РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Общий методический подход. Этапы экспериментальных исследований
Общая схема исследований представлена на рис. 2.1. Она была составлена,
используя комплексный подход по определению физико-механических свойств
покрытий и оптимизацию технологического процесса электроконтактного припекания
напыленных покрытий (ЭКПНП).
Общая методика исследований состояла в следующем:
На первом этапе, на основании обзора литературы и патентно-информационных
исследований дан анализ методов газотермического напыления, показаны их
достоинства и недостатки. Предложены пути устранения этих недостатков и выбран
наиболее перспективный и технологичный механо-термический метод –
электроконтактное припекании. С целью доказательства возможности и
целесообразности использования электроконтактного припекания для повышения
плотности и прочности сцепления напыленных покрытий для исследований выбраны
газопламенный и электродуговой методы напыления как самые низкостоимостные.
На втором этапе дана характеристика выбранного для экспериментальных и
технологических исследований оборудования, материалов, предложены методики
исследования процесса нагрева и определения свойств покрытий. Использовались
надежные и неоднократно апробированные методики металлографического,
рентгеноструктурного и спектрального анализов, определения пористости,
прочности сцепления, износостойкости. Предложена расчетно-экспериментальная
методика для определения комплекса механических свойств композиции
«основа-покрытие».
На третьем этапе изучались особенности формирования покрытий (уплотнения и
нагрева). Получены аналитические зависимости, которые установили связь
относительной площади контакта с пористостью, прочностью сцепления и давлением
припекания. Теоретически исследовалось распределение температуры, полученные
теоретические данные были сопоставлены с результатом эксперимента. Получена
зависимость, показывающая связь температуры с технологическими параметрами
процесса и позволяющая выбрать оптимальные режимы нагрева, обеспечивающие
осуществление процесса ЭКПНП при температурах (0,8…0,9)Тпл.
Четвертый этап исследований заключался в определении свойств напыленных
покрытий после упрочнения электроконтактным припеканием и влияния на них
технологических параметров ЭКП. Была определена область оптимальных значений
параметров ЭКП, при которых достигается максимальная прочность и минимальна
пористость напыленных покрытий. Определялась структура, химический состав и
физико-механические свойства покрытий. Дан сравнительный анализ структуры и
физико-механических свойств покрытий, полученных ЭКПНП и напылением.
На пятом этапе по результатам исследований разработан технологический процесс
электроконтактного припекания напыленных покрытий и даны практические
рекомендации по применению предлагаемой технологии при восстановлении деталей
типа «вал». Дана их технико-экономическая оценка.
2.2. Применяемое технологическое оборудование
С целью исследования процесса электроконтактного припекания напыленных
покрытий, использовался комплект оборудования, в который входили: установки для
напыления и электроконтактного припекания.
2.2.1. Оборудование для напыления покрытий.
В состав комплекта технологического оборудования для напыления покрытий входит:
дробеструйная камера с дробеструйным пистолетом; оборудование для
электродугового напыления (рис.2.2); источник питания ВДУ - 505, ТУ 16 -
739.303 – 82; оборудование для газопламенного напыления (рис.2.3).
Оборудование для электродугового напыления разработано Физико-механическим
институтом НАН Украины (г. Львов). Оно монтируется на суппорте
токарно-винторезного станка 16К20 (рис.2.2) и состоит из приводного механизма,
механизма подачи и системы распыления. В приводной механизм входит
электропривод (двигатель переменного тока) и одноступенчатый червячный редуктор
с горизонтальной приводной осью. Система распыления представляет собой головку
с направляющими наконечниками и соплом, в которую подаются две проволоки и
воздух под рабочим давлением. Принцип роботы металлизатора ЕМ-14 состоит в
непрерывной подаче двух проволок в распылительную головку, где между ними горит
дуга. Расплавленный дугой материал проволок направленным потоком сжатого
воздуха переносится на подготовленную поверхность металла.
Рис.2.2. Установка для электродугового напыления с металлизатором ЕМ - 14.
Оборудование для электродугового напыления характеризуется следующими
параметрами: напряжение - 18…36 В, сила тока - 50…600 А, мощность дуги - 5…20
кВт, расстояние от сопла до напыляемой поверхности (дистанция напыления) –
50…200мм, скорость продольного перемещения металлизатора – 5…10 мм/об, частота
вращения вала - 0…60 об/мин, давление сжатого воздуха (распыляющего газа) –
0,35…0,5 МПа, расход сжатого воздуха (распыляющего газа) – 60…150 м3/час,
диаметр проволоки 1,6…2,0 мм, скорость подачи проволоки - 0,05…0,35 м/с.
Процесс газопламенного напыления осуществлялся на установке УПТР-90 (рис.2.3),
разработанной Государственным научным учреждением «Объединенный институт
машиностроения» НАН Беларуси, г. Минск.
Установка состоит из термораспылительного пистолета, блока ручного управления
подачи рабочих газов, устройства для крепления пистолета при работе в полу- и
автоматическом режимах. В качестве рабочих газов используется ацетилен
(пропан-бутан) и кислород, для «обжима» пламени используется очищенный от масла
и влаги воздух или азот, гелий, аргон.
Рис. 2.3. Установка для газопламенного напыления УПТР-90.
Пистолет содержит бункер-пит
- Київ+380960830922