Подготовка к напылению

При газотермическом напылении защитных покры­тий основной задачей является получение прочного сцепления материала покрытия с материалом основы. Независимо от способа нанесения покрытий необходимое условие для этого — подготовка поверхности основно­го материала путем удаления загрязнений и актива­ции поверхности основы. Так устраняются барьеры, препятствующие контакту частиц напыляемого матери­ала и детали. К технологическим приемам активации относятся повышение шероховатости поверхности, де­формирование поверхности основы для создания напря­женного состояния, предварительный нагрев изделия [38-40].

Для очистки и активации используют механическое, химическое и термическое воздействие. В свою очередь механическое воздействие подразделяется на три вида: обработка поверхности детали струей газа (обдув); струей жидкости; твердым материалом, который может быть компактным (резец, ролик) и дискретным (щетки, зерна абразивного круга, частицы абразива).

Химическое воздействие осуществляют в основном жидкостями, в качестве которых применяют органиче­ские и неорганические (кислотные, щелочные, соле­вые) реагенты. При термическом воздействии используют нагретый газ (неподвижный и движущийся), ионизированный газ (ионы, электроны), излучение (инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый диапа­зоны), для этого можно использовать лазер.

Наиболее универсальный вид струйно-абразивной очистки поверхности металла — способ дробеструйной обработки, который является наиболее про­изводительным и экономичным. Он применяется для очистки деталей сложной формы из всех материалов, используемых в машиностроении. В качестве абразива применяется любой абразивный материал.

Для очистки литых деталей простой формы и неко­торых видов листовых деталей используют дробеметный способ обработки, преимуществами которого являются малая энергоемкость и низкая трудоемкость. Дробеметная очистка примерно в 10 раз производи­тельнее дробеструйной. Процесс протекает в автомати­ческом режиме, это является и недостатком, так как детали сложной конфигурации с внутренними полостя­ми не очищаются.

Успешно используется гидроабразивная обработка, при которой абразив находится во взвешенном состоянии в жидкой среде, что предотвращает попада­ние вредной пыли в рабочее помещение. При обработ­ке этим способом производительность труда по сравне­нию с дробеструйным ниже на 15—20 %.

К другим способам абразивной подготовки поверх­ности относится очистка металлическими щетками, при которой снимается слой 0,5—2 мм и обес­печивается высокое качество поверхности с шерохова­тостью 10—50 мкм.

Удаление загрязнений, получение шероховатостей по­верхности и ее нагрев до 473—573 К достигаются погру­жением детали в псевдоожиженный слой абразива.

Для обеспечения высоких технологических показате­лей абразивные материалы должны удовлетворять следу­ющим требованиям: геометрические параметры и физи­ко-механические свойства абразивных зерен должны соответствовать материалу очищаемой поверхности и тре­бованиям технологического процесса к качеству очищае­мой поверхности; абразив должен обеспечивать высо­кую производительность процесса и быть износостойким.

Применяемые в промышленности абразивные мате­риалы делят по физико-механическим свойствам на четыре группы: металлическая дробь, литая или коло­тая из различных материалов (чугун, сталь), дробь рубленая из проволоки и отходов листового проката, стружка (медная, алюминиевая, латунная и т.д.); ис­кусственные — стеклянные шарики, карбид кремния (карборунд), окись алюминия (электрокорунд), дробле­ный шлак; минеральные — дробленый гранит, кварц и т.д.; органические — дробленые скорлупа орехов, косточки абрикосов, вишен, опилки твердых пород де­рева и т.д.

Абразивные зерна, сочетающие большую твердость с высокой износостойкостью, имеют и высокие абра­зивные свойства, поэтому наиболее широко использу­ются в промышленности материалы первой группы, так как они соответствуют этим требованиям. Матери­алы второй и третьей групп применяются в основном для получения высокой чистоты обрабатываемой по­верхности. Материалы четвертой группы, твердость ко­торых ниже, чем обрабатываемого материала, приме­няют для обработки поверхности без изменения ее геометрических размеров.

При подготовке поверхности деталей типа тел вра­щения для нанесения покрытий значительной толщины (0,5 мм и более) самым распространенным способом является нарезание рваной резьбы, которое обеспечи­вает повышенную прочность сцепления при сдвиге по­крытия. Для этого используют обычный резьбовой ре­зец с углом при вершине 55—60°. Вершина угла должна иметь радиус закругления 0,3—0,5 мм, угол резания — 80°, передний угол резца равен нулю или отрицателен (2—5°). Резец устанавливают в резцедер­жателе с вылетом 100—150 мм. Для получения необ­ходимой шероховатости режущую кромку смещают ни­же оси детали. Вибрация резца вызывает дробление металла на обрабатываемой поверхности, что приводит к шероховатости. При нарезании рваной резьбы диаметр детали несколько увеличивается из-за выдавливания металла (при глубине рваной резьбы 0,5 мм и шаге 0,6—0,7 — на 0,2—0,3 мм). Рекомендуются следующие значения шага рваной резьбы: при диаметре детали до 20 мм — 0,5 мм, при 25—50 — 0,8—1,0, при диаметре 60—100 мм — 1,5 мм. Нельзя применять охлаждающие жидкости. Рваную резьбу нарезают за один проход.

При подготовке к напылению наружных гладких цилиндрических поверхностей незакаленных деталей из материала, твердость которого не превышает 35 HRC, часто применяют косую сетчатую накатку. Проч­ность сцепления напыленного покрытия с основным металлом при испытаниях на сдвиг после такой обра­ботки резко возрастает, достигая 100 МН/м². Устало­стная прочность напыленного образца практически не изменяется. Применять накатку с горизонтальной на­сечкой не следует, так как возникает опасность появ­ления в напыленном металле трещин по выдавливае­мым рифлениям вследствие внутренних напряжений.

Термическая подготовка газовыми разрядами и ионной бомбардировкой проводится в вакууме и позволяет очистить и активировать поверх­ность детали путем нагрева. Активацию нагревом можно осуществлять пламенем газовой горелки, при этом поверхность детали нагревают до 393—423 К.

Цель подготовки детали к нанесению защитного покрытия может быть достигнута за счет предвари­тельного напыления молибдена или композиции ни­кель—алюминий. В результате получают тонкий подслой с шероховатой поверхностью, на которую напы­ляют другой материал с необходимыми эксплуатацион­ными свойствами. Подслои указанного состава широко используют при нанесении покрытий на углеродистую или коррозионно-стойкую сталь. Они повышают проч­ность сцепления защитных покрытий с основой и име­ют обычно толщину около 0,05—0,13 мм.

Дата добавления: 2015-05-06