CC BY
123. Каширин, А.И. Метод газодинамического напыления металлических покрытий: развитие и современное состояние [Текст] / А.И. Каширин, А.В. Шкодкин. - Упрочняющие технологии и покрытия, №12, 2007., с. 22-32.
4. Кузнецов, Ю.А. Инновационные способы газотермического напыления покрытий. Монография. [Текст] / Ю.А. Кузнецов, В.В. Гончаренко, К.В. Кулаков. - Орел: изд-во ОрелГАУ, 2011. - 124 с.
5. Yu.A. Kuznetsov « Micro arc oxidation of elements restored by gas dynamic spraying » Traktori I pogonske masine, Tractors and power mashines, Vol. 17, № 1, p.1-117, Novi Sad, Dec. 2012.
УДК 621.81:621.7:621.35
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОТОЧНОГО СПОСОБА МДО ПРИ УПРОЧНЕНИИ ДЕТАЛЕЙ
Кузнецов Ю.А., д. т. н., профессор, Меркулов А. В., студент, Косоухов И. Н., студент
ФГБОУ ВПО «Орел ГАУ»
Ключевые слова: проточный способ, микродуговое оксидирование, деталь, восстановление, упрочнение, электролит.
Key words: flow-through method, micro arc oxidation, element, restoration, hardening, electrolyte.
Аннотация. В работе описан проточный способ ведения микродугового оксидирования (МДО), рекомендуемый при упрочнении локальных поверхностей деталей. Подобная схема ведения процесса позволяет значительно расширить технологические возможности микродугового оксидирования, снизить энергозатраты и себестоимость процесса в целом.
Abstract. The flow-through method of conducting micro arc oxidation (MAO) recommended at hardening local surfaces of elements is described in the article. The similar scheme of the process allows considerable extension of technological capabilities of micro arc oxidation and reduction of energy expenditure and production cost of overall process.
В настоящее время при восстановлении и упрочнении деталей машин все большее распространение получает способ микродугового оксидирования (МДО). При использовании МДО особые сложности возникают при упрочнении локальных поверхностей крупногабаритных изделий, изготовленных из алюминиевых сплавов (корпуса коробок передач, крышек водяных насосов, корпусов шестеренных насосов и т.д.).
Расширить область применения традиционной схемы ведения МДО позволяет проточный способ.
Рассмотрим схему получения оксидных покрытий на локальных поверхностях проточным способом, который предусматривает подачу электролита через сопло, расположенное на расстоянии 5-15 мм от поверхности обрабатываемого изделия или одного из его участков. Форма и конфигурация сопла должна соответствовать профилю обрабатываемой поверхности, причем в случае сложной конфигурации сопло может перемещаться последовательно по всей поверхности обрабатываемого участка. Принудительная подача электролита через сопло в зону обработки интенсифицирует процесс образования покрытия за счет упорядоченного направленного потока.
Описанная схема МДО дает возможность использования при оксидировании мелкодисперсных порошков, позволяющих значительно увеличить производительность процесса и толщину формируемых покрытий.
Локальная обработка поверхности снижает энергозатраты на ведение процесса, не требует изоляции всех необрабатываемых поверхностей изделия, исключает необходимость охлаждения и перемешивания электролита.
Нами были проанализированы возможные сочетания конструктивно-технологических принципов нанесения МДО покрытия. При этом можно выделить следующие классификационные признаки проточного МДО [1-3]:
1. По типу используемого рабочего тела: в качестве рабочего раствора может быть использоваться электролит хорошо зарекомендовавший себя при ванном способе - раствор щелочи и жидкого стекла. Отдельно выделяется электролит с добавками различных мелкодисперсных порошков.
2. По способу подачи рабочего тела. При подаче электролита через сопло, являющееся одновременно электродом, возможно влияние его рабочей формы на активность процесса. Стабильность горения микродуги может определяться скоростью движения
рабочего тела в пространстве «электрод - упрочняемое изделие». При подаче электролита через электрически нейтральное сопло рекомендуется располагать электрод внутри сопла по его оси. Движение электролита в зону обработки может быть более локализовано, а управление им упрощается.
Использовать преимущества ванного способа возможно для локального МДО при условии создания на обрабатываемой поверхности «микрованны». При этом, сопло для электролита может быть, как электродом, так и электрически нейтральным.
Все перечисленные по этому классификационному признаку варианты подачи рабочего тела должны предусматривать систему сбора и возврата электролита в сопло, дозирование расхода и регулировку скорости движения электролита.
