Аппаратура для металлизации и технология процесса

В настоящее время основное значение в металлизации распылением имеет проволочная металлизация.

Основными узлами проволочных аппаратов являются устройства для подачи проволоки (приводной механизм), для нагрева и плавления проволоки, а также для распыления расплавленного металла сжатым воздухом.

Типовыми газовыми металлизационными аппаратами являются МГИ-2-65 (металлизатор газовый, инжекторный) и МГИ-3-65. Эти аппараты снабжены распылительной головкой, работающей по принципу внутрисоплового смешения, а также механизмом подачи проволоки, приводимым в движение воздушной турбиной. Оба аппарата могут работать как на ацетилене, так и на его заменителях.

По своему назначению аппарат МГИ-2-65 является универсальным и предназначен для нанесения покрытий как из тугоплавких, так и легкоплавких металлов; аппарат МГИ-3-65 в основном рассчитан для нанесения антикоррозионных покрытий из легкоплавких металлов - цинка и алюминия. Оба металлизатора могут использоваться как для ручных работ, так и для нанесения покрытий на станках. Технология металлизации распылением состоит из следующих основных операций: подготовка проволоки, подготовка поверхности изделия, нанесение слоя покрытия и его обработка после металлизации.

Проволока используется как обычных сортов, так и изготовленная специально для этой цели. В частности, для нанесения стального покрытия может использоваться углеродистая проволока общего назначения, а также сварочная по ГОСТу 2246-60. Проволока должна быть чистой, без вмятин и больших неровностей. Жировые загрязнения удаляются промывкой проволоки в бензине, а ржавчина и окалина - пескоструйной обдувкой. Как правило, проволока подается в металлизатор из бухты, уложенной на вертушку. Стальная высокоуглеродистая проволока для устранения жесткости должна подвергаться предварительному отжигу с последующей пескоструйной очисткой от окалины.

Подготовка поверхности изделия заключается в очистке от загрязнений соответствующими способами и придании ей некоторой шероховатости для обеспечения достаточной прочности сцепления слоя покрытия с основным металлом. Применяется несколько способов подготовки поверхности после произведенной очистки: пескоструйный (металлическим песком), механический при помощи режущих инструментов, дробеструйный и электрический (электроискровая и электродуговая обработки). Наиболее распространенными являются первые два способа.

Пескоструйная подготовка мелких деталей производится в вытяжных шкафах, а деталей средних и больших размеров - в герметически закрывающихся камерах, работа в которых производится в скафандрах, с принудительной подачей в них воздуха для дыхания.

Механическая подготовка применяется при нанесении покрытий большой толщины, причем для подготовки плоских деталей применяются строгальные, а для тел вращения - токарные станки. Для тел вращения (оси, валы и др.) обычно применяется нарезание «рваной резьбы» с вибрацией резца, что и дает шероховатость. Иногда производится прикатка вершин такой резьбы с помощью накатки, что еще более увеличивает сцепление покрытия с основным металлом. На телах вращения могут делаться кольцевые выточки. На поверхности плоских деталей прорезаются канавки на строгальных станках глубиной до 0,5-0,6 мм с шагом 1-1,5 мм, причем острые грани должны закругляться. В отдельных случаях применяется насечка участков металлизации зубилом.

Дробеструйная подготовка применяется при сравнительно простой форме изделий и большой площади покрываемой поверхности.

Электроподготовка используется в случаях, когда другие способы не дают положительных результатов, а именно: для закаленных и цементированных деталей, а также деталей сложной формы и др. К этому способу относятся электродуговая подготовка (возбуждение на короткое время электрических дуг пучком электродов) и электроискровая, или анодномеханическая (снятие слоя металла с поверхности детали искровыми разрядами в среде электролита).

Некоторое применение имеет также способ подготовки поверхности с нанесением подслоя молибдена. Этот способ применяется: для закаленных и цементированных деталей (без их отпуска и отжига), трудно-демонтируемых изделий, деталей с небольшим износом (посадочные места под шариковые и роликовые подшипники, внутренние поверхности цилиндров гидравлических прессов и др.). Толщина наносимого слоя молибдена составляет всего 0,05-0,1 мм. Приваривающиеся частицы молибдена обеспечивают хорошую прочность сцепления переходного слоя покрытия, последующие слои которого выполняются другим металлом.

Во избежание окисления и загрязнения подготовка поверхности независимо от применяемого способа должна производиться непосредственно перед металлизацией.

Техника нанесения покрытия зависит от вида выполняемых работ, формы изделия и способа подготовки поверхности. В качестве примера ниже кратко описывается технология нанесения покрытия при восстановлении изношенных поверхностей.

Восстановление металлизацией изношенных поверхностей допускается, как правило, для деталей, не имеющих дефектов механической обработки, а при наличии дефектов - только в случаях, когда деталь не потеряла допустимой прочности.

На изношенные детали и детали с дефектами механической обработки, имеющие форму тел вращения, покрытия наносятся на токарных станках, причем металлизатор закрепляется в суппорте станка так, чтобы ось его распылительной головки была перпендикулярна обрабатываемой поверхности. Скорость вращения шпинделя станка и продольная подача суппорта устанавливаются с таким расчетом, чтобы в процессе металлизации деталь не нагревалась выше 60-70° С. Если же происходит нагрев детали выше допустимой температуры, то через каждые 1-2 прохода металлизатора процесс необходимо прерывать для охлаждения поверхности до температуры 20-25: С.

Величина припуска на механическую обработку покрытия зависит от диаметра детали и намечаемого вида обработки, например при D < 25 мм припуск на токарную обработку составляет 1 мм на сторону, а на шлифование - 0,3 мм; при D = 100--175 мм припуск соответственно равен 1,6 и 0,5 мм.

Детали, работающие на износ в условиях жидкостного и полужидкостного трения, целесообразно металлизировать высокоуглеродистой стальной проволокой.

Контроль качества покрытий должен производиться по основным технологическим операциям: при подготовке поверхности, в процессе нанесения покрытия и после механической обработки нанесенного слоя. В производственных условиях качество металлизационного покрытия обычно контролируется по наружному виду в процессе нанесения с выявлением брака до механической обработки.