Технологічні основи проведення монтажних робіт

 

В процесі газополуменевого напилення, плавлення порошкового матеріалу  або дроту відбувається під дією тепла, яке виділяється під час згоряння суміші кисню і горючого газу (ацетилен, пропан-бутан тощо). Струмінь стиснутого повітря або інертного газу, оточений нагрівальним полум’ям, розпилює матеріал у вигляді дрібних частинок на підготовлену поверхню.

Дріт  подається в середину газового полум’я  вздовж його осі механізмом подачі електродного дроту (рис. 6.11). Подача порошкового  матеріалу здійснюється безпосередньо  в факел полум’я під дією сили ваги або за допомогою транспортувального газу.

 

 

Рис. 6.11. Схема розпилювальної головки  для газополуменевого напилення  за допомогою дроту: 1 – подача горючого газу з киснем; 2 – дріт; 3 – ролики для подачі дроту; 4 – подача стиснутого повітря; 5 – штуцер; 6 – газозмішувач; 7 – газовий конус; 8 – сопло; 9 – повітряний ковпак; 10 – розпилювальна  головка

 

Плазмове  напилення полягає у тому, що метал, розплавлений плазмовим струменем  розпилюється і наноситься на відновлювану поверхню тими ж газами, які застосовуються для плазмоутворення і захисту.

В спеціальних плазмотронах плазма утворюється  за рахунок продування газу через  електричну дугу. В циліндричний корпус плазмотрона (рис. 6.12) вмонтований електрод з тугоплавким наконечником (з  вольфраму). Для збудження електричної  дуги міжелектродний проміжок замикають, як правило, короткочасним високочастотним  іскровим розрядом високої напруги. Одночасно в камеру плазмотрона  подають під тиском плазмоутворювальний  газ. В результаті цього в камері плазмотрона починається процес стійкого горіння дуги з виділенням значної кількості тепла. Газ  нагрівається, іонізується і виходить з сопла плазмотрона у вигляді  плазмового струменя.

 

Рис. 6.12. Схема плазмотрона: 1 – отвір для подачі порошку; 2 – електрод; 3 – ізолююча прокладка; 4 –корпус; 5, 7 – отвори для входу  і виходу води; 6 – отвір для  входу газу;  8 – сопло

В якості плазмоутворювальних газів  служать аргон, азот, гелій, а в  якості присадних матеріалів – електродний  дріт або спеціальні порошки.

Для запобігання руйнування плазмотрона  сопло і камера охолоджується  проточною водою крізь сорочку  охолодження.

Катодом служить електрод. Анодом – деталь, сопло, деталь і сопло одночасно. В першому випадку плазмова дуга називається відкритою, в другому  – закритою і в третьому –  комбінованою.

Плазмове  напилення застосовують для нанесення  покриттів з різноманітними захисними  властивостями шляхом нанесення  тугоплавких металів, твердих сплавів  або окислів металів, а також  неметалевих матеріалів з високою  температурою плавлення.

 

Для всіх видів газотермічного напилення  технологічний процес складається  з таких основних операцій: підготовка поверхонь деталей до напилення, нанесення покриття і обробка  деталі після нанесення.

Підготовка  поверхні деталі до напилення складається  з наступних операцій: очищення і  знежирювання від бруду, масляних і  смолистих відкладень; обробка поверхні для надання необхідної шорсткості; захист поверхонь, які не підлягають обробці.

Для очищення від забруднень застосовують миття у синтетично-мийних розчинах з наступним знежирюванням за допомогою розчинників. Особливу увагу  звертають на очищення отворів, каналів, канавок і т.д.

Проводять попередню механічну обробку  для виправлення геометрії відновлюваної  поверхні і забезпечення необхідної товщини напиленого шару з урахуванням  припуску на обробку. Вибір способу  обробки залежить від форми і  поверхневої твердості деталі, розміру  і характеру спрацювання, умов її роботи.

  Достатня міцність зчеплення  з основою деталі досягається  створенням необхідної шорсткості  поверхні, яка може бути виконана  наступними способами: струменево-абразивною  обробкою, нарізанням „рваної”  різьби, накатуванням тощо.

