Электродуговая металлизация при восстановлении

Электродуговая металлизация при ремонте — один из широко применяемых способов восстановления деталей. Однако на практике большую трудность представляет выбор номенклатуры деталей, подлежащих восстановлению данным методом, из-за отсутствия системы необходимых механических характеристик материалов покрытия.

Прочность сцепления газотермических покрытий о основным материалом (адгезионная) составляет 2…50 МПа в зависимости от свойств материала и технологии нанесения. Прочность самого покрытия на разрыв (когезионная) — 50…60 МПа.

Поскольку механическая прочность покрытия при электродуговой металлизации намного меньше прочности основного материала на разрыв, то увеличение толщины покрытия в сечении восстановленной детали влечет за собой снижение ее прочности. На практике установлено, что толщина покрытия менее 0,6% от диаметра детали не оказывает заметного влияния на ее прочность. Вместе с тем толщина покрытия не может быть меньше определенной величины, которая обусловливается величиной контактного нагружения. Распределение напряжения по глубине контактирующих поверхностей носит эллипсный характер. Большая ось эллипса направлена в глубину материала. В связи с тем, что газотермические покрытия имеют различную прочность в зонах адгезии и когезии, то на определенной глубине покрытия величины действующего напряжения и адгезионной прочности покрытия равны.     Толщину покрытия в зависимости от условий его работы и диаметра восстанавливаемой детали можно выбрать из приведенной ниже таблицы (при адгезионной прочности 30 МПа).

Условия работы

покрытия

Диаметр, мм
15…25 25…50 50…100 100…150 >150
Поверхность

скольжения

0,26 0,38 0,51 0,64 0,76
Поверхность под прессовую посадку 0,13 0,15 0,26 0,26 0,28

 

На ремонтных предприятиях для восстановления изношенных поверхностей валов наиболее распространена технология нанесения покрытий из проволоки У8А, 65Г, Нп-40Х13, Св-08Г2С по подслою из нихромовой проволоки толщиной 10…25 мкм. Однако попытки применить эту технологию для восстановления высоконагруженных элементов коленчатых валов были неудачны, что потребовало дополнительных исследований.

Для определения нагрузочной способности покрытий нанесенных способом электродуговой металлизации были изготовлены цилиндрические образцы диаметром 50 и шириной 10 мм с покрытием толщиной I мм из проволок У8А и 65Г. Испытания проводили на машине трения СМЦ-2 по схеме контактирования двух цилиндров без проскальзывания. Контртело — цилиндр диаметром 52 и шириной 12 мм. После предварительной обкатки образцов в течение часа при нагруэке 50 Н было установлено, что все образцы изменили геометричеокие размеры от нескольких микрон до 0,1 мм без изменения массы. В результате потребовалось испытание покрытий на более совершенном уровне.

Изучение свойств покрытий проводили на цилиндрических образцах (рис. I)..Покрытия наносили металлизатором ЭМ 12-67 проволокой У8А толщиной 0,12…0,15 мм за один проход.

Было изготовлено 60 образцов сериями по 5 шт. После проведения измерений на разрывной машине было установлено, что значения когезионной и адгезионной прочности в каждой серии образцов имеют значительный разброс. Для выяснения влияния давления воздуха на показатели прочности покрытия образцы изготовляли при двух рабочих значениях давления металлизатора. При верхнем давлении наблюдалось увеличение среднего значения прочности покрытия.

Влияние состава материала покрытия на его прочность при сжатии определяли на образцах высотой 10 и сечением 5×5 мм. Покрытие из проволоки Св-08Г2С -хрупкое, то есть образец под действием нагрузки рассыпается без видимого изменения формы. Предел прочности таких покрытий — 500…600 МПа. Дня остальных покрытий характер разрушения пластичный, особенно для проволок Св-08 и Х20Н80, Предел прочности на сжатие у этих материалов — около 950 МПа, покрытий из проволоки У10-1163, из проволоки 40X13-1330 МПа.

Установлено, что с увеличением толщины покрытия значение

электродуговая металлизация

Рис.I. Схема образца для определения механических характеристик электродуговой металлизации покрытия: а — образец в сборе; б, в — определение когезионной и адгезионной; 3 — стяжка; 4 — захват; 5 — матрица; 6 — пуансон.

электродуговая металлизация

Рис. 2. Зависимость удельной прочности покрытия от числа нанесенных слоев: I — многослойное покрытие с уплотнением; 2 — то же без уплотнения.

удельной прочности на разрыв снижается. На рис. 2 показана зависимость удельной прочности покрытия от числа нанесенных слоев. Один из известных технологических приемов нанесения — уплотнение его щеточными элементами (металлическими, нейлоновыми с использованием абразивного материала). Было опробовано несколько вариантов уплотнения: роликом из меди, плоской металлической щеткой, шлифовальной шкуркой. Применение металлической щетки для уплотнения многослойного покрытия в процессе его нанесения обеспечивает прочность на уровне прочности однослойного покрытия.

На основании исследований было также высказано предположение о вероятном характере формирования механической прочности покрытия.

Несмотря на то, что большинство покрытий имеет прочность не ниже 50…80 МПа, у 15…20% покрытий прочность на разрыв не выше 20 МПа. Следовательно, покрытия из проволоки У8А целесообразно применять только для восстановления поверхностей скольжения, имеющих нагрузки более 8 МПа.

Наиболее перспективна электродуговая металлизация проволоками 65Г, Св-08Г2С, Х20Н80 при восстановлении неподвижных соединений (посадочные места в корпусных деталях и под подшипники качения валов). Были восстановлены посадочные места под подшипники в корпусах центробежных насосов ЦНСГ-60-198 с применением проволоки Х20Н80. Работоспособность сопряжений повысилась в три раза при толщине покрытия 0,22…0,25 мм на сторону.

При восстановлении посадочных поверхностей конусность их должна составлять 50…60’ для обеспечения многократного съема и посадки подшипника.

В настоящее время имеется положительный опыт применения электродуговой металлизации проволокой 65Г или Нп-50ХФА для восстановления головки шатуна. Технология восстановления заключается в подготовке шалуна…шутка, шатуна естественно))) — снятии фаски на разъеме и дробеструйной обработке поверхности, металлизации, последующих черновом и чистовом хонинговании. Восстановленные шатуны работают на уровне новых.

Распространение получает также восстановление электродуговой металлизацией проволокой Св-08ГС (Св-08Г2С)-посадочных автомобильных и тракторных двигателей. Подготовка поверхности заключается в нарезании «рваной» резьбы с одновременным уменьшением восстанавливаемого диаметра на 0,3…0.5 мм. Глубина резьбы должна быть не менее 0,8 мм.

Источник информации: «Техника в сельском хозяйстве», 1986, 11.

Виталий Сыроед

Автор: Виталий Сыроед

------ Наша официальная группа Вконтакте https://vk.com/club150627016 Обо мне 32 года,женат, есть ребенок.Эксперт по лечению артрозов, артритов и аллергий без таблеток и дорогих добавок. Хобби — изготовление различных полезных приспособлений и предметов, чтение, занятия физ. упражнениями, бег. +380960030982

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *