Файл: Учебное пособие издание второе, дополненное рекомендовано Министерством общего и профессионального.pdf

менная струя ионизированного газа выходит из сопла в виде мощного газового пламени.
Для осуществления наплавки электродный материал в виде порошка подается в струю плазмы, разогревается до температуры плавления и в виде капель переносится на ос- новной металл. Подача порошков в струю плазмы произво- дится с помощью инертных газов: аргона, азота и др.
Режимы наплавки определяются требуемой толщиной на- плавленного металла, исходя из которой назначаются ско- рость перемещения детали относительно плазмотрона и силы тока. Величина напряжения зависит от применяемого иони- зирующего газа.
В состав оборудования для наплавки входят плазмотрон со шкафом управления, источник питания постоянного тока
(обычно выпрямитель) с падающей характеристикой. Для на- плавки деталей цилиндрической формы плазмотрон устанав- ливается на суппорт токарного станка, переоборудованного на низкое число оборотов.
К достоинствам плазменной наплавки относятся возмож- ность регулирования температуры нагрева металла, высокая производительность процесса, малая глубина зоны терми- ческого влияний, высокое качество наплавленного металла.
К недостаткам процесса необходимо отнести более вы- сокие требования по электробезопасности при выполнении наплавочных работ.
Газовая наплавка деталей автомобиля. Газовая наплав- ка при ремонте применяется сравнительно редко, в основ- ном при индивидуальном способе выполнения ремонтных работ, из-за трудности механизации процесса.
Плавление металла осуществляется газовым пламенем, образующимся при сгорании кислорода в среде ацетилена.
Температура пламени в зоне ядра составляет 3100—3200 °С.
Защита расплавленного металла от окисления осуществ- ляется самим газовым пламенем и флюсами. В качестве флюса используют буру или смесь буры и борной кислоты.
387

В качестве присадочного металла при газовой наплавке используют прутки того же состава, что и основной металл.
Режим наплавки определяется мощностью газовой го- релки, т. е. расходом ацетилена. Мощность зависит от тол- щины наплавляемого слоя.
Газовая наплавка чаще всего применяется для заплавле- ния дефектов на корпусных деталях.
При наплавке на чугунные изделия в качестве наплавоч- ных материалов используют чугунные прутки примерно того же состава. Процесс выполняется науглероженным пламе- нем, т. е. с большим расходом ацетилена.
При наплавке металла на алюминиевые изделия приса- дочным материалом служат алюминиевые прутки. Процесс осуществляется под флюсом, основу которого составляют хлористые и фтористые соединения, нейтральным пламе- нем при соотношении кислорода и ацетилена 1 : 1 .
Достоинством газовой наплавки по сравнению с дуговой является возможность регулирования температуры нагрева и проведения последующей термической обработки.
К недостаткам способа газовой наплавки относятся вы- сокая трудоемкость процесса, большая зона термического влияния и высокая стоимость.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие требования предъявляются к наплавленному метал-
лу?
2. Какими параметрами характеризуется процесс наплавки ?
Объяснить выбор параметров.
3. Пояснить сущность процесса, выбор материалов, режимов
и оборудования при:
• ручной дуговой наплавке;
• автоматической наплавке под флюсом;
• наплавке в среде углекислого газа и порошковыми прово-
локами;
388

• вибродуговой наплавке;
• плазменной наплавке;
• газовой наплавке.
4. Указать, при восстановлении каких деталей применяются
перечисленные способы наплавки, их достоинства и недо-
статки.
Напыление металла
Напыление металла представляет собой перенос расплав- ленного металла на предварительно подготовленную поверх- ность потоком сжатого воздуха. Расплавленный металл рас- пыляется потоком воздуха на мелкие частицы, которые уда- ряются о поверхность детали и соединяются с ней, образуя слой покрытия. Соединение с поверхностью носит в основ- ном механический характер, реже — сварочно-наплавочный.
В зависимости от источника нагрева напыление бывает газопламенным, электродуговым, плазменным и др.
Рис. 172. Схема напыления газовым пламенем
389

Сущность газопламенного напыления заключается в рас- плавлении напыляемых материалов газовым пламенем и рас- пыления их сжатым воздухом (рис. 172). По каналу (1) по- дается газовая смесь, которая при сгорании образует газокислородное пламя (4). По каналу (3) подается сжатый воздух и напыляемый материал (2). Частицы порошка, по- падая в газовое пламя (4), расплавляются и в виде мелких капель попадают на поверхность детали, соединяются с ней, образуя покрытие (5).
В качестве горючего газа применяют пропан-бутан, природный газ, ацетилен. В качестве напыляемого материа- ла используют порошок, проволоку сплошного сечения, по- рошковую проволоку.
Процесс выполняется на установках для газового напы- ления покрытий.
Достоинства способа: небольшое окисление, достаточно высокая прочность покрытия.
К недостаткам относится малая производительность.
При электродуговом напылении плавление проволок (1),
(3) осуществляется электрической дугой (4) (рис. 173). Рас- пыление расплавленного металла производится сжатым воз- духом (2), при этом расплавленные частицы переносятся на напыляемую поверхность, образуя покрытие (5).
Рис. 173. Схема электродугового напыления
390

Процесс напыления выполняется на электродуговых ме- таллизаторах.
Достоинство процесса электродугового напыления в его простоте.
Недостатки: низкое качества из-за интенсивного окисле- ния, значительное выгорание элементов.
Наибольшее применение в ремонтном деле находит плаз- менное напыление. Источником для расплавления наплавоч- ных материалов служит высокотемпературная плазма, по- лучение которой описано выше, в разделе плазменной на- плавки.
В качестве напыляемых материалов применяются напла- вочные проволоки сплошного сечения, порошковые прово- локи или порошки.
Особенностью плазменного напыления является приме- нение специальных самофлюсующихся порошков, в кото- рых каждая частица имеет определенный химический состав и покрыта оболочкой из флюса. Наличие флюса способству- ет лучшему сплавлению частиц между собой и соединению с поверхностью детали. Химический состав частиц позволя- ет придавать различные физико-механические свойства тру- щимся поверхностям детали.
Высокое качество напыленного слоя достигается приме- нением аргона или азота для транспортировки порошка в зону плазмы и распыления расплавленного металла. Аргон обес- печивает защиту расплавленного металла от окисления. Для процесса плазменного напыления применяются специальные установки, включающие в себя источник постоянного тока
(чаще выпрямитель) с падающей характеристикой, плазмот- рон и шкаф управления.
Процесс плазменного напыления применяется для вос- становления размеров шеек коленчатых валов и других де- талей цилиндрической формы.
Достоинства плазменного напыления состоят в следую- щем: высокое качество покрытия, высокая производитель-
391

ность, возможность регулирования параметров процесса на- пыления.
К недостаткам необходимо отнести более высокую элек- троопасность из-за повышенного напряжения дежурной дуги, невысокий к.п.д. процесса.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Показать сущность процесса напыления металлов на
поверхность деталей.
2. Oписать процессы газопламенного, электродугового и плаз-
менного напыления рабочих поверхностей деталей.
3. Указать области применения процессов напыления при ре-
монте автомобиля.
Нанесение гальванических и химических
покрытий
Гальванические покрытия получают в результате пере- носа металла из электролита на деталь при пропускании че- рез него постоянного тока. Катодом при этом служит де- таль, анодом — металлическая пластина. Электролит пред- ставляет собой водный раствор солей металла, осаждаемого на деталь.
Технологический процесс нанесения покрытий состоит из трех периодов: подготовка деталей к нанесению покры- тия, нанесение покрытия и обработка детали после покры- тия.
В подготовительный период выполняются следующие операции:
• механическая обработка с целью придания правиль- ной геометрической формы и заданной чистоты поверх- ности:
392

• изоляция поверхностей детали, не подлежащие галь- ванической обработке;
• обезжиривание поверхностей, подлежащих гальвани- ческой обработке, в щелочных растворах;
• промывка в горячей и холодной воде для удаления ос- татков щелочи.
Для нанесения покрытий обезжиренные детали погру- жают в ванны с электролитом и проводят анодную обработ- ку детали, обратную наращиванию слоя. На деталь дают по- ложительный заряд, на металлическую пластину — отрица- тельный в течение 30—40 с. При такой полярности происхо- дит удаление тончайших окисных пленок с поверхности де- тали. Затем катод переключают на деталь и происходит на- ращивание слоя металла на поверхности детали.
Обработка детали после нанесения покрытия включает в себя следующие операции:
• промывка в холодной и горячей воде от остатков элек- тролита;
• нейтрализация в содовом растворе;
• удаление изоляции;
• механическая обработка до заданного размера (шли- фование).
При выполнении ремонтных работ восстановление раз- меров деталей гальваническим наращиванием проводится многими способами, из которых широко применяется оста- ливание, хромирование, никелирование, цинкование. Из химических способов применение находят оксидирование и фосфатирование.
Осталивание (железнение) представляет собой процесс нанесения железных покрытий на изношенные детали из хло- ристых электролитов. Электролит состоит из водного раство- ра хлористого железа 200—680 г/л и небольшого количества соляной кислоты 1—3 г/л. Железные покрытия имеют твер- дость, близкую к твердости стали. В зависимости от состава
393