Струменево-абразивну  обробку проводять в спеціальних  камерах різних моделей. Рекомендований режим обробки: тиск стиснутого повітря  – 0,3-0,6 МПа; відстань сопла до поверхні деталі – 50-      100 мм; кут  нахилу струменя абразиву до поверхні – 45-70°. В якості абразивних матеріалів застосовують електрокорунд або металевий дріб. Поверхня деталі, оброблена струменем абразиву, повинна мати рівномірний матовий відтінок. Шорсткість поверхні після обробки повинна становити 10-60 мкм залежно від матеріалу деталі.

„Рвану” різьбу (рис. 6.14) нарізають на токарному  верстаті при вильоті різьбового різця не менше 70-100 мм і вертикальному  зміщенні різальної кромки на 1,5-5 мм в залежності від діаметру деталі. Частота обертання деталі – 130-140 хв^-1.

 

Рис. 6.14. Підготовка поверхні методом нарізання „рваної” різьби: 1 – зняття спрацьованого шару; 2 – підготовка поверхні зчеплення

 

Поверхні  деталі, які не підлягають відновленню, захищають щільним картоном або  кожухами з листової сталі. Отвори, пази, шпонкові канавки закривають графітовими пробками або різноманітними заглушками.

Поверхні  деталі, на які наноситься покриття, і прилеглі до неї ділянки на відстані 15-20 мм додатково знежирюють розчинником  і протирають матерією або обдувають  стиснутим повітрям. Для уникнення  окислення поверхні, час між підготовкою  до напилення і самим напиленням не повинен перевищувати 2 год.

Циліндричні поверхні деталей напилюють на токарних верстатах, а плоскі – в спеціальних  камерах. Для кожного способу  газотермічного напилення встановлені  рекомендовані режими нанесення  покриттів, які впливають на зносостійкість і твердість покриття.

Порівняно з іншими способами напилення  плазмова металізація відрізняється  підвищеною продуктивністю і дозволяє отримувати покриття з незначною  пористістю і низьким вмістом  окислів. Міцність зчеплення майже  в 2 рази перевищує міцність зчеплення  при газовому напиленні.

Для різних груп деталей розроблені рекомендації з вибору оптимального способу газотермічного напилення.

Відновлені  поверхні деталі підлягають контролю. З метою виявлення дефектів сколювань, відшарувань проводять контроль зовнішнім оглядом. Вимір товщини  напиленого покриття здійснюють за допомогою  вимірювальних інструментів (штангенциркуль, мікрометр, товщиномір та ін.). Додатково  визначають експлуатаційні характеристики: міцність зчеплення, пористість, твердість, корозійну стійкість і ряд  інших спеціальних властивостей залежно до призначення покриття.

 

За  необхідності напилений шар піддають звичайній механічній обробці.

 

6.5. Відновлення  деталей гальванічними покриттями

 

Ремонт  деталей гальванічними покриттями полягає в електролітичному осадженні  металу на попередньо підготовлену поверхню. Суть електролітичного нарощення  металу полягає у наступному. В ванну 1 (рис. 6.16) заливають електроліт 2. Для здійснення електролітичного осадження металу в електроліт вводять металеві провідники (електроди), з’єднані з джерелом електричного струму. Електрод, з’єднаний з додатнім полюсом джерела струму, називається анодом 3, а електрод, з’єднаний з від’ємним полюсом – катодом 5.

Рис. 6.16. Схема установки  для електролітичного осадження  металу: 1 – ванна; 2 – електроліт; 3 – анод; 4 – реостат; 5 – катод (деталь)

Під час проходження постійного електричного струму відбувається процес електролізу. Позитивно заряджені іони (катіони) починають рухатися до катода 5, а  негативно заряджені іони (аніони) – до анода 3. Катодом виступає деталь, а анодом – металеві пластини, стержні  або інші конструктивні форми.

В процесах з нерозчинними анодами (наприклад, при хромуванні) на катоді (деталі) осаджується  метал (хром), отриманий за рахунок  дисоціації електроліту, який містить  солі хрому у вигляді хромового  ангідриду. Поповнення електроліту  іонами металу відбувається шляхом додавання  в електроліт речовини, яка містить  цей метал.

В процесах з розчинними анодами (наприклад, при залізненні) осаджуваний на деталі метал отримується додатково  за рахунок розчинення анода, який виготовляється з цього металу.

