Источник: www.welder.ru
Детонационно-газовое напыление - процесс нанесения покрытий на поверхность детали
путем напыления порошкообразного материала продуктами сгорания, возникающими в
результате направленного взрыва газовой смеси. Этот способ напыления, при котором
химическая энергия газов периодически освобождается в форме детонационных волн,
позволяет получать наивысшее качество покрытий по сравнению с альтернативными
способами напыления.
Получение различных покрытий на подложке является важнейшей частью современного
производственного процесса и одним из важных направлений в конструировании материалов
будущего с уникальными свойствами. Существует ряд различных технологий нанесения
покрытий на подложку, включая обычную плазму, плазму низкого давления, дуговую
электрометаллизацию, высокоскоростное газопламенное напыление (ВГПН), детонационное
напыление и др. Среди этих процессов ВГПН и детонаци-онно-газовое напыление
позволяют наносить высококачественные покрытия с низкой остаточной пористостью и
высокой адгезией с подложкой, которые способны эффективно противостоять сильному
износу, воздействию коррозии и высокой температуры. Существует несколько ограничений
самого процесса высокоскоростного газопламенного напыления, включая большой расход
рабочих газов, большой тепловой поток на подложку и ограниченный срок службы
сверхзвукового сопла. Эти недостатки относятся к самой природе этого процесса и не
наблюдаются в процессе детонационно-газового напыления, для которого характерен
другой механизм нагрева и ускорения напыляемых частиц.
Детонационно-газовое напыление является наиболее эффективным способом увеличения
ресурса работы деталей машин и механизмов, работающих в условиях повышенных нагрузок,
интенсивного изнашивания, воздействия высоких температур и агрессивных сред. Применение
детонационно-газового способа напыления обеспечивает экономию материальных средств за
счет увеличения срока службы узлов и механизмов, замены дорогостоящих конструкционных
материалов более дешевыми.
Этот способ позволяет получать высококачественные, практически беспористые покрытия с
высоким уровнем адгезии с материалом основы. С его помощью можно улучшить и даже
полностью изменить поверхностные свойства деталей, получить заранее прогнозируемые
свойства поверхности, с тем, чтобы наилучшим образом удовлетворить условиям эксплуатации
деталей машин, приборов и механизмов.
Детонационно-газовый способ позволяет наносить покрытия из металлов, окислов тугоплавких
соединений, из механических смесей плакированных и композиционных порошков. Применение
различных порошков дает возможность получать износостойкие, коррозионностой-кие,
электроизоляционные, фрикционные, антифрикционные, жаростойкие, со специальными свойствами,
электропроводящие покрытия, а также покрытия, работающие в условиях агрессивных сред.
Во многих случаях покрытия могут обладать несколькими из перечисленных свойств.
Этот способ применяют при производстве и ремонте лопаток и других деталей авиационных
двигателей, при восстановительном ремонте коленчатых и распределительных валов ДВС,
торцевых уплотнений валов, роликов валков в металлообработке и металлургическом производстве,
арматуры в химическом машиностроении, ножей и фрез для резки пластмасс, кожи, дерева,
асбоцементных плит, медицинского инструмента, измерительного инструмента, подающих
роликов в сварочном производстве, форм для литья под давлением, электродов различного
назначения и т. д.
Детонационно-газовые установки для напыления впервые были разработаны и запатентованы
в США фирмой Union Carbide Corp в 1955 г. и независимо в 1969 г. - в ИПМ АН УССР (Киев).
До сих пор, поддерживая монополию на уникальную технологию, американцы не продают свое
оборудование, а лишь оказывают услуги по нанесению защитных порошковых покрытий в сервисных
центрах компании в Америке, Европе и Азии.
