Общая характеристика материалов


Основной материал – это материал исходной заготовки, а также материал, масса которого входит в массу изделия при выполнении технологического процесса восстановления (например, материал наплавочного электрода). Вспомогательный материал расходуется дополнительно к основному материалу при выполнении технологического процесса. Вспомогательными считаются материалы, расходуемые при нанесении покрытий, пропитке, сварке (например, аргон), пайке (например, канифоль), закалке и т.д.

Основной материал, применяемый при восстановлении деталей, претерпевает существенные изменения. В результате технологических воздействий при формировании покрытия изменяются свойства, а в ряде случаев и химический состав материала, поэтому различают материалы, применяемые для восстановления деталей, и полученные покрытия на этих деталях. Материалы, применяемые при восстановлении, обладают двумя группами свойств: технологическими и эксплуатационными. Технологические свойства материала включают свойства, обеспечивающие высококачественное нанесение покрытия по принятой технологии. Особенности способа нанесения покрытия определяют требования к технологическим свойствам материалов (таблица 5.2).

 

Таблица 5.2. Технологические свойства сплавов для восстановления деталей машин

 

Например, при электродуговой наплавке важными являются сварочно-технологические свойства наплавочных электродов: свариваемость, устойчивость горения дуги, разрывная длина и др. Для процессов газопорошковой наплавки и напыления большое значение имеют текучесть исходного порошка. В случае газотермического напыления существенны теплопроводность, теплоемкость, температура плавления материала.

Под эксплуатационными свойствами материала понимают свойства нанесенного и обработанного покрытия на детали, обеспечивающие требуемый срок эксплуатации детали в заданных условиях.

Классификация материалов состоит в разделении их множества на непересекающиеся подмножества по их сходству в соответствии с принятыми признаками. Традиционно материалы для восстановления классифицируют по следующим основным признакам: виду материала, химическому составу, назначению, методам получения покрытий. Существенным признаком классификации является структура покрытия, так как она определяет эксплуатационные свойства покрытия, а, следовательно, работоспособность и долговечность восстановленной детали.

В общем случае структура нанесенного слоя может быть гомогенной или композиционной. Гомогенные покрытия представляют собой однофазную систему. Это могут быть боридные фазы, полученные в результате химико-термической обработки, слои твердого раствора хрома, гальванически осажденного на восстанавливаемую поверхность, однородное керамическое или полимерное покрытие и т.д. Гомогенные покрытия находят широкое применение в ремонтном производстве. Их высокая однородность обуславливает высокую химическую стойкость. Ряд гомогенный покрытий, например, напыленные керамические покрытия и диффузионные слои, обладают высокой твердостью и обеспечивают высокую износостойкость.

Широкое распространение в практике восстановления деталей получили материалы, обеспечивающие формирование композиционных покрытий. Композиционные покрытия представляют собой гетерофазные системы, состоящие из двух и более фаз, имеющих границу раздела и отличающихся по химическому составу и свойствам.

В большинстве случаев фазы композиции различны по геометрическому признаку. Одна из фаз, обладающая непрерывностью по всему объему слоя, является матрицей (матричной фазой). Фаза, разделенная на отдельные фрагменты в объеме композиции, является армирующей. Наиболее часто роль матричной фазы выполняют твердые растворы металлов, а упрочняющими фазами являются высокотвердые химические металлоподобные соединения – карбиды, бориды, нитриды, оксиды, интерметаллиды. Композиционные слои и покрытия, как правило, обладают более высоким комплексом эксплуатационных, особенно триботехнических свойств, чем гомогенные слои. В настоящее время гетерогенизация является доминирующим направлением в разработке износостойких и антифрикционных покрытий.

Существует два основных пути получения композиционной структуры покрытий: кристаллизация из легированного многокомпонентного расплава и спекание компонентов без их полного расплавления и гомогенизации расплава (рисунок 5.1). При кристаллизации из расплава формируется близкая к равновесной гетерогенная структура. Наибольшее распространение получили гетерогенные эвтектические наплавленные слои, содержащие эвтектику и избыточные фазы. Эффективным приемом получения гетерогенной структуры является термическая обработка наплавки. Происходящее при этом дисперсионное твердение (выделение вторичных высокотвердых фаз) дополнительно упрочняет наплавленный слой.

 

Рисунок 5.1. Классификация восстановительных слоев и покрытий

На деталях машин

В случае спекания порошковых смесей или композиционных порошков гетерогенная структура покрытия формируется вследствие полного или частичного сохранения исходной структуры порошковых частиц. Такие покрытия получают газотермическим напылением, электроконтактной приваркой, а также гальваническим осаждением материалов. Возможности конструирования этих покрытий с различным сочетанием упрочняющих и матричных фаз значительно шире, чем у слоев, получаемых кристаллизацией расплава. Создание композиционных покрытий базируется на основе сочетания в объеме покрытия материалов различных классов, обладающих различными исходными свойствами (металл, керамика, полимер). Природа исходных компонентов, их фазовое состояние и соотношение, состояние границы раздела фаз и создание заданной микро- и макроструктуры определяют свойства композиционного покрытия.

Матрица материала композиционного покрытия может быть металлической, полимерной или керамической. Матрица придает покрытию монолитность, связывает его с основой детали, обеспечивает передачу и перераспределение нагрузки по объему покрытия, защищает армирующие элементы от внешних воздействий. Тип матрицы непосредственно определяет технологию получения композиционного покрытия, его термическую и коррозионную стойкость, электрические и теплозащитные свойства, старение и другие важнейшие характеристики покрытия в целом.

Большой интерес представляют материалы и покрытия системы металл–полимер, обладающие комплексом свойств, присущих как металлам, так и полимерам. Известно, что металлическим материалам свойственны большая теплопроводность и высокая прочность, но они уступают по антифрикционным свойствам, коррозионной стойкости, упругости многим полимерным материалам. В свою очередь, полимеры обладают небольшой плотностью и значительной эластичностью, лучшими антифрикционными свойствами, легко обрабатываются, но имеют низкие электро- и теплопроводность, невысокую контактную прочность, малое сопротивление срезу, склонность к ползучести и др.



Дата добавления: 2020-03-17; просмотров: 272;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.007 сек.