Слід  мати на увазі, що властивості нанесених  гальванічних покриттів (металів) відрізняються  від властивостей тих же металів, одержаних металургійним шляхом.

Параметри, які характеризують електроліз, ґрунтуються  на законах Фарадея і визначають основні технологічні режими електролітичних  покриттів.

Теоретична  маса речовини m_т, яка виділяється на катоді, пропорційна кількості електроенергії, яка пройшла через електроліт

, г                                                       (6.21)

де с – електрохімічний еквівалент речовини, яка виділяється на катоді, г/(А×год.);

І – сила струму, А;

t – тривалість електролізу, год.

Відношення  дійсної кількості отриманого металу (m_д) до теоретично можливого називається виходом металу за струмом h

, %                                                     (6.22)

Умови електролізу обумовлюються складом  і концентрацією електроліту  і режимом процесу. Останній характеризується основним показником – густиною струму D

, А/дм²                                                       (6.23)

де І – сила струму, А

S – площа поверхні електрода, дм².

Розрізняють катодну D_к та анодну D_а густина струму.

Товщина осадженого металу на катоді h описується залежністю

, мм                                           (6.24)

де g – густина осадженого металу, г/см³.

Розмірність параметрів: с – г/(А×год.); D_к – А/дм²; t – год.; h_к – %.

Розрізняють способи нанесення гальванічних покриттів в стаціонарних ваннах або в обертових барабанах  та безваннового.

Стаціонарна ванна виконується у вигляді  ємності прямокутної форми і  має нагрівальний пристрій (за необхідності), катодні та анодні штанги, бортові  відсмоктувальні трубки для видалення  шкідливих випаровувань. Внутрішня  поверхня ванни футерується кислотостійкими  матеріалами.

Для безваннового способу створюють  місцеву електролітичну комірку (ванночку) для поверхні, яка підлягає покриттю (рис. 6.17). Деталь і анод підключають  до джерела струму.

Для інтенсифікації процесу нанесення  гальванічного покриття електроліт можуть прокачувати насосом з  визначеною швидкістю через простір  між поверхнею, яку покривають і  анодом (проточний спосіб) або подавати струминами в простір між електродами  крізь отвори спеціальної насадки (струминний спосіб).

 

Рис. 6.17. Схема місцевого залізнення: 1 – деталь; 2 – підставка; 3 – розсувна розпірка; 4 – стакан; 5 – електроліт; 6 – ущільнення; 7 – анод; 8 – кільце; 9 – випрямляч

 

Спосіб  електролітичного натирання полягає  в тому, що електричне осадження  відбувається під час проходження  постійного струму через невелику ванночку, яка утворюється в зоні контакту деталі з анодом, оберненим адсорбуючим, просоченим електролітом матеріалом (рис. 6.18). Продуктивність процесу і якість покриття підвищується за рахунок постійного поповнення електроліту і обертання  анода.

Технологічний процес нанесення гальванічних покриттів  включає наступні операції: підготовки поверхні основного металу, нанесенні  гальванічного покриття і наступної  обробки.

Підготовка  поверхні основного металу є відповідальною і трудомісткою операцією, від якої залежить якість отриманого покриття. Крім того під час вибору операцій підготовки поверхні необхідно враховувати  призначення деталей, умови і  термін їх експлуатації.

Для видалення з поверхні слідів спрацювання  і надання їй необхідної шорсткості проводять механічну обробку. До видів механічної підготовки поверхні деталей перед нанесенням покриття відносять: шліфування і полірування, галтування, крацювання, струминну  обробку піском або дробом.

Шліфування  – обробка поверхні деталей абразивними  інструментами.

Рис. 6.18. Схема електролітичного натирання  обертовою анодною головкою: 1 –  випрямляч;   2 – реостат; 3 –  свердлильний верстат; 4 – установка  для подачі електроліту; 5 – піддон; 6 – анодна головка; 7 – деталь; 8 –  патрон; 9 – кран для подачі електроліту; 10 – щіткотримач

Полірування – видалення найменших нерівностей  поверхні до отримання дзеркального блиску в результаті перерозподілу  виступаючих частинок металу в заглиблення  за рахунок теплоти, що виділяється  під час тертя.