Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРС ЛЕКЦИЙ

по дисциплине

«ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ»

Преподаватель:

Белоусов Владимир Севостьянович

НОВОСИБИРСК

2008

Оглавление

• Вводная лекция
• 1. Классификация и характеристика методов упрочнения деталей
• 2. Закалка Токами Высокой Частоты (ТВЧ)
• 2.1 Принцип метода
• 2.2 Электромагнитные процессы при закалке ТВЧ
• 2.3 Тепловые процессы при закалке ТВЧ
• 3. Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием
• 3.1 Классификация методов ППД
• 3.2 Параметры поверхностного слоя, упрочненного сферическим инструментом
• 3.3 Дробеударная обработка
• 3.4 Алмазное выглаживание
• 4. Методы нанесения покрытий. Классификация и общая характеристика покрытий
• 5. Электрохимические покрытия
• 5.1 Покрытия катодного осаждения
• 5.2 Анодирование
• 6. Химические покрытия
• 7. Газотермические покрытия (ГТП)
• 8. Горячие покрытия
• 9. Наплавленные покрытия
• 10. Диффузионные покрытия
• 11. Термовакуумные покрытия
• 12. Плакированные покрытия
• 13. Ионно-плазменное покрытие
• 13.1 Взаимодействие ускоренных ионов с веществом
• 13.2 Нанесение покрытий ионным осаждением
• 13.3 Нанесение покрытий катодным распылением
• 13.4 Ионная имплантация
• 14. Лакокрасочные покрытия (ЛКП)
• 14.1 Состав ЛКМ
• 14.2 Виды ЛКМ
• 14.3 Методы нанесения ЛКП
• 15. Стеклоэмалевые покрытия
• 16. Металлизация диэлектриков (пластмасс, стекла, керамики)
• 17. Подготовка поверхности изделий к нанесению покрытий, сварке, пайке

Вводная лекция

деталь закалка упрочнение покрытие

Надежность - свойство объекта выполнять свои функции с сохранением во времени заданных параметров.

Надежность определяется следующими показателями:

1) Безотказность (время работы до первого отказа)

2) Долговечность (ресурс, срок службы)

3) Ремонтопригодность

4) Сохраняемость (способность изделия сохранять свои свойства в течение определенного срока вне зависимости от использования)

Надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении и поддерживается при эксплуатации.

Основные направления обеспечения надежности

1. Применение современного оборудования и технологий

2. Применение неразрушающих методов активного контроля

3. Применение упрочняющих методов обработки поверхностного слоя деталей.

Задача технологии - придать поверхностному слою следующие свойства:

- усталостная прочность

- износостойкость

- коррозионная стойкость

- теплозащитные свойства

1. Классификация и характеристика методов упрочнения деталей

Рис. 1. Классификация методов упрочнения изделий

2. Закалка Токами Высокой Частоты (ТВЧ)

2.1 Принцип метода

Метод основан на индукционном нагреве заготовки. В его основе лежат два физических закона:

1. Закон электромагнитной индукции Фарадея: «В проводнике возникает индукционный ток, если он находится в переменном магнитном поле»

2. Закон Джоуля-Ленца: «Проводник нагревается электрическим током»

Особенность процесса - индукционный ток в заготовке наводится в поверхностном слое (скин-слой)

,

где - удельное электрическое сопротивление материала заготовки (Ом*м),

Гн/м - магнитная постоянная, - относительная магнитная проницаемость (для немагнитных материалов и магнитных материалов выше точки Кюри ), - шаг намотки.



Рис. 2. Схема процесса закалки ТВЧ. 1 - заготовка. 2 - индуктор (трубка прямоугольного сечения из алюминиевого или медного сплава для водяного охлаждения) 3 - генератор ТВЧ (). Зазор 0,5мм.

Принцип метода: Стальная заготовка помещается в индуктор ТВЧ на время 1-10 секунд. В заготовке наводятся индукционные токи, которые нагревают поверхностный слой до закалочных температур (900-1200 С°). Охлаждение - вода для углеродистых сталей; масло - для легированных сталей.

Так как выделяемая энергия тока пропорциональна плотности тока в квадрате, то в скин-слое выделяется примерно 90% всей энергии.

Индукционный ток изменяется по закону:

Индукторы бывают многовитковыми и одновитковыми, универсальными и специальными.