Многие преимущества детонационно-газового напыления были очевидны для специалистов
сразу же после появления первой информации о новой технологии. Никому не удалось
достичь такого уровня свойств другими способами, хотя такие попытки предпринимали
исследователи во многих странах мира. В 1970-1980-х гг. ряд организаций бывшего СССР
приступили к разработке технологического оборудования для детонационно-газового способа
нанесения порошковых покрытий. В их числе Институт проблем материаловедения, Институт
электросварки им. Е. 0. Патона, Институт гидродинамики СО Академии наук СССР, НИАТ,
ЦНИИ "Прометей", НИИТавтопром и др.
В конце 1970-х гг. появляются вначале опытные образцы детонационно-газовых установок
("Союз", "Молния" и др.), а затем и первые промышленные ДГУ: "Днепр", "Катунь", "Обь",
"Азов", "Корунд" и "Прометей".
Достаточно высокое качество покрытий, наносимых некоторыми из этих установок,
способствовали быстрому внедрению их в производство на многих машиностроительных
и всех авиамоторостроительных объединениях (Уфа, Омск, Куйбышев, Запорожье, Киев,
Москва и др.).
Однако в связи с распадом СССР работы по совершенствованию и созданию новых
конкурентоспособных на международном рынке образцов детонационно-газовых установок
или прекратились, или их эффективность существенно снизилась.
В настоящее время только Научно-инженерный центр "АДМ" выпускает промышленные
сертифицированные образцы (сертификат соответствия №РОСС RU.АЮ21.B00191)
детонационно-газо-вых установок. Накопленный его коллективом пятнадцатилетний
опыт работы в области нанесения порошковых покрытий, серьезный анализ имеющихся
в этой области научно-технических наработок позволили создать промышленные образцы
детонационно-газовых установок АДМ-2Д и АДМ-4Д.
Качество покрытий, наносимых установками АДМ, по основным техническим показателям
не уступает качеству покрытий американской компании "Praxair", а стоимость отечественных
установок существенно ниже американских. Эти обстоятельства позволили Научно-инженерному
центру "АДМ" успешно представлять свою научно-техническую продукцию не только внутри
страны, но и на международном рынке.
Так, только за последние три года детонационно-газовые установки АДМ были поставлены
по контрактам в США, Бельгию, Югославию, Иран и на Тайвань.
В настоящее время совместно с американской фирмой "Demeton Technologies" на базе ДГУ
АДМ-2Д разработан, изготовлен и поставлен в США автоматизированный детонационно-газовый
комплекс с полным контролем процесса и управлением им от компьютера, включая контроль
параметров напыления и движения детонационно-газовой установки и манипулятора. Внедрение
такого комплекса в производство позволило существенно улучшить экономические показатели
процесса нанесения покрытий и условия труда оператора.
Управление детонационно-газовой установкой АДМ осуществляют со специального пульта,
который входит в комплект поставки ДГУ. При поставке детонационно-газовой установки
без манипулятора термонапыляющее устройство (пушка) обычно закрепляют на балке,
связанной с суппортом токарного станка, который используют в качестве манипулятора.
В этом случае заказчик самостоятельно разрабатывает и устанавливает в помещении
оператора пульт управления этим станком. При поставке детонационно-газовой установки
в комплексе с манипулятором в комплект поставки входит и пульт дистанционного
управления манипулятором.
Детонационно-газовые установки оснащают бункером для порошка, обеспечивающим
непрерывную работу без дозаправки в течение 1,5 ч. По желанию заказчика можно
устанавливать бункер и большей вместимости. ДГУ обеспечивают качественное нанесение
покрытий на основе карбидов вольфрама, титана, хрома.
Максимальные размеры и масса деталей вращения, закрепляемых в патроне токарного
станка, используемого в качестве манипулятора, зависят от его характеристик. При
использовании манипулятора, поставляемого в комплекте с детонационной установкой АДМ,
максимальные размеры напыляемой детали: диаметр - 300 мм, длина - 1500мм, масса -200кг.
Для напыления поверхностей деталей сложной формы, а также внутренних поверхностей
отверстий ствол термонапыляющего устройства установок может поворачиваться на угол ±45°.
Однако необходимо, чтобы глубина отверстия не превышала его диаметра, а дистанция
напыления не превышала 200 мм.
|