Phục hồi chi tiết bằng ohun kim loại

Phục hồi chi tiết phun kim loại • Khái niệm :  Phun phủ kim loại gọi kim loại hoá (metallization) Schoop(theo tên kỹ sư người Thuỵ Sỹ U.M Schoop 1910) A Công dụng phân loại I Công dụng - Phun kim loại phương pháp phục hồi chi tiết,nhờ luồng khí nén thổi kim loại nóng chảy, dạng hạt nhỏ (0,001 đến 0.05 mm) vào bề mặt bị mòn khuyết tật chi tiết II Phân loại phương pháp phun kim loại Phun kim loại đốt nóng chảy hồ quang điện 1) Sơ đồ, cấu tạo 10 1, đầu phun; 2, cấu dẫn động; dây kim loại; ống dẫn khí; 10 rãnh dẫn hướng; chi tiết; hồ quang 2) Nguyên lý làm việc - Khi làm việc hai dây kim loại dẫn điện bị đốt nóng chảy đoản mạch cung hof quang điện Một luồng khí nén qua ống dẫn thổi với vận tốc lớn, làm bán phân tử kim loại nóng chảy vào bề mặt chi tiết 2 Phun kim loại đốt nóng chảy khí a xêtylen (C2H2) ôxy (O2) 1) Cấu tạo 1, Đầu phun; 2,7 ống dẫn khí nén; ống dẫn khí axêtylen ô xy; 4, dây kim loại; 5, cấu dẫn động; 6, ống dẫn ô xy; lỗ phun; 2) Nguyên lý làm việc - Khi làm việc, dây kim loại bị đốt nóng chảy nhờ lửa axêtylen – ôxy khí nén, theo ống , qua lỗ phun 8, thổi vào bề mặt chi tiết 3) Ưu điểm phương pháp phun so với phương pháp phun kim loại đốt nóng hồ quang điện giảm tượng nguyên tố hợp kim bị đốt cháy (cacbon, mangan v.v…) phân tử kim loại bắn dạng mịn hơn, lớp kim loại phủ có tính tốt Phun kim loại đốt nóng chảy dòng điện cao tần 1) Cấu tạo 1,2 cấu dẫn động; 3, dây kim loại; 4, đầu phun; 5, cảm ứng; 6, vùng nhiệt độ cao; 2) Nguyên lý làm việc - Khi làm việc hay phun kim loại, dây kim loại đốt nóng chảy dòng điện cao tần (200 đến 300 kHz) từ động đến cảm ứng 5, tạo dòng điện xoáy có nhiệt độ cao vùng 4, luồng khí nén vào ống thổi phần tử kim loại nóng chảy, qua lỗ vào bề mặt chi tiết - Ưu điểm o Mức độ đốt nóng cácbon, silic, mănggan thấp so với phương pháp đốt nóng chảy hồ quang điện từ ữ lần o Độ cứng lớp kim loại phủ cao lần so với phương pháp đốt cháy caohơn khoảng 100 đơn vị HB so với phương pháp hồ quang điện o Năng suất cao o Thiết bị đơn giản điều khiển tiện lợi Phun kim loại đốt nóng chảy lửa Plasma 1) Cấu tạo 1, dây kim loại; 2, cấu dẫn động; 3, đầu phun; 4, điện cực vòng; 5, hồ quang điện; 6, buồng làm mát; 7, lỗ dẫn khí nén; 2) Nguyên lý làm việc - Khi làm việc dây kim loại đốt nóng chảy nhờ lửa Plasma, có nhiệt độ cao (1400 đến 1700 0C), hỗn hợp hồ quang điện khí nén qua lỗ tạo thành tồn lửa Plasma trì nhờ trình cháy liên tục tượng ion hóa, phàn tử kim loại nóng chảy phun vào bề mặt chi tiết B Công nghệ phun kim loại Chuẩn bị chi tiết trước phun kim loại  Rửa chi tiết, đặc biệt dung dung dịch xút (NaOH) háy cacbonat (Na2CO3), nhiệt độ 70 ÷ 80, sau rửa lại nước nóng thổi khô  tạo độ nhám hay xù xì chi tiết, có nhiều cách, tùy theo tính chất làm việc, kích