Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Вопросы 1-5.
Вопрос №1
Одним из наиболее эффективных технологических путей повышения надежности работы деталей машин и механизмов – является нанесение на рабочую поверхность изделий различных покрытий.
Существующие многочисленные способы нанесения покрытий можно классифицировать с различных позиций.
По методам получения – механические, физические, химические, электрофизические
По виду технологического процесса – гальванические, вакуумные, наплавка.
Покрытия различаются по используемым материалам – металлические, керамические, полимерные
По виду (состоянию) используемых материалов – нанесение покрытий в твердом (или твердом дисперсном) состоянии; нанесение покрытий из жидкой фазы (эмульсии, суспензии, лаки, шликер); нанесение покрытий из электролитических растворов; нанесение покрытий из расплавов; нанесение покрытий из газов или газовых смесей.
Можно рассматривать покрытия и по их назначению – износостойкие, коррозионностойкие, жаростойкие, декоративные и т.д.
Наиболее последовательно классификацию способов нанесения покрытий следует проводить с учетом механизмов и явлений, лежащих в основе процессов нанесения покрытий и формирования его структуры:
механические методы;
химические методы;
электрохимические методы;
наплавка;
напыление;
высокоэнергетические технологии;
комбинированные методы.
Вопрос №2
Электродуговая металлизация заключается в формировании на поверхности детали покрытия из нагретых и ускоренных частиц металла, полученных в результате плавления проволок (за счет энергии горящей между ними электрической дуги) и диспергации расплава струей сжатого газа (воздуха).
Принцип работы установки основан на подаче двух электропроводных проволок, оплавляющихся в электрической дуге и, распыляющихся подведённым сжатым воздухом. Нанесённое покрытие образуется из-за удара расплавленных частиц и затвердеванию образовавшихся пластинок на защищаемом изделии.
Нанесение покрытий производится различными типами проволок диаметром 1,6-2,5 мм (для тугоплавких металлов - до 2 мм) на поверхность, предварительно подготовленную абразивоструйной обработкой. Покрытия наносятся при положительной температуре окружающего воздуха и имеют толщину 80-200 мкм.
Для металлизации обычно используются такие материалы, как цинк, алюминий и их сплавы. Цинк устойчив к ржавлению в морской воде. Наибольшее влияние на скорость его коррозии может оказывать большое содержание оксидов серы, хлора и паров соляной кислоты в атмосфере городов.
Коррозионная стойкость алюминия зависит от условий, в которых происходит коррозия и регулируется, в основном, стойкостью защитной окисной пленки к среде. Алюминий стоек в горячей и морской воде.
Достоинства метода электродуговой металлизации:
Основные недостатки, которые имеет электродуговая металлизация:
Источники питания для электродуговой металлизации, к примеру: ТСЗП SPARK 400, ТСЗП-LD/U2 300.
В некоторых случаях металлизация является единственным возможным способом защиты конструкций от коррозии и разрушения. Это является следствием того, что она может производиться в полевых условиях, в отличие от других методов нанесения антикоррозийных износостойких покрытий.
Вопрос №3.
Газопламенное напыление предполагает формирование капель (частиц) малого размера расплавленного металла и перенос их на обрабатываемую поверхность, где они удерживаются, формируя тем самым непрерывное покрытие. Металлический либо полимерный порошковый, проволочный либо шнуровой материал подается в пламя ацетилен-кислородной либо пропан-кислородной горелки, расплавляется и переносится сжатым воздухом на напыляемую поверхность, где, остывая, формирует покрытие. Метод прост в освоении и применении, может применяться как в ручном, так и в автоматизированном режиме.
Первая установка газопламенного проволочного напыления была разработана М.У.Шоопом в 1913 г. Скорость продуктов сгорания ацетилена в кислороде составляла 10:12 м/с. Плотность металлического напыления - 85-90% от компактного материала. В качестве источника тепла использовалось кислородно-ацетиленовое пламя. В последнее время для металлического напыления широко стали применяться заменители ацетилена: пропан, этилен, метан, водород.
Схема проволочного распылителя:
1 - воздушное сопло;
2 - газовое сопло;
3 - пруток;
4 - направляющая трубка.
Схема порошкового распылителя:
1 - газовое сопло;
2 - кольцевое пламя;
3 - покрытие;
4 - подложка;
5 - горючий газ;
6 - кислород;
7 - порошок.
К основным достоинствам газопламенного напыления покрытий относятся:
Основными недостатками газопламенного метода напыления покрытий являются:
Основные технические данные и характеристики:
|
Наименование параметра |
Значение |
|
Производительность напыления, кг/час: |
|
|
пластмассы |
1 (1м /мин) |
|
металлов |
6 |
|
керамики |
2 |
|
Фракция напыляемых порошковых материалов, мкм: |
|
|
пластмассы |
40-120 |
|
металлы |
40-100 |
|
керамика |
40-80 |
|
Расход газов, л/час: |
|
|
кислород |
5 |
|
ацетилен |
0,5 |
|
Давление газов, кгс/см.кв.: |
|
|
кислород |
4 |
|
ацетилен |
0,7 |
|
Вес горелки, кг |
2,5 |
Вопрос №4.
Применяется для напыления покрытий из порошков металлов, их сплавов, оксидов, тугоплавких соединений, различных композиций и т. п., которые не должны разлагаться и возгоняться в продуктах детонации и иметь достаточную разницу между температурами плавления и кипения (не менее 200 °С).
Процесс детонационного напыления характеризуется значительным количеством технологических параметров. Основные из них :
горючего
кислорода
азота или воздуха
т.е. состав рабочей взрывчатой смеси
От глубины загрузки зависит время пребывания частиц порошка внутри ствола, полнота физико-химического взаимодействия с продуктами детонации. Состав смеси существенно влияет на энергетические характеристики частиц порошка и определяет химическое взаимодействие напыляемого материала с продуктами детонации В зависимости от состава рабочей смеси может происходить полное или неполное сгорание горючего газа. Оптимальной рабочей смесью может быть смесь, близкая к стехиометрической. Однако, максимумы скорости детонации и твёрдости покрытия из оксида алюминия (в данном случае твёрдостью определяют оптимальные условия формирования покрытия) не совпадают. В то же время при нанесении покрытия из карбидов избыток углерода в газовой смеси защищает карбид от обезуглероживания.
Толщина единичного слоя составляет 5-20 мкм. Дистанция напыления определяется из условия минимального воздействия на поток частиц отражённой от поверхности подложки волны. Практически для стволов различного диаметра эта величина составляет 150 - 200 мм.
Основные достоинства метода детонационного напыления:
Основные недостатки метода детонационного напыления:
В связи с перечисленными особенностями все детонационное оборудование необходимо размещать в специальных помещениях производственного участка.
Технические характеристики оборудования детонационно-газового напыления:
Вопрос №5.
Плазменное напыление покрытий является одним из видов газотермического напыления покрытия (ГОСТ 28076—89), применяемого в технологии упрочнения и восстановления рабочих поверхностей деталей машин, механизмов, аппаратов, приборов и др. Плазменное напыление относят к области сварки и резки. Применяют преимущественно порошковые материалы, а также проволоку, стержни, прутки.
Техническая плазма — ионизированный газ, в котором объемные плотности положительных и отрицательных электрических зарядов, образующих плазму заряженных частиц, практически одинаковы (условие квазинейтральности) и доля этих частиц сравнительно велика
Плазмообразующие газы: аргон, азот, водород, гелий, воздух.
Способ плазменного напыления покрытий на детали изделий в промышленном масштабе начали применять с 50-х годов XX века. Первые отечественные разработки плазменных установок были выполнены в институте металлургии им. А. А. Байкова под руководством акад. Н. И. Рыкалина и д-ра техн. наук И. Д. Кулагина. Во ВНИИавтогенмаше совместно с ИМЕТ к 1961 г. было разработано отечественное оборудование для плазменного напыления покрытий.
Обобщенная схема процесса плазменного напыления покрытий (j — угол расхождения струи): 1 — сопло-анод; 2 — ядро плазменной струи; 3 — основной участок плазменной струи; 4 — напыляемое покрытие.
Техническая плазма образуется при электрических разрядах в газах, которые нагревают до высокой температуры, обеспечивающей протекание интенсивной термической ионизации. Плазма представляет собой совокупность нейтральных частиц, положительных ионов, электронного газа, квантов света, которые сложным образом взаимодействуют между собой и внешней средой.
В зависимости от степени ионизации n-отношения концентрации заряженных частиц к полной концентрации частиц — различают слабоионизированную (n — доли процента) плазму; умеренно ионизированную (несколько процентов) и полностью ионизированную (около 100%).
Плазма считается "четвертым" особым состоянием вещества после твердого, жидкого, газообразного. При равенстве ионных и электронных температур плазма называется изотермической. Плазму принято называть "холодной", если ее температура порядка 105К (низкотемпературная плазма) и "горячей", если ее температура около 106—107К (высокотемпературная плазма).
Для напыления покрытий используется холодная плазма.
Для реализации технологии упрочнения и восстановления рабочей поверхности деталей плазменным напылением в условиях промышленного производства необходим участок, оснащенный специальным комплексом технологического оборудования.
Параметры плазменной струи.
Плазменная струя является по существу рабочим инструментом, формирующим покрытие на поверхности детали изделия. Она характеризуется рядом теплофизических и других параметров, к основным из которых относятся:
,
где vп.г — скорость истечения из сопла плазмотрона холодного плазмообразующего газа; tп.г, tп.с —температура холодного плазмообразующего газа и плазменной струи соответственно.
Для электродуговых плазмотронов vп.с = 1000÷1500 м/с;
,
где Wр — мощность, подводимая к плазмотрону; ηт.р — тепловой КПД плазмотрона; Gп.г — расход плазмообразующего газа; K — доля газа, участвующего в плазмообразовании;
,
где α — коэффициент теплоотдачи;