Высокочастотная металлизация

Высокочастотная металлизация. Плазменная металлизация. Сущность, оборудование, режимы, применение, преимущества, недостатки

Высокочастотная металлизация отличается тем, что расплавление металла происходит за счет индуктивного нагрева проволоки током высокой частоты (200—300 кГц), который подводится к индуктору металлизатора. Для быстрого плавления металла в распылительной головке металлизатора смонтирован концентратор вихревых токов, который дает максимальную плотность электромагнитного поля у выхода проволоки из сопла (рис. 1).

Высокочастотная металлизация по сравнению с электродуговой имеет ряд преимуществ. Во- первых, при этом способе уменьшается выгорание легирующих элементов проволоки; во-вторых, увеличивается производительность процесса, так как применяется проволока большего диаметра (3—6 мм) и, наконец, в 2 раза уменьшается удельный расход электроэнергии.

Рисунок 1. Схема головки высокочастотного металлизатора: 1 — индуктор; 2 – камера для сжатого воздуха; 3 – проволока; 4 — камера охлаждения.

Плазменное напыление. Плазма — это высокотемпературный, сильно ионизированный газ. Ионизация — процесс превращения электронейтральных атомов и молекул в электрически заряженные частицы — ионы.

Электроны от электронейтрального атома отрываются с затратой большого количества энергии. При плазменном напылении это тепловая энергия, выделяющаяся при горении электрической дуги, размещенной в узком канале специального устройства — плазмотрона. Электрическая дуга обдувается соосным потоком инертного плазмообразующего газа, сжимается, и ее температура повышается до 10 000. 30 000 °С. Металлические порошки, в том числе тугоплавкие, попадая в плазменную струю, расплавляются. Частицы расплавленного металла приобретают скорость 50. 200 м/с и осаждаются на поверхности вращающейся детали (рис. 2), температура поверхности которой при этом не превышает 150 °С.

Рисунок 4. Принципиальная схема плазменного напыления:

1 — бутылкообразный анод (медное водоохлаждаемое сопло); 2 — плазмообразующий газ; 3 — вольфрамовый катод; 4 — транспортирующий газ; R1 и R2 — сопротивления

Электрическая дуга горит между вольфрамовым катодом 3 и анодом, в качестве которого может быть восстанавливаемая деталь (открытая дуга), водоохлаждаемое сопло 1 (закрытая дуга), а также деталь и сопло одновременно (комбинированная дуга).

При открытой плазменной дуге ток течет между катодом 3 и восстанавливаемой деталью. Плазмообразующий газ 2 обтекает дугу на всем ее протяжении от катода до детали. Последней пере-дается большое количество теплоты, поэтому открытую дугу используют при резке металла.

При закрытой плазменной дуге плазмообразующий газ 2 совпадает с дугой лишь на коротком участке между катодом 3 и отверстием в сопле анода 1 и затем выходит из сопла в виде факела плазмы. Плазмообразующий газ сжимает дугу, и температура ее в сжатой части на 25. 30 % выше, чем у открытой дуги, в связи с чем закрытую дугу используют для плавления подаваемых в сжатую часть тугоплавких порошков, наносимых на поверхность детали.

При комбинированной дуге одновременно горят две дуги, что позволяет осуществлять раздельно плавление основного и присадочного материалов, регулируя соответствующее сопротивление RHK2.

Выбор режима плазмообразования, а также плазмообразующего и транспортирующего газов зависит от вида напыляемого материала (порошок, проволока) и назначения покрытая. Наиболее часто в качестве плазмообразующих и транспортирующих газов используют азот, аргон, гелий и водород. Давление газов 0,4. 0,6 МПа. Расход плазмообразующего газа 3,5. 4,5 л/мин, транспортирующего

В качестве напыляемого материала используют, как правило, порошковые композиции на основе никеля и титана, позволяющие получать твердость поверхности восстанавливаемой детали от 35 до 50 HRC3 (ПН85Ю15; ПН70Ю30; ПН55Т45 и др.), коррозионно-стойкие (ПР-Х18НД; ПР-Х20Н80 и др.), а также самофлюсующиеся порошки (хромборникелевые) — ПР-Н80Х13С2Р; ПР- Н70Х17С4Р4; ПГ-ХН80СР4 и др. Бор, содержащийся в данных материалах, снижает температуру плавления хрома, никеля и железа и в сочетании с кремнием образует борсиликатное стекло, играющее роль флюса при плазменном напылении.

Основной недостаток порошков — их высокая стоимость. Кроме этого при напылении деталей с большими износами возможно образование трещин.

Для снижения вероятности образования трещин и стоимости порошков в их состав введены сормайт и алюминий. Разработанная смесь из порошков сормайта №1, ПГ-ХН80СР4 и алюминия в соотношении 77:19:4 по массе позволила снизить стоимость состава, напылять слои значительной толщины (до 3 мм) без образования трещин. На поверхности образуется защитная пленка из оксида алюминия, что не требует использования при напылении защитного газа.

