Рис. 1. Схема дуговой металлизационной установки
1 — расплавляемые проволоки; 2 — токопроводы; 3 — подающий механизм; 4 — направляющие наконечники; 5 —сопло, подающее сжатый воздух; б —зона плавления; 7 — поверхность металлизуе-мой детали

Дуговая металлизация (рис. 1) заключается в расплавлении электрической дугой исходного материала и напылении его струей сжатого воздуха на поверхность детали. Электрическая дуга горит между двумя проволоками, протягиваемыми роликами. Струя сжатого воздуха вытягивает дугу. Размер распыляемых частиц колеблется в пределах 10…50мкм. Скорость напыления с расстояния 30 мм от сопла 250 м/с. Толщина напыленного слоя составляет 20 мкм…10 мм. Для электродуговой металлизации используют аппараты ЭМ-ЗА, ЭМ-6, ЭМ-9, ЭМ-10.

Газопламенную металлизацию осуществляют с помощью аппаратов, в которых металлическая проволока или порошковые материалы распыляются ацетилено-кислородным пламенем пли пламенем других горючих газов в смеси с кислородом. При этом способе повышается прочность сцепления, уменьшаются размеры рас-пыливаемых частиц металла и снижается его окисление. Недостатки: низкая производительность и сложность установки Для газопламенной металлизации применяют аппараты ГИМ-1М, ГИМ-2М, МГИ-1-57, МГИ-2-65.

Высокочастотная металлизация основана на принципе расплавления проволоки в зоне индуктора, состоящего из нескольких витков медной трубки, к которому подается ток высокой частоты (200…50 кГц) от лампового генератора. Высокочастотная металлизация обеспечивает быстрый нагрев конца электродной проволоки, что уменьшает выгорание углерода и других элементов, делает покрытие однородным с пределом прочности на разрыв в 2,5 раза выше, чем при электродуговой металлизации. Недостатки: сложность и высокая стоимость оборудования. В качестве источников питания применяют ламповые генераторы токов высокой частоты ГЗ-46, ЛГП-30, Л1ПЗ-60.

Плазменную металлизацию осуществляют с помощью плазматронов, в которых плазмообразующий газ (аргон) протекает сквозь столб электрического разряда, частично или полностью ионизируется и превращается в плазму. Плазматрон состоит из катода и анода, охлаждаемых водой. От источника постоянного тока между катодом и анодом возбуждается электрическая дуга. Плазмообразующий газ, введенный в зону горения, ионизируется и выходит из анода плазматрона в виде струи небольшого сечения. Высокая электропроводность плазменной струи значительно повышает плотность тока, температуру газа и скорость его истечения. Рабочая температура струи достигает 7000…15000 °С при скорости истечения до 1500 м/с.

Для плазменной металлизации используют установки УПУ-ЗМ, УМП-4-64, УМП-5-68, которые обеспечивают более высокие, чем при других способах металлизации, механические свойства покрытия и более прочное его соединение с поверхностью детали. Покрытие обладает высокой износостойкостью и не снижает усталостной прочности детали. За счет высокой температуры плазменной струи можно наносить покрытия практически из любых материалов. Процесс полностью автоматизирован, что повышает производительность труда. При плазменной металлизации проволокой можно использовать газопорошковую среду, а порошок — в качестве присадочного материала. В качестве плазмообразующего газа при распылении порошка кроме аргона применяют азот, водород, гелий.

Описанные способы металлизация применяют для восстановления начальных размеров и формы поверхностей изношенных деталей, а также для нанесения анти-фрикционных и износоустойчивых покрытий, создания декоративных антикоррозионных и жаропрочных покрытий, исправления дефектов черного и цветного литья, заделки наружных раковин, устранения пористо-стей, течей, трещин различного происхождения.

Применению металлизации для этих целей способствуют: низкая температура нагрева поверхности изделия, не превышающая 50…70°С, при которой основной металл не претерпевает никаких структурных изменений, полностью сохраняя свои механические свойства. Это дает возможность наносить слой покрытия на любые материалы: металл, дерево, резину, пластмассы и т. п.;

высокая твердость покрытия, превышающая твердость исходного материала.

Увеличение твердости объясняется микрозакалкой и наклоном частиц металла, деформирующихся при ударе о поверхность детали.

В сочетании с высокой пористостью напыленного слоя, хорошо удерживающего смазку, твердость покрытия способствует увеличению сроков службы восстанавливаемых изделий;
возможность напыления разнообразных металлов, в том числе и разнородных, образующих механическую смесь мельчайших частиц, что позволяет создавать новые типы материалов, отличающихся весьма высокими антифрикционными свойствами. Например, металлизация подшипников биметаллической проволокой из алюминия и свинца позволяет не только заменять дорогостоящие оловянистые баббиты и бронзы, но и значительно увеличить срок службы подшипников.

При рассмотрении целесообразности применения металлизации для восстановления изношенных деталей следует учитывать, что металлизованный слой не повышает их прочности, а следовательно, металлизация неприменима для восстановления деталей с ослабленным сечением. Ограниченно применяется металлизация при восстановлении деталей, находящихся под действием динамической нагрузки, а также деталей, работающих при сухом трении, так как сцепляемость напыленного слоя с основным металлом детали недостаточна.

Получение качественных покрытий возможно лишь при строгом соблюдении режимов и тщательной подготовке поверхностей. Подготовку поверхности для металлизации производят в такой последовательности: – очистка деталей от загрязнений, пленок, оксидов, жировых пятен, влаги и ржавчины; – предварительная механическая обработка поверхности с целью придания ей правильной геометрической формы; – создание шероховатой поверхности для удержания нанесенного слоя металла; – защита смежных поверхностей, не подлежащих металлизации.

Очищают поверхности от загрязнений щетками, промывают в бензине или растворителях, очищают также, нагревая в печах над пламенем газовой горелки или паяльной лампы.

Механической обработкой исправляют геометрическую форму детали и доводят до размеров, при которых возможно нанесение покрытия заданной толщины. На концах цилиндрических поверхностей оставляют буртики и протачивают замки в виде кольцевых канавок, предохраняющие покрытие от разрушения с торца.
Шероховатость на поверхностях деталей, подлежащих металлизации, получают различными способами. Для деталей сложной формы для заделки трещин и раковин и для плоских деталей применяют пескоструйную обработку сухим кварцевым песком с размером частиц 1,5…2 мм. Шероховатость закаленных тяжелонагруженных деталей создается наплавкой вибрирующими электродами в сочетании с пескоструйной обработкой (обдувкой). В отдельных случаях шероховатость создают, наматывая на деталь очищенную от окалины проволоку диаметром 0,5… 1,5 мм с шагом 2…5 этого диаметра. Намотанная проволока закрепляется сваркой, после чего производится пескоструйная обработка.

На поверхности термически необработанной круглой детали нарезается рваная резьба резцом, установленным с большим вылетом ниже оси детали на 3…6 мм.
После очистки и подготовки к металлизации не рекомендуется брать деталь голыми руками, класть ее на загрязненные поверхности и выносить во влажные помещения. Время между концом подготовки и нанесением слоя металла не должно превышать 1 ч во избежание окисления подготовленной поверхности.
Поверхности детали, не подлежащие металлизации, защищают картоном, листовой сталью или изоляционной лентой, а пазы и отверстия — деревянными пробками.

Нанесение слоя металла выполняется в специальных камерах, оборудованных пылеприемниками, или на месте ремонта машины. Поверхности, имеющие форму тел вращения, металлизуют на токарном станке, при этом металлизатору, закрепленному на суппорте с помощью специального приспособления, сообщают движения подачи, и скорость вращения детали выбирают в зависимости от размеров детали и типа металлизатора.

Для получения высокого качества покрытий струю распыленного металла следует направлять перпендикулярно обрабатываемой поверхности и выдержать расстояние от сопла металлизатора до изделия в пределах 100…150 мм. Вначале следует напылять металл на участки, имеющие резкие переходы: углы, галтели, уступы, а затем переходить к металлизации всей поверхности, равномерно наращивая металл.