После закалки проводится отпуск при температуре порядка 200°С. Закалке подвергаются валы, колеса, шлицы…

2.2 Электромагнитные процессы при закалке ТВЧ

Заготовка нагревается электромагнитной энергией, передающейся через воздушный зазор между индуктором и заготовкой.

Плотность потока

;

,

- площадь сечения, где идет ток.

- число витков.

- толщина скин-слоя.

Обычно при ТВЧ закалке

определяется тепловыми расчетами, в частности температурой закалки, и эта величина определяет мощность установки

,

где КПД индуктора -

Для горячего металла (стали) ;

2.3 Тепловые процессы при закалке ТВЧ

Деталь нагревается в слое толщиной , а на большую глубину - за счет теплопроводности. Глубина закалки определяется и временем нагрева .

Выведем уравнение ТВЧ нагрева.

Уравнение теплового баланса

Учитывая закон теплопроводности Фурье:

, получим

,

где - температуропроводность [].

Краевые условия:

;

- время нагрева.

- спец. функция.

; ; - зона термовлияния.

Для выбранных частоты и времени нагрева заданной температуры поверхности уравнение позволяет определить , а определяется по известным графикам.

Рис.3. Типовой график спецфункции

Величину определяем из уравнения.

.

- заданные температуры поверхности и на нижней границе закаленного слоя.

Глубина закаленного слоя:

(обычно 0,5…5мм.)

Достоинства метода:

· возможность получения высокой твердости

· возможность локальной обработки

· наличие остаточных напряжений сжатия, повышающих ресурс детали

· простота регулировки параметров процесса

· возможность автоматизации метода.

3. Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием

Цель обработки ППД - повышение ресурса детали за счет механического наклепа ПС, создания благоприятного профиля шероховатости, создания остаточных напряжений сжатия ПС. Параметром качества обработки является коэффициент упрочнения.(отношение пределов выносливости при симметричном цикле нагружения до и после обработки).

3.1 Классификация методов ППД

Рис.4. Классификация методов поверхностного пластического деформирования

3.2 Параметры поверхностного слоя, упрочненного сферическим инструментом

1) Усилие F внедрения инструмента в деталь

2) Rz - шероховатость

3) - глубина упрочненного слоя

4) НВ - твердость

5) - коэффициент упрочнения

Параметры зависят от нагрузки на инструмент, диаметра сферы и исходных характеристик материала.

Рис.5. Схема упрочнения сферическим инструментом

Обычно глубина отпечатка под нагрузкой равна глубине отпечатка.

По определению твердости:

1)

2) по 5…10 точкам

3) Твердость

4)

,

-диаметр отпечатка.

.

5) Коэффициент упрочнения определяется наличием и степенью наклепа.

Кривая выносливости подчиняется уравнению

,

Рис.6. Определение коэффициента упрочнения.

3.3 Дробеударная обработка

Время обработки определяется по образцам и примерно равно пятикратному покрытию микроотпечатками обрабатываемой поверхности.

Рассмотрим способы дробеударной обработки:

1. Пневмодробеструйный.

Реализуется в универсальных установках. Основной элемент - сопловой аппарат. Сопловых аппаратов может быть несколько - в зависимости от размеров деталей.

Рис. 7. Принципиальная схема пневмодробеструйного способа обработки.

Дробь подается по шлангу из дробесборника за счет эжекции или специальными механизмами.

Рис.8. Спец. камера для пневмодробеструйной обработки

Для определения оптимальной дистанции, соответствующей решается уравнение движения дробинок.

Масса дробинки

Рис. 9.Определение оптимального расстояния до изделия в зависимости от макс. скорости дроби

Рис. Структура вылетающей струи

2. Пневмодинамический.

Применяется для локальной обработки в специальных камерах.

Рис.10. Схема пневмодинамического метода

3. Пневмогидродробеструйный.

Аналогичен способу 1, только дробь подается с потоком жидкости.

Достоинства:

- отсутствие нагрева

- увеличение стойкости дроби

Недостатки:

- работа с гидравликой сложнее и проблемнее в эксплуатации

4. Гидродробеструйный.

Дробь ускоряется потоком Смазочно-охлаждающей жидкости

5. Вибрационный.

Используется энергия ненаправленного вибратора.

Мелкие детали не закрепляются (в отличие от крупногабаритных)

Если вместо дроби () используется абразив - виброшлифование.

Рис.11. Схема вибрационного способа обработки деталей.

