5.11. Наплавка

Наплавка – процесс нанесения слоя металла на поверхности неметаллического изделия. Наплавку применяют для восстановления изношенных деталей и получения изделий с заданными свойствами поверхности: износостойкость, жаростойкость, кислотостойкость и др.

При наплавке, в отличие от сварки, в процессе участвует небольшое количество основного металла в связи с небольшой глубиной проплавления. Поэтому внутренние напряжения и деформации изделия незначительны.

Заданные свойства наплавленного слоя получают введением в него легирующих элементов.

При наплавке применяют:

- Наплавочную проволоку: Нп-25, Нп-40, Нп-85, Нп-50г;

- Покрытые электроды: ОЗН-250, ОЗН-300, Т-620;

- Флюсы: для получения легированного шва при наплавке углеродистой проволокой: ОСЦ-45, АН-20, АН-8, АНК-19;

-Порошковая проволока и лента ПП-АН120, ПП-АН122;

- Зернистые порошкообразные сплавы: сталинит М, Вокар, Висхом, сормайт и др.

Для наплавки применяют в основном дуговые виды сварки: ручную плавящимся и неплавящимся электродом, полуавтоматическую и автоматическую под слоем флюса, и в защитных газах. Наряду с дуговой применяют газовую, электрошлаковую, индукционную.

Недостатком газопламенной наплавки является более низкая производительность и увеличенная зона нагрева основного металла. В связи с этим газопламенная наплавка применяется для деталей небольших габаритов.

Техника наплавки должна обеспечить максимальную производительность, при этом должно быть хорошее формирование наплавленного слоя, позволяющее уменьшить припуски на механическую обработку:

- При наплавке плоских поверхностей целесообразно применять широкие валики, т.е. вести процесс с колебательными движениями;

- Наплавку тел вращения производят вдоль образующей или круговыми валиками;

- При наплавке зернистых порошков используют угольный электрод. При сварке металлическим электродом твердость наплавки понизится;

- При газопламенной наплавке, на предварительно нагретую поверхность направляют пламя, но не доводят основной металл до расплавления. Затем дают присадку и, расплавляя ее, наплавляют металл, добиваясь его растекания по всей поверхности. Также применяют флюсы;

- При газокислородной наплавке применяют также трубчатые наплавочные материалы. Они представляют собой стальные или никелевые трубки, заполненные смесью карбидов вольфрама с другими износостойкими материалами.

5.12. Напыление материалов

Для восстановления изношенных деталей и для нанесения на детали защитных и упрочняющих покрытий наряду с наплавкой используют различные способы напыления.

Сущность всех видов напыления одинакова: они основаны на нагреве мелких частиц напыляемого материала и переносе их на поверхность изделия – подложки (основного материала). Соударяясь с подложкой, нагретые частицы закрепляются на ней и формируют покрытие. Чем больше скорость частиц, тем выше качество покрытия (его плотность и прочность сцепления с основой). Материалом покрытия могут быть металлы, керамика, полимеры. Можно создавать многослойные покрытия из слоев различного состава.

К основным способам напыления относятся: газопламенное и плазменное напыление, электродуговая металлизация, а также детонационное и вакуумное напыление.

Основы процесса металлизации напылением.

Процесс металлизации протекает в 4 фазы:

1. расплавление распыляемого металла;

2. отрыв и распыление расплавленного металла;

3. полет частиц на напыляемую поверхность, соединение с нею и соединение частиц между собой.

Для расплавления распыляемого металла используют следующие источники тепла:

- газо-кислородное пламя (в качестве горючего применяется ацетилен, пропан и реже водород);

- электрическую дугу (дуга возбуждается в металлизаторе между двумя проволоками. Эти проволоки расплавляются и затем распыляются и выдуваются сжатым воздухом);

- применяют также индукционный нагрев (однако он требует относительно больших затрат на оборудование и аппаратуру);

- электрический контактный нагрев (осуществляется в аппаратах, снабженных тиглем для расплавленного металла. Металл подается в тигель в расплавленном виде, а затем в форсунку. Применяется для специальных целей с металлами, имеющими низкую температуру плавления);

- плазменную струю особенно целесообразно применять для получения покрытий из окислов и карбидов металлов с высокой температурой плавления.

Отрыв и распыление расплавленного металла осуществляют в основном сжатым воздухом. Защитные газы применяются в ислючительных случаях. Для распыления расплавленного металла необходим расход воздуха 10-60 м³/час. Он зависит от конструкции распылительного сопла. Причем электродуговые аппараты нуждаются в большем расходе воздуха (~40-60 м³/час). Такой большой расход газа является также причиной того, что защитные газы применяют очень редко. Благодаря ускорению, которое летящие частицы получают на выходе из сопла, скорость их полета составляет 60-250 м/сек.

В момент удара о поверхность частицы распыляемого металла мгновенно охлаждаются под действием газоносителя, воздуха и за счет теплоотдачи холодной поверхности.

Скрепление металлических частиц с основой происходит за счет механического сцепления, возможной адгезии, сил усадки и частичного приваривания.

Технология металлизации.