электролита и режимов осталивания получают мягкие по- крытия, по твердости близкие к сталям в состоянии постав- ки (без термической обработки) 150—200 НВ, и твердые по- крытия с твердостью, близкой к сталям после термической обработки 200—600 НВ.
В качестве анода используются заготовки из малоугле- родистой стали. Для получения равномерного покрытия анод
(заготовка) должен повторять форму катода (детали).
К достоинствам гальванического наращивания сталь- ного покрытия относятся высокий выход металла по току
(85—90%), большая скорость нанесения покрытия 0,3 —
0,5 мм/ч, возможность получения слоев высотой 1—5 мм, отсутствие коробления деталей.
Весьма эффективно осталивание применяется при вос- становлении посадочных мест под подшипники корпус- ных деталей: коробка скоростей, корпус двигателя и др.
(рис. 174, а).
Корпусную деталь (1) располагают таким образом, что- бы отверстие находилось в горизонтальной плоскости. Сни- зу отверстие закрывается резиновой подложкой (3) с отвод- ной трубкой (4). На резиновой подложке строго по центру устанавливается анод — стальное кольцо (2). Из ванны (7) по трубке (6) насосом (5) подается электролит, который за- полняет зазор между кольцом и отверстием корпуса, далее он перетекает через кольцо, попадает в отверстие в резино- вой подложке и через трубку (4) направляется в бак. Про- цесс длится по времени, пока не будет получен слой задан- ной толщины, требуемых физико-механических свойств.
Способ может быть применен для восстановления посадоч- ных мест зубчатых колес, втулок и т. д.
По данной схеме могут быть восстановлены шейки ко- ленчатых валов (рис. 174, б).
Деталь (1) закрепляется в кожухе из пластмассы (3). Стро- го симметрично детали устанавливается стальное кольцо — анод. Отклонение от симметричного расположения детали —
394

Рис. 174. Схема гальванического восстановления размеров поса-
дочных мест корпусной детали (a) и вала (б)
катода и стального кольца — анода вызовет неравномерную толщину покрытия.
Зазор между кольцом и деталью заполняется электроли- том, который насосом подается в ванны (5). Процесс нанесе- ния покрытия пойдет после подключения катода и анода в цепь постоянного тока с напряжением 12—18 В.
Такое приспособление может быть установлено на каж- дой шейке коленчатого вала, что сократит время нахожде-
395

кия детали в ремонте. Нанесение тонкого слоя (0,1—0,3 мм) снизит трудоемкость последующей механической обработ- ки.
Хромирование рабочих поверхностей деталей производят по приведенному выше технологическому процессу. В каче- стве электролита используется водный раствор хромового ангидрида 150—400 г/л с содержанием 2—3 г/л серной кис- лоты.
Аноды выполняются из пластин свинца.
Режим хромирования определяется плотностью тока А/дм
2 и температурой электролита. При температуре электролита
60—70° С и плотности тока больше 15 А/дм
2
получают мо- лочные хромовые покрытия, имеющие низкую твердость и высокую плотность. Такие слои хорошо работают при чисто коррозионном изнашивании. При низкой температуре элек- тролита до 40°С и высокой плотности тока получают мато- вые хромовые покрытия высокой твердости с тончайшей сеткой трещин. Слои имеют высокую износостойкость. На- несение твердых матовых хромовых покрытий применя- ется при ремонте цилиндров двигателей, плунжерных пар топливных насосов дизелей и других деталей. Покрытия компенсируют износ деталей и увеличивают их долговеч- ность.
Хромирование внутренней поверхности цилиндров мо- жет выполняться без ванн описанным выше способом. Для удержания смазки на поверхности цилиндра хромирование должно быть пористым, что обеспечивается специальной технологией.
Коленчатые валы, валы коробок передач и другие дета- ли автомобиля хромируют в ваннах при средней плотности тока 45—60 А/дм
2
и температуре электролита 55° С (блестя- щее хромирование). Возможный способ нанесения покры- тий описан выше.
К числу недостатков хромирования относятся низкая про- изводительность процесса, невозможность восстановления
396

сильно изношенных деталей, так как хромовые покрытия толщиной более 0,3—0,4 мм имеют низкую прочность сцеп- ления с металлом детали, высокая стоимость покрытий.
Защита крепежных деталей — болтов, гаек, шайб и др. — осуществляется способом цинкования, который выполняется в специальных вращающихся барабанах в среде электролита, при температуре 18—20°С и плотности тока 2—4 А/дм
2
. В состав электролита входят сернокислый натрий, сернокислый цинк, сернокислый аммоний, декстрин.
Оксидирование — процесс получения оксидных пленок толщиной более 0,06 мм с высокой твердостью и износо- стойкостью. Оксидирование защищает от коррозии.
В состав электролита входят водные растворы едкого на- тра, азотнокислого натрия. Оксидирование ведется при тем- пературе раствора 140—150° С с плотностью тока 5—10 А/дм
2 в течение 30—50 мин.
Из числа химических способов защиты от атмосферной коррозии стальных деталей используется фосфатирование.
Защитная пленка состоит из сложных солей фосфора, мар- ганца, железа.
Проводят фосфатирование в водных растворах солей мар- ганца, фосфора при температуре 90—100°С в течение около часа.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дать понятие процесса нанесения гальванических покры-
тий.
2. Дать характеристику технологического процесса нанесе-
ния гальванических покрытий.
3. Перечислить способы нанесения гальванических покрытий.
4. Изложить сущность способа, параметры режимов:
• осталивания;
• хромирования;
• цинкования;
397