Восстановление деталей «холодным» газодинамическим напылением с последующим упрочнением микродуговым оксидированием

Разработка новых экологически чистых технологий нанесения высокоэффективных покрытий для упрочнения деталей с целью повышения их износостойкости, является одной из актуальных задач современной науки и техники.

Среди      перспективных      способов      создания многофункциональных керамикоподобных модифицированных покрытий с широким комплексом свойств, особый интерес представляет микродуговое оксидирование (МДО). Суть МДО заключается в формировании на поверхности детали в условиях воздействия    микродуговых    разрядов    высокопрочного износостойкого оксидно-керамического покрытия, состоящего преимущественно из твердофазных модификаций оксида алюминия.

К основным преимуществам МДО можно отнести следующие [1, 2,5]:

• •    возможность нанесения покрытий на сложно-профильные изделия, внутренние поверхности и скрытые полости;

• •    получение покрытий толщиной до 0,2 мм с адгезией, сопоставимой с прочностью материала основы;

• •    дешевизну и доступность химических реактивов и материалов;

• •    экологическую безопасность.

Наибольшее распространение МДО получило при обработке вентильных материалов, обладающих униполярной проводимостью (алюминий, магний, титан и др.).

Однако, получение тонкослойной оксидной керамики на стальных поверхностях данным способом не возможно. К тому же, данные покрытия не могут компенсировать износ деталей.

Проведенные исследования позволили предложить ремонтному производству комбинированную технологию восстановления деталей «холодным» газодинамическим напылением с последующим упрочнением микродуговым оксидированием, сочетающую в себе преимущества этих двух способов.

Необходимо отметить, что в наиболее распространенных газотермических способах нанесения покрытий для их формирования из потока частиц необходимо, чтобы падающие на основу частицы имели высокую температуру, обычно выше температуры плавления материала. При газодинамическом напылении, это условие не является обязательным, что и обуславливает ее уникальность. В данном случае с твердой основой взаимодействуют частицы, находящиеся в нерасплавленном состоянии, но обладающие очень высокой скоростью [3, 4].

Напыление производится алюминийсодержащим порошком. При этом толщина напыленного слоя, в зависимости от износа детали, может составлять от 0,1 до 0,9 мм. После этого, восстанавливаемую поверхность подвергают механической обработке, а затем упрочняют МДО.

Адгезия покрытий, сформированных сверхзвуковым газодинамическим напылением на алюминиевых сплавах, составляет 50. ..65 МПа; на сталях - 40. ..50 МПа [5].

На рисунке 1 представлен общий вид лабораторной установки для микродугового оксидирования.

а)

б)

Рисунок 1 – Общий вид лабораторной установки для МДО: а) электролитическая ванна; б) блок питания и управления

В качестве электролитов для МДО рекомендуется использовать растворы типа «КОН-Na2SiO3 » или «КОН-Н3BO3». В ходе МДО плотность тока необходимо поддерживать в пределах 15…25 А/дм2, температуру электролита – 30..50 оС. Продолжительность обработки должна составлять не менее 90…120 мин.

При МДО, в зависимости от режимов обработки, достигается толщина упрочненного слоя 0,100…0,200 мм, а микротвердость 9500…10800 МПа.

Применение разработанной технологии позволяет увеличить ресурс восстановленных деталей в 2-3 раза в сравнении с новыми деталями. Технология рекомендуется для внедрения на ремонтнотехнических предприятиях и цехах, занимающихся восстановлением изношенных деталей машин и оборудования перерабатывающих производств АПК.