Напыляемые материалы. Свойства напыленного слоя.
При восстановлении поверхностей деталей в качестве напыляемых материалов применяют проволоку сплошного сечения, порошковую проволоку и металлический порошок. При газопламенном напылении проволочных материалов для повышения прочности сцепления напыляемого покрытия с основным металлом на поверхность детали вначале наносят подслой, используя проволоку из молибдена, а затем основной слой, используя проволоку из стали 65Г.
При напылении порошковых материалов наибольшее распространение получили самофлюсующиеся твердые сплавы на основе никеля, покрытия из которых характеризуются высокой износостойкостью. К ним относятся порошки марок ПГ-10Н-01, ПГ-12Н-01, ПГМ2Н-02, ПГ-12Н-03, ПГ-12Н-04, ПГ-АНБ, ПГ-АН-9 и др. Для обеспечения требуемой прочности сцепления с основным металлом эти покрытия подвергают оплавлению при температуре 900... 1500 °С. Твердость покрытия достигается высокая. Так, при напылении порошком ПГ-АН-9 с непрерывным оплавлением покрытия твердость его составляет 51...56 НКСЭ.
В связи с высокой стоимостью и дефицитностью никеля выпускаются порошки из высоколегированных сталей марок ПР-10Р6М5 и ПР-М6ФЗ, которые после напыления и оплавления обеспечивают твердость 53...61 НКСЭ. Для устранения трещин и обломов у чугунных деталей применяются самофлюсующиеся порошковые сплавы марок НПЧ-1, НПЧ-2, НПЧ-3. К порошкам, не требующим оплавления, относятся ШЧ9Н-01, ПТ-НА-01, ПТ-19НВК-01, ПГ-19Н-01, ПГ-19М-01. Для снятия внутренних напряжений и повышения прочности сцепления покрытий восстанавливаемую деталь нагревают до температуры 90..Л80 °С, наносят подслой из порошка ПТ-НА-01 толщиной 0,10...0,15 мм и затем наносят основной слой.
При плазменном напылении для восстановления деталей применяют износостойкие порошковые сплавы на основе никеля или на основе железа с высоким содержанием углерода. Порошковые сплавы на основе никеля ПГ-СР2, ПГ-СРЗ, ПГ-СР4 обладают низкой температурой плавления (950... 1050 °С), высокой износостойкостью и свойством самофлюсования. Основной их недостаток - это высокая стоимость. Порошковые сплавы на основе железа с высоким содержанием углерода ПГ-С1, ПГ-ФБХ6-2, ПГ-С27 имеют низкую стоимость, высокую износостойкость, но они более тугоплавкие, температура их плавления 1250... 1300 °С. Кроме того, они не обладают свойствами самофлюсования. Поэтому на практике применяют композиционные смеси порошковых сплавов на основе железа с порошковыми сплавами на основе никеля, например: ПС-1 (50 % ПГ-СРЗ и 50 % ПГ-С1), ПС-2 (80 % ПЖ-5М и 20 % ПГ-СР4) и др.
Свойства плазменных покрытий значительно улучшаются введением в технологический процесс восстановления деталей операции оплавления покрытия. При этом повышаются прочность сцепления покрытия с деталью в 5,..10 раз, твердость поверхности до 50...54 ИКС, усталостная прочность на 20...25 % и износостойкость покрытия, исчезает пористость. Оплавление покрытия может выполняться ацетиленокислородным пламенем, плазменной струей, токами высокой частоты. Наибольшее распространение получило оплавление токами высокой частоты, которые обеспечивают локальный нагрев, не нарушающий термообработки всей детали.
При электродуговом напылении сначала напыляют подслой, используя молибден, вольфрам, никель, хром, их сплавы (например, проволоку Х20Н80, Х15Н60 и др.). Материал основного покрытия подбирают в зависимости от конкретных условий работы детали. Применяют электродные сварочные и износостойкие наплавочные проволоки Св-08Г2С, Нп-40, Нп-30Х13, Нп-ЗОХГСА и др.
Особенностью напыленных поверхностей является пористость. Наибольшую пористость имеют покрытия, полученные электродуговым напылением (15...20 %), наименьшую - полученные плазменным и детонационным напылением (5... 10 %). Поры покрытия хорошо удерживают смазку, что способствует повышению износостойкости деталей. Однако пористое покрытие имеет пониженную механическую прочность.
Особенности технологии напыления. Процесс нанесения покрытия включает следующие операции: очистку детали от загрязнений; механическую обработку восстанавливаемой поверхности; изоляцию поверхностей, не подлежащих напылению; придание шероховатости поверхности; при необходимости предварительный подогрев поверхности; напыление покрытия; удаление изоляции; контроль качества покрытия; механическую обработку напыленной поверхности.
Подготовка поверхности детали под напыление имеет большое значение для обеспечения прочного сцепления покрытия с основным металлом детали. Чугунные детали подвергают нагреву до температуры 250 °С в нагревательной печи до полного удаления масла из пор. Для получения правильной геометрической формы восстанавливаемой поверхности и равномерной толщины покрытия детали подвергают механической обработке - шлифованию или точению, обеспечивая после обработки напыленной поверхности толщину покрытия порядка 0,4...0,6 мм.
Прочность сцепления покрытия в значительной мере зависит от метода подготовки шероховатости поверхности детали. Для деталей, не испытывающих знакопеременные нагрузки, шероховатость создают нарезанием «рваной» резьбы, устанавливая режущую кромку резца ниже оси детали на 2...5 мм и вылет резьбового резца не менее 70... 100 мм. Для деталей с твердостью не более 350...400 НВ за один проход осуществляют косую накатку с углом насечки около 30° при радиусе вершин и впадин 0,2 мм и глубине насечки 0,6 мм. Закаленные поверхности подготавливают абразивно-струйной обработкой в специальных установках.
Перерыв между операциями подготовки и напыления должен быть минимальным и не превышать 2 ч. Участки детали» прилегающие к напыляемой поверхности, защищают экранами, пробками, заглушками. После нанесения покрытия деталь охлаждают на воздухе, удаляют изоляцию поверхностей и обрабатывают покрытие до требуемого размера.
При восстановлении деталей * напылением применяют специальные установки и аппараты. Для газопламенного напыления проволочными материалами служат установки МГИ-4А и МГИ-5-Для газопорошковой наплавки применяют горелки ГН-2, ГН-4 и аппараты 021-3 «Ремдеталь», 021-4 «Ремдеталь», 01-02-13 «Ремдеталь»-- Для газопорошковой наплавки изношенных поверхностей деталей также выпускаются специализированные посты 01-05-148 «Ремдеталь», 01-05-149 «Ремдеталь», 01-05-161 «Ремдеталь» и установки УГПТ, УПТР-1-1-78М, УУТР.
При плазменном напылении применяют специальные установки, которые включают в себя плазмотрон, порошковый питатель, пульт управления и источник питания. Наиболее широкое применение получили установки УМП-6 для напыления покрытий из порошковых материалов и УПУ-ЗД для напыления покрытий как из порошковых материалов, так и проволоки. Для электродугового напыления применяют ручные аппараты ЭМ-14, ЭМ-14М, стационарные аппараты ЭМ-12, ЭМ-15 и установки КМД-2,УЭМП-1.