Введение

Газопламенное напыление, благодаря простоте и дешевизне процесса, широко применяется для восстановления геометрии изношенных деталей, а так же придания поверхности деталей износоустойчивых, коррозионно-стойких, декоративных свойств [1,2].

К недостаткам газопламенного напыления относится ограниченная прочность сцепления покрытия с основным металлом[3]. Предварительная обработка поверхности основы относится к числу важнейших факторов, определяющих прочность сцепления напыленного покрытия с основным металлом. Для того чтобы напыляемые частицы, которые ударяются и деформируются об основу, прочно сцеплялись с неровностями поверхности, основа должна быть достаточно шероховатой. Кроме того, так же возможно создание искусственной неровности в виде рваной резьбы или профиля накатки увеличивающей площадь напыления [3].

Методика исследования

Исследования влияния характера предварительной подготовки основного металла на прочность сцепления покрытия проводили с использованием установки с горелкой FS-15 (Рисунок 1).

Регулирование давления газов осуществлялось газовыми редукторами БКО-50-5-АЛ и БПО-5-СВ- АЛ. Регулирование расхода кислорода и горючего газа осуществлялось ротаметром марки GTV. Подача сжатого воздуха обеспечивалась винтовым компрессором Comprag А-1108 при стабилизации давления редуктором-осушителем Pneumax.

Для стабилизации пространственного положения горелки FS-15 изготовлена колонна (Рисунок 2) с перемещением в трех плоскостях. Вертикальное перемещение осуществляется электроприводом через винтовую пару. Перемещения в горизонтальной плоскости осуществляется вручную.

Было предложено оценивать прочность сцепления по усилию отрыва напыленного слоя от основного металла. Напыление производилось на образцы из стали 20 диаметром 70 мм и толщиной 25мм, со сквозным отверстием диаметром 16мм в центре, и фаской для установки стержня, который плотно закрывает отверстие (Рисунок3). После напыления через стержень напыленный слой отрывали от основного металла. Прочность сцепления при этом рассчитывается по формуле:

где: F- усилие отрыва папыленного слоя, Н;

Р - площадь контакта оторванного (напыленного) слоя и основного металла, мм2.

Для исследования влияния обработки поверхности на прочность сцепления поверхность образцов подвергалась механической обработке, струйно-абразивной обработке никельшлаком с фракцией 0.5-1.5, нарезанию рваной резьбы по спирали Архимеда, а так же комбинированию их. Затем поверхность обезжиривалась ацетоном и наносился основной слой покрытия из проволоки Св-08Г2С. Напыление выполнялось под углом 90 градусов, в центр образца, с расстояния 150мм от среза сопла метализатора. Напыление на все образцы производилось по режиму, данному в таблице 1.

Таблица 1 - Режим напыления

 

Давление воздуха, МПа	Давление кислорода, МПа	Расход кислорода, л/мин	Давление пропана, МПа	Расход пропана, л/мин	Скорость подачи проволоки, м/сек
0,5	0,7	58	0,2	30	0,4

Результаты исследования

Проведенные исследования показали, что нанесение покрытия газопламенным напылением без предварительной обработки зачастую приводит к отслоению его от основного металла или же значения прочности сцепления ниже 1 МПа (Таблица 2). Применение абразивно-струйной обработки никельшлаком 0.5-1.5 позволяет повысить прочность сцепления покрытия с основным металлом, еще более высоких значений можно добиться, используя предварительное нанесение рваной резьбы. Предварительный подогрев при этом, так же значительно повышает прочность сцепления, практически на 50%. Максимальная прочность сцепления достигается при применении комбинированной обработки: рваная резьба и пескоструйная обработка никельшлаком 0.5-1.5, и предварительный подогрев.

Таблица 2- Зависимость прочности сцепления от характера подготовки поверхности основного металла диаметром 70мм

№ образца	Характер подготовки поверхности	Подогрев	Усилие отрыва; Н	Прочность сцепления сцепления МПа
1	Механическая обработка	350ºС 60 мин	1380	Менее 1
2	Абразиво-струйная обработка никельшлаком0.5-1.5	-	1153	1.2
3	Рваная резьба	-	1480	2.1
4	Рваная резьба	350ºС 60 мин	1400	3.3
5	Рваная резьба, абразиво- струйная обработка	-	1500	4.4
6	Рваная резьба, абразиво- струйная обработка	350ºС 60 мин	2490	7.4

 

Выводы:

Повышение шероховатости напыляемой поверхности за счет абразивной обработки, позволяет повысить прочность сцепления основного металла и напыленного слоя. Нарезание рваной резьбы, позволяет повысить значения прочности сцепления не менее, чем на 50%. Наиболее высокие значения прочности сцепления покрытия с основным металлом можно получить при комбинированной обработке поверхности: нарезание рваной резьбы плюс абразивная обработка и применение подогрева.

 

Список литературы

 

1.        Балдаев Л.Х. Газотермическое напыление [Текст]: учеб. пособие для вузов / Л.Х. Балдаев[и др.]- М.:Маркет ДС, 2007. - 344с.

2.        Сокоров И. О. Технология упрочнения тяжелонагруженных деталей газо-термическим напылением [Текст] :Монография / И. О. Сокоров,Н. В. Спиридонов, М. В. Нерода; Под ред. Е.Г.Хохол. — Барановичи :РИО БарГУ, 2012. — 183с.

3.        Хасуи А. Наплавка и напыление [Текст]: А. Хасуи, О. Моригаки; пер. с яп. В.Н. Попова, ред. В.С. Степина, Н.Г. Шестеркина. – Москва: «Машиностроение», 1985. – 240 с.