Общие понятия. Металлизацией называется процесс образования покрытия путем нанесения частиц расплавленного металла с помощью сжатого воздуха (0,4 0,6Мпа) на специально

МЕТАЛЛИЗАЦИЯ

ГЛАВА 14

Металлизацией называется процесс образования покрытия путем нанесения частиц расплавленного металла с помощью сжатого воздуха (0,4…0,6Мпа) на специально подготовленную поверхность детали.

Плавление и нанесение металла осуществляется с помощью металлизаторов. В зависимости от способа расплавления металла (электрической дугой, токами высокой частоты, газовым пламенем) различают металлизаторы электродуговые, высокочастотные и газовые.

Схема работы электродугового металлизатора. В корпус его подаются две изолированные друг от друга проволоки, являющиеся электродами. В распылительной головке металлазатора между электродами, находящимися под напряжением, возникает электрическая дуга, под действием которой они плавятся.

Образующиеся капли жидкого металла распыляются струей сжатого на мельчайшие частицы (диаметром 0,01…0,15 мм), которые наносятся на специально подготовленную поверхность.

В распылительную головкуТВЧ- металлизатора подается проволока, конец которой оплавляется в результате нагрева токами высокой частоты. Ток высокой частоты подводится к индуктору, состоящему на четырех-шести витков медной трубки. Сжатый воздух, поступающий из камеры 2, срывает с конца проволоки расплавленный металл, распыляет его и наносит на металлизируемую поверхность детали.

В газовом металлизаторе плавление проволоки происходит под действием тепла, выделяющегося при сгорании горючего газа (ацетилена, природного газа и др.) в струе кислорода. Проволока подается внутрь газового пламени вдоль его оси. Капли металла, образующиеся при плавлении проволоки, распыляются струей сжатого воздуха, окружающей нагревательное пламя, и наносятся на подготовленную поверхность детали.

Природа сцепления напыленных частиц металла между собой и с металлом детали пока еще до конца не выяснена. По этому вопросу высказываются различные мнения. Общепринятым считается предположение: Мельчайшие частицы расплавленного металла величиной 0,01…0,15 мм, находясь в пластическом состоянии, движутся с большой скорость (140—300 м/сек). Вследствие сильного удара о металлизируемую поверхность детали они деформируются и заклиниваются; пленка окислов, находящаяся на их поверхности, при этом разрушается, и частицы прочно сцепляются с металлом детали или с ранее нанесенными частицами. Для обеспечения надежного сцепления поверхность детали должна быть шероховатой

Во время полета металлические частицы охлаждаются незначительно, так как продолжительность их полета весьма мала -0,002 сек. При достижении частицами металлизируемой поверхности происходит их энергичное охлаждение потоком сжатого воздуха и за счет теплопередачи от осевших частиц к металлу детали (большая часть тепла уносится сжатым воздухом). Этим объясняется невысокая температура нагрева детали в процессе металлизации.

Принято считать, что связь частиц металлизационного покрытия между собой и с металлом детали обусловлено механическим взаимным сцеплением и действием молекулярных сил.

Структура металлизационного покрытия отличается от структуры литого или катаного металла. В процессе металлизации части металла, покрытые пленками окислов, достигая металлизируемой поверхности, при ударе деформируются и образуют удлиненные чешуйки.

Между отдельными частицами и группами частиц покрытия образуются микроскопические промежутки- поры и пустоты. Плотность металлизационного покрытия в среднем на 10% меньше, чем литого металла. Величина пористости зависит от факторов, важнейшими из которых являются способ расплавления металла, режим работы металлизатора и др. Плотность стального покрытия, нанесенного газовым металлизатором, несколько больше плотности покрытия, нанесенного электродуговым металлизатором, т.к при газовой металлизации напыляемые частицы металла защищены от окисления потоком газа.

Химический состав металла покрытия резко отличается от химического состава проволоки вследствие выгорания ряда элементов в процессе металлизации. Угар основных элементов составляет:

углерода 25—35%, кремния 25—45%; марганца 35—38%; Угар этих элементов при газовой металлизации несколько меньше, чем при электродуговой.

Наличие на поверхности напыляемых частиц окисных пленок препятствует образованию однородной, нормальной структуры металлизационного покрытия, обусловливает уменьшение его пластичности и по сравнению с металлом детали резко снижает сопротивление удару, разрыву, кручению и изгибу. Твердость покрытия обычно выше твердости металлизируемой детали. Это связано с быстрым охлаждением и закалкой частиц потоком сжатого воздух а также с наклепом, вызванным ударами ранее осевших частиц последующими. Увеличение твердости объясняется также включением в состав покрытия окислов. Эти обстоятельства следует учитывать при выборе материала проволоки для распыления.

На твердость покрытия оказывает влияние также режим металлизации. При повышении давления воздуха твердость покрытия возрастает. Это объясняется более быстрым охлаждением и закалкой частиц, а также увеличением степени наклепа их при ударе. С увеличением подачи проволоки твердость понижается. При газовой металлизации твердость покрытия возрастает при повышении давления кислорода (увеличивается содержание окислов). С увеличением расстояния от сопла металлизатора до поверхности детали твердость покрытия понижается, так как удары частиц о деталь становятся слабее и величина наклепа уменьшается.

Пористая структура металлизационньтх покрытий в сочетании с высокой твердостью обеспечивает их высокую износостойкость при работе со смазкой, стальные покрытия вследствие пористости поглощают большое количество смазки (около 10% от объема слоя). Смазка, проникая в поры покрытия, заполняет неровности трущихся поверхностей и тем самым способствует уменьшению сил трения; она улучшает также условия работы деталей при недостаточной подаче смазки в момент пуска механизма. В последнем случае смазка поступает к поверхностям трения из пор металлизационного покрытия. Наиболее качественное покрытие получается при высокочастотной металлизации.