thước vật liệu chi tiết Phun kim loại a) Nếu phun điện hồ quang - Điện áp U = 25 ÷ 35V - Cường độ dòng điện I = 40 ÷ 70 b) Nếu phun - Áp suất khí axêtylen: P = 0.15 ÷ 0.17 MN/m2 - Áp suất khí ôxy: P = 0.25 ÷ 0.5 MN/m2 c) Nếu phun dòng điện cao tần - Điện áp U = ÷ 7.8 kV (của thiết bị) - Cường độ dòng điện + dòng điện mạng I = 3.8 A + dòng điện cực I = 0.6 A C Gia công sau phun  Chi tiết phun ÷ ngày , tiến hành gia công, chủ yếu mài với thông số kỹ thuật sau: Đá mài - Số vòng quay: nd = (4 ÷ 5)/ R (vg/ph) đó: R bán kính đá mài (m); - Bước dịch chuyển: S = ÷ 15 mm/vòng Chi tiết - Tiện thô trước mài - Số vòng quay: - nd = (3÷ 4)/ d (vg/ph) Trong đó: d đường kính chi tiết (m) Chiều dày tối thiểu kim loại phun, sau gia công lần cuối phải đạt 0.6 ÷ 1mm D Ưu nhược điểm khả ứng dụng phun kim loại  Ưu điểm • Phun kim loại thích hợp cho việc phục hồi trục khuỷu, ổ bi, chốt, sửa chữa khuyết tật đúc • Phun phủ phủ lớp kim loại nguyên chất, hợp kim phi kim lên bề mặt vật liệu kim loại, sứ, gỗ, vãi, giấy, • Bằng phun kim loại tạo lớp dẫn điện vật không dẫn điện; tạo lớp chịu nhiệt, • Kim loại lớp phun hồ quang lửa khí cho tính chất không khác Ví dụ phun nhôm hồ quang điện cho khả chống gỉ tốt so với phương pháp khác • Khả ứng dụng phun kim loại không bị hạn chế kích thước vật cần phủ Vì thiết bị phun di chuyển dễ dμng, xách tay • Lớp kim loại đắp có tính chịu mài mòn, độ bền, độ cứng cao ( tuỳ theo vật liệu lớp kim loại đắp Đặc biệt vật liệu phủ thường có khả chống mài mòn : Thép không gỷ, đồng thau, nhôm, hợp kim nhôm Ni, • Phun plasma ứng dụng để phun vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao : W, Mo, Cr, • Phục hồi chi tiết máy phun biện pháp tích cực để sử dụng chi tiết máy, máy móc thiết bị bị hỏng xác Nguyên liệu dung cho phục hồi nhỏ so với khối lượng toμn chi tiết; chi phí cho phục hồi nhỏ Phục hồi trục, bề mặt cong, phẳng bị mài mòn Không phá hoại tính nguyên vẹn chi tiết • Phun phục hồi đảm bảo chất lượng cao, số trường hợp đảm bảo tính chất vật liệu tốt vật liệu • Không phá hoại kết cấu kim tương kim loại gốc nhiệt độ phun lên chi tiết không cao • Chiều dày lớp phun đắp lớn, phục hồi bề mặt bị mòn nhiều • Lớp kim loại phun dày xốp nên có khả tích luỹ dầu bôi trơn, giảm ma sát, tăng khả chịu mài mòn • Công nghệ phun đơn giản, dễ thao tác, suất cao so với mạ khoảng • tuỳ theo mức độ mài mòn độ phức tạp bề mặt cần phục hồi - 60% so với mạ • Có thể phun kim loại màu hợp kim bác bit nên tiết kiệm kim loại màu • Khi phun có sử dụng khí nén Thiết bị đơn giản • Năng suất cao • Chất lượng phun đắp phụ thuộc : chất lượng bề mặt kim loại, tốc độ phun, áp lực khí nén, lượng kim loại nóng chảy, kích thước kim loại bột,  Nhược điểm • Mối liên kết kim loại lớp phủ kim loại thấp; • Không khí nén dùng để phun kim loại yêu cầu không lẫn dầu mỡ ẩm Vì ẩm qua vùng hồ quang bị phân huỷ ôxy hoá mạnh hạt kim loại nên làm giảm chất l−ợng lớp phun Hơi ẩm làm giảm nhiệt độ vùng hồ quang, làm giảm nhiệt độ hạt trình tạo sương mù Do làm giảm mức độ biến dạng chung va đập vào bề mặt Dầu mỡ lẫn không khí ép tạo thành màng dầu ngăn cách lớp phun với chi tiết, hạt phun với làm giảm chất lượng độ bám lớp phun với kim loại Tổn thất kim loại nhiều; ảnh hưởng đến sức bền chi tiết (giảm giới hạn mỏi chi tiết) • Bề mặt phun luôn yêu cầu phải làm tạo nhấp nhô; • • • • • Đòi hỏi tay nghề cao; Điều kiện làm việc nặng nhọc; Lớp kim loại phun có độ cứng nhỏ dòn kim loại dây Lớp kim loại phun có sức bền kéo nhỏ Độ bám lên kim loại gốc yếu nên không dùng để phục hồi chi tiết chịu lực kéo, va đập, E ứng dụng  Chống gỉ, phục hồi, trang trí bảo vệ - Phục hồi chi tiết máy mòn - Sửa chữa khuyết tật vật đúc - Sửa chữa khuyết tật xuất gia công khí - Bảo vệ chống gỉ môi trường khí - Bảo vệ chống gỉ nhiệt độ cao - Thay kim loại màu kim loại phun - Trang trí 65 % bảo vệ chống gỉ 35 % phục hồi chi tiết máy bị mòn ứng dụng kỹ thuật phun phủ nhôm kẽm cho công trình cầu thép, cần cẩu lớn, bể chứa lớn, thiết bị cột truyền hình, cổng thép lớn, vỏ tàu, thiết bị tàu Biển báo đường thuỷ kết cấu thép lớn [3] - Phục hồi kích thước phục hồi hình dáng hình học - Phục hồi bề mặt bị mòn mà khó hàn đắp cổ trục khuỷu cam, chi tiết không yêu cầu chịu mài mòn cao, bề mặt lắp ghép cố định (lỗ lắp ổ lăn, F Các yếu tố ảnh hưởng tới phun đắp • Nâng cao tốc độ luồng khí nén kéo dài thời gian đốt cháy dây tạo khả làm sương hoá hạt kim loại phun • Kích thước hạt kim loại phun thay đổi phạm vi rộng từ 0,002 - (0,2-0,4) mm • Tốc độ, khối lượng độ lớn hạt kim loại lớp phun ảnh hưởng lớn đến kết cấu tính chất • Do nhiệt độ không có trạng thái hạt kim loại : lỏng • Tốc độ hạt kim loại lúc đầu khoảng 18 m/s sau tăng dần đạt200 m/s, sau lại giảm dần cự ly 250 mm vào khoảng 85 m/s • Thời gian chuyển động hạt từ đầu phun đến bề mặt chi tiết khoảng 0,003 giây • Do thời gian ngắn tốc độ di chuyển lớn nên hạt kim loại chưa kịp nguội nên va đập vàobề mặt làm biến dạng dẻo bám chặt vào bề mặt gia công • Nhiệt độ thay đổi phụ thuộc vào khoảng cách từ đầu súng phun sau : Cấu trúc bề mặt lớp phun đắp không đồng Thành phần hoá học lớp kim loại phun đắp khác nhiều so với kim loại số nguyên tố bị cháy ( Si = 25-45%, Mn = 35-38%, S 25-26 %.) • Mức độ ôxy hoá hạt kim loại lớp phun ảnh hưởng đến độ bền lớp đắp G Ảnh hưởng điều kiện công nghệ phun tới tính lớp kim loại phun a) Độ cứng • Độ cứng lớp kim loại phun cao độ cứng vật liệu ban đầu khoảng 30 ÷ 80% • Điều xảy do: Trong lớp kim loại phun có lẫn ôxít, thành phần hóa học kim loại bị thay đổi, thay đổi cấu trúc phần tử riêng biệt kim loại trình phun bị • Chế độ phun có ảnh hưởng đến độ cứng lớp kim loại với tăng khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt chi tiết, độ cứng lớp kim loại tăng Với khoảng cách nhỏ 100mm bề mặt chi tiết bị đốt nóng, c.n với khoảng cách lớn 150mm lớp kim loại phun có • nhiều ôxít, nhiều vết rỗ mức đốt cháy cácbon tăng • Lớp kim loại tạo trình phun kim loại đốt nóng chảy d.ng cao tần có độ • cứng cao phương pháp khác khoảng 100 ữ 150 đơn vị HB • Trong trình phun kim loại đốt nóng lửa plasma, độ cứng lớp kim loại số trường hợp có trị số thấp độ cứng vật liệu ban đầu Sở dĩ nhiệt độ đốt nóng cao mà tốc độ làm mát bề mặt phun thấp b) Độ bền bám lớp kim loại với chi tiết • Độ bền bám bảo đảm tác dụng đồng thời yếu tố: Bằng độ bám phần tử lên bề mặt gồ ghề chi tiết tác dụng tương hỗ lực phân tử lớp phủ Các yếu tố sau định độ bền bám lớp kim loại phủ: Độ nhám độ bề mặt kim loại phun, chế độ tối ưu trình phun, độ kim loại nóng chảy (kim loại phun) luồng khí thổi v.v… • Độ bền bám tăng với tăng cường độ d.ng điện, tăng chi phí chất khí tăng nhiệt độ đốt nóng chi tiết c) Độ bền chống mòn • Lớp kim loại phun thường chứa đựng nhiều vết rỗ (đến 10% thể tích), điều kiện tốt cho khả chứa dầu bôi trơn trình làm việc chi tiết máy, dẫn tới độ bền chống mòn bề mặt nâng cao • Trong thực tế sửa chữa máy, người ta thường sử dụng dây kim loại phun thép cácbon có tỷ lệ cácbon từ 0,1 đến 1,0% Nếu tăng nồng độ cácbon thành phần kim loại phun làm tăng độ cứng độ bền chống mòn lớp phủ • Như vậy, độ bền chống m.n lớp kim loại phun xác định đặc điểm cấu trúc phụ thuộc nhiều vào thành phần hóa học kim loại phun vào chế độ phun d) Độ bền mỏi • Độ bền mỏi chi tiết phun kim loại thường thấp độ bền mỏi chi tiết phục hồi phương pháp khác Điều giải thích rằng: độ bền bám lớp kim loại phun với chi tiết thấp nhiều so với phương pháp khác (thấp từ 15 đến 20 lần) • Do chi tiết phun kim loại làm việc lâu dài điều kiện tải trọng thay đổi lặp lại • Để tăng độ bền mỏi chi tiết trường hợp này, người ta phải áp dụng phương pháp học phương pháp - điện để gia công sơ bề mặt chi tiết trước lúc phun kim loại (tạo rãnh nhám bề mặt chi tiết) Lúc độ bền mỏi chi tiết tăng lên 10 - 15%  ... liệu dung cho phục hồi nhỏ so với khối lượng toμn chi tiết; chi phí cho phục hồi nhỏ Phục hồi trục, bề mặt cong, phẳng bị mài mòn Không phá hoại tính nguyên vẹn chi tiết • Phun phục hồi đảm bảo... mặt kim loại, tốc độ phun, áp lực khí nén, lượng kim loại nóng chảy, kích thước kim loại bột,  Nhược điểm • Mối liên kết kim loại lớp phủ kim loại thấp; • Không khí nén dùng để phun kim loại. .. làm việc nặng nhọc; Lớp kim loại phun có độ cứng nhỏ dòn kim loại dây Lớp kim loại phun có sức bền kéo nhỏ Độ bám lên kim loại gốc yếu nên không dùng để phục hồi chi tiết chịu lực kéo, va đập,