6. Центробежная обработка.

Производится в специальных вращающихся барабанах ()

; ;

; ; ;

.

3.4 Алмазное выглаживание

Применяется для обработки тел вращения на токарных станках.

Используется тот же резец, но с большим радиусом и из другого материала. Стружка не снимается.

Рис.12. Схема алмазного выглаживания

Rz определяется шагом и подачей (образуется перекрытием дорожек).

Алмазный наконечник:

- малая адгезия

- высокая твердость

- малое трение

- высокая теплопроводность

Параметры:

(для цветных сплавов больший)

; ; ; []

.

Глубина упрочненного слоя

Достоинства ППД:

Широкие пределы параметров упрочнения

Существенное увеличение ресурса деталей при сравнительно простых средствах.

4. Методы нанесения покрытий. Классификация и общая характеристика покрытий.

Классификационные признаки:

1) По материалу:

- металлические (Cr,Ni,Cu)

- неметаллические (керамические Al₂O₃)

- композиционные (керамика + пласт. металлы Co,Ni,W)

- органические (ЛКП)

- полимерные

- многослойные (Ан.окс, ЛКП)

2) По назначению: - износостойкие (Cr,WC)

- коррозионностойкие (Cr,Ni,Cd,Zn)

- термостойкие (оксидная керамика)

- теплозащитные

- декоративные

- антифрикционные и другие…

3) По методу нанесения:

- электрохимические;

- химические;

- диффузионные;

- термовакуумные;

- газотермические;

- горячие;

- ионно-плазменные.

Параметры качества:

· Толщина h, мкм,

· Микротвердость, HV

· Адгезионная прочность , Па

· Остаточное напряжение, Па

· Пористость, %

· Специальные свойства

Обозначения покрытий на чертежах:

Хим. Н9. тв

метод нанесения Материал Свойство

Электролитические методы не указываются

Кроме того:

Диф. - диффузионный, Гор. - горячий и так далее.

5. Электрохимические покрытия.

5.1 Покрытия катодного осаждения

Рис.13. Процесс катодного осаждения - число ионов металла, осевших на изделии

Покрытие происходит за счет растворения анода или осаждения металлов из электролитов.

1 - ванна (с электролитом или водным раствором солей металлов покрытия).

2 - изделие-катод

3 - анод (растворимый - из металла покрытия, нерастворимый - из нержавейки или свинца)

Определим скорость осаждения покрытия.

Пусть в цепи течет ток .

,

Где - выход по току

- заряд электрона

Отсюда находим массу покрытия (Закон электролиза Фарадея)

,

где - электрохимический эквивалент определенной величины для каждого металла.

С другой стороны масса покрытия:

Приравняем , причем скорость нанесения .

; приблизительная скорость покрытия 1 мкм/мин.

Наносимые материалы: Композиты, медь,…

Достоинство - высокое качество.

Недостатки - экология

- наводораживание изделий (водородная хрупкость)

- неравномерность нанесения

- высокая энергоемкость

5.2 Анодирование

Оксидная пленка на изделии

Анодирование алюминиевых деталей - в 20% растворе H₂SO₄.

Для толстого анодирования (более 100 мкм) - щавелевая кислота.

6. Химические покрытия

Конверсионные покрытия

Хим. Окс.(оксидирование) - воронение (стали)

Хим. Пас.(пассивирование) - для защиты от коррозии (нержавеющие стали)

Хим. фосфат.(фосфатирование) - подслой под ЛКП (иногда при вытяжке)

Металлические покрытия (Cu,Co,Ni)

7. Газотермические покрытия (ГТП)

Покрытия наносятся в виде нагретых или расплавленных частиц, ускоренных горячим газом (полиэтилен, пластмассы).

Исходный материал - порошок (10,50,200мкм), проволока.

Классификация методов ГТП.

1. Электродуговой.

2. Газопламенный.

Температура порядка 3000°С

3. Плазменный.

Достоинство - возможность нанесения тугоплавких покрытий.

Рис.14. Струйный плазмотрон для нанесения покрытий.

Температура порядка 10000°С.

4. Детонационный.

Достигаемые скорости - порядка 1 км/с

Необходима звукоизоляция, так как шум до 150 Дб.

Температура порядка 3000°С.

5. Индукционный.

Рис.15. Индуктор с концентратором магнитного поля

6. Газодинамический.

