Д

Д.т.н., профессор Жетесова Г.С., к.т.н., ассоциированный профессор Жаркевич О.М., докторант Плешакова Е.А.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Восстановление деталей горно-шахтного оборудования методами газотермического напыления

Требования к производству механизированных крепей, как нового технического уровня, так и качественного ремонта используемого старого выпуска горно-шахтного оборудования, применяемого в тяжелых условиях работы, постоянно растут.

Наиболее ответственным элементом секции механизированных крепей являются гидравлические стойки и домкраты, которые представляют собой раздвижные ступенчатые системы. Эффективность работоспособности гидравлических стоек во многом зависит от способности составляющих их деталей противостоять вредному воздействию износа, коррозионно-активным средам, циклическим контактным нагрузкам.

Для защиты элементов гидростоек механизированных крепей от коррозии и повышения износостойкости их контактирующие поверхности хромируют.

Однако хромовое гальванопокрытие обладает рядом недостатков: высокая пористость покрытия; наличие в осаждающемся слое напряжений растяжения, которые будут тем больше, чем больше толщина слоя хрома; снижение усталостной прочности; большой расход электроэнергии и времени на процесс хромирования [1].

Одним из эффективно развивающихся направлений являются методы газотермического напыления: газовые и газоэлектрические. Единой классификации способов газотермического напыления нет. Существует подробная классификация, предложенная Э. Кречмаром. Предпринимаются попытки разработки более совершенных классификаций, например по энергетическому признаку (или по форме напыляемого материала), поскольку принципиальная сущность многих разновидностей газотермического нанесения покрытий определяется видом используемого источника энергии (рисунок 1) [2, 3].

Рисунок 1- Классификация процессов газотермического напыления покрытий

Сущность процессов газотермического нанесения покрытий заключается в образовании направленного потока дисперсных частиц напыляемого материала, обеспечивающего перенос их на поверхность обрабатываемого изделия при оптимальных для формирования слоя покрытия значениях температуры и скорости.

Электродуговая металлизация (ЭДМ) имеет широкие возможности по сравнению со всеми известными методами нанесения металлопокрытий. С применением ЭДМ можно восстанавливать детали машин широкой номенклатуры в различных отраслях промышленности, обеспечивать долговременную антикоррозионную защиту. По сравнению с газопламенным напылением при использовании ЭДМ модно получать более прочные покрытия, которые лучше соединяются с основой. Применяя в качестве электродов проволоку из двух различных металлов, можно получить покрытие из их сплава. Такие сплавы называются псевдосплавами. Эксплуатационные расходы при ЭДМ небольшие [4].

Объектом экспериментальных исследований явилась гидростойка механизированной крепи 2ОКП70К, применяемая на шахтах Карагандинского угольного бассейна.

Для восстановления штока был выбран метод электродугового напыления, где использовались установка «EUTRONIC Arc Spray 4», напыляемые проволоки, приспособления для закрепления образцов на токарный станок, токарный станок. Наружную поверхность напыляли следующими проволоками: нержавейка (X18Н10T) и морская бронза (CuAl8).

Для проведения эксперимента были подготовлены следующие образцы:

- образцы размером 25х150 мм, δ = 5 мм, материал - сталь 45;

- образцы диаметром 25 мм, δ = 12 мм, материал - сталь 45.

Перед нанесением покрытия поверхность обезжиривали и подвергали пескоструйной обработке.

Результаты определения параметров наносимого покрытия электродуговым способом приведены в таблице 1.

Таблица 1- Результаты определения параметров операции напыления

Марка напыляемого материала	Вид поверхности, мм	Дистанция напыления, мм	Расход транспортирующего газа (воздух), м³/мин.	Частота вращения изделия, об/сек	Диаметр проволоки, мм	Расход проволоки, кг/час	Скорость подачи проволоки, м/с	Напряжение, В

Нержавейка (X18Н10T)	Плоск. 150х25х5	150-170	120	15	1,6	12,4	6,5	30
	Диаметр. 25х12
Морская бронза (CuAl8)	Плоск. 150х25х5	150-170	120	15	1,6	8,6	4,6	30
	Диаметр. 25х12

Толщина нанесенного покрытия составила 0,4 - 0,5 мм (рисунок 2). После нанесения покрытия образцы подвергались дальнейшей обработке – шлифованию.

Рисунок 2 - Образцы после напыления

Испытание на определение твердости, известное, как испытание по методу Виккерса, осуществляется путем вдавливания индентора специальной формы в поверхность испытуемого образца. В отличие от испытания по методу Роквелла, испытание по методу Виккерса предусматривает приложение одной единственной нагрузки.

Микротвердость по Виккерсону, HV:

- морская бронза (CuAl8) - 124 HV;

- нержавейка (Х18Н10Т) - 1073 HV.

Также была рассмотрена микроструктура покрытия. Полученные результаты микроструктуры приведены на рисунке 3.


а)	б)

а - CuAl8; б - Х18Н10Т

Рисунок 3 - Микроструктура напыленного покрытия

Результаты исследования показывают, что наиболее распространенным способом получения псевдосплавных покрытий является электродуговое напыление, поскольку отличается высокой производительностью и технологичностью. Толщина наносимого слоя может колебаться от 50...100 мкм до 3...6 мм и более. Состав покрытия регулируется изменением диаметров проволок и их скоростей подачи. Приведенные данные практического применения псевдосплавных покрытий указывают на эффективное использование металлизационных псевдосплавных покрытий в качестве антифрикционных, износо- и коррозионностойких материалов.

Подытожив выше изложенное, можно сделать вывод, что режимы напыления, получены на основе экспериментальных данных, и рассмотренные покрытия могут быть рекомендованы для упрочнения деталей машиностроительного производства.

Литература:

1. Лайнер В.И. Защитные покрытия металлов. – М.: Металлургия, 1974. – 559 с.

2. Ильющенко А.Ф., Оковитый В.А. Формирование газотермических покрытий: теория и практика. Мн.: Бестпринт, 2002. - 480с.

3. Ильющенко А.Ф., Шевцов А.И., Оковитый В.А., Громыко Г.Ф. Процессы формирования газотермических покрытий и их моделирование. - Минск: Беларус. Навука, 2011. - 357с.

4. Практическое применение газотермических технологий нанесения защитных покрытий. Руководство для инженеров ООО «Термал- Спрей- Тек». М.: ООО «Термал- Спрей- Тек», 2009. - 70с.