журнал Экспозиция МашМетСварка by Exposition Metalworking журнал

Научно-технический журнал

№1 (92) сентябрь 2012

3 ?????

СОДЕРЖАНИЕ: ВЫПУСК: № 1 (92) сентябрь 2012 г. ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ОФИС: Республика Татарстан, Наб. Челны, Россия Мира, д. 3/14, оф. 145 +7 (8552) 38-49-47, 38-51-26 АДРЕСА ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВ: Москва, Россия Народного ополчения, д. 38/3, каб. 212 +7 (499) 681-04-25 Miami, FL, USA, 801 Three islands blvd., Suite 217, Hallandale Beach, 33009 +1 (954) 646-19-08 Hilden, Germany +49 (1577) 958-68-49 САЙТ: www.mmsv.ru УЧРЕДИТЕЛЬ И ИЗДАТЕЛЬ: ООО «Экспозиция» ДИРЕКТОР: Шарафутдинов И.Н. / ildar@expoz.ru

Компания «Искар» Multi-Master – логично, выгодно, эффективно....................................................................... 6 И. Шнайдер Новые пути развития технологии обработки закаленных материалов.......................................................................................10 Ю.С. Коробов, В.И. Шумяков, А.С. Прядко Рациональный подход к восстановлению деталей оборудования газотермическим напылением.......................................................................13 М.А. Филиппов, Невежин С.В., Ю.С. Коробов, В.И. Шумяков Разработка порошковых проволок для получения покрытий, стойких к износу и газовой коррозии....................................................................................19 Ю.С. Кробов, М.А. Филиппов, С.В. Невежин, В.В. Илюшин, Б.А. Потехин, Л.В. Гоголев Анализ трибологических характеристик баббитовых покрытий, полученных активированной дуговой металлизацией и альтернативными методами........................................................ 24 И. Арюков Технология резки при минимальных энергозатратах........................................................... 27 А.А. Гончаровский, А.В. Филимонов, В.С. Шаталов Адаптивное устройство защиты асинхронных двигателей.................................................... 29

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР: Шарафутдинов И.Г. / mmsv@expoz.ru

А. Васильчук Обработка деталей из закаленной стали на токарном обрабатывающем центре Monforts RNC-500..................................................... 32

ДИЗАЙН И ВЕРСТКА: Сайфутдинов Р.А. / rav@runeft.ru

А.В. Чавдаров Микродуговое оксидирование.............................................................................................. 34

РАБОТА С КЛИЕНТАМИ: Гилазов Р.Р. / mmsv1@expoz.ru Никифоров С.А. / mmsv2@expoz.ru АДРЕС УЧРЕДИТЕЛЯ, ИЗДАТЕЛЯ И РЕДАКЦИИ: 423809, РТ, Набережные Челны, пр. Мира, д. 3/14, оф. 145, а/я 6 ОТПЕЧАТАНО: Типография «Логос» 420108, г. Казань, ул. Портовая, 25А тел: +7 (843) 231-05-46 № заказа 09-12/14-1 ДАТА ВЫХОДА В СВЕТ: 24.09.2012 ТИРАЖ: 10 000 экз. ЦЕНА: свободная СВИДЕТЕЛЬСТВО: Журнал зарегистрирован 27 июля 2006 года ПИ № ФС77-25309 Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия.

Уважаемые машиностроители! Отечественное машиностроение составляет основу экономического и оборонного потенциала страны. За этим стоит самоотверженный труд, знание и опыт многих поколений российских машиностроителей. Это особенно важно сейчас, когда стратегический курс России нацелен на модернизацию и инновационное развитие. Когда перед нами стоят сложные и масштабные задачи по технологическому и инфраструктурному перевооружению реального сектора экономики, формированию нового инновационного инженерно-технического поколения, обеспечению конкурентоспособности России в глобальном мире. Для их решения мы целенаправленно и настойчиво объединяем усилия государства, деловых кругов и институтов гражданского общества. От имени редакции журнала и от себя лично выражаю глубокую благодарность машиностроителям, ветеранам отрасли за напряженный и плодотворный труд. Желаю Всем крепкого здоровья, новых достижений, оптимизма и уверенности в завтрашнем дне.