Для проведения плазменного напыления создан ряд установок (УПУ-3, УПМ-5, УПМ-6) с мощностью плазмотрона от 30 до 40 кВт.

Плазменное напыление используют при восстановлении роторов и втулок насосов, кулачков распределительных валов, шеек валов, седел клапанов, деталей станков и др.

Преимущества и недостатки. Нанесенное покрытие представляет собой пористый, хрупкий слой металла сравнительно высокой твердости и низкой механической прочности. Слой хорошо пропитывается смазкой и в условиях небольших удельных нагрузок имеет высокую износостойкость. При больших удельных нагрузках на сдвиг и сжатие (зубья шестерен, шлицы, кулачки распределительных валов, шпоночные канавки, резьбы), а также в условиях полного отсутствия смазки (поверхности сцепления, тормозные барабаны) металлизационное покрытие быстро разрушается (выкрашивается).

Дата добавления: 2015-04-30 ; Просмотров: 1715 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Высокочастотная металлизация

2 Высокочастотная металлизация

Многообещающий метод высокочастотной электрометаллизации изучен в гораздо меньшей степени, чем электродуговой. Установлено, что при плавлении металла токами высокой частоты и распылении расплавленного металла достигается большая степень дисперсности и связанное с этим высокое качество напыленных покрытий. Такой эффект получается в результате удачной конструкции распылительной головки и возможности производить Плавление металла на небольшую глубину. Элементарные частицы получаются непрерывным сдвигом с поверхности к концу прутка концентричных гребешков расплавленного металла. Как известно, индукционный нагрев металлов токами высокой частоты позволяет получить нагревание на глубину малых долей миллиметра. Глубина проникновения тока тем меньше, чем больше частота тока, электропроводность металла и магнитная проницаемость его. Наивысшая плотность тока получается на поверхности проводника. Считая, что высокочастотный ток протекает в проводнике только до «эквивалентной» глубины проникновения и распределен в этом слое равномерно, можно определить эквивалентную глубину проникновения.Глубина проникновения зависит также от температуры нагреваемого металла. Чтобы получить достаточно высокий коэффициент полезного действия индуктора высокочастотного металлизациопного аппарата, следует подбирать частоту тока в соответствии с диаметром распиливаемой проволоки. Наиболее подходит для использования в высокочастотном аппарате проволока диаметром 5—6 мм. Для плавления такой проволоки следует применять ток с частотой около 70 000 гц. При более тонкой проволоке потребуется ток еще более высокой частоты (например, при диаметре проволоки 3 мм – 200 000 гц). Учитывая сказанное, можно рекомендовать для питания высокочастотных металлизационных аппаратов ламповые генераторы ТВЧ (например, АЧПЗ-30 и ЛЗ-37). Скорость частиц при высокочастотной металлизации зависит от расстояния между соплом и поверхностью детали. Как и при других видах металлизации, она сначала увеличивается до известного максимума, а потом по мере удаления от сопла опять падает. С увеличением давления сжатого воздуха с 19,62 х 10*4 (2 am) до 49,05 х 10*4 н/м2 (5 am) средняя скорость частиц на расстоянии около 0,1 м увеличивается с 65 до 130 м/сек. Однако применять слишком высокие давления сжатого воздуха не рекомендуется, так как получается повышенное содержание окислов в покрытии и снижаются его механические свойства. Температура остальных частиц на расстоянии до 0,1 м и при давлении сжатого воздуха 29,43 х 104 (3 am) — 39,24 х 10*4 (4 am) н/м2 колеблется в пределах 1200—1400° С. По мере удаления от сопла температура частиц понижается, но менее интенсивно, чем при электродуговой металлизации. Дисперсность распыленного металла при высокочастотной металлизации зависит от давления сжатого воздуха. При давлении сжатого воздуха около 19,62 х 10*4 н/м2 (2 am) частицы имеют размер около 100— 120 мкм, а при 39,24 х 10*4 н/м2 (4 am) 60—90 мкм и при 49,05 х 10*4 н/м2 (5 am) 20—30 мкм. Характер сцепления слоя и основания при высокочастотной металлизации такой же, что и при других видах металлизации.

2.2 Область применения металлизации

Восстановление размеров поверхностей тел вращения, посадочных отверстий, устранение дефектов в корпусах (пор, раковин, трещин, задиров), нанесение износоустойчивых антифрикционных, жаропрочных, антикоррозионных и декоративных покрытий.

2.3 Технологический процесс металлизации

– Подготовка детали к металлизации:

очистка поверхности (щеткой, шкуркой, пескоструйным аппаратом);

обезжиривание (бензином, керосином, растворителем);

механическая обработка поверхности с целью придания ей правильной геометрической формы; на концах цилиндрических поверхностей оставляют буртики и протачивают замки в виде кольцевых канавок, предохраняющих покрытие от разрушения с торца;

придание шероховатости поверхности для лучшего сцепления покрытия с основным металлом (дробеструйная обработка, нарезание рваной резьбы шагом 0,75—1,25 мм резцом, установленным на 3—6 мм ниже оси детали, обработка драчевым напильником, насекание зубилом, для деталей с твердостью свыше НВ 350 — электроискровой или анодно-механической обработкой);

защита поверхностей детали, не подлежащих металлизации (картоном, жестью, изоляционной лентой), пазов и отверстий (деревянными пробками).

