Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Випробування вдавлюванням кульки



В пластину з напиленим покриттям із зворотньої сторони вдавлюють сталеву кульку. Це приводить до спучування металу і покриття. Після деформації зразка досліджують руйнування, що відбуваються в покритті (рис. 4.5).

 

Рисунок 4.5 - Діагностика міцності покриттів вдавлюванням кульки: а - якість покриття - хороша (немає тріщин і відшаровувань); б - якість покриття – задові-льна (поява окремих тріщин); в - якість покриття - незадовільна (поява мережі тріщин, сколів)

Метод застосовний для покриттів завтовшки до 0,1-0,2 мм

4.2.1.7 Нанесення сітки подряпин

В покритті гострим інструментом наносять сітку подряпин. Звичайно крок складає ~ 5 мм Про міцність зчеплення покриття з основою судять по характеру руйнування покриття.

4.2.2 Визначення когезійної міцності покриттів

Міцність на розтягування матеріалу напиленого покриття можна визначити таким чином. Зразок - сталева трубка, зовнішній d=5,5мм, 1=127мм, і h=1мм. На торцях її потовщення з внутрішньою різкою для закріплення зразка при проведенні випробувань (рис. 4.6).

 

Рисунок 4.6 - Зразок для визначення когезійної міцності покриттів

 

На зразок, що обертається, напилюють покриття завтовшки 3,2мм. Для отримання заданого розміру покриття шліфують. В центральній частині зразка роблять проточку глибиною 0,05 мм, щоб на цій ділянці відбулося руйнування при розтягуванні. Трубку видаляють і проводять випробування на міцність матеріалу покриття в поздовжньому напрямі.

Інший метод - на торець стрижня наносять шар легкоплавкого припою. На припій напилюють досліджуване покриття. Потім покриття відділяють, розплавляючи припій. Одержаний шар приклеюють до торців стрижнів. Випробування на розтягування такого зразка дозволяють визначити міцність напиленого матеріалу покриття в поперечному напрямі (когезійна міцність) σк= . Подібні зразки можна випробовувати на вигин.

 

Рисунок 4.7 - Схема визначення когезійної міцності покриттів з використанням клею: 1- припій; 2 - покриття; 3 - клей

 

4.2.3 Визначення пористості покриттів

Покриття, напилені методами ГТН, є пористими. Наявність пор корисна, коли їх наносять на деталі, які працюють при змащуванні (захоплення і збереження мастила), і шкідлива для антикорозійних покриттів. Пористість можна розрахувати за формулою

П=(1-Р0/Р)·100,

де П - пористість %; Р0-щільність покриття; Р - теоретична щільність.

4.2.3.1 Визначення загальної пористості методом гідростатичного зважування



Напилене покриття відділяють від основи, просушують, покривають тонким шаром вазеліну (парафіну) і зважують на повітрі. Зразок підвішується на металевий дріт і зважується у воді. Пористість розраховують за наведеним нижче рівнянням:

 

де П - загальна пористість покриття;

ρz - щільність матеріалу покриття;

ρw - щільність рідини (води);

ρс - щільність металевого дроту;

ρv - щільність вазеліну;

Рz - маса зразка на повітрі;

Рс - маса частини металевого дроту, зануреного у воду;

Рv - маса вазеліну, нанесеного на поверхні покриття;

Р- сумарна маса зразка, дроту, вазеліну на повітрі;

Р1- маса зразка, покритого вазеліном, у воді.

4.2.3.2 Вимірювання відкритої пористості на просочених зразках

Покриття відділяють від основи, виготовляють з нього зразок, визначають розміри і масу. Проводять просочення зразка рідиною (толуол, бензол і ін.), для чого його поміщають в рідину на 1 годину. Просочення під вакуумом прискорює цей процес. Рідина проникає у відкриті пори. Закриті - залишаються незаповненими. Після просочення зразок знову зважують і, знаючи його об'єм,

 

густину просочуючої рідини і зміну маси зразка розраховують величину відкритої пористості. Величину закритої пористості визначають як різницю між загальною і відкритою пористістю.

 

4.2.3.3. Визначення пористості методом прямого зважування

У циліндровому зразку виконують кільцеву виточку і визначають її розміри. Зразок зважують. В кільцеву виточку з лишком напилюють покриття. Його надлишки зішліфовують, відновлюючи початкові розміри зразка. Одержану систему знову зважують. Знаючи масу покриття, щільність його матеріалу і об'єм виточки, розраховують загальну пористість покриття.

