РОЗДІЛ 2
МЕТОДИЧНА ЧАСТИНА
2. 1. Електродугове наплавлення поверхневих шарів конструкційних сталей
Для зміцнення виробів в промисловості часто використовують наплавлення
поверхневих шарів відкритою дугою порошковим дротом. Цей спосіб
застосовується при наплавленні деталей складної форми в захисній атмосфері без
використання флюсу [125]. Наплавлення вели ручним способом, при цьому дуга
горить в атмосфері повітря й газів, що утворяться в процесі плавлення
електродного матеріалу.
Під час плавлення дроту легуючі елементи шихти й металу, оболонки переходять у
шов, утворюючи наплавлений метал. Причому застосовують ту ж методику
розрахунку хімічного складу дротів і використовують те ж саме
устаткування, що при виготовленні порошкових дротів для зварювання й
наплавлення під шаром флюсу.
Для наплавлення порошковим дротом використовували ручне електродугове
зварювання. Електрод під час наплавлення утримується за середину. Під час
зварювання використовували держак типу ГДИГ-301-4. Для живлення зварювальним
струмом застосовували джерела із жорсткою зовнішньою характеристикою
(перетворювач ПСГ-500 або випрямлячі ВР-400 і ВР-600).
Електроди представляють собою металеву оболонку діаметром 2 мм, яка
виготовлена зі сталі 08кп товщиною 0,4 мм. Центральна частина дроту
заповнена сумішшю порошків системи Fe – Mn – C – B – Si – Ni – Cr такого
хімічного складу: Mn – 4,7 %, C – 1,8 %, B – 2,2 %, Si – 2,9 %, Ni – 12,0 %, Cr
– 16,8 %, Fe – основа.
Режими наплавлення відкритою дугою: сила струму 180 А, напруга дуги 27 В ,
після наплавлення товщина шару становила 3-5 мм.
2. 2. Борування поверхневих шарів конструкційних сталей
Перед боруванням поверхню виробів очищають від окалини, ржі та інших
забруднень. Під час борування в порошкових сумішах віддають перевагу
герметичним контейнерам. В цьому випадку швидкість формування шару вища, а
збіднення суміші менше [126]. В даний час серед відомих сумішей для
твердофазного борування найбільш поширені порошкові суміші на основі
технічного карбіду бору і бури 84% B4C + 16% Na2B4O7.
Перед боруванням всі компоненти порошкових насичуючих сумішей просушують і
подрібнюють. Герметизацію контейнерів здійснюють борним ангідридом B2O3,
силікатною глибою, подрібненою окалиною та ін. В процесі нагріву контейнера
вказані компоненти утворюють плавкий затвор.
Температура процесу становила 1223-1323 К; час насичення t = 6 год. Товщина
поверхневого шару після борування складає приблизно 110 мкм.
Даний метод використовують в основному для зміцнення інструменту і
устаткування. Однак, боридні покриття володіють підвищеною крихкістю.
Висока зносостійкість – одна із основних властивостей, для отримання якої
проводять борування.
2. 3. Плазмове напилення поверхневих шарів конструкційних сталей
Напилення є процесом нанесення покриття на поверхню деталі за допомогою
високотемпературної плазми, в якій містяться іонізовані часточки порошку або
краплі розплавленого матеріалу, що осаджуються на деталь за ударного
зіткненні їх з поверхнею матеріалу [126]. Для одержання захисних шарів
використали електродугову металізацію з використанням порошкових
електродних дротів [127]. Ці дроти представляють собою металеву оболонку
діаметром 1,8-2,0 мм, яка виготовлена з низько вуглецевої сталі 08 кп
товщиною 0,4 мм. Центральна частина дроту заповнена шихтою із суміші
порошків ферохрому бору (ФХБ), B4C та Al (табл. 2. 1).
Таблиця 2. 1 – Хімічний склад порошкових дротів для напилення
Назва порошку
Вміст хімічних елементів, мас. %
Fe
Cr
Al
(ФХБ) Fe – Cr – B + B4C
решта
13,0
2,0
3,0
(ФХБ) Fe – Cr – B + Al
решта
13,0
0,04
3,0
5,0
Електродугову металізацію проводили з використанням спеціального
металізатора ГТ-1 виробництва ФМІ [25]. На підготовлену поверхню
наносили покриття товщиною 0,3-0,6 мм з коефіцієнтом заповнення 18 %. Під
час електродугової металізації (напруга 32 В, сила струму 150 А,
потужність 4,7 кВт) швидкість часточок на відстані 100 мм від сопла
становить 100 м/с. На відстані 100 мм від зрізу сопла кількість повітря в
струмені становила 90 %. Схема напилення показана на рис. 2. 1. Електродні
порошкові дроти нагріваються і розплавляються за рахунок енергії анодної та
катодної плям, які розташовані на їх торцях. Робочим газом слугувало
повітря. Розпилений порошковий наплавлюваний матеріал нагрівається плазмою
та з прискоренням переноситься на поверхню основного матеріалу і утворює
покриття.
Утворення композиту „покриття – основа” відбувається переважно за рахунок
механічного зчеплення напилюваних часточок з виступами та впадинами на
поверхні основи, утворених попередньою обробкою. Отримане покриття було
гетерогенним з невисокою пористістю та відсутністю помітних дефектів на
границі розділу. За даними авторів [25] максимальні напруження розтягу після
нанесення такого захисного шару становлять 8-9 МПа.
Рис. 2. 1. Схема електродугової металізації з використанням порошкових дротів
[128]: 1 – електроди; 2 – дуга; 3 – потік розпиленого металу; 4 – напрямок
поданих порошкових дротів; 5 – розпилювальний газ (повітря).
Окрім механічного з’єднання міцність зчеплення покриття з основним
матеріалом забезпечується завдяки ряду інших механізмів, включаючи дифузію
компонентів покриття в основний матеріал, сплавленням та хімічною
взаємодією. Оскільки часточки напилюваного матеріалу покриті оксидною
плівкою, їх зчеплен
- Київ+380960830922