Плазменное напыление с последующим оплавлением покрытия

Покрытия, полученные способом плазменного напыления, имеют более высокие физико-механические свойства, чем покры­тия, напыленные другими способами, однако и они все же значи­тельно уступают покрытиям из тех же материалов, полученным наплавкой.

Все свойства плазменных покрытий могут быть значительно улучшены путем введения в технологический процесс восстанов­ления деталей сравнительно простой операции — оплавления покрытия.

При оплавлении покрытия плавится лишь наиболее легко­плавкая составляющая сплава. Металл детали при этом лишь подогревается, но остается в твердом состоянии. Жидкая фаза способствует более интенсивному протеканию диффузионных про­цессов. В результате оплавления значительно повышается проч­ность сцепления покрытия с деталью, увеличивается механиче­ская- прочность, исчезает пористость, повышается износостойкость покрытия и сопряженных с ним деталей.

Оплавление покрытия может быть произведено ацетилено-кислородным пламенем, плазменной струей, и токами высокой частоты. Наилучшие результаты дает оплавление токами высокой частоты, так как при этом обеспечивается локальный нагрев, не нарушающий термообработки всей детали.

К сплавам, подвергающимся оплавлению, предъявляются сле­дующие требования: температура плавления легкоплавкой со­ставляющей сплава должна быть не выше 1000—1100°С, в оп­лавленном состоянии они должны хорошо смачивать подогретую поверхность детали и обладать свойством самофлюсования, т. е, содержать флюсующие элементы.

Практически всем этим требованиям в полной мере удовлет­воряют: порошковые сплавы на основе никеля, имеющие темпе­ратуру плавления 980—1050°С и содержащие флюсующие эле­менты (бор и кремний), а также 50%-ная смесь порошков ПГ-ХН80СРЗ и ПГ-У30Х28Н4С4 с температурой плавления 1080— 1100°С

Технологический процесс восстановления деталей с оплавле­нием покрытия включает в себя операции: шлифование детали для обеспечения правильной геометрической формы восстанавли­ваемой поверхности; дробеструйную обработку чугунной дробью ДЧК-1,5 при давлении воздуха 0,4—0,6 МПа, расстоянии до по­верхности детали 20—25 мм в течение 3—5 мин; нанесение по­крытия при режиме, рекомендованном для плазменного напыле­ния; оплавление покрытия на установке т. в. ч. при режиме: ча­стота тока 75—100 кГц, зазор между деталью и индуктором 5—6 мм, частота вращения детали 15—20 об/мин, сила тока вы­сокой ступени генератора т. в. ч. 5—8 А шлифование поверхно­сти детали до требуемого размера. Оплавленные покрытия, как показали исследования, имеют следующие свойства:

при оплавлении покрытий из сплавов типа ПГ-ХН80СР2 их структура становится равномерной, состоящей из твердого раст­вора на основе никеля, с температурой плавления 980—1050°С, микротвердостью Hµ.= 2600—2900 МПа и твердых кристаллов (боридов и карбидов) с микротвердостью Hµ = 10000— 12000МПа и температурой плавления 1600—1700°С;

макротвердость оплавленных покрытий, напыленных сплавом на основе никеля в зависимости от содержания в них бора, со­ставляет HRC 35—60;

благодаря присутствию в структуре оплавленных покрытий твердых кристаллов его износостойкость значительно повышается и при напылении сплавом ПГ-ХН80СРЗ превышает в 2—3 раза износостойкость стали 45, закаленной до твердости HRC 54—58, при напылении порошковой смесью, состоящей из 50% ПГ-ХН80СРЗ и 50% ПГ-У30Х28Н4С4, в 5—10 раз;

прочность сцепления покрытия с поверхностью стальных дета­лей после оплавления повышается в 8—10 раз и составляет 400—450 МПа;

усталостная прочность деталей после оплавления покрытия повышается на 20—25%, что объясняется упрочняющим влияни­ем покрытия.

Таким образом, плазменное напыление с последующим оплав­лением покрытия является весьма перспективным способом вос­становления деталей, так как позволяет возвратить им не только свойства новых деталей, но и значительно их улучшить.

Плазменным напылением с оплавлением покрытия можно вос­станавливать поверхности деталей, работающие в условиях зна­чительных знакопеременных и контактных нагрузок (кулачки распределительных валов, шейки коленчатых валов и др.).