 



4.2.4 Газопроникність покриттів

Визначають об'єм повітря, що пройшло через зразок за певний час при фіксованому перепаді тиску на ньому. Газопроникність розраховують за формулою

Г= ,

де V - кількість повітря, що пройшло через зразок; h - товщина покриття; S- площа покриття; ΔΡ - перепад тиску на зразку; τ - час випробувань.

4.2.5 Твердість покриття

При напиленні одного і того ж матеріалу можна одержати покриття, що мають різну твердість, яка багато в чому залежить від методу напилення. При одному і тому ж методі твердість залежить від умов напилення.

Вживані методи визначення твердості напиленого матеріалу дають значний розкид результатів, оскільки на величину одержаних при вимірюванні відбитків істотний вплив надає структура покриття.

Звичайно твердість зерен покриття вище твердості матеріалу в вихідному стані, що дозволяє одержати кращу зносостійкість.

Твердість напилених покриттів із сплавів, що самофлюсуються, може мінятися в широких діапазонах залежно від складу сплаву. Коли сплав містить добавки карбіду титану, покриття одержують більш твердим.

 

 

5 ВИКОРИСТАННЯ НАПИЛЕНИХ ПОКРИТТІВ

Нижче наведені деякі приклади використання напилених покриттів в різних галузях сучасної техніки.

 

5.l Чорна металургія

Основні технологічні процеси металургії характеризуються отриманням і транспортуванням великих мас розплавлених металів і шлаків, а при обробці тиском - контактом профілеутворюючого устаткування з товарним металом при великих швидкостях і навантаженнях. При обслуговуванні металургійних агрегатів використовують велику кількість різноманітного механічного, енергетичного і підйомно-транспортного устаткування. Крім того, в металургійний цикл включені операції отримання металургійної сировини (агломерату, обкотишів і т.п.) і виготовлення вогнетривів.

5.1.1 Агломераційне виробництво

Одним з вузлів устаткування агломераційних фабрик, що швидко зношуються, є лопатки ексгаустерів. Використання покриття з нікелевого сплаву, що самофлюсується, завтовшки 0,5 мм дозволяє підвищити їх довговічність в 4 рази, тобто довести до 36 міс. У разі плазмового напилення покриття з твердого сплаву (типу ВК12) термін служби таких деталей досягає 15000 г (625 діб).

Плазмове нанесення нікелевого сплаву ХН80СРЗ, що самофлюсується, завтовшки близько 1 мм з подальшим оплавленням киснево-ацетиленовим пальником підвищило в 2-3 рази стійкість до абразивного зносу деталей шламових насосів аглофабрики.

Доменне виробництво

Основними причинами виходу з ладу повітряних фурм доменних печей є прогар від термічних ударів при контакті з рідкими продуктами плавки і абразивний знос шихтою, що опускається. Можливість вживання плазмового напилення для підвищення їх довговічності багато разів розглядалася в Україні і за кордоном. Нанесення керамічних плазмових покриттів на повітряні фурми доменних печей було запропоновано в Англії, карбідів - в Японії. Для плазмового напилення фурм на одному з вітчизняних металургійних комбінатів була використана установка «Полум'я», в якій в якості плазмоутворюючого газу застосовувались продукти згоряння пропан - бутану у повітрі. Покриття є шаром діоксиду цирконію завтовшки 0,8-1,0 мм, нанесеним по підшару з нікелю завтовшки 0,25-0,30 мм.

Проведені роботи з плазмового напилення повітряних фурм доменних печей (підшар - із сплаву ХН80СРЗ завтовшки 1 мм, захисний шар - з оксиду алюмінію завтовшки 0,8-1,0 мм), заміні керамічних чохлів термопар гарячого дуття металевими з покриттями з нікельалюмінієвих сплавів. При вдуванні в доменні печі пиловугільного палива різко зростає газоабразивний знос повітряних фурм. Для підвищення їх довговічності в цих умовах були проведені роботи по плазмовому напиленню нікелевого сплаву ПГ-ХН80СР4, що самофлюсується, з подальшим оплавленням. Для запобігання стікання шару при оплавленні поверх покриття із сплаву наносили діоксид цирконію завтовшки 0,08 мм. Стійкість фурм з покриттям зросла з 30 діб до 3 міс.

