При этом методе обеспечивается получение напылённого слоя с антифрикционными свойствами, высокими износо-, тепло - и коррозионной стойкостью и теплозащитой.
Процесс детонационно-газового напыления схематически показан на рисунке 1.2. В закрытый с одной стороны ствол детонационной пушки через клапаны нагнетается ацетелено-кислородная газовая смесь, затем производится отсечка подачи газа. Непосредственно перед взрывом подаётся порция мелкодисперсного порошка напыляемого материала. Электрическим разрядом от свечи инициируется взрыв газовой смеси, находящейся в стволе [1].
Рисунок 1.2 – Схема детонационной пушки
Горение смеси протекает в режиме детонации. В результате высвобождается химическая энергия с образованием высокого давления и значительным повышением температуры – до 3000…5500 К. продукты детонации истекают со скоростью 2000…4000 м/с из сопла в дульном срезе ствола, вызывая нагрев и ускорение частиц порошка до 600…1000 м/с2, которые ударяются о поверхность упрочняемой или восстанавливаемой детали. В этот же момент, чтобы снизить образование сажи и очистить от нее стенки ствола, производится продувка нейтральным газом, и цикл повторяется.
Характерная особенность оборудования (пушки) для напыления – импульсно-циклический характер работы. При этом за каждый полный цикл, состоящий из порционной подачи рабочих газов, порошка напыляемого материала, взрыва газовой смеси и её истечения вместе с порошком, образуются единичные пятна толщиной 3…15 мкм. Их последующее совмещение обеспечивает создание равномерного покрытия на цилиндрических или плоских поверхностях [1].
Образующееся в момент взрыва на выходе из ствола пламя в нагреве и ускорении частиц существенной роли не играет. Скорость и температура пламени быстро снижаются на расстоянии 40…70 мм от среза сопла.
Напыляемый порошок нагревается в результате конвективного теплообмена между его частицами и выделяемой энергией высокотемпературного газового потока, а также излучением. На поверхности закрепляются только частицы, обладающие к моменту о поверхность необходимыми энергетическими характеристиками. Остальные частицы рикошетируют. Коэффициент использования порошка – 0,3…0,7 [1].
Процесс детонационно-газового напыления характеризуется чрезвычайно малой длительностью цикла. Так, взрыв газовой смеси завершается примерно через 5 мс после инициирования. Продолжительность теплого и динамического воздействия на частицы порошка не превышает 3 мс. Время существования газового импульса продуктов детонации составляет 4…5 мс, время ударной деформации напыляемых частиц примерно 100 мкс. Скорость частиц достигает 800…1000 м/с, температура – 2000…3000оС увеличение интенсивности процессов (числа циклов) до 5 – 10 выстрелов в секунду повышает производительность напыления .
В качестве рабочего газа для образования взрывной смеси используют кислород (ГОСТ 6331 – 78), ацетилен (ГОСТ 5457 – 78), или пропан-бутан (ГОСТ 20448 – 80), в качестве нейтрального продувочного газа применяется азот (ГОСТ 9423 – 74). Оптимальное соотношение кислорода и ацетилена – 1,21…1,25. Дистанция напыления - 200 – 500 мм, угол направления газового потока к поверхности детали – 45…90о. Благодаря высокой кинетической энергии разогретых частиц прочность сцепления напылённого слоя выше, чем при других методах (плазменном, газопламенном, металлизации), и достигает в зависимости от применяемых материалов 10…200 МПа. Пористость составляет 0,5…1,0%. На поверхности деталей из стали покрытие с достаточной прочностью можно наносить после обезжиривания без предварительной струйной обработки. Твердость покрытия достигает 60 HRC и более [1].
При ударе одиночных частиц их взаимодействие с поверхностью детали можно представить в виде трёх стадий: образование физического контакта; активация контактных поверхностей с образованием химических связей на границе раздела частица – подложка; развитие объёмного взаимодействия (рекристаллизация, релаксация микронапряжений, гетеродиффузия и т. п.).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.