Снижение вероятности выхода из строя деталей пожарной с нанесенными металлизированными покрытиями

Размещено на http://www.allbest.ru/

Снижение вероятности выхода из строя деталей пожарной с нанесенными металлизированными покрытиями

Киселев Вячеслав Валериевич

В статье описана методика нанесения металлизированных покрытий на поверхности деталей пожарной техники с целью повышения ее надежности и долговечности. пожарный металлизированный коррозия

От чистоты деталей пожарной техники в значительной степени зависит качество их напыления. Наличие на поверхности детали грязи, пленок и масла уменьшает прочность сцепления напыленного покрытия с основным металлом. При подготовке деталей к напылению производится предварительная механическая обработка наружных и внутренних поверхностей, имеющих форму тел вращения.

Назначение этой операции состоит в следующем: удаление слоя металла, пораженного коррозией; устранение эксцентричности, овальности и конусности, появившихся на поверхности в результате выработки; вытачивание замыкающих буртиков на краях напыляемой поверхности; уменьшение диаметра для обеспечения возможности нанесения покрытия с минимально допустимой толщиной слоя 0,5-0,7 мм (только при наращивании наружных поверхностей).

Механическая обработка выполняется путем обтачивания наружных поверхностей или растачивания внутренних посадочных поверхностей.

Нарезание "рваной" резьбы - это наиболее распространенный способ создания шероховатости на поверхности, подготавливаемой к металлизации. При нарезании рваной резьбы можно использовать обычный резьбовой резец с углом при вершине 55-60°. Вершина угла должна иметь радиус закругления 0,3-0,5 мм. Угол резания 80°. Для получения резьбы с требуемой шероховатостью резец нужно устанавливать так, чтобы его вылет был не менее 70-100 мм, а режущая кромка, в зависимости от диаметра обрабатываемой детали пожарной техники, смещалась ниже оси детали на 1,5-5,0 мм. Рваная резьба нарезается в направлении вращения детали на малых оборотах (30-40 об/мин) без охлаждающей жидкости. Профиль резьбы создается за один проход на всю глубину резьбы, равную 0,5-0,8 мм. Шаг резьбы, в зависимости от диаметра обрабатываемой детали, устанавливается в пределах 0,5-1,5 мм. Поверхности детали, не подлежащие напылению, должны быть защищены от попадания на них напыленного металла, поэтому их обертывают картоном или асбестом, который закрепляют проволокой.

Шпоночные канавки и отверстия для смазки закупориваются деревянными пробками, которые должны выступать над уровнем поверхности покрытия, подлежащего напылению. Если по технологическому маршруту предусматривается металлопескоструйная обработка, то изоляция поверхностей, не подлежащий напылению, производится перед обработкой. В противном случае при металлопескоструйной обработке могут быть повреждены ненапыляемые резьбовые отверстия, шпоночные канавки и пр. Металлический песок, попавший в масляные отверстия, трудно будет удалить, а это может вызвать серьезные повреждения рабочих поверхностей в процессе эксплуатации.

Подготовка поверхности к напылению чаще заканчивается металлпескоструйной обработкой, т.е. струйной обработкой металлическим песком, стальной крошкой или колотой чугунной дробью с острыми гранями. Металлопескоструйная обработка производится либо в специальных плотно закрывающихся шкафах и камерах, подсоединенных к системе вытяжной вентиляции, либо с помощью беспыльных установок, имеющих эжекторный отсос отработанного металлического песка и позволяющих выполнять эти работы в общих производственных помещениях и на открытых площадках.

Для подготовки деталей пожарной и аварийно-спасательной техники к напылению могут использоваться также дробеметные или дробеструйные установки, применяемые в литейном производстве. Однако громоздкость этих конструкций, эксплуатационные недостатки их механизмов и трудности обеспечения требуемого качества очистки вызывают необходимость создания более приспособленных металлопескоструйных установок для ручной или механизированной обработки.

Шлифование напыленного металла является последней операцией механической обработки, которая сообщает детали требуемые размеры и чистоту обработки поверхности. При обработке покрытий, напыленных из стали с содержанием углерода 0,7 % и более, детали шлифуются без предварительной токарной обработки. Наибольшей трудностью при шлифовании напыленных покрытий является быстрое "засаливание" шлифовальных кругов. Для повышения качества обработанной поверхности следует выбирать шлифовальные круги из нормального электрокорунда Э (так называемый алунд), зернистости, на керамической связке К, среднемягкой твердости СМ. Таким образом, можно рекомендовать шлифовальные круги марок Э 36СМК или Э 46СМК (предпочтительно первый).

Полирование напыленных металлов не допускается, так как при полировке абразивом в поры покрытия вклиниваются частицы абразива, которые создают задиры на поверхности подшипника и шейки, а при полировке неабразивными материалами (фетр и др.) снижается пористость покрытия и ухудшаются условия смазки.

Упрочнение покрытий применяется в качестве последней технологической операции при обработке внутренних посадочных поверхностей. При необходимости обработки внутренней поверхности для подвижной посадки применяется калибровка расточенного гнезда специальной прошивкой в требуемый размер. При обработке поверхностей под неподвижные посадки можно ограничиться запрессовкой в расточенное гнездо кольца подшипника, подлежащего сборке. В результате выполнения этой операции одновременно улучшается сцепление покрытия с основным металлом детали пожарной и аварийно-спасательной техники.

Пропитывание напыленных покрытий маслом имеет целью повышение износоустойчивости восстановленной поверхности детали, так как масло, проникая в поры покрытия, улучшает условия работы детали пожарной техники.

Существенные изменения, которые происходят в металле во время его распыления и которые заключаются в изменении его состава и строения, резко сказываются на физических, механических и химических свойствах покрытия деталей пожарной техники и создают большие различия между исходным материалом и полученным из него покрытием.

Исследованиями установлено также, что:

1) твердость покрытия зависит от режима распыления;

2) при газовой металлизации с увеличением скорости подачи распыляемой проволоки и при прочих равных условиях твердость покрытия увеличивается.

Это можно объяснить тем, что с увеличением количества распыляемой проволоки температура частиц несколько понижается, вследствие чего уменьшается время их охлаждения после закрепления на поверхности детали пожарной техники. При уменьшении производительности, наоборот, происходит возрастание температуры частиц.

Износостойкость покрытий из напыленного металла, как показывают данные многих экспериментаторов и опыт практической эксплуатации металлизированных деталей пожарной техники, достаточно высока, однако при сухом трении напыленные металлы сильно разрушаются. Так, покрытия из стали 45 изнашиваются при сухом трении примерно в 2,5 раза больше, чем обычная сталь той же марки. Разрушение поверхности металлизированной детали происходит преимущественно по границам частиц, окаймленных окислами.

Способность распыленных металлов впитывать масло, не свойственная обычным металлам, зависит от режима распыления, толщины слоя и последующей обработки. Метод обработки может весьма сильно изменить пористость покрытия, а следовательно, и способность впитывать смазку. По данным ряда исследований непроницаемость напыленных слоев при шлифовании покрытий из мягких металлов может изменяться в сотни раз, а из твердых металлов - до 50 раз. Весьма сильное влияние на проницаемость и масловпитываемость покрытий оказывает полирование. Как правило, полированные покрытия имеют значительно меньшую проницаемость, чем обработанные другими способами. Понижения проницаемости можно достигнуть также путем последующей пропитки покрытия различными смолами и лаками.

Известно, что значительный износ трущихся сопряжений происходит в первые моменты работы машины после пуска, когда нормальный режим смазки еще не установился. В этом отношении металлизированные покрытия имеют большое преимущество перед обычными металлами, так как их трущиеся поверхности с самого начала работают по слою смазки. Это достигается благодаря большой пористости покрытия. Смазочное масло впитывается в капилляры и поры, что способствует постоянному поддержанию целости масляной пленки.

Рядом исследований доказано, что высокочастотная металлизация при прочих равных условиях дает износостойкость, которая выше, чем при электродуговой металлизации. Это можно объяснить более упорядоченным движением частиц в факеле, образованном при распылении. Лучшие аэродинамические условия процесса распыления способствуют приданию частицам больших скоростей, а это сказывается на повышении износостойкости вследствие лучшей утрамбовки частиц.

В качестве наплавочного материала при нанесении металлизированного покрытия можно использовать порошковую проволоку различных марок сталей.

Металлизированные покрытия нашли широкое применение в отделочно-упрочняющей обработке металлических поверхностей деталей пожарной техники, но и они не лишены недостатков. Исследованиями установлено, что в металлизированном покрытии имеется большое количество пор.

Поры хорошо удерживают масло при работе деталей в узлах трения с применением смазки. Однако при работе поверхностей трения в условиях контакта с жидкой средой такие покрытия разрушаются из-за расклинивающего эффекта жидкости в порах. Поры необходимо закрыть, и это возможно только при помощи дополнительной обработки методом пластического деформирования.

Список литературы

1. Топоров А.В., Полетаев В.А., Покровский А.А., Киселев В.В., Пучков П.В., Зарубин В.П. Новые конструкции комбинированных магнитожидкостных уплотнений. / 17-я Международная Плесская научная конференция по нанодисперсным магнитным жидкостям. - Сборник научных трудов. - 2016. - С. 421-429.

2. Полетаев В.А., Киселев В.В., Топоров А.В. Упрочнение валов пожарных насосов нанесением металлизированных покрытий. / Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. - 2014. - Т. 1. - № 1 (5). - С. 400-405.

3. Мельников В.Г., Гунина В.В., Киселев В.В. Повышение долговечности узлов трения строительной техники. / Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2003. - № 7. - С. 28.

4. Киселев В.В., Топоров А.В., Пучков П.В. Перспективы применения магнито-жидкостных устройств в пожарной и аварийно-спасательной технике. - Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. - 2010. - № 2. - С. 63-64.

5. Киселев В.В., Гомонай М.В., Пучков П.В., Лисовская И.А. Перспективы применения нанопорошков силикатов в смазочных материалах, используемых в аварийно-спасательной и пожарной технике. /

6. Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. - 2015. - № 3 (26). - С. 38-46.

Размещено на Allbest.ru