Общий признак для всех методов - обязательный нагрев покрытия и по возможности наибольшая скорость соударения.

;

7. Физические процессы при нанесении ГТП.

1) Распыление жидких капель металла в газовом потоке.

Рис.16 Поведение капли металла в потоке газа.

Дробление капли характеризуется числом Вебера: - отношение аэродинамической силы к силе поверхностного натяжения.

Дробление наступает при критическом числе Вебера .

Тогда минимальный диаметр капель .

2) Нагрев частиц горячим газом.

Требуется оценка времени нахождения частицы в потоке для расплавления.

Зона термического влияния ;

Время нахождения частицы в потоке.

Оптимальная дистанция определяется решением уравнения дывижения:

;

3) Соударение частиц с подложкой и формирование покрытия.

Покрытие формируется за счет адгезии, механического захвата и микросварки. Более высокая адгезия при большей скорости и высоком контактном давлении.

Рис.17. Процесс формирования покрытия и условие максимального контактного давления

;

Недостаток ГТП - появление остаточных напряжений растяжения.

Причины: механический удар, термический нагрев, усадка, разность термических коэффициентов расширения подложки и покрытия.

Для создания остаточных напряжений сжатия необходимо соблюсти условие:

.

Достоинства ГТП: высокая прочность, возможность обработки крупногабаритных деталей, возможность нанесения любых покрытий на любые металлы.

8. Горячие покрытия

Покрытия формируются на изделиях в ваннах расплавленного легкоплавкого материала (Al, Zn, Pb, Sn).

Часть толщины покрытия образуется за счет диффузии, а часть при извлечении из ванны. Изделие находится в ванной с жидким металлом под флюсом в течение 2-3 минут, а затем при извлечении покрытие застывает.

Условие равновесия пленки:

; ; .

- динамическая вязкость.

Для уменьшения толщины покрытия применяют тепловые ножи - сопла с горячим газом, направленные на извлекаемое изделие.

Достоинство - простота.

Недостаток - покрытия только из легкоплавких металлов.

9. Наплавленные покрытия

Формируются за счет наплавки металлов, нанесенных на подложку.

Методы наплавки:

· Электродуговой (подобен сварке)

· Газопламенный

· Плазменный

· Индукционный

· Электроконтактный

· Электроискровый

Рис.18. Схема электроконтактного метода.

10. Диффузионные покрытия

Покрытие формируется за счет диффузионного насыщения поверхностного слоя изделий различными химическими элементами (металлами [металлизация] - Al, Zn; неметаллами [химико-термическая обработка] C,N,B,Si).

Цель нанесения покрытий - повышение твердости, стойкости к износу и коррозии. Процессы проводятся при высоких температурах .

Механизмы и законы диффузии.

Диффузия - взаимопроникновение и перемешивание атомов различных веществ за счет их теплового движения и градиента концентрации.

1) Диффузия по вакансиям (для тяжелых атомов)

Рис.19. Диффузия тяжелого атома в кристаллическую решетку с дефектом

2) Межузельная диффузия (для легких атомов).

Рис.20. Механизм межузельной диффузии.

3) Диффузия по границам зерен металла.

Законы диффузии. Закон Фика (количество атомов, прошедших через площадь А за время t).

,

где D - коэффициент диффузии (зависит от температуры), - градиент концентрации.

Первый закон диффузии:

.

Плотность потока диффундирующего вещества пропорциональна градиенту концентрации.

,

(Дж/атом) - энергия активации диффузии, -постоянная Больцмана.

Процесс нестационарной диффузии подчиняется дифференциальному уравнению в частных производных:

- Второй закон диффузии



Рис.21. Диффузия в малый элемент.

; ;

Уравнения решаются как для теплопроводности. Окончательное решение:

,

где - предельная концентрация, - спец. функция.

Глубина диффузионного слоя - расстояние, на котором концентрация убывает на порядок в сравнении с концентрацией на поверхности. .

Технологические операции:

1) Цементация (насыщение углеродом) - твердость.

2) Азотирование

3) Борирование - износостойкость

4) Алитирование - жаростойкость

5) Хромирование - коррозионная стойкость, износостойкость.

6) Цинкование - коррозионная стойкость.

Достоинство - высокое качество (хорошая адгезия).

Недостатки - высокая энергоемкость и длительность процессов.