И.Г. Шарафутдинов главный редактор журнала Экспозиция МашМетСварка

Multi-Master логично • выгодно • эффективно Компания «Искар»

Исторически все концевые фрезы были монолитными и изготавливались преимущественно из быстрорежущей стали. Появление твёрдого сплава разделило традиционно концевые фрезы на два класса — сборные со сменными многогранными пластинами (СМП) из твёрдого сплава (для больших диаметров фрез) и монолитные твёрдосплавные (для меньших диаметров фрез). Изначально граница перехода пролегала ориентировочно в диапазоне диаметров 16…25 мм. Очевидно, что каждая конструкция инструмента ввиду наличия, как преимуществ, так и недостатков имеет свою рациональную область применения. Сборные фрезы с СМП значительно экономичнее, но из-за конструктивных сложностей долго не удавалось существенно снизить минимальный диаметр сборных фрез. Монолитные фрезы отличались более высокой производительностью и качеством обработки, но существенно превосходили фрезы с СМП по стоимости. Особенность эксплуатации твёрдосплавных монолитных фрез, в отличие от их предшественников — фрез из быстрорежущей стали, заключалась в том, они могли работать на высоких скоростях резания, но из-за меньшей прочности на изгиб не могли работать с большой глубиной резания и одновременно с большой шириной фрезерования. В результате монолитные фрезы различной длины при черновой обработке работают преимущественно «кончиком»: с малыми глубинами резания, как правило, до 0,5 диаметра. Отсутствие качественной переточки монолитных фрез на большинстве предприятий делает их применение при черновой обработке очень дорогостоящим. Основное преимущество монолитных фрез — длинная спиральная кромка, позволяющая качественно обработать высокую стенку и при этом наиболее эффективно вести окончательную обработку с малой шириной фрезерования. Именно эту область применения следует считать основной и рациональной для использования монолитных твёрдосплавных фрез. Появление сборных монолитных твёрдосплавных фрез с укороченной режущей частью (фрез Multi-Master) явилось логичным промежуточным решением между фрезами с СМП и монолитными фрезами (Рис. 2). Фрезы ММ, отличающиеся высокой жёсткостью и максимальным удобством при

Создание новой концепции в развитии инструмента — явление редкое, создание удачной концепции тем более. Система Multi-Master (ММ) — яркий пример удачной концепции, и её реализации (Рис.1). эксплуатации, стали идеальным альтернативным экономичным решением по сравнению с традиционными монолитными твёрдосплавными фрезами диаметром более 8 мм. Фрезы ММ представляют собой сборную конструкцию: режущую головку и хвостовик. Конструктивные особенности соединения таковы, что базирование головки происходит одновременно по конической части и с упором в торец. Данное соединение является очень точным и жёстким как в осевом (±0.01 мм ), так и в радиальном направлении. Большое значение в достижении высокой прочности сборной конструкции связано с разработкой оригинальной прочной конструкции резьбового соединения, позволившей минимизировать концентрацию напряжений. Сегодня диапазон диаметров фрез ММ составляет от 8 до 25 мм (для отдельных конструкций от 6 мм), диапазон длин хвостовиков — от 55 до 250 мм. Первоначально все головки изготавливались монолитными из твёрдого сплава, а хвостовики различных форм — стальными. В последствие, для повышения жёсткости фрез появились хвостовики из твёрдого сплава и из вольфрамового сплава. В настоящее время значительная часть хвостовиков изготавливается с каналом для внутреннего подвода СОЖ. Кроме того, стандартная линия MultiMaster содержит хвостовики для непосредственной установки в корпус цангового патрона (вместо пружинной цанги) либо непосредственно в шпиндель станка. Прямой зажим в патроне или в шпинделе станка обеспечивает повышение жёсткости соединения и его точности, а также снижение общего вылета инструмента относительно базового торца шпинделя. По мере развития мелкоразмерных фрез с СМП появились головки ММ диаметром 10…20 мм с СМП стандартных линий HeliPlus (HP) , HeliMill (HM), BallPlus (HCE), а затем современных линий SUMOMILL с тангенциальными пластинами (T290 и T490) с внутренним подводом СОЖ. Работы по развитию системы Multi-Master — по наращиванию многообразия конструкций фрез и хвостовиков ведутся непрерывно. Последними новинками в развитии системы Multi-Master стало появление фрез с СМП диаметром 12…20 мм с внутренней подачей СОЖ линий TS. Отличительной особенностью данных фрез является исполнение головок

рис. 1.

рис. 2.

рис. 3..

рис. 4....