Дросельні заслінки доменних печей захищають плазмовими покриттями з оксиду алюмінію.

Керметні плазмові покриття використовують на шлакових фурмочках доменних печей. Їх вживання свідчить про наявність суттєвого теплоізолюючого ефекту, що припускає можливість заміни міді як матеріалу фурмочок на інші матеріали, наприклад, сталь.

Сталеплавильне виробництво

Ряд робіт проведений по підвищенню довговічності кисневих фурм мартенівських печей. Фірма «Аркос» (США) застосувала плазмове покриття з діоксиду цирконію завтовшки 0,5 мм при підшарі з алюмініду нікелю на зовнішній поверхні фурми і з карбідів хрому - на внутрішній. Використання керметного (оксид алюмінію + нікель) і керамічного (з оксиду алюмінію) плазмових покриттів дозволяє збільшити стійкість таких фурм до 50 плавок в порівнянні з 8 початковими.

Ковпак конвертера зазнає теплові удари, викликані бризками сталі, і значну ерозійну дію гарячих газів, що відходять, з температурою, що досягає 2000°С. Нанесення на внутрішню поверхню ковпака з тонколистової сталі комбінованого плазмового покриття, що складається з шару оксиду цирконію завтовшки 0,4 мм і шару карбіду хрому меншої товщини, збільшує термін служби такого ковпака з 3 до 7 міс.

Плазмова металізація виявилася ефективною для підвищення стійкості осьових муфт сталерозливних ковшів і при відновленні корпусів підшипників 600-тонних конвертерів. Нанесення покриття із сталі типу XI3 дозволило відновити зношену поверхню при мінімальних витратах. За 12 місяців експлуатації не відзначено ніяких пошкоджень ні на одному з 12 відновлених корпусів.

Плазмовий метод використовується для нанесення покриття з механічної суміші оксиду алюмінію і алюмінію завтовшки 0,3-0,6 мм на бічну поверхню графітованих електродів діаметром 150-555 мм.

Вживання молібденового покриття на внутрішній поверхні мідних кристалізаторів УНЛЗ забезпечує їх стійкість при розливанні більше 250 тис. т сталі.

5.1.4 Прокатне і волочильне виробництво

Одним з основних напрямів вживання газотермічного напилення в умовах прокатного виробництва є підвищення працездатності валів прокатних станів. За даними фірми «Юніон Кабайд Корп.» (США) нанесення покриттів з карбідів хрому, вольфраму, титану завтовшки 25-75 мкм збільшує тривалість їх служби більш ніж на 50%.

Широке поширення в цій області набувають покриття з колмоною (нікельборкремнієвого сплаву). Відомі численні приклади використання покриттів з нікелевих сплавів, що самофлюсуються, з термообробкою на стадії оплавлення на різних вузлах прокатних станів (плунжерах гідравлічних систем, приводних валках, напрямних та ін.). Їх нанесення на валки 110х150 мм чистової кліті дозволяє збільшити термін служби при прокатці катанки діаметром 6-8 мм із швидкістю 60 м/с в 2,5-7 разів. В іншому випадку дане покриття на валках гарячої прокатки арматурних стрижнів забезпечило термін їх служби 8-9 місяців замість початкових 4 діб. Витрати на отримання покриття в 4 рази нижче вартості нового вала. Витрати на експлуатацію валів знизилися на 95%. Вживання такого покриття на проводковій арматурі збільшило її стійкість з 3 діб до 5-6 тижнів.

Позитивні результати одержані при випробуванні плазмових покриттів з нікелевого сплаву ПГ-ХН80СРЗ, що самофлюсується, на чавунних валках прокатного стану 500. Нанесення аналогічного сплаву СНГН з добавкою 15 % боріду титану підвищило зносостійкість проводок прокатних станів в 1,7-2 рази.

Одна з активно працюючих у напрямі впровадження плазмового напилення в чорну металургію фірм США «Даман Індастрі» розробила технологію керметних плазмових покриттів для відновлення самого різного устаткування, у тому числі підшипників прокатних станів, гідравлічних циліндрів і плунжерів компресорів і ін. Витрати на відновлення значно нижче, ніж на виготовлення нового устаткування, а стійкість його після відновлення виявляється вище первинної.

 

Машинобудування


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!