Читайте также:  Бесступенчатые коробки передач

– Нанесение слоя металла производится не позже чем через 1 ч после подготовки детали. Положение металлизатора должно обеспечивать перпендикулярность струи наносимого металла к поверхности детали. Расстояние от сопла металлизатора до детали 100- 150 мм. Вначале металл напыляется на участки, имеющие резкие переходы (углы, галтели, уступы), а затем равномерно на всю поверхность. Толщина покрытия должна обеспечить устранение износа и припуск на обработку: 0,6—1 мм под обтачивание и 0,4—0,6 мм под шлифование.

– Механическая обработка напыленных покрытий:

обтачивание резцами из сплава Т15К6 с охлаждением: глубина резания от 0,1 до 0,3 мм при подаче от 0,1 до 0,15 мм/оборот и скорость резания 10-30 м/мин;

шлифование корундовыми кругами средней мягкости: скорость резания 25-30 м/с;

покрытия высокой твердости шлифуют алмазными кругами на вулканитовой основе.

2.4 Характеристика применяемого оборудования

Оборудование для металлизации. В состав установки для электродуговой металлизации цилиндрических поверхностей деталей? входит следующее оборудование: токарный станок, станочный ме-таллизатор марки ЭМ-12 или ЭМ-66, компрессорная установка (ила баллон с инертным газом), сварочный трансформатор марки СТН-350 (или сварочный преобразователь типа ПСО-300, ПСУ-300)„ воздухорегулирующая и масловлагоотделяющая аппаратура с трубопроводами, катушки для проволоки.

2.5 Недостатки и преимущества способа пайки

Малое выгорание легирующих элементов, однородное и прочное покрытие, высокая производительность.

1.И.М. Морозов, В.И. Гузеев, С.А. ФадюшинТехническое нормирование операции механической обработке деталейЧелябинск 2003год.

2. Режимы резания металлов, Барановский Ю.В.

3. Катц Н.В., Антошин Е.В., Вадивасов Д.Г., Вольперт Г.Д.,Камионский Л.М.

Металлизация как способ восстановления поверхностей деталей машин

технические науки

  • Легкова Ирина Анатольевна , кандидат наук, доцент
  • Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России
  • МЕТАЛЛИЗАЦИЯ
  • ВОССТАНАВЛИВАЕМАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ДЕТАЛИ
  • ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
  • СПОСОБЫ МЕТАЛЛИЗАЦИИ

Похожие материалы

Повышение надежности работы средств пожаротушения является актуальным и напрямую зависит от исправности узлов и агрегатов пожарной техники. Правильная эксплуатация, хранение и своевременное обслуживание позволяет значительно продлить срок службы пожарных автомобилей и другого специального оборудования. Одним из методов восстановительного ремонта деталей машин является металлизация изношенных поверхностей с целью восстановления исходных деталей или получения сверхтвердых покрытий.

Металлизацией называется нанесение расплавленного металла на поверхность детали. Сущность процесса металлизации заключается в том, что расплавленный металл наносится на предварительно подготовленную поверхность детали, образуя на ней металлическое покрытие. Металлизация дает возможность покрывать поверхности деталей почти из всех металлов независимо от формы поверхностей.

Благодаря относительно большой скорости движения и незначительному времени полета (тысячные доли секунды) часть распыляемого металла не успевает пройти фазу кристаллизации и достигает поверхности детали в жидком состоянии. Пленка окислов в момент удара частиц о поверхность детали разрывается, и металл расплескивается по поверхности. Частицы металла, успевшие в процессе полета пройти кристаллизацию, от удара деформируются, расплющиваются и заполняют неровности покрываемой поверхности, образуя чешуйчатое строение слоя.

В зависимости от способа расплавления наносимого металла металлизация может быть электродуговой, газовой, высокочастотной и плазменной. Аппараты, с помощью которых производится металлизация, называют металлизаторами [1].

Дуговая металлизация заключается в расплавлении электрической дугой исходного материала и напылении его струей сжатого воздуха на поверхность детали. Электрическая дуга горит между двумя проволоками, протягиваемыми роликами. Струя сжатого воздуха вытягивает дугу. Скорость напыления с расстояния 30 мм от сопла 250 м/с.

Газопламенная металлизация осуществляется с помощью аппаратов, в которых металлическая проволока или порошковые материалы распыляются ацетилено-кислородным пламенем или пламенем других горючих газов в смеси с кислородом. При таком способе металлизации повышается прочность сцепления, уменьшаются размеры распыливаемых частиц металла и снижается его окисление. Недостатками газопламенной металлизации являются низкая производительность и сложность установки.

