2.6.2 Оборудование для нанесения покрытий на деталь

Самофлюсующиеся сплавы системы Ni-Cr-B-Si наносят газопламенным методом, поэтому рассмотрим установку для их напыления и принцип работы этой установки.

Принцип работы установок газопламенного напыления состоит в том, что смесь кислорода (или воздуха) с горючим газом поступает в горелку, где под­жигается и образует факел. В этот высокотемпературный поток газа подается порошок или проволока, которые расплавляясь, уносятся на основу, где обра­зуют покрытие.

Установки газопламенного напыления включают следующие основные элементы (рисунок 27): газопламенную горелку для распыления порошка 1 или проволоки, (прутка) 2 и нанесения покрытия; устройство подачи напыляемого материала в газовое пламя (для напыления порошков — это порошковый доза­тор 3, а для проволоки — бухта 4); механизм подачи проволоки или прутка (воздушная турбина или электродвигатель), расположенный непосредственно на горелке, устройство дли контроля и управления расходами и давлениями га­зов (манометры и редукторы 6, расходомеры 5); систему подачи газов (газовые баллоны 11, шланги 12, компрессоры для подачи сжатого воздуха 10, ресивер 8, осушитель 7, теплообменник 9). Осушитель и теплообменник могут быть уста­новлены на магистрали сжатого воздуха с целью удаления влаги и масла из воздуха. В качестве горючего газа, как правило, используют ацетилен или при­родный газ (пропан) [17].

Рисунок 3.2.2 - Схема установки для газопламенного напыления покрытия из порошков или проволоки (прутков)

Для производства работ по газопламенному напылению используют ус­тановки типа УПТР (например, УПТР-1-78М, разработка, ИНДмаш АН БССР, г. Минск), УПН-6, УПН-7, УГПЛ - для напыления материалов с температурой плавления до 800°С и УПН-8-68 — для напыления покрытий из материалов с температурой плавления до 2050°С (ВНИИавтогенмаш), Л-5405 (ИЭС им. Патона) и др.

Ведущие фирмы за рубежом, выпускающие аппаратуру для газопламен­ного напыления: «Metco Ing», «Wall Colmonoy» (США), «Castolin+Eutectic» (Швейцария), «Interweld» (Австрия).

Основные характеристики некоторых установок газопламенного напыле­ния порошковых материалов приведены в таблице 11 [36].

Рассмотрим установку газопламенную для порошкового напыления УПН 8-68. Она предназначена для напыления материалов с температурой плавления до 2273—2473 К, таких, как оксид алюминия, нихром, никелеалюминиевые сплавы, никелеборохромокремниевые сплавы, карбидсодержащие композиции и др. Помимо операции газопламенного напыления предусмотрена возможность последующего оплавления покрытий, наплавленных из твердосплавных порошков типа NiCrBSi, NiCrBSi+карбид (например, WC) пламенем сварочной горелки.

Для получения высококачественных покрытий желательно использовать порошки с размером частиц не более 60-80 мкм и малым разбросом по разме­ру.

Приведенный здесь и в ряде других источников КИМ является ориенти­ровочным, так как он определяется в модельных условиях. В реальных произ­водственных условиях КИМ, как правило, ниже, так как на него оказывают влияние форма детали, технология нанесения покрытий.

В комплект установки помимо дозатора порошка и горелки для напыле­ния входят тройники — кислородный и ацетиленовый; шланги; редукторы — кислородный ДКД-8-65, ацетиленовый ДАП-1-65; сварочная газопламенная го­релка ГС-ЗА со специальными наконечниками для последующего оплавления покрытий; зажигалка.

Таблица 11 - Основные характеристики установок газопламенного напыления порошковых материалов

Показатель	Оборудование (организация или изготовитель)
	УПН-8-68 (Алтайский моторный за­вод)	021-4 (ВНПО «Ремдеталь»)	УГПТ (ВНИИ- автогенмаш)	УПТР-1-78М (ИНДМАШ АН БССР)	УУТР (ИНДМАШ АН БССР)	Метко-5П («Метко- Инк» США)	Ротолой («Кастолин» Швейцария)	Рототек-80 («Кастолин» Швейцария)
Максимальная производительность при напылении порошков самофлюсующихся сплавов, кг/ч	8,5	2,6	12,2	9,6	10,0	9,0	8,0	8,0
Максимальный коэффициент использования напыляемого материала при напылении: трубок диаметром 18-20 мм стержней диаметром 40 мм пластин 400x400 мм	0,60 * 0,85	* * *	0,79 » 0,95	0,90 0,94 0,97	0,90 0,94 0,98	0,60 0,70 0,95	0,64 0,90 0,95	0,65 0,90 0,95
Расход газа, м^3/ч: кислорода ацетилена пропан-бутана обдуваемого газа (воздуха)	2,20 1,70 - -	0,90 0,70 » -	2,95 1,33 » -	1,70 0,95 - 0,65	1,58 0,83 0,63 0,65	1,70 0,95 - 0,70	1,60 1,60 - -	1,15 1,00 - -
Размер частиц напыляемого порошка, мкм	30-150		30-160	30-160	30-160	80-120	40-120	40-120
Удельный расход, м^3/кг: ацетилена кислорода	0,2 0,259	0,3 0,347	0,11 0,246	0,098 0,174	0,083 0,16	0,11 0,19	0,2 0,2	0,12 0,141

* Нет данных.