11. Термовакуумные покрытия

Покрытие формируется на изделиях при конденсации паров различных веществ (металлов, сплавов, хим. соединений) в вакууме. Исходный материал - расплав.

1 - вакуумкамера ()

2 - вакуум насос

3 - тигель с расплавленным металлом

4 - изделие

Между изделием и тиглем - пар.

Материалы покрытий - металлы, латунь, бронза, оксиды.

Материалы изделий - металлы, пластмассы.

Методы нагрева металлов.

1) Резистивный (Передача тепла через нагреваемый током проводник)

2) Индукционный (Кольцевой индуктор вокруг тигля)

3) Электронно-лучевой (Электронная пушка, направленная на тигель)

Процесс испарения.

Над поверхностью вещества устанавливается динамическое равновесие между испаряемыми атомами и возвращающимися атомами за счет столкновений с атомами газовой среды.

Давление паров - давление насыщения

,

где - энергия активации испарения.

Металлы испаряются неодинаково. Разница - давление насыщения. По убыванию: Cd,Zn,Al,Ti,Mo,W.

Массовая скорость испарения:

- давление окружающей среды.

Линейная скорость испарения

.

Важно учитывать особенность процесса - неравномерность по толщине.

Точечный источник. При 10%-ном различии толщин угол равен .

Отношение толщин должно строго контролироваться.

При конденсации паров на подложке последняя нагревается под действием теплового потока .

Тепловыми расчетами устанавливается дополнительное время процесса, учитывающее скрытую теплоту испарения.

Для повышения адгезии подложку подогревают.

Достоинства: Высокая скорость, любые покрытия на любые материалы.

Недостатки: Покрытие только «в поле зрения» расплава, сложность вакуумной техники.

12. Плакированные покрытия

Используется для получения биметаллов.

Два основных метода:

1) Прокатка между роликами

Рис.22. Схемы плакировки.

2) Сварка взрывом.

13. Ионно-плазменное покрытие

Покрытие формируется на изделии в процессе бомбардировки мишеней ионами различных элементов, ускоренных электрическим полем.

Источник ионов - газоразрядная лампа.

13.1 Взаимодействие ускоренных ионов с веществом

Процесс сопровождается эффектами:

1. Нейтрализация, конденсация ионов на поверхности.

2. Нагрев ПС.

3. Распыление атомов мишени (характеризуется коэффициентом распыления s =0,1…10 - количество атомов, выбиваемых одним ионом)

4. Ионная имплантация - внедрение ионов в ПС

5. Ускорение химической реакции и диффузия.

Проявление указанных эффектов зависит от природы взаимодействующих веществ, атомных номеров, энергии ионов (), давления и состава остаточного газа в вакуумкамере.

При плохом вакууме

,

где L - средняя длина пробега, l - расстояние между электродами, U - ускоряющее напряжение.

Коэффициент распыления зависит от энергии иона, природы веществ. угла падения ионного пучка на поверхность.

Рассмотренный эффект используется в технологии покрытий:

1. При не происходит существенного распыления и имплантации. Ионы оседают на поверхность, нейтрализуются - ионное осаждение.

2. - энергетически выгодное распыление. Осаждение на подложку распыленных атомов - катодное распыление.

3. При ионы внедряются в ПС - ионная имплантация.

13.2 Нанесение покрытий ионным осаждением

Рис.23. Установка для нанесения покрытий ионным осаждением.

1- вакуумная камера, 2 - подложка, 3 - система напуска газа (Аргон для металлических покрытий; кислород, азот (реакционные газы) - для окисных покрытий), 4 - вакуумная камера, 5 - тигель с расплавленным металлом, 6 - источник питания (). Между тиглем и изделием - частично ионизированный поток вещества.

Перед нанесением покрытия подложка очищается от загрязнений за счет катодного распыления ионами аргона. Далее частично ионизированный поток металлического пара конденсируется на подложке с образованием покрытия.

Достоинства: высокая адгезия покрытия, отсутствие пористости.

Недостаток: низкая скорость нанесения.

13.3 Нанесение покрытий катодным распылением

Рис.24. Установка для нанесения покрытий катодным распылением

1 - катод, из материала покрытия.

2 - анод, изделие.

При бомбардировке катода ионами плазмы тлеющего разряда материал катода распыляется, атомы конденсируются на аноде.

При использовании реакционных газов - окисные, нитридные покрытия.

