НАНЕСЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ

В современном ремонтном произ­водстве наиболее часто используют спеченные антифрикционные мате­риалы и покрытия, полученные мето­дами порошковой металлургии и ме­тодами металлирования.

Целесообразность применения спеченных антифрикционных покры­тий определяется в основном тремя факторами: низкой себестоимостью изготовления, эффективностью в экс­плуатации и сравнительной просто­той метода и оборудования для его осуществления. Кроме того, спечен­ные антифрикционные покрытия об­ладают свойствами самосмазывания узла трения.

Применение спеченных порошко­вых материалов для восстановления изношенных деталей обеспечивает следующие преимущества:

экономия металлов в результате применения ресурсосберегающей технологии, получения точных разме­ров, т. е. сокращение отходов произ­водства, а также массы детали за счет пористости нанесенного слоя;

значительное сокращение парка металлорежущего оборудования ввиду отсутствия необходимости в механической обработке нанесенного слоя;

использование отходов — перера­ботка стружки в порошковую массу;

автоматизации и высокая культу­ра производства, сопровождающие использование методов порошковой металлургии;

значительное повышение ресурса узлов благодаря эффекту самосма­зывания пористых антифрикционных покрытий.

Существует следующая классифи­кация спеченных антифрикционных материалов: на основе железных по­рошков; на основе цветных металлов; из тугоплавких износостойких мате­риалов и их соединений; металлографитовые композиции; металлопластмассовые материалы; самосмазыва­ющие композиции с использованием металлических, керамических и металлокерамических порошков. Эта классификация не полностью охва­тывает все многообразие антифрик­ционных материалов и покрытий. Бо­лее удачной является классифика­ция, которая изображена на рис. 11.1.

Композиционные материалы на ос­нове порошков, как правило, изо­тропны. Для получения высокопроч­ных покрытий целесообразно приме­нять наполнители с большой удель­ной поверхностью (обычно размеры частиц порошка наполнителя состав­ляют 1 — 5мкм). Из органических наполнителей наиболее распростра­ненной является древесная мука, а из неорганических — мел, каолин, тальк, слюда и др.

В особую группу могут быть выде­лены элементы, добавляемые для получения эффекта самосмазыва­ния. Для таких антифрикционных ма­териалов широкое применение полу­чили твердые смазки, имеющие ла­минарную структуру. Для изготовле­ния подшипников скольжения узлов трения вакуумных установок исполь­зуют металлокерамику из высокооловянистой бронзы с пропиткой 50%ной водной суспензией фторо­пласта.

Для нанесения антифрикционных покрытий на детали, работающие в условиях ограниченной смазки при высоких температурах, применяют самосмазывающийся материал — амальгопласт, формируемый на ос­нове теплостойких полимеров и рас­творов твердых смазок в жидких по­верхностно-активных металлах.

Стремление к снижению расходов при ремонте привело к использова­нию прессованной древесины в каче­стве подшипников, работающих без смазки в абразивной среде. Подшип­ник изготовляют по следующей технологии: термообработка маслом за­готовок из прессованной древесины при температуре 105 — 120 °С; есте­ственная свободная пропитка мас­лом после прессования и сушки готовых подшипников; принудительная пропитка маслом прессованной дре­весины в вакууме.

Исследованиями установлено, что коэффициент трения таких подшип­ников по стали находится в пределах 0,003 — 0,09 (температура трущейся пары не должна превышать 90 "С, так как окисление масла, происходящее при более высоких температурах, приводит к резкому снижению триботехнических (износостойких)свойств прессованной древесины).

Широкое распространение полу­чили также материалы, в которые в качестве твердых смазок вводится фтористое соединение металла, по­зволяющее образовывать устойчи­вую стабильную разделительную пленку (фториды обладают высокой химической и термической стабильно­стью). Такие материалы нужны при восстановлении изношенных деталей, работающих в условиях сухого трения при повышенных температурах. Для значительного повышения ан­тифрикционных свойств деталей по­сле их восстановления рекомендует­ся нанесение тонкого металлофторогтластового слоя. Такие покрытия можно получать двумя методами: припеканием пористого покрытия с последующим заполнением пор фторопластом или припеканием шихты из металлических порошков и фто­ропласта. При первом методе покрывают основу слоем меди, наносят на омедненный слой дозированный слой бронзы размером 0,07 — 0,5 мм и припекают его, пропитывают пори­стый слой фторопластовой суспен­зией с наполнителем из дисульфида молибдена. По второму методу по­крывают поверхность основы бронзо­вым слоем толщиной 0,1 мм, на кото­рый затем наносят шихту из порош­ков меди, олова и фторопласта, на­прессовывают слой и припекают его. Второй метод широко применяют при ремонте деталей насосов типа НШ.

В последнее время находят применение композиционные антифрикци­онные материалы на основе древеси­ны с полимерными наполнителями, что способствует значительному повышению ее триботехнических свойств. Например, древесина, модифицированная фенолформальдегидной смолой и пропитанная маслом СУ, успешно работает в узлах трения при скоростях скольжения 0,8 — 1,4 м/с и нагрузках 1,5 — 2,0 МПа.

Всесоюзным объединением "Союз-углерод" разработан новый анти­фрикционный материал на основе фторопласта с наполнителем из гра­фитовых волокон и комплекса твер­дых смазок. Износостойкость этого материала в 3 — 5 раз превосходит износостойкость применяемых графитопластовых материалов. Он может быть рекомендован для восста­новления изношенных подшипников скольжения, работающих при нагрузке 4,2 МПа и скорости скольже­ния до 1,5 м/с.

Одним из наиболее распростра­ненных способов нанесения анти­фрикционных покрытий является газопламенное напыление. Высокока­чественное покрытие получают при вихревом напылении порошков, при котором, к сожалению, происходит большой расход порошков. Для повы­шения износостойкости на полимер­ные покрытия наносят тонкий слой металла. Износостойкость такого по­крытия на 40 — 80 % выше обычного полимерного.

При нанесении антифрикционных покрытий на изношенную поверх­ность детали методом спекания со­храняются многие полезные свойства порошковых композиций, которые за­частую теряются при доведении ком­позиций до температуры плавления. Существует несколько способов припекания — электроконтактный, маг­нитно-импульсный, металлирование и др. Припекание используется для восстановления и упрочнения таких деталей машин, как посадочные места валов, шестерни гидронасосов и т. п.

Напыление — распространенный способ нанесения покрытий на дета­ли различной конфигурации. Методы напыления могут использоваться для нанесения металлокерамических по­крытий, а также для получения мно­гослойных антифрикционных покры­тий.

В современном ремонтном произ­водстве все чаще применяются двух­слойные (металл-полимер) покры­тия, наносимые вакуумной металли­зацией. Как показывает опыт нанесе­ния таких покрытий на посадочные места валов, рычагов, валов шесте­рен и крыльчаток водяных насосов, износостойкость восстановленных деталей повышается на 40 — 80 % по сравнению с износостойкостью новых деталей.

Представляет интерес метод спе­кания антифрикционных поверхно­стей на изношенных деталях в кон­тейнерах с плавким затвором. При­менение этого метода позволяет полу­чать антифрикционное покрытие на­иболее простым способом, так как спекание проводится в любой печи и при этом вокруг детали создается не­обходимая защитная газовая среда. Применяется также метод нанесе­нии антифрикционных полимерных покрытий вибровихревым способом, включая создание тонкодисперсных порошковых композиций, обезжири­вание поверхности детали, ее нагрев и нанесение псевдосжиженного слоя порошка.