CC BY
78
УДК 629.33.004.67
Мурадов И.Б., Прыщак А.В. , Пшеничный О.Ф., Кочетков Д.В.
Пензенский государственный университет
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗНОШЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ И ПОСЛЕДУЮЩЕЕ ИХ УПРОЧНЕНИЕ
Аннотация. В статье рассмотрен способ восстановления изношенных поверхностей изделий и последующее их упрочнение.
Ключевые слова: газодинамическое напыление, покрытие, восстановление поверхностей, упрочнение.
Большинство неисправностей двигателей связано с износом, повреждением или даже поломкой валов - коленчатых, распределительных, вспомогательных, балансирных. При ремонте двигателей нередко приходится ремонтировать опорные шейки (рабочие поверхности) валов.
Одним из способов восстановления и упрочнения деталей двигателя является газодинамическое напыление. Важно, что температуры при нанесении покрытий не превышают 150 0С, т.е. температуры работающего двигателя, что позволяет широко применять газодинамическое напыление в авторемонтных работах, а именно:
Ремонт головки блока цилиндров двигателя;
Герметизация топливных баков;
Ремонт радиаторов;
Ремонт и восстановление кондиционеров автомобиля;
Ремонт посадочных мест коленвалов и постелей распредвалов;
Ремонт обогревателей заднего стекла;
Цинкование, антикоррозийная обработка и многое другое.
Суть газодинамического напыления состоит в том, что мелкие металлические частицы, находящиеся в твердом состоянии, ускоряются сверхзвуковым газовым потоком до скорости 500-800 м/с и направляются на восстанавливаемую поверхность детали. Сталкиваясь с поверхностью в процессе высокоскоростного удара, частицы закрепляются на ней, формируя сплошное покрытие (рисунок 1).
3
1 - сжатый воздух; 2 - нагреватель; 3 - бункер;
4 - сверхзвуковое сопло; 5 - смесь воздуха и шихтового материала;
6 - формируемый слой; 7 - напыляемая поверхность
Рисунок 1 - Схема технологии газодинамического напыления
Исследование адгезии напыленных покрытий в зависимости от температуры нагрева воздуха в напылительном блоке установки (рисунок 2) показали, что с увеличением температуры адгезионная прочность покрытий снижается. Очевидно, это объясняется тем, что с увеличением температуры воздуха увеличивается термодинамическая активность напыляемых частиц. Поэтому, закрепляться на поверхности будут не только частицы, обладающие достаточной кинетической энергией для этого, но и частицы с меньшей кинетической энергией, но с большей температурой. Это приводит к увеличению эффективного использования напыляемого материала, с одновременным снижением адгезии покрытий.
Рисунок 2 - Зависимость прочности сцепления покрытий от температуры нагрева воздуха в напылительном блоке установки «ДИМЕТ-405»
Было установлено, что с повышением температуры воздуха в напылительном блоке снижается качество создаваемого покрытия. Это связано с тем, что при напылении покрытий толщиной свыше 100 мкм частицы алюминиевого порошка сталкиваясь с первыми слоями напыленного алюминия внедряются в него и оставляют после себя небольшие кратеры.
После восстановления утраченных геометрических размеров изделия оно подвергается микродуговому оксидированию с целью повышения прочности и износостойкости (рисунок 3). Микродуговым оксидированием получают многофункциональные керамикоподобные модифицированные слои (покрытия) с широким комплексом свойств, такими как износостойкость, коррозионностойкость, теплостойкость, электроизоля-ционность и декоративность. Отличительная особенность микродугового оксидирования - участие в процессе модифицирования поверхностных микроразрядов, оказывающих весьма существенное и специфическое воздействие на фазо- и структурообразование. В результате состав и строение получаемых оксид-
ных слоев существенно отличаются, а их свойства значительно выше по сравнению с традиционным анодированием.
а) б)
а - после токарной обработки; б - после микродугового оксидирования Рисунок 3 - Алюминиевые покрытия на стальной основе
При микродуговом оксидировании использовались кислотные растворы электролитов. Толщина покрытий варьировалась в пределах от 10 до 100 мкм в зависимости от состава электролита и режима обработки. Толщина покрытий алюминия после механической обработки составляла от 50 до 150 мкм. Слои большой толщины нежелательны, так как будет снижаться общая твердость созданного покрытия.
Таким образом, рассмотрен способ восстановления изношенных поверхностей изделий и последующее их упрочнение.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алхимов А.П., Клинков С.В. Теория и практика: «Холодное газодинамическое напыление». -
Издательство: ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 536 с.
2. Бутиков А.В. Исследование прочности сцепления покрытий, полученных сверхзвуковым газодинамическим напылением. IV Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. Научный потенциал студенчества в XXI веке». Том первый. Естественные и технические науки. г. Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. - 582 с.
