3. Способи нанесення металів

Газополум’яне напилення

У даному випадку джерелом енергії для нагрівання частинок присадного матеріалу є газокисневе полум'я. Для транспортування нагрітого напилювального порошку на зміцнювану поверхню використовують стиснене повітря або газокисневий струмінь. Як газ у практиці ремонтного виробництва найчастіше застосовують ацетилен або пропанбутан.

Розглянемо два основних способи газополум’янового напилення.

Зображено схему газополум’янового напилення, на якій подача порошкоподібного присадного матеріалу в зону полум'я здійснюється за рахунок інжекції струменем кисню. У процесі напилення порошок з місткості, закріпленої на пильнику, після відкриття клапана надходить до каналу пальника і захоплюється потоком транспортуючого газу. При виході із сопла пальника порошкоподібний матеріал потрапляє до зони газового полум'я, де обплавлюється. Надалі потоком газів, що згоряють порошок, що перебуває у тістоподібному стані, подається на відновлювану поверхню.

За другим способом порошкоподібний присадний матеріал подається з місткості безпосередньо у факел полум'я під дією сили ваги.

Перевага першої схеми газополум’яневого напилення полягаєу тому, що транспортування порошку до поверхнідеталівідбувається під дією струменя газу, а це зменшує ступінь окислення розплавлених частинок. В результаті підвищується якість напилюваного шару і міцність зчеплення його з основним металом.

Перевага другого способу зовнішньої подачі порошку полягає в простоті устаткування, можливості точного регулювання потужності полум'я та місця введення порошку у факел; відповідає потреба у транспортуючому газі.

Основна властивість, яка визначає експлуатаційну надійність деталей, відновлених напиленням - це міцність зчеплення нанесеного шару матеріалу з основним металом. Вона визначається, в першу чергу, станом відновлюваної поверхні деталі, швидкістю частинок та їх температурою, видом матеріалу.

Високочастотне напилення

За такого способу напилення матеріал покриття (дріт) переводиться в рідку фазу нагріванням струмами ВЧ. Розплав розпиляється струменем стисненого повітря.

Металізатор ВЧ має розпилювальну головку. Живлення індуктора апарата здійснюється від лампової ВЧ установки відносно невеликої потужності, наприклад. ВЧИ-4-10\0.44 або ВЧИ-25\0.44 (потужність відповідно 10 і 25 кВ. робоча частота 440 кГц).

Фізико-механічні властивості покриттів, нанесених ВЧ напиленням, значно вищі аналогічних властивостей покриттів, одержаних електродуговим напиленням, що пояснюється сприятливішими умовами плавлення матеріалу покриття (дроту). Коливання розмірів розпилюваних частинок і їх температура до перерізу конуса розпилу змінюється у вужчих межах, ніж тоді, коли застосовують електродугову металізацію. Тому вигоряння основних хімічних елементів зменшується у 4-6 разів, насиченість покриття оксидами - у 2-3 рази.

Менше окислення частинок покриття поліпшує умови змочування частинками відновлюваємої поверхні деталі. Тому за даного способу напилення міцність зчеплення частинок між собою і підкладкою підвищується. Крім того, конструкції апаратів для ВЧ напилення забезпечують розпилення металевих частинок у формі правильного конуса з малим кутом при вершині, що у підсумку забезпечує зменшення неефективних втрат матеріалу покриття (дроту).

До основних недоліків треба віднести порівняно невисоку продуктивність процесу, складність і високу вартість ВЧ лампових установок, які необхідно використовувати для живлення індуктора металізатора.

Плазмове напилення

При плазмовому нанесенні покриттів для розплавлення і перенесення порошку на відновлювальну (зміцнювану) поверхню деталі використовують теплові і динамічні властивості плазмового струменя.

Плазмове напилення ґрунтується на здатності газів за певних умов переходити в стан плазми, яка являє собою іонізований потік газу за високих температур. Найвищу температуру має аргонова плазма (15000...30000 ○С).

При збудженні електричної дуги під впливом високої температури, підвищеного тиску газів і термоемісії електронів з поверхні катода газ.

підведений у зону горіння дуги, іонізується. Поряд із позитивно й негативно зарядженими іонами в газі є електрони й нейтральні атоми, при зіткненні яких процес іонізації активізується. Плазма має високу електричну провідність, тому напруга в струмені плазми низька, а сила струму велика. Висока електрична провідність плазми сприяє утворенню навколо неї значного магнітного поля.

Магнітні силові лінії змушують плазму стискатися, внаслідок чого вона витягується й набирає форми шнура. Швидкість потоку плазми сягає 9000 м/с. а біля газового пальника - 90 м/с. Плазмоутворюючий газ, в якому немає кисню, дає змогу одержевати покриття без оксидів.

Детонаційне напилення

За цього способу напилення нагрівання і транспортування частинок порошкоподібного матеріалу на поверхню деталі здійснюється за рахунок енергії детонації газової суміші.

Детонаційне напилення в основному призначене для одержання стійкого до спрацювання покриття, що складається з карбідів і металевої зв'язки.

Високої температури і тиск, контакт частинок порошку з активним газовим середовищем, деформація частинок при зіткненні (співударянні) з поверхнею деталі сприяють проходженню різних фізико-хімічних процесів у напиленому шарі. Покриття, одержані детонаційним напиленням, мають високу щільність і міцність зчеплення з основним металом. Водночас температура нагрівання зміцнюваної деталі не перевищує 200 °С.

З. Зміцнення конденсацією металу з іонним бомбардуванням В основу цього процесу зміцнення поверхонь деталей покладено розпилення речовин за допомогою низьковольтної дуги постійного струму у вакуумній системі з контрольованим напуском газів. Для розпилення речовини мішень бомбардують швидкими частинками (звичайно позитивними іонами, газоіонне розпилення), в результаті чого з поверхні мішені вибиваються атоми, які осаджуються на розміщених поблизу поверхнях. У найпростішому випадку іонне розпилення роблять у тліючому розряді за допомогою подвійної схеми. У цій схемі мішень з розпилюваного металу - катод, на який подається потенціал у кілька кіловольт, а тримач підкладки - заземлений анод. За наявності іонізуючого газу і за високої напруги між електродами виникає автоелектронна емісія з катода і в міжелектродному просторі запалюється самостійний розряд.

У розглянутому випадку в процесі іонного розпилення катод виконує дві функції: є джерелом електронів, що підтримують процес існування тліючого розряду, і джерелом розпилювального матеріалу, який наноситься на деталь.

Контрольні питання

1. Суть напилення

2. Переваги і недоліки напилення

3. Способи нанесення напилення на деталь