3. По способу перемещения рабочего органа: этот классификационный признак предусматривает обеспечение движения рабочего органа относительно обрабатываемой поверхности на минимально возможном расстоянии «электрод-сопло-упрочняемое изделие».
4. По способу перемещения изделия: по этому признаку должно быть обеспечено движение обрабатываемого изделия относительно рабочего органа как зависимое, так и независимое от него для обеспечения постоянного расстояния «электрод-сопло-упрочняемое изделие».
В соответствии с указанными принципами была разработана схема проточного МДО (рис. 1). Ниже приведен пример реализации данной схемы. В качестве упрочняемых деталей, использованы алюминиевые ремонтные втулки (дополнительная ремонтная деталь), используемые при ремонте клапанных коробок насосных установок, служащих для перекачивания жидких пищевых технологических сред.
Предлагаемая схема включает в себя следующие элементы: приспособление для закрепления и оксидирования втулок (цилиндрический электрод)-1, сборник электролита с рубашкой водяного охлаждения-2, систему патрубков-3, кран-4, электродвигатель-5, муфту-6, щелочестойкий насос-7.
Ремонтные втулки (ДРД) устанавливаются во внутреннюю полость цилиндрического электрода-2 (рис.2), который крепится болтами к фторопластовой пластине-1 и завешивается на подвеске над сборником для электролита 2. Внутри втулок устанавливается второй электрод-4.
Принцип работы установки заключается в следующем.
Электролит с помощью щелочестойкого насоса подается во внутреннюю полость цилиндрического электрода, в котором закреплены ремонтные втулки. Подача электролита регулируется с помощью вентиля. После того, как электролит начнет выливаться через боковые отверстия цилиндрического электрода-2, включается источник питания установки МДО. Далее между внутренней поверхностью упрочняемых втулок и электродом-4 возникают микродуговые разряды, приводящие к образованию износостойкого керамического слоя.
Рекомендуемые режимы упрочнения деталей МДО приведены в таблицах 1 и 2 [1-3].
Таблица 1 - Состав электролита для МДО
№ п/п Компоненты электролита Рекомендуемая концентрация, г/л
1. Гидроксид калия (КОН) 4,0...6,0
2. Борная кислота (НВ03) 20...25
3. Крахмал 6.12
1 - приспособление для закрепления и оксидирования втулок, 2 - сборник электролита с рубашкой охлаждения, 3 -парубок, 4 - кран, 5 - электродвигатель, 6 - муфта, 7 -щелочестойкий насос.
Рисунок 2 - Общий вид приспособления, для оксидирования втулок.
1 - фторопластовая пластина, 2 - цилиндрический электрод, 3 - крышка, 4 - электрод с пробкой, 5 - болт, 6 - шайба, 7 - гайка. 8 - прокладка, 9 - гайка, 10 - шайба, 11 - штуцер.
Таблица 2 - Режимы МДО
№ п/п Параметр Значение
1. Плотность тока, А/дм2 15.20
2. Температура электролита, оС 30.35
3. Продолжительность оксидирования, мин 100.120
Основные характеристики упрочненного слоя, сформированного МДО на алюминиевых поверхностях деталей должны соответствовать данным, представленным в таблице 3.
Таблица 3 - Основные характеристики упрочненного слоя
Толщина, мм Микротвердость, МПа
0,100.0,190 9500.10800
ЛИТЕРАТУРА
1. Суминов И. В., Белкин П. Н., Эпельфельд А. В., Людин В. Б., Крит Б. Л., Борисов А. М. Плазменно-электролетическое модифицирование поверхности металлов и сплавов. Под общей редакцией И. В. Суминова в 2-х томах. Том II. - Москва: Техносфера, 2011.- 512 с.
2. R.C. Bank, J.A. Wharton, R.J.K. Wood, K.R. Stokes, R.L. Jones. Corrosion, erosion and erosion-corrosion performance of plasma electrolytic oxidation (PEO) deposited Al2O3 coatings. / Surface Coatings Technology 199 (2005) 158-167.
3. Kuznetcov Y.A., Kossenko A., Kazanski B. The Study of Structure and Composition of Oxide Ceramic Layers (Coatings) Obtained by Plasma Electrolytic Oxidation. The Seventh International Conference on Material Technologies and Modeling MMT-2012. -Ariel University Center of Samaria, Ariel, Israel, August 20-23, 2012., 1-236 - 1-245.
4. Кузнецов Ю.А. Исследование износостойкости покрытий, полученных микродуговым оксидированием. - Новые материалы и технологии в машиностроении / Сборник научных трудов по итогам Международной научно-технической конференции. Выпуск 11. - Брянск: БГИТА, 2010. - 183с., С. 70-73.
