ГЛАВА 2
ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Для решения поставленных задач был разработан план исследований (рис. 2.1).
Основное внимание в исследованиях было уделено влиянию технологических
факторов процесса полирования лепестковыми кругами на параметры состояния
поверхностного слоя плазменных покрытий и их эксплуатационные свойства.
Исследования кинематики процесса полирования деталей с покрытиями открывают
большие возможности по повышению производительности обработки и улучшению
качества поверхностного слоя. Необходимо также учитывать влияние пористости
покрытий на шероховатость обработанной поверхности, которая может сказаться на
качестве поверхностного слоя, и эксплуатационных свойствах деталей.
Для поставленных задач были разработаны соответствующие методики, проведения
испытаний свойств поверхностного слоя деталей с плазменными покрытиями после
полирования лепестковыми кругами из алмазных лент.
2.1. Общие условия проведения эксперимента
В результате анализа номенклатуры деталей, подлежащих восстановлению и
упрочнению, требуемых физико-механических свойств наносимых покрытий, а также
учитывая отечественный и зарубежный передовой опыт и перспективы развития
метода газотермического напыления, был выбран плазменный способ нанесения
покрытий из порошковых износостойких сплавов. Этим способом можно наносить
различные материалы и получать покрытия с широким диапазоном
физико-механических свойств на деталях различных размеров и конфигураций.
Рис. 2.1. План экспериментальных исследований
Из анализа данных технической литературы [24, 43, 141] и номенклатуры
выпускаемых отечественной промышленностью материалов для плазменного напыления
были выбраны и использовались в работе следующие порошковые сплавы (табл.
2.1).
Материалы сплавов ХВС-3, ХВС-7 представляют собой нержавеющую сталь,
упрочненную карбидами хрома и ванадия, и предназначены для напыления износо- и
коррозионностойких покрытий взамен самофлюсующихся хромоникелевых сплавов
(ПГ-СР3, ПГ-СР4). Материал ПН85Ю15 относится к интерметаллическому соединению и
используется, как износостойкое покрытие, а также для восстановления изношенных
поверхностей.
Выбор типа износостойких покрытий обусловлен достаточно широким
распространением этих сплавов. Основными преимуществами их являются высокая
износо- и коррозионная стойкость, относительно невысокая стоимость. Материалом
подложки, на которую наносят износостойкие покрытия, может служить сталь
различных марок. Для исследований были выбраны стали марок Cт.3, 40Х и 45, из
которых делаются основные детали, работающие при небольшой скорости трения и
среднем удельном давлении: валы, нежесткие втулки, вилки, направляющие и другие
детали средних размеров и сложной конфигурации.
Для нанесения покрытий на поверхности образцов использовался полуавтомат,
изготовленный на базе установки для плазменного напыления УМП–6 и
токарно-винторезного станка модели 1К62.
Напыление осуществлялось на предварительно подготовленную поверхность образцов
с наружным диаметром 50 мм. Режимы напыления плазменных покрытий
соответствовали рекомендациям [24] и приведены в табл. 2.2.
Все экспериментальные исследования по обработке напыленных покрытий
производились на круглошлифовальном станке модели 3Б12 (рис. 2.2) с применением
СОТС.
Для предварительной обработки покрытий использовали алмазные круги 1А1
300х16х3х127 зернистостью 125/100–100 % концентрации на связках В11.
Таблица 2.1
Химический состав и твердость напыленных материалов
Марка сплава
Химический состав, %
HRC
Fe
Ni
Сr
Si
Al
ХВС-3 (ПР15Х12Ф6Д)
ТУ 14 127 161-80
Осн.
1,5
12
6,5
<55
ХВС-7 (ПР29Х14Ф12Д)
ТУ 14 127 161-80
Оcн.
2,9
14,5
12
<55
ПГ-СР3
ГОСТ 21448–75
1–5
Осн.
0,8–1,2
16–18
3,8–4,5
2,9–4
>55
ПГ-СР4
ГОСТ 21448–75
<5
Осн.
0,6–1,0
13–17
3–5
2,5–4
55–60
ПН85Ю15
ТУ 14 1 3282–81
0,2
Осн.
0,07
12–15
45–50
Таблица 2.2
Режимы напыления плазменных покрытий
Параметры режима
Значение параметров
1. Сила тока дуги, А
2. Напряжение дуги, В
3. Дистанция, мм
4. Угол атаки, град
5. Давление аргона, кПа
6. Давление азота, кПа
7. Толщина напыляемого слоя, мм
320–360
60–75
120
90
300
100
0,8–1,0
Рис. 2.2. Общий вид круглошлифовального станка мод. 3Б12, на котором
проводились исследования (1):
2 — лепестковый круг;
3 — образцы;
4 — электронный блок;
5 — фотоэлектрический преобразователь
Финишную обработку проводили лентами АЛШБ 1920х20 АС2 50/40-4 В3-06 и
лепестковыми кругами 1А1 200х15х5х75 АС2 50/40-4 на связках В3-06, В3-10 и
опытной полимерной.
На рис. 2.3 приведена классификация основных видов полировальных лепестковых
кругов [26, 110].
Технологический процесс изготовления лепестковых кругов включает следующие
операции:
— формирование шлифовальной шкурки;
— разрезание шлифовальной шкурки на полосы, равные ширине лепестка, с
использованием механических дисковых ножниц;
— вырубка из пакетов этих полос профиля лепестков на гидравлическом прессе в
специальном штампе;
— сборка инструмента в приспособлении [142].
Рис. 2.3. Основные виды полировальных лепестковых кругов
Круги изготавливаются как с использованием арматуры, так и без нее.
Сборка без арматурных кругов производилась в прессформах (рис. 2.4). Прессформа
состоит из корпуса, пальца, крышки, шайбы и болта. При снятой крышке в корпусе
помещаются лепестки. Затем после установки крышки