Высокочастотная металлизация основана на принципе расплавления проволоки в зоне индуктора, состоящего из нескольких витков медной трубки, к которому подается ток высокой частоты от лампового генератора. Высокочастотная металлизация обеспечивает быстрый нагрев конца электродной проволоки, что уменьшает выгорание углерода и других элементов, делает покрытие однородным с пределом прочности на разрыв выше, чем при электродуговой металлизации. Но недостатком является сложность и высокая стоимость оборудования.

Плазменная металлизация осуществляется с помощью плазматронов, где плазмообразующий газ (например, аргон) протекает сквозь столб электрического разряда, частично или полностью ионизируется и превращается в плазму. Плазматрон состоит из катода и анода, охлаждаемых водой, от источника постоянного тока между ними возбуждается электрическая дуга. Плазмообразующий газ ионизируется и выходит из анода плазматрона в виде струи небольшого сечения. Высокая электропроводность плазменной струи значительно повышает плотность тока, температуру газа и скорость его истечения. Плазменная металлизация обеспечивают более высокие, чем при других способах металлизации, механические свойства покрытия и более прочное его соединение с поверхностью детали. Покрытие обладает высокой износостойкостью и не снижает усталостной прочности детали. За счет высокой температуры плазменной струи можно наносить покрытия практически из любых материалов. Процесс полностью автоматизирован, что повышает производительность труда.

Описанные способы металлизации применяют для восстановления начальных размеров и формы поверхностей изношенных деталей, а также для нанесения антифрикционных и износоустойчивых покрытий, создания антикоррозионных и жаропрочных покрытий, устранения пористостей, трещин различного происхождения и т.п.

Технологический процесс ремонта деталей металлизацией состоит из трех этапов: подготовки поверхностей деталей к металлизации, нанесения металлизационного покрытия и обработки деталей после металлизации [1].

Подготовка поверхностей деталей к металлизации является важным этапом, так как от нее зависит качество сцепления металлизационного покрытия с металлом детали. Подготовка поверхности деталей к металлизации состоит из следующих операций: очистки и обезжиривания деталей от грязи, масел, окислов; мойки и сушки; создания шероховатости; защиты поверхностей, не подлежащих металлизации.

Создание шероховатости на металлизируемой поверхности детали может быть выполнено пескоструйной обработкой (сухим крупнозернистым кварцевым песком под давлением сжатого воздуха), обдувкой металлическим песком или дробью, накаткой и т. п. Поверхности деталей, не подлежащие металлизации, защищают плотной бумагой, картоном или специальными кожухами из листовой стали.

Далее на подготовленную поверхность деталей одним из вышеперечисленных способов наносят металлизационное покрытие. Нанесенный слой не является монолитным, а представляет собой пористую массу, состоящую из мельчайших окисленных частиц металла. Твердость металлизационного покрытия определяется качеством наносимого материала.

Затем следует обработка деталей после металлизации. В зависимости от требуемой шероховатости и точности металлизированные цилиндрические поверхности деталей обрабатывают на токарных и шлифовальных станках, а плоские поверхности — на станках или вручную.

Рассматриваемый способ восстановления деталей обладает некоторыми недостатками: прочность сцепления покрытия с основным металлом получается невысокая, механическая прочность металла покрытия пониженная, при металлизации мелких деталей возникают крупные потери металла. Но, не смотря на это, металлизация восстанавливаемых поверхностей деталей находит достаточно широкое применение в ремонтном производстве, имея ряд преимуществ:

  • возможность получения больших слоев наращиваемого металла (до 10 мм), что дает возможность ремонтировать детали с большим износом;
  • благодаря пористости металлизированного слоя он способен поглощать масло и хорошо удерживать смазку [2], что обеспечивает хорошую износостойкость деталей;
  • возможность неоднократного восстановления поверхности деталей;
  • сравнительно невысокая стоимость работ.

Использование способа восстановления изношенных поверхностей деталей машин металлизацией может значительно уменьшить запас сменных деталей, сократить сроки нахождения техники в ремонте, увеличить срок межремонтной службы оборудования. В результате чего повышается производительность труда и снижается себестоимость ремонтных работ обслуживаемой техники.

Список литературы

  1. Захаров, Ю.А. Восстановление металлизацией деталей транспортно-технологических машин и комплексов / Ю.А. Захаров, Е.В. Ремзин, Г.А. Мусатов. – Молодой ученый. – 2014. – №19. – С. 199-201.
  2. Зарубин, В.П. Влияние смазочных материалов на процесс трения и изнашивания в узлах трения пожарной техники / В.П. Зарубин, И.А. Легкова. – NovaInfo.Ru, 2016. – №53. – Т.2. – С. 33-36.

Электронное периодическое издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), свидетельство о регистрации СМИ — ЭЛ № ФС77-41429 от 23.07.2010 г.

Соучредители СМИ: Долганов А.А., Майоров Е.В.