Оценим скорость нанесения покрытий при катодном распылении

- плотность потока ионов на катод ()

Тогда масса всех распыленных атомов будет равна:

,кг,

где , - площадь катода.

С другой стороны

,

где - толщина покрытия.

Приравниваем 2 уравнения.

- скорость нанесения покрытия (линейная).

.

Обычно

Тогда

Достоинство - высокое качество покрытия

13.4 Ионная имплантация

Процесс происходит при ускоряющем напряжении . в вакууме . Глубина внедрения .

Процесс применяется для повышения износостойкости (C,N,B), коррозионной стойкости (Cr,Ni,Al), других свойств. За счет диффузии имплантированный слой рассасывается на большую глубину. Особенность процесса - аморфизация ПС. Аморфный ПС обладает уникальными свойствами. Полученные свойства зависят от концентрации имплантированного вещества.

Факторы: , - атомная концентрация,

Пусть атомы вещества А бомбардируют вещество Б. С поверхности распыляются атомы А и Б.

- плотность потока А связана с плотностью ионного тока .

Предположим, что в слое происходит интенсивное перемешивание, и концентрация в слое постоянна, но зависит от времени. Тогда приращение концентрации в слое : . Введем относительную концентрацию. ; . .

Предположим, что плотность потока распыленных атомов вида А пропорциональна относительной концентрации.

Тогда имеем уравнение с разделяющимися переменными: . Проинтегрировав получим: ; .

Обозначим время релаксации: . Тогда

Обычно - оптимум, при котором

Плотность ионного тока обычно не больше и время обработки составляет несколько секунд.

Рис.25. Оборудование для ионной имплантации

Оборудование.

1 - вакуум камера

2 - насос

3 - ускоряющий анод

4 - магнитный сепаратор

5 - диафрагма с отверстием

6 - деталь

7 - источник ионов (газоразрядный)

Процесс ограничивается индукцией магнитного поля

Достоинство метода: различные свойства изделий

Недостатки: Обработка только в поле зрения луча, сложность техники.

14. Лакокрасочные покрытия (ЛКП)

ЛКП формируются на изделии в виде затвердевшей пленки Лакокрасочного материала.

14.1 Состав ЛКМ

Пленкообразователь (определяют основные свойства ЛКП)

- растительные масла

- природные (канифоль, янтарь) смолы и искусственные смолы (акрил)

Разбавитель (вязкость)

- бензин

- вода

- ацетон

Красители и пигменты (цвет, укрывистость).

Пигменты - мелкодисперсные порошки (1…50мкм) металлов (Al,Cu), оксидов (TiO₂, Fe₂O₃) сульфидов и других веществ.

Вспомогательные вещества

- отвердители

- пластификаторы

- сикотивы (ускорение сушки)

- отдушки

14.2 Виды ЛКМ

1. Лаки - пленкообразователь + растворитель

Цель - защита, придание насыщенности цвету.

2. Эмали - лак+пигмент, краситель.

3. Грунтовки - специальные эмали для адгезии, влагонепроницаемости ЛКП.

4. Шпатлевки - густые эмали для выравнивания.

Свойства ЛКП

1. Твердость HV, Па

2. Адгезионная прочность ,Па

3. Толщина покрытия h, мкм

4. Пористость

5. Остаточные напряжения

6. Спец. свойства

7. Декоративные свойства

8. Укрывистость, определяется разностью коэффициентов преломления смолы и пигментов

14.3 Методы нанесения ЛКП

1. Кисть, валик, окунание, облив (в курсе не рассматриваются)

2. Пневмораспыление.

Определяющий параметр - число Вебера.

,

где d - диаметр капель. Возможно проведение процесса с подогревом ЛКМ в баке.

Достоинства: простота, универсальность

Недостатки - малая толщина слоя (до 30 мкм), малый КИМ, туманообразование.



Рис.26. Принципиальная схема пневмораспыления

3. Безвоздушное распыление.

Скорость ЛКМ около 200 м/с.

4. Электроосаждение

ЛКМ - водорастворимая грунтовка.

Частицы пленкообразователя поляризуются под действием электрического поля и за счет электрофореза - на изделии формируется покрытие.

Ванны оснащаются ёмкостями для приготовления и слива ЛКМ, насосами, фильтрами. Требуется вентиляция.

5. Нанесение покрытий в электростатическом поле.

