицы) частиц. Обычно получаются покрытия с низкой пористостью (не- сколько процентов).

Качественные показатели любого покрытия включают в себя прочность его сцеп- ления с основой (адгезию), поэтому особенно важна зона, в которой формируется граница раздела между покрытием и основой.

Формирование границы раздела покрытия с основой происходит в процессе со- ударения с ней на высокой скорости отдельных металлических или керамических частиц. В случае взаимодействия металлической частицы с металлической осно- вой происходит деформация как частицы, так и основы. От степени и характера деформации зависит и адгезия покрытия. При таком интенсивном воздействии любые образовавшиеся пленки сбиваются с поверхности основы. Обеспечивается контакт ювенильных поверхностей частиц покрытия и основы. Диапазон значе- ний адгезии — 30... 80 МПа.

Особенности технологии газодинамического напыления металла состоят в сле- дующем:

отсутствуют высокие температуры, опасные и горючие газы и излучения, химиче- ски агрессивные отходы;

оказывается незначительное тепловое воздействие на напыляемое изделие (его

поверхность не нагревается выше 150°С);

напыление ведется на воздухе, при нормальном давлении;

при напылении обрабатывается локальный участок поверхности изделия с четки- ми границами;

то же оборудование позволяет проводить и струйно-абразивную подготовку по- верхности. .

Покрытия, образованные способом газодинамического напыления, обладают сле- дующими свойствами: высокая адгезия (30...80 МПа); низкая пористость (3...7 %);

плотное соединение покрытия с поверхностью основы, без зазоров и полостей, надежный электрогальванический контакт;

шероховатость поверхности после напыления составляете Rz 20...40 мкм. что обес- печивает высокую прочность закрепления на ней в дальнейшем лакокрасочных материалов;

толщина покрытия может быть любой и обеспечивается технологическим режи- мом напыления.

Способ газодинамического напыления металлов при ремонте автомобилей позво- ляет решить следующие задачи:

• устранение коррозионных повреждений, промоин, прогаров, трещин в агрега- тах;

• устранение течи радиаторов системы охлаждения, утечки фреона в автоконди- ционерах;

• антикоррозионная обработка локальных участков и сварных швов при ремонте кузовов, глушителей;

• воссталовление постелей подшипников;

• нанесение электропроводящих покрытий (например, меднение контактных зон); . о восстановление дефектных участков металлических деталей без деформации изделия, возникновения внутренних напряжений и структурных превращений металла изделия.

Профессиональные установки «Диамет» для газодинамического на- пыления металла. Конструкция оборудования для газодинамического напыле- ния обеспечивает локализованное воздействие на обрабатываемую деталь, не за- трагивающее бездефектных участков. Низкая энергетика процесса позволяет уст- ранить дефекты тонкостенных деталей, восстановление которых другими спосо- бами (например, наплавкой) невозможно.

Профессиональные установки для авторемонта имеют две модификации: «Димет- 403» и «Димет-402». предназначенные для ручного и автоматического нанесения различных металлических покрытий при ремонте и восстановлении машин и ме- ханизмов в условиях авторемонтного предприятия. Установки применяются так- же для струйно-абразивной обработки поверхностей (очистки от загрязнений и активации перед нанесением покрытий). Для работы установок необходим сжа- тый воздух (давление 0,6... I МПа, расход ОД..0.4 м³/мин) и электросеть напряже- нием 220 В и частотой .50 Гц.

Чаще в условиях автосервисных предприятий применяется ручная установка «Димет-403», предназначенная для нанесения алюминиевых, цинковых, медных и никелевых покрытий, для выполнения широкого спектра ремонтных работ.

Основные технические характеристики установки <-Димет-403->

Параметр	Значение параметров
Габаритные размеры, мм:
напылительного блока	450x64x85
монтажной стойки в сборе	560x260x490
Масса, кг:
напылительного блока	1,3
монтажной стойки в сборе	16
Давление сжатого воздуха, М Па	0,6... 1,0
Расход сжатого воздуха, л/мин	400
Производительность (по массе наносимого покрытая на основе алюминия), г/мин (см3/мин)	1...6 (0,3...2)

Технические характеристики установки «Димет-403» (рис. 4.1, а) приведены в табл. 4.1. Установка «Димет-403» имеет ряд особенностей:

стабилизация всех параметров установки при разбросе или колебаниях (180...250 В) питающего напряжения сети;

пять фиксированных температурных режимов работы напылителя, позволяющих наносить различные покрытия; возможность дистанционного управления процессом; электромеханическое переключение порошковых питателей. Схема работы напылителя установки «Димет-403» показана на рис. 14.1, б. Хо- лодный сжатый воздух подается к нагревателю напылителя под давлением о,61.1 МПа, где разогревается до рабочей температуры 400...600 "С и подается в сверх- звуковое расширительное сопло.

Подача порошка из питателя включается кнопкой. Порошок подается в сопло и разгоняется в нем до необходимой скорости 400...700 м/с. Воздушно-порошковая струя направляется оператором на поверхность обрабатываемого изделия (на ос- нову), где ускоренные частицы порошка образуют покрытие. Энергетическая мощность установки «Димет-403» около 2,3 кВт. поэтому для ее работы не нужна промышленная трехфазная сеть. По потреблению воздуха уста- новка сравнима с окрасочным пистолетом.

Установка позволяет наносить покрытия из недорогих и недефицитных порошков дисперсностью менее 200 мкм, с преимущественным содержанием частиц разме- ром около 50 мкм. При нанесении покрытия ремонтируемая деталь нагревается очень незначительно, поэтому размеры зерна и структура металла ремонтируемой детали практически не нарушается,

Экспериментальная часть работы:

1. Ознакомиться с установкой «Димет-430» и полуоткрытой напылительной каме рой.

2. Подготовить подлежащую ремонту головку блока цилиндров с механическими повреждениями к напылению {очистить ее от масел и загрязнений в специальных растворах).

3. Очищенное изделие установить в полуоткрытую напылитёльную камеру, обо- рудованную эффективной системой удаления воздуха и пыли из зоны напыления.

4. Нанести (с помощью обслуживающего персонала) покрытие на дефектный уча- сток изделия.

5. Удалить на фрезерном станке избыток металла с обработанной поверхности.

6. Проверить качество восстановленных поверхностей; в случае сохранения де- фектов провести дополнительное напыление металла на эти места с последующим фрезерованием.

Содержание отчета: наименование лабораторной работы; перечень используе- мого оборудования, материалов; описание технологии нанесения металлического покрытия способом газодинамического напыления; заключение о качестве нанесенного покрытия. Контрольные вопросы

1. За счет чего происходит формирование металлического покрытия при газоди- намическом напылении?

2. В чем состоит технология газодинамического напыления?

3. Что представляет собой напыляемый порошок?

4. Как протекает процесс напыления?

5. Что представляют собой покрытия, получаемые способом газодинамического напыления?

6. От чего зависит адгезия напыленного слоя?

7. Каков диапазон значений адгезии напыленного слоя?

8. Каковы особенности технологии газодинамического напыления металла ?

9. Какие свойства имеют полученные покрытия?

Ю. В каких областях автосервисного производства эффективно используется газо- динамическое напыление ?

К работе на описываемом оборудовании допускается обслуживающий персонал, имеющий право работы с электроинструментом и сжатым воздухом (ква- лификационная группа по технике безопасности не ниже 3-й), прошедший обу- чение правилам и приемам работы у поставщика оборудования.