Металлизация

Наплавка

Наплавка – это нанесение с помощью сварки плавлением слоя металла на поверхность изделия. Наплавку применяют как при ремонте изношенных деталей для восстановления их исходных размеров (восстановительная наплавка, ремонтная наплавка), так и при изготовлении новых изделий (наплавка слоёв с особыми свойствами, например, коррозионно-стойких, антифрикционных, особо твёрдых, электропроводных слоёв). Масса наплавленного металла обычно не превышает нескольких процентов от общей массы изделия. Проплавление основного металла и его перемешивание с наплавленным металлом должны быть минимальными для сохранения механических свойств наплавляемого слоя.

Для наплавки используют большинство известных способов сварки плавлением. Самым простым способом наплавки является ручная дуговая наплавка. Также применяют автоматическую дуговую наплавку под флюсом, многоэлектродную наплавку, при которой одновременно плавятся несколько электродных проволок, иногда заменяемых широкой лентой малой толщины. Для наплавки большого количества металла (толщина наплавляемого слоя не менее 5 мм) используют электрошлаковую наплавку. Существует много разновидностей наплавки с использованием плазменной дуги или газового пламени. В последнее время очень широко применяется лазерная наплавка, позволяющая, в частности, эффективно исправлять точечные дефекты и практически не приводящая к деформации изделия после наплавки.

Читайте также:  Для чего автолюбители устанавливают номерной знак сбоку?

Металлизация – это нанесение металлического покрытия на поверхность изделия путём осаждения на ней жидкого металла, распыляемого газовой струёй. При подаче металлической проволоки к источнику нагрева происходит её быстрое расплавление, и жидкий металл под давлением газовой струи (обычно, сжатого воздуха, хотя при напылении коррозионно-стойкими сталями и алюминиевыми сплавами, как правило, используют азот) порядка 0,5 МПа распыляется на частицы размером 0,001…0,2 мм, которые подхватываются этой струёй и с большой скоростью, доходящей до 300 м/с, ударяются о поверхность детали, соединяясь с ней.

Металлизация дает возможность покрывать поверхности деталей почти из всех металлов независимо от формы поверхностей. Толщина наносимого слоя металла может колебаться от 0,02 до 10 мм и более. Поскольку металлизация вызывает лишь небольшой нагрев покрываемой поверхности (обычно не более 70°С), то она не приводит к структурным изменениям в покрываемом материале, благодаря чему можно наносить слой покрытия на любые материалы: металл, пластмассу, дерево, резину и т. п.

Металлизацию применяют для защиты от изнашивания, коррозии, а также в декоративных целях для таких изделий, как цистерны, бензобаки, мосты, изнашивающиеся части валов, подшипников и других деталей машин. По сравнению с наплавленным слоем металлизированный (металлизационный) слой имеет меньшую прочность и плотность, поэтому его нельзя применять для восстановления изношенной детали ответственной прочности, а можно применять лишь для восстановления размеров малонагруженных деталей. Металлизация практически не повышает прочность деталей, особенно при работе в условиях ударных или знакопеременных нагрузок, но может значительно повысить поверхностную твёрдость. При металлизации поверхностей, работающих в условиях повышенного трения, следует учитывать сравнительно малую сцепляемость металлизированного слоя с основным металлом. Многочисленные испытания показывают, что при сухом трении металлизированный слой работает на истирание, как правило, значительно хуже, чем основной металл. В условиях жидкостного и полужидкостного трения металлизированный слой работает удовлетворительно.

Металлизация в зависимости от используемого источника теплоты для расплавления металла разделяется на дуговую, газовую (газопламенную), плазменную и высокочастотную.

Из всех способов металлизации наиболее широко используется дуговая металлизация, которая осуществляется с помощью специального аппарата – металлизатора (рис. 5.40). Металлизатор состоит из корпуса 1, внутрь которого с помощью механизма протягивания 2 подают проволоки 3, попадающие в направляющие мундштуки 4, к которым подведён электрический ток. При соприкосновении проволок 3 в точке 5 в результате короткого замыкания возникает дуга, которая расплавляет металл. Одновременно с этим сначала через полую рукоятку 6, а затем по воздушному соплу направляющих мундштуков 4 в зону дуги поступает сжатый воздух, который увлекает за собой капли расплавленного металла, унося их на покрываемую поверхность.

Рис. 5.40.Дуговой металлизатор:

1 – корпус; 2 – механизм протягивания; 3 – электродные проволоки; 4 – направляющий мундштук; 5 – точка возбуждения электрической дуги; 6 – рукоятка

Основными достоинствами дуговой металлизации являются наибольшая простота требующегося оборудования и высокая производительность, а главными недостатками – повышенное окисление напыляемого металла и выгорание легирующих элементов. Современный ручной дуговой металлизатор позволяет напылять стальное покрытие с производительностью 36 кг/ч или цинковое покрытие с производительностью 72 кг/ч, что в несколько раз превышает производительность газовой металлизации, для которой обычно используют ацетилено-кислородное пламя. Но при дуговой металлизации разбрызгивание металла может достигать 60%, что вызывает большие потери металла при металлизации мелких деталей, в то время как при газовой металлизации получается мелкий распыл и меньшая пористость напылённой поверхности, а также значительно меньшее окисление частиц металла и выгорание легирующих элементов проволоки. Вследствие этого при газовой металлизации получаются лучшие механические свойства покрытия, чем при дуговой. Газовая металлизация используется во всех случаях отсутствия электрического тока, например, в полевых условиях. Но оборудование, которое требуется для газовой металлизации, сложнее, чем для дуговой металлизации.