На рисунке 28 представлена схема соединений в установке УПН-8-68.

1-ротаметр; 2-дозатор (питатель) порошка; 3-расходная шайба; 4, 12-вентили; 5, 10-шланги; 6-горелка газопламенная для напыления покрытий; 7, 11-резиновые трубки;8, 9-инжекторные устройства; 13-пневмоклапан; 14-фильтр; 15-газопламенная горелка для оп­лавления покрытий; 16, 18-тройники; 17, 19-редукторы;20-вентили на тройниках

Установка УПН-8-68 позволяет использовать кислородно-ацетиленовое пламя с более высокой температурой горения, а также объединить в одном тех­нологическом звене две операции — напыление и оплавление. Для этого к ре­дукторам 17 к 19 баллонов ацетилена / и кислорода // присоединены распреде­лительные тройники 16 и 18. Тройники снабжены двумя штуцерами с запорны­ми вентилями 20 для одновременного подсоединения горелки (аппарата) для газопламенного напыления и горелки для последующего оплавления покрытий. Горелка 75 для оплавления покрытий представляет собой ствол сварочной го­релки, снабженной двумя соответствующими по мощности сварочными нако­нечниками № 6 и № 7.

Устройство горелки для напыления показано на рисунке 29. Принцип дейст­вия горелки заключается в том, что в пламя, образованное при сгорании ацети­лена в смеси с кислородом, непрерывно вдувается по оси аппарата струя, со­стоящая из транспортирующего газа (кислорода) и напыляемого порошка. В ре­зультате образуется напылительный поток. Эту горелку можно использовать как для ручного, так и для механизированного напыления. Для закрепления на станке в рукоятке горелки имеется специальное отверстие. В нижней части ру­коятки расположены два вентиля 4 со штуцерами /и //для ацетилена и кисло­рода. В корпусе размещено инжекторное устройство 5 для получения горючей смеси газов заданного состава. Система сопл 10—12 выполнена таким образом, что позволяет подавать горючую смесь в мундштук с избытком ацетилена. По­воротом обжимного сопла 12 можно регулировать подачу кислорода, идущего на обжим факела. В газовом сопле 10 имеются отверстия, через которые посту­пает кислород из обжимного канала в пространство, образованное наружной поверхностью порошковой струи и внутренней поверхностью факела пламени. К ниппелю 2 подсоединена гибкая трубка, по которой поступает струя кисло­рода, транспортирующего порошок напыляемого материала.

1-гайка; 2-ниппель; 3-прокладка; 4-вентиль; 5-инжектор; 6-прокладка; 7-контргайка;

8-корпус головки; 9-рассекатель; 10-сопло газовое; 11 -сопло порошковое; 12-сопло обжимное. Рисунок 29 - Газопламенная горелка (аппарат) для напыления

Устройство дозатора порошка показано на рисунке 30.

1-ротаметр; 2-крыша; 3-маховичок; 4, 9-вентили; 5-расходная шайба; 6-бункер;7,8-инжекторное устройство.

Рисунок 30 - Дозатор (питатель) порошковый

Дозатор представляет собой бункер 6 с крышкой 2 для засыпания порошка напыляемого материала. Количество подаваемого порошка определяется и регулируется расходом ки­слорода через расходную шайбу 5, который в свою очередь зависит от общего расхода кислорода (определяемого по ротаметру 7), пропущенного вентилем 4 в инжекторное устройство 8, находящееся снаружи бачка. Пневмоклапан 13 (рисунок 28) осуществляет сброс кислорода из дозатора в атмосферу после прекращения его подачи в ротаметр. Фильтр 14 (рисунок 28) предохраняет клапан от попадания в него порошка.

Покрытие, полученное после напыления, по своей структуре является в значительной степени пористым. Пористость его можно в некоторых случаях эффективно использовать. Однако наиболее широкое применение находят плотные покрытия. Оплавление покрытий можно производить газовой горел­кой, в печи с контролируемой атмосферой, в соляных ваннах или путем высо­кочастотного нагрева.