с внутренней, а хвостовиков — с наружной резьбой (Рис. 3). Данные конструкции имеют определённые преимущества, но приемлемы только для фрез с СМП со стальными корпусами и твёрдосплавными хвостовиками. Для использования стандартных головок с наружной резьбой с хвостовиками типа TS предлагается переходная втулка с внутренней резьбой с двух сторон. Разнообразие конструкций фрез ММ включает в себя всё многообразие конструкций монолитных фрез (прямого профиля и сферические; черновые и чистовые) и целую гамму отличительных конструкций, присущих только фрезам ММ (Рис. 4). Это угловые и центровочные фрезы (MM HCD; MM HCF; MM HDF MM HCS), грибковые фрезы для Т-образных пазов(MM TS ; MM GRIT), торидальные (MM HT), с внутренними радиусами (ММ HR 1…6 ), фрезы работающие с высокой подачей (MM FF), резьбофрезерные головки (MM TRD; MT-MM). Фрезерные головки различаются по числу зубьев, углу подъёма винтовой канавки, точности и режущей геометрии для обеспечения эффективной обработки разных конструкционных материалов. Возможность устанавливать на один хвостовик головки различных конфигураций и для одной головки использовать хвостовики различной конструкции и длины делает систему Multi-Master крайне удобной в эксплуатации, позволяющей существенно сократить номенклатуру инструмента и максимально разнообразить технологические возможности выбора нужного инструмента. При этом сокращается потребность в специальных

инструментах различных конструкций и длин. Гладкие хвостовики и хвостовики с прямой шейкой (хвостовики А-типа) являются хвостовиками общего назначения для различного применения. Усиленная версия хвостовика (тип B) применяется в основном для фрезерования шпоночных пазов и также предлагается для высокопроизводительного фрезерования и более тяжелой механической обработки. При обработке с большими вылетами хвостовик с длинной конической шейкой (тип D) обладает рядом преимуществ: он имеет уклон в 1° на сторону и спроектирован в основном для фрезерования глубоких карманов и впадин. Очевидно, что этот хвостовик не должен использоваться при тяжело-нагруженных условиях с большими радиальными усилиями. Материалами для изготовления хвостовиков служат: сталь (S), твёрдый сплав (C) и вольфрамовый сплав (W), содержащий свыше 90% вольфрама. Наиболее универсальным с точки зрения функциональных возможностей является стальной хвостовик. Твёрдосплавный хвостовик (С), отличающийся большой жёсткостью, предназначен главным образом для чистовых и получистовых операций, работе на больших вылетах и фрезерования внутренних кольцевых канавок. Для неустойчивого резания хорошие результаты достигаются за счёт применения хвостовика из вольфрамового сплава (W), обладающего значительными демпфирующими свойствами. Следует принять во внимание, однако, что такой хвостовик не рекомендуется для тяжёлонагруженной обработки.

Диаметр фрезы, мм

Размер резьбы

Момент затяжки, Н х см

6, 8

Т05

700

Т06

1000

Т08

1500

Т10

2800

Т12

2800

Т15

2800

Таб. 1 — Рекомендуемый момент затяжки фрез Мульти-Мастер

Использование всего многообразия стандартных элементов системы Multi-Master различных типоразмеров фрез и хвостовиков, различных конструкций фрез, типов и длин хвостовиков обеспечивает более 15000 комбинаций инструментов (рис. 2, 3, 4, 5) При сборке фрез ММ следует учитывать некоторые особенности конструкции. При сборке фрез НЕ ДОПУСКАЕТСЯ СМАЗКА резьбового соединения и ПЕРЕТЯГИВАНИЕ фрез при затяжке. Чрезмерное затягивание может привести к поломке фрезы при сборке, особенно фрез малого диаметра, либо к созданию сверхдопустимых растягивающих напряжений в резьбовой части фрезы, что приведёт к развитию трещин и поломке фрезы в процессе эксплуатации. В процессе установки головка первоначально вкручивается вручную. При этом остается маленький зазор между контактирующими торцами хвостовика и головки, а затем головка затягивается посредством ключа. Затяжка головки вызывает пластическую деформацию в радиальном направлении контактирующей области хвостовика. При сборе фрез рекомендуется применять только штатные или динамометрические ключи (особенно для малых диаметров).

рис .5..

НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ ПРИМЕНЯТЬ ключи увеличенной длины. Затяжку следует осуществлять плавно, визуально контролируя зазор по торцу между головкой и хвостовиком. При уменьшении зазора до «0», сопровождающегося увеличением усилия затягивания процесс затяжки следует прекратить. Дальнейшее затягивание бессмысленно и может привести лишь к разрушению соединения. В то же время наличие зазора между фрезой и хвостовиком после сборки не допускается. При использовании динамометрических ключей следует руководствоваться уровнем допустимых крутящих моментов (Мкр) приведённых в таблице 1. Выбор того или иного инструмента всегда определяется экономической целесообразностью. Граница перехода в определении экономической целесообразности перехода от монолитных фрез на фрезы

непосредственно на станке; – исключение потерь времени при смене фрезы (головки) на повторную настройку на размер с использованием измерительных систем настройки инструмента на станке или вне станка; – возможность внутреннего подвода СОЖ к режущей кромке; – сокращение затрат на инструмент. • По сравнению со сборными фрезами с СМП: – более высокая точность базирования ; – более высокое качество обработки; – более высокая производительность; – возможность переточки. • За счёт особенности конструкции: – разнообразие форм режущей части отличных от монолитных и сборных фрез; – возможность собрать фрезу нужной длины; – возможность собрать фрезу повышенной жёсткости. Как «практика — критерий истины», так и объём продаж — критерий рынка. Значительный удельный вес фрез MultiMaster в общем объёме продаж, постоянный рост потребителей фрез Multi-Master и возрастающий объём их продаж — лучшее подтверждение эффективности найденного решения.

рис. 6.. 800

Ориентировочные затраты на монолитную фрезу ϕ10

Затраты, $

700

Граница перехода

Ориентировочные затраты на фрезу мультимастер ϕ10 со стальным хвостиком

600 500 400 300 200 100

Количество инструментов, шт зона целесообразного использования инструмента

Диаметр фрез, мм

типа ЕС-В-4 и головки ММ-ЕС-4 как со стальным хвостовиком, так и с твёрдосплавным хвостовиком типа ММ S-A средней длины. Из таблицы 2 следует, что при диаметре фрез от 16 мм и более даже при приобретении всего одной фрезы выгоднее приобретать фрезу ММ (со стальным хвостовиком). Преимущества системы Multi-Master : • По сравнению с монолоитными фрезами: – простота и быстрота смены фрезы (головки), причём

рис. 7.. 800

Ориентировочные затраты Ориентировочные затраты на фрезу мультимастер ϕ10 с твердосплавным хвостиком

на монолитную фрезу ϕ10

700

Затраты, $

ММ зависит от цены инструмента и его расхода. Так при штучном потреблении фрез, как правило, целесообразней пользоваться монолитными фрезами, а при большом потреблении фрез — фрезами ММ. На рис. 6 и рис. 7 показаны графики определения границы экономически оправданного перехода от монолитных фрез на фрезы ММ. При этом, чем больше диаметр фрезы и чем она длиннее (чем она дороже), тем меньшим будет количество монолитных фрез, при достижении которого экономически целесообразно переходить на фрезы ММ. В сравнительных расчётах с одной стороны учитывалась стоимость монолитных фрез, а с другой один хвостовик и такое же количество головок ММ. Как видно из графика (рис. 6) при потребности фрез в количестве до 2-х штук включительно экономически выгоднее приобретать монолитные фрезы. Но при потребности фрез в количестве 3-х штук и более уже выгоднее переходить на фрезы ММ. При проведении расчётов экономической целесообразности применения фрез ММ с твёрдосплавным хвостовиком (рис. 7) видно, что граница целесообразного перехода на данные фрезы определяется минимальным количеством в 6 фрез. В таблице 2 приведены ориентировочные значения минимального расхода монолитных фрез (при равной стойкости с фрезами ММ), при котором целесообразно переходить на фрезы ММ. Для сравнения брались монолитные фрезы средней серии

Граница перехода

600 500 400 300 200 100

Количество инструментов, шт зона целесообразного использования инструмента

Минимальное количество монолитных фрез, при котором целесообразен переход на фрезы ММ, шт При переходе на фрезы ММ со стальным хвостовиком

При переходе на фрезы ММ с твёрдосплавным хвостовиком

2 Таб. 2 — Значения границы целесообразного перехода на фрезы Multi-Master вместо монолитных фрез средней серии

НОВЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ технологии обработки закаленных

материалов Цельные СМП из кубического нитрида бора позволяют применять новые технологии обработки при производстве деталей из закаленных материалов. Преимущества: меньшая длительность такта при повышенной стойкости инструмента.

И. ШНАЙДЕР

Новые материалы режущих инструментов с покрытием расширяют возможности при твёрдом точении элементов привода и подшипников, в частности, обеспечивают высокие параметры резания и повышенную стойкость инструментов. Кроме того, использование СМП из цельного материала КНБ с покрытием позволяет применять новые технологии обработки, которые в свