УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОНАСОСОВ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИЕЙ

 

Королькова Г.С. (ИГЭУ, г. Иваново, РФ)

 

The urgency of increasing of longevity of details of electropumps is described. The technique and the basic scheme of electric arc schooping for hardening of details is offered. The surface of a sprayed-on coating after a turning and a coat layer cut is displayed. It is installed that the sprayed-on coating is nonhomogeneous and possesses considerable porosity.

 

Интенсификация производственных процессов, экономия материальных ресурсов относятся к наиболее острым проблемам современной техники. Одним из серьезных препятствий к более интенсивному ведению производственных процессов является недостаточная износостойкость отдельных узлов машин и агрегатов, что приводит к простоям, увеличению потребления запасных частей, вызывает потери и перерасход металла.

Повышение качества изготовления агрегатов электронасосных скважинных для воды имеет важное народохозяйственное значение. Агрегат состоит из центробежного насоса и погружного электродвигателя. Электродвигатели с высокими эксплуатационными характеристиками обеспечивают бесперебойную и эффективную работу электронасосов.

В большинстве случаев электродвигатели и насосы выходят из строя вследствие износа нагруженных деталей (валов, втулок и т.д.) при их контакте с резинометаллическими подшипниками и жидкостью, проходящей через элементы электронасоса. При этом у электродвигателей и электронасосов разрушается рабочая поверхность (втулок, валов), которая контактирует с подшипниками и с жидкой массой. В основном эти детали изготовляют из дорогостоящих сталей – 40Х13 и 12Х18Н10Т. Качество поверхности из этих сталей уже нельзя существенно увеличить за счет легирования или термической обработки.

Поэтому дальнейшее улучшение качества рабочих поверхностей деталей агрегатов возможно только за счет замены марок сталей – 12Х18Н10Т и 40Х13 на другую, более дешевую, сталь 45 и применения многокомпонентных покрытий.

Металлизация распылением является одним из способов нанесения покрытий. Принцип этого метода упрочнения основан на непрерывном плавлении металла в виде проволоки или порошков при помощи металлизационных аппаратов и распыления его на специально подготовленную поверхность. Источниками плавления материалов в современных металлизационных аппаратах служат электрическая дуга, газовое пламя, токи высокой частоты и плазменная струя.

Явления, которые происходят при образовании металлизационных покрытий, вследствие многообразия факторов, влияющих на металлизацию, имеют сложный характер.

Мельчайшие частицы расплавленного металла или сплава увлекаются воздушной струей или инертным газом со скоростью до 200 м/сек. Вследствие большой скорости полета эти частицы достигают поверхности покрываемой детали в жидком или пластическом состоянии. Попадая на металлизируемую поверхность, частицы деформируются и принимают форму чешуек, которые нагромождаются друг на друга, образуют покрытие слоистого строения.

Основные физико-механические свойства напыливаемых материалов в процессе металлизации изменяются. Распыливаемые частицы увлекаемые струей сжатого воздуха, окисляются.

Наличие в напыленном слое окислов делают его хрупким и мене плотным, чем исходный материал. Чтобы уменьшить содержание окислов в покрытии, для распыления используют нейтральные газы и процесс металлизации производят в атмосфере таких же газов (азот, аргон и т.д.)

Металлизационное покрытие нельзя использовать в качестве конструкционного материала для деталей машин. Однако покрытие работает вполне удовлетворительно только с металлом основания. Разрушение покрытия при совместной работе с металлическим основанием обычно происходит за пределами упругих деформаций основного металла.

При металлизации сцепление частиц с основанием и друг с другом происходит вследствие шероховатости поверхности основания и под действием молекулярных сил. Прочность сцепления покрытий металлизации меньше, чем у других покрытий. Однако при надлежащих условиях сцепление частиц оказывается достаточным, чтобы прочно удерживать напыленный слой на основном металле.

В процессе нанесения металлических и металлокерамических покрытий металлизируемая поверхность нагревается. Однако при соблюдении установленного режима металлизации температура нагрева поверхности не превышает 35–50˚ С. При этой температуре основной металл не претерпевает никаких структурных изменений, сохраняя полностью свои механические свойства. Процесс же нанесения термопластиков требует предварительного нагрева покрываемой поверхности до 180–200˚ С.

Металлизационные покрытия по своей природе неоднородны и обладают значительной пористостью масловпитываемостью. Благодаря этим качествам ряд металлизационных покрытий иметантифрикационные свойства высокую износостойкость. Для получения покрытий различной твердости подбирают соответствующую проволоку, пруток или порошок.

Напыленные покрытия, как правило, термической обработке не подвергаются.. Пористость покрытий придает им проницаемость, которая уменьшается с увеличением толщины напыленного слоя.

В покрытиях работающих на износ в условиях жидкостного и полужидкостного трения, поры содействуют лучшей смазке сопряженной пары и уменьшению износа. Коэффициент трения металлизированных деталей значительно ниже неметаллизированных, работающих в тех же условиях. В условиях сухого трения металлизированные покрытия работают плохо и, как правило, для этой цели не применяются.

Эксплутационные расходы при электрометаллизации небольшие. К числу недостатков дугового напыления относится опасность перегрева и окисления напыляемого материала при малых скоростях подачи распыляемой проволоки. Кроме того, большое количество теплоты, выделяемой при горении дуги, приводит к значительному выгоранию легирующих элементов входящих, в напыляемый сплав.

Обработка электродуговой металлизацией шеек роторов осуществлялась на установке типа ТОМ-14Н. В качестве наплавочных материалов использовалась порошковая проволока диаметром 2 мм марки 100Х15 и 40Х13.

Перед металлизации шейки наносят резьбу с целью усиления металлизированного слоя с деталью. Затем шейки подвергают струйно-коррундовой обработке до получения сплошного матового состояния поверхности. Обработанную поверхность обдувают сжатым воздухом и затем наносят на шейки металлопокрытие.

Металлизацию выполняют способом колебаний металлизатора по всей длине шейки при использовании в качестве вращателя токарный станок. Скорость вращения ротора 200 об/мин, подача – 1 мм/об.

Температура нагрева металлизируемых шеек ротора не более 120˚ С.

На  рис. 1 показана поверхность металлизационного покрытия после точения  и алмазного выглаживания.

а

б

Рисунок 1- Поверхность металлизационного покрытия: а – после точения; б – после алмазного выглаживания (ув. × 100)

 

На рис. 2 представлен разрез покрытия, полученного при помощи электродуговой металлизации.

 

Покрытие

 

 

 

 

 

 

 

Металл

 

 

Рисунок 2 - Разрез покрытия, полученного при помощи электродуговой металлизации (ув. × 100)

 

Из рис. 2 видно, что металлизационное покрытие неоднородно и обладает значительной пористостью. После нанесения слоя металлизированные шейки шлифуют до номинального размера.