Плазменная металлизация (газотермическое напыление) – это нанесение металлического покрытия на поверхность изделия путём расплавления и переноса напыляемого металла плазменной струёй или дугой. Напыление осуществляется с помощью плазмотронов по схемам, показанным на рис. 5.11. При использовании плазменной струи для напыления применяют металлический порошок, подаваемый вместе с газом, а при использовании плазменной дуги применяют проволочный материал.

Плазменная металлизация даёт наилучшее сцепление покрытия с деталью (прочность сцепления в 2–4 раза выше, чем при дуговой металлизации) и позволяет напылять износостойкие тугоплавкие материалы, а также твёрдые сплавы. Однако её стоимость значительно выше, а производительность ниже, чем у дуговой металлизации.

Высокочастотная металлизация использует для расплавления напыляемого металла индукционный нагрев токами высокой частоты. В соответствии с описанным в разделе 5.13 поверхностным эффектом при таком нагреве оплавление металла проволоки происходит постепенно (послойно), начиная с поверхности, причём режимом нагрева проволоки легко управлять. В результате распыление получается более равномерным, а размеры напыляемых частиц более стабильными, чем при дуговой металлизации. Кроме того, окисление металла покрытия или выгорание его легирующих элементов при высокочастотной металлизации также в несколько раз меньше. В результате прочность полученного высокочастотной металлизацией покрытия на растяжение примерно в два раза выше, чем после дуговой металлизации. Производительность высокочастотной металлизации выше, чем дуговой, поскольку для неё используется проволока значительно большего (в 3 раза) диаметра. При этом удельный расход электроэнергии в два раза меньше. Недостатком высокочастотной металлизации является сложность необходимого оборудования.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10489 – | 7736 – или читать все.

Оптимальный режим резания. Высокочастотная металлизация (стр. 1 из 3)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ВОСТОЧНО – КАЗАХСТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Д. Серикбаева

Кафедра: Транспорт и логистика

Тема: Оптимальный режим резания. Высокочастотная металлизация

1 Определение оптимальных режимов резания

Технологические процессы обработки металлов путём снятия стружки, осуществляемые режущими инструментами на металлорежущих станках с целью придания деталям заданных форм, размеров и качества поверхностных слоев. Основные виды О. м. р.: Точение, Строгание, Сверление, Развёртывание, Протягивание, Фрезерование и зубофрезерование, Шлифование, хонингование и др. Закономерности О. м. р. рассматриваются как результат взаимодействия системы станок — приспособление — инструмент — деталь . Любой вид О. м. р. характеризуется режимом резания, представляющим собой совокупность следующих основных элементов: скорость резания v, глубина резания t и подача s. Скорость резания — скорость инструмента или заготовки в направлении главного движения, в результате которого происходит отделение стружки от заготовки, подача — скорость в направлении движения подачи. Например, при точении (рис. 1) скоростью резания называется скорость перемещения обрабатываемой заготовки относительно режущей кромки резца (окружная скорость) в м/мин, подачей — перемещение режущей кромки резца за один оборот заготовки в мм/об. Глубина резания— толщина (в мм) снимаемого слоя металла за один проход (расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по нормали). В сечении срезаемого слоя металла (см. рис. 1) рассматриваются такие элементы резания (физические параметры): толщина срезаемого слоя и ширина срезаемого слоя; их величина при постоянных t и s зависит от главного угла в плане j (см. Геометрия резца).

В зависимости от условий резания стружка, снимаемая режущим инструментом Сверлом, протяжкой, фрезой в процессе О. м. р., может быть элементной, скалывания, сливной и надлома. Характер стружкообразования и деформации металла рассматривается обычно для конкретных случаев, в зависимости от условий резания; от химического состава и физико-механических свойств обрабатываемого металла, режима резания, геометрии режущей части инструмента, ориентации его режущих кромок относительно вектора скорости резания, смазывающе-охлаждающей жидкости и др. Деформация металла в разных зонах стружкообразования различна, причём она охватывает также и поверхностный слой обработанной детали, в результате чего он приобретает Наклёп и возникают внутренние (остаточные) напряжения, что оказывает влияние на качество деталей в целом.

В результате превращения механической энергии, расходуемой при О. м. р., в тепловую возникают тепловые источники (в зонах деформации срезаемого слоя, а также в зонах трения контактов инструмент — стружка и инструмент — деталь), влияющие на стойкость режущего инструмента (время работы между переточками до установленного критерия затупления) и качество поверхностного слоя обработанной детали. Описание температурного слоя в зоне резания (рис. 2) может быть получено экспериментально, расчётным путём или моделированием процесса резания на ЭВМ. Тепловые явления при О. м. р. вызывают изменение структуры и физико-механических свойств как срезаемого слоя металла, так и поверхностного слоя детали, а также структуры и твёрдости поверхностных слоев режущего инструмента. Процесс теплообразования зависит также от условий резания. Скорость резания и свойства обрабатываемого металла существенно влияют на температуру резания в зоне контакта стружки с передней поверхностью резца (рис. 3). Тепловые и температурные факторы процессов О. м. р. выявляются следующими экспериментальными методами: калориметрическим, при помощи термопар по изменению микроструктуры (например, поверхности инструмента), при помощи термокрасок, оптическим, радиационным и др. Трение стружки и обрабатываемой детали о поверхности режущего инструмента, тепловые и электрические явления при О. м. р. вызывают его изнашивание. Различают следующие виды износа: адгезионный, абразивно-механический, абразивно-химический, диффузионный, электродиффузионный. Характер изнашивания металлорежущего инструмента является одним из основных факторов, предопределяющих выбор оптимальной геометрии его режущей части. При выборе инструмента в зависимости от материала его режущей части и др. условий резания руководствуются тем или иным критерием износа. На рис. 4 показан характер изнашивания задней поверхности резца. Его переточку надо осуществлять после времени работы T2 при износе hoпт (до наступления критического износа hk, соответствующего T3).

Система сил, действующих при О. м. р., может быть приведена к единой равнодействующей силе. Однако для решения практических задач не обязательно знать величину этой силы, важное значение имеют её составляющие: Pz — сила резания, действующая в плоскости резания в направлении главного движения; Ру — радиальная составляющая, действующая перпендикулярно к оси заготовки (при точении) или оси инструмента (при сверлении и фрезеровании); Px — сила подачи, действующая в направлении подачи. Силы Pz, Px, Ру влияют на условия работы станка, инструмента и приспособления, точность обработки, шероховатость обработанной поверхности детали и т.д. На величину этих сил влияют свойства и структура обрабатываемого материала, режим резания, геометрия и материал режущей части инструмента, метод охлаждения и др. Сила Pz обычно является наибольшей — на её преодоление расходуется наибольшая мощность. Способы определения Pz, Ру, Px могут быть теоретическими и экспериментальными, определяемыми с помощью специальных динамометров. На практике часто используют полученные на основе экспериментов эмпирические формулы. Затрачиваемая мощность (в квт) для большинства процессов О. м. р.:

где Pz — составляющая силы резания в направлении подачи в н (кгс), v — скорость резания в м/мин, потребная мощность электродвигателя станка N = Nэ/h, где h — кпд станка.

Скорость резания, допускаемая режущим инструментом, зависит от тех же факторов, что и силы резания, и находится в сложной зависимости от его стойкости (рис. 5).

Значительное влияние на О. м. р. оказывают активные смазочно-охлаждающие жидкости, при правильном подборе, а также при оптимальном способе подачи которых увеличивается стойкость режущего инструмента, повышается допускаемая скорость резания, улучшается качество поверхностного слоя и снижается шероховатость обработанных поверхностей, в особенности деталей из вязких жаропрочных и тугоплавких труднообрабатываемых сталей и сплавов. Вынужденные колебания (вибрации) системы СПИД, а также автоколебания элементов этой системы ухудшают результаты О. м. р. Колебания обоих видов можно снизить, воздействуя на вызывающие их факторы — прерывистость процесса резания, дисбаланс вращающихся частей, дефекты в передачах станка, недостаточную жёсткость и деформации заготовки и др.

Эффективность О. м. р. определяется установлением рациональных режимов резания, учитывающих все влияющие факторы. Для ускорения расчёта часто применяют ЭВМ. Расчёт режимов резания на ЭВМ сводится к предварительному отбору исходной информации, разработке и конкретизации алгоритмов, заполнению операционных карт исходной информацией, её кодированию и программированию алгоритмов.

Повышение производительности труда и уменьшение потерь металла (стружки) при О. м. р. связано с расширением применения методов получения заготовок, форма и размеры которых максимально приближаются к готовым деталям. Это обеспечивает резкое сокращение (или исключение полностью) обдирочных (черновых) операций и приводит к преобладанию доли чистовых и отделочных операций в общем объёме О. м. р.

Дальнейшее направление развития О. м. р.: интенсификация процессов резания, освоение обработки новых материалов, повышение точности и качества обработки, применение упрочняющих процессов, автоматизации и механизации обработки.

Рис. 1. Элементы режима резания при точении

1 — обрабатываемая поверхность; 2 — поверхность резания; 3 — обработанная поверхность; D — диаметр обрабатываемой заготовки; d — диаметр детали после обработки; а и б — толщина и ширина срезаемого слоя

Рис. 2. Температурное поле на поверхностях сверла (деталь — сталь 45; сверло из быстрорежущей стали; v = 25 м/мин; s = 0,11 мм/об; без охлаждения)

Рис. 3. Влияние свойств обрабатываемого металла на температуру резания

1 — сталь Ст. 3; 2 — сталь 4OX; 3 — чугун; 4 — латунь; 5 — алюминий

Рис. 4. Характер изнашивания задней поверхности режущего инструмента

OA — период приработки; AB — период рабочего изнашивания; ВС — период катастрофического изнашивания

Рис. 5. Зависимость стойкости резца от скорости резания (t = 1 мм; s = 0,1 мм/об).

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Высокочастотный металлизатор

Высокочастотные металлизаторы являются аппаратами станочного типа. [1]

В последнее время созданы высокочастотные металлизаторы , в которых проволока, проходя через распылительную головку, нагревается токами высокой частоты до температуры плавления. [2]

В последнее время созданы высокочастотные металлизаторы , в которых проволока, проходя через распылительную головку, нагревается токами высокой частоты до температуры плавления. Высокочастотная металлизация значительно сокращает потери металла по сравнению с электродуговой металлизацией, снижает степень окисления частиц металла и в 5 – 6 раз уменьшает выгорание элементов, содержащихся в проволоке. [3]

На рис. 30 показана схема распылительной головки высокочастотного металлизатора . [5]

Расплавленный металл распыляется струей сжатого воздуха. Головка высокочастотного металлизатора ( рис. 4.23) имеет индуктор, питаемый от генератора токов высокой частоты и концентратор тока, который обеспечивает плавление проволоки на небольшом участке ее длины. [7]

В высокочастотных металлизаторах ( МВЧ-1, МВЧ-2, МВЧ-3) плавление происходит за счет индуктивного нагрева током высокой частоты, а в плазменных металлизаторах ( УМП-4-64, УПУ-3 и др.) – плазмой, образующейся при пропускании плазмообразующего газа через дуговой разряд, возбуждаемый между двумя электродами. [9]

Выработку шеек вала, не превышающую по глубине 4 – 5 % его диаметра, устраняют проточкой на токарном станке. При большей величине выработки валы электрических машин ремонтируют, наплавляя на поврежденное место слой металла и протачивая наплавленный участок на токарном станке. Для наплавления металла на вал ротора ( последний вращается в центрах токарного станка) применяют переносные электродуговые аппараты ЭМ-ЗА, ЛК-БА, ЭМ-6 или газовые ГИМ-1. В последнее время созданы высокочастотные металлизаторы , в которых проволока, проходя через распылительную головку, нагревается токами высокой частоты до температуры плавления. Высокочастотная металлизация значительно сокращает потери металла по сравнению с электродуговой металлизацией, снижает степень окислении частиц металла и в пять-шесть раз уменьшает выгорание элементов, содержащихся в проволоке. [10]

Выработку шеек вала, не превышающую по глубине 4 – 5 % его диаметра, устраняют проточкой на токарном станке. При большей величине выработки валы электрических машин ремонтируют, наплавляя на поврежденное место слой металла и протачивая наплавленный участок на токарном станке. Для наплавления металла на вал ротора применяют переносные электродуговые аппараты ЭМ-ЗА, ЛК-6А, ЭМ-6 или газовые ГИМ-1; ротор вращается в центрах токарного станка. В последнее время созданы высокочастотные металлизаторы , в которых проволока, проходя через распылительную головку, нагревается токами высокой частоты до температуры плавления. [11]

Выработку шеек вала, не превышающую по глубине 4 – 5 % его первоначального диаметра, устраняют проточкой на токарном станке. При большей величине выработки валы электрических машин ремонтируют, наплавляя на поврежденное место слой металла и протачивая наплавленный участок на токарном станке. Для наплав-ления металла на вал ротора применяют переносные электродуговые аппараты ЭМ-ЗА, ЛК-6А, ЭМ-6 или газовые ГИМ-1; ротор вращается в центрах токарного станка. В последнее время созданы высокочастотные металлизаторы , в которых проволока, проходя через распылительную головку, нагревается токами высокой частоты до температуры плавления. Высокочастотная металлизация значительно сокращает потери металла по сравнению с электродуговой металлизацией, снижает степень окисления частиц металла и в 5 – 6 раз уменьшает выгорание элементов, содержащихся в проволоке. [12]

Технологический процесс наращивания металлизацией включает в себя подготовку поверхности детали, нанесение металлизационного слоя и обработку наращенной поверхности. Подготовка поверхности заключается в придании ей шероховатости и затем обезжиривании. В газовых металлизаторах ( типов ГИМ1, ГИМ2 и др.) плавят металл ацетилено-кислородным или водородно-кислород-ным пламенем, а в электрических металлизаторах ( типа ЛК или ЭМ) – электрической дугой, образуемой между двумя электродами. Существуют и высокочастотные металлизаторы . Чаще пользуются сравнительно дорогими газовыми металлизаторами ( рис. 45), имеющими по сравнению с электрическими ряд преимуществ: меньший угар основных элементов ( С, Mn, Si), мелкий распыл частиц, меньшая пористость и более высокая твердость слоя. [14]

Читайте также:  Давление в системе рециркуляции выхлопных газов
Ссылка на основную публикацию