Заряженные частицы ЛКМ двигаются к изделию за счет потока воздуха и электрических сил, удерживаются за счет электростатики.

Рис. 27. Нанесение покрытий в эл.статическом поле.

Достоинства: Большой КИМ

Хорошие условия труда

Можно наносить до 1 мм за 1 проход

Недостатки: Трудно наносить на изделия сложной формы

Ограничена максимальная толщина электрическим пробоем между слоем ЛКМ и изделием.

6. Методы нанесения порошковых композиций.

Диаметр порошинок 50…100мкм.

Состав ПК - пленкообразователи, пигменты, вспомогательные вещества.

Методы приготовления ПК:

- сухое смешение компонентов

- смешение компонентов в расплаве

- Просеивание порошков на виброситах

Методы нанесения по принципу осаждения:

- осаждение ПК на горячее изделие () вихревой, струйный, вибровихревой, насыпной.

При определенном расходе воздуха порошинки находятся во взвеси - порошок «кипит». После нанесения покрытия - термическая сушка. Вибрационный метод - подобен вихревому, но с ультразвуковой вибрацией для псевдоожижения.

Оптимальная перегрузка для частиц - 3g.

Электромагнитные, механические, пневматические вибраторы.

Вибровихревой метод - вибрации + пневмоожижение.

При струйном методе нанесения - частицы захватываются воздухом за счет эжекции.

Для осаждения расплавленного ПК разогрев происходит на выходе из пистолета-распылителя.

Газопламенный, плазменный, теплолучевой методы.

Осаждение под действием электрических сил.

Используются установки с ионизированным слоем.

Сушка ЛКП.

Процессы удаления растворителей, полимеризации, поликонденсации.

Естественная и высокотемпературная(лучше качество).

Высокотемпературная сушка делится на конвекционную и терморадиационную в зависимости от подвода тепла.

При конвекционной сушке тепло подводится с внешней стороны покрытия, пленка образуется на поверхности и не дает выйти парам, содержащимся в ЛКМ. Образуются пузыри и поры.

При терморадиационной сушке тепло подводится изнутри, пленка образуется на поверхности, соприкасающейся с металлом. Пары выходят свободно.

15. Стеклоэмалевые покрытия

Формируются на изделии путем расплавления порошка и смеси оксидов (боросиликатное стекло - SiO₂ + B₂O₂; флюсы - Na₂O,K₂O; глушители - TiO₂,PbO; красители - Fe₂O₃)

Назначение - термо- износо- коррозионные свойства 100…500мкм

Технология нанесения покрытия:

· приготовление сырья, смеси оксидов

· варка эмали при Т=1100-1300°С

· измельчение эмали (гранулы)

· измельчение гранул (порошок)

· подготовка поверхности

· нанесение порошка мокрым или сухим способом

· сушка

· обжиг

· декоративная отделка при необходимости

для обеспечения высококачественных покрытий необходимо обеспечить - коэффициенты температурного расширения.

16. Металлизация диэлектриков (пластмасс, стекла, керамики)

Назначение - защитно-декоративное.

Процесс нанесения:

- подготовка поверхности

- нанесение электропроводного подслоя (Ni,Cu)

нанесение электропроводящей эмали АС-588

термовакуумное напыление

химическое осаждение из растворов солей.

Толщина подслоя 0,1…10 мкм.

- нанесение основного покрытия катодным осаждением (10…50мкм)

Достоинство - изделие получает лучшие качества металлов и неметаллов.

17. Подготовка поверхности изделий к нанесению покрытий, сварке, пайке

На поверхности изделий присутствуют загрязнения.

Минимальная толщина покрытия на 20% больше Rz.

Методы подготовки.

1. Механические:

- полирование, шлифование

- крацевание (металлические щетки)

- галтовка мелких деталей в барабанах с абразивом

- галтовка в перфорированных барабанах под водой

- дробеструйная обработка

- струйноабразивная обработка

2. Обезжиривание

Процессы производятся в растворах или парах органических растворителей.

2а. Электрохимическая обработка на катоде, аноде.

3. Удаление окалины, окисных пленок

В кислотах и щелочах.

4. Нанесение подслойных покрытий

5. Физические способы травления и обезжиривания.

Обработка в печах и газовой горелкой

Ультразвуковая очистка (за счет эффекта кавитации)

Термовакуумное распыление. Катодное распыление.

Размещено на Allbest.ru