Упрочнение ротора электронасосов электродуговым напылением

Размещено на http://www.allbest.ru/

Упрочнение ротора электронасосов электродуговым напылением

Полетаев Владимир Алексеевич, профессор

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России

В данной статье пойдет речь о упрочнении деталей электронасосов с помощью электродуговой металлизации.

Повышение качества изготовления агрегатов электронасосных центробежных скважинных для воды имеет важное народно-хозяйственное значение. Агрегат состоит из центробежного насоса и погружного электродвигателя.

Электродвигатели с высокими эксплуатационными характеристиками обеспечивают бесперебойную и эффективную работу электронасосов.

На рис. 1 показана часть электронасоса с электродвигателем.

электронасос скважина металлизация электродуговой

Рис. 1. Электродвигатель погружной

1 - ротор; 2 - статор; 3 - подпятник; 4 - щит подшипниковый; 5 - пята; 6 - днище; 7 - шпонка; 8 - шпилька; 9 - гайка; 10, 11 - шайбы; 12 - кольцо уплотнительное; 13 - пробка; 14 - штифт; 15 - подшипник резинометаллический; 16 - втулка ротора; 17 - кольцо защитное; 18 - кольцо балансировочное из сплава

Роторные втулки изготовляют из стали 12ХН10Т или 40Х13. Зазор между поверхностью втулки и внутренней поверхностью подшипника не более 0,15 мм. При увеличении зазора в результате износа подшипника скольжения через зазор может проходить часть потока жидкости, прокачиваемой насосом. Изнашивание поверхности роторной втулки носит абразивный характер за счет абразивных включений, находящихся в потоке жидкости.

Кроме того, имеются факторы внешней среды: влага, резкая смена температуры, агрессивные газы и аэрозоли, контакты с морской водой и щелочными растворами.

В данной работе предлагается в конструкции электродвигателя (рис. 1) вместо втулки 16 на поверхность ротора 1 под подшипником 15 нанести покрытие из металла методом электродугового напыления [4].

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. Источником плавления материалов в современных металлизационных аппаратах служит электрическая дуга.

Электродуговое покрытие производилось с применением электродугового металлизатора ЭДМ-5М, токарного станка и сварочного выпрямителя типа ВДУ-600. В качестве наплавочного материала использовалась порошковая проволока диаметром 2 мм марки 40Х13. С целью обеспечения прочности сцепления напылительного материала с поверхностью ротора на последней нарезалась «рваная» резьба глубиной 3 мм и шагом 1,5 мм с последующей струйно-коррундовой обработкой до получения сплошного матового состояния поверхности. После этого осуществлялось нанесение покрытия на металлизаторе ДМ-5М.

Металлизация выполнялась способом колебания металлизатора по всей ширине шейки ротора.

Частота колебаний - 20 колеб/мин, дистанция металлизации - 110-120 мм, ток - 230 А, частота вращения вала - 200 об/мин, скорость линейного перемещения металлизатора (подача) - 1 мм/об (0,2 м/мин).

Покрытие толщиной Шном + 1,0 мм (припуск на обработку) наносилось за 2 прохода. Металлизированные шейки ротора обрабатывались точением с последующим шлифованием или алмазным выглаживанием до номинального размера..

На рис. 2 показана микрофотография продольного разреза «рваной» резьбы шейки ротора с нанесенным покрытием, а на рис. 3 - микрофотография продольного разреза покрытия во впадине резьбы.

Поскольку в процессе металлизации имеют место плавление и диспергирование металла, а образование покрытия происходит путем следующих друг за другом ударов частиц с сильным их деформированием, строение напыленных покрытий является весьма своеобразным.

Рис. 2. Микрофотография продольного разреза шейки ротора с нанесенным покрытием

1 - металл; 2 - покрытие. Ув. Ч50

Летящие в металло-воздуншой струе частицы металла в момент удара их о поверхность расплющиваются и их размеры в направлении, перпендикулярном к направлению полета, сильно увеличиваются, а в направлении, совпадающем с направлением полета, уменьшаются. В результате покрытие складывается как бы из чешуек, перекрывающих друг друга (рис. 3). Частицы располагаются в зависимости от микропрофиля металлизируемой поверхности.

Проведенные исследования по упрочнению деталей электронасосов электродуговым напылением показали возможность замены дорогостоящих сталей 40Х13 и 12Х18Н10Т на более дешевую сталь 45 с металлизационным покрытием.

Рис. 3. Микрофотография продольного разреза покрытия во впадине резьбы

1 - металл; 2 - покрытие. Ув. Ч 50

Список литературы

1. Насосы: каталог-справочник / Д.Н. Азарх, Н.В. Попова, Л.П. Монахова; ВНИИгидромашиностроение. - Изд. 3-е, испр. - М.: Л.: Машгиз (Ленингр. отд-ние), 1960. - 552 с.

2. Насосы: справ. пособие / К. Бадене. и др. пер. с нем. В.В. Малюшенко, М.К. Бобка. - М.: Машиностроение, 1979. - 502 с.

3. Насосы и компрессоры - М.: Недра, 1974. - 296 с.

4. Сонин В.И. Газотермическое напыление материалов в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1973. - 152 с.

5. Полетаев В.А., Егорычева Е.В., Пучков П.В. Исследование характеристик поверхностного слоя деталей электронасосов./ Наука и Мир. 2014. Т. 1. № 10 (14). С. 50-55.

6. Полетаев В.А., Пучков П.В. Повышение качества поверхностей трения деталей электронасосов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 9. С. 74-76.

Размещено на Allbest.ru