4. Напыление деталей.
В последние годы для нанесения на детали защитных и упрочняющих покрытий, а также для восстановления изношенных поверхностей широкое применение нашло применение различных способов напыления. Все они основаны на нагреве мелких частиц напыляемого материала до высоковязкого или расплавленного состояния и переносе их на поверхность изделия. Соударяясь с поверхностью изделия частицы, закрепляются на ней и формируют покрытие. Чем больше скорость частиц, тем выше качество покрытия – его плотность и прочность сцепления с основой.
Данным способом можно создавать многослойные покрытия из слоев различного состава. Расход материалов при напылении невелик, т.к. подложка не плавится и не разбивает материал покрытия. Материалом покрытия могут быть металлы, керамика, полимеры. Подложкой – металл, стекло, ткани и др. К основным способам напыления относятся: газопламенное напыление, плазменное напыление, электродуговая металлизация, детонационное и вакуумное напыление.
Дуговая металлизация основана на горении дуги между двумя плавящимися электродами, подаваемыми под углом друг к другу. Капли металла сдувают воздухом или другим газом на подложку. Диаметр проволоки 1,5-3 мм. Источник питания дуги – сварочный выпрямитель. Обычно металлизатор закрепляется на стенке или держится в руках. Метод используется главным образом для нанесения цинковых и алюминиевых покрытий рис. 14.8.
При газопламенном напылении плавление наносимого материала осуществляется при помощи кислородно-ацитиленового, либо кислородно-пропанового пламени. Расстояние от горелки до детали 10-15 см. Температура пламени невысока.
Рис. 14.8. Схема электродугового металлизатора: 1 – электроды; 2 - электрические провода; 3 – подающие ролики; 4 – наконечник; 5 – воздушное сопло; 6 – электрическая дуга
Плазменное напыление является логическим продолжением технологии газопламенного напыления; оно отличается более высокой температурой и скоростью газовой струи. Высокая температура плазмы позволяет наносить покрытие из всех материалов, которые не успевают разложиться или сгореть в плазменной струе. Поэтому при плазменном напылении шире круг напыляемых материалов и выше качество покрытия.
Однако во всех случаях качество покрытия сильно зависит от качества подготовки поверхности или подложки детали. Поэтому подготовка поверхности включает: обезжиривание, удаление окислов, придание шероховатости и др.
Способ детонационного напыления основан на разгоне порошка при взрыве кислородно-ацетиленовой смеси в составе специальной установки. Скорость частиц порошка увеличивается до 600-1000 м/c. Сталкиваясь с поверхностью подложки, частицы нагреваются до 4000 С. Высокая скорость частиц, их высокая температура обеспечивает получение прочных и плотных покрытий. Общая толщина наносимого слоя 0,25-0,3 мм. Однако дорогое оборудование, сложность его эксплуатации сдерживает его широкое применение. Применяется для повышения жаро и теплостойкости деталей и т.д.
Вакуумное напыление имеет две разновидности: термическое напыление и ионное осаждение. При термическом напылении металл нагревается в вакууме до температуры, при которой давление его паров около 1 Па. На пути потока паров помещают подложку (деталь) и пары конденсируются на ней. Этим способом получают коррозионно-стойкие покрытия толщиной до 100 мкм с хорошей адгезией с основой.
Ионное осаждение заключается в том, что пары осаждаемого металла или сплава ионизируются в плазме тлеющего разряда, в котором катодом служит испаряемый материал, а анодом подложка. Пары металла попадают в плазму инертного газа под давлением 0,1-1 Па. При этом происходит ионизация паров, ионы ускоряются электрическим полем и поток ионов осаждается на детали или подложке. Достоинства метода: возможность ионной очистки поверхности непосредственно перед напылением, плотность и однородность покрытия, хорошая адгезия (сцепление) покрытия с основной деталью.
Преподаватель отвечает на вопросы по материалам лекции и объявляет задание на самоподготовку: повторить материалы курса «Материаловедение и технология материалов» и подготовиться к зачету. Самостоятельно проработать вопрос: Технология получения изделий из пластмасс и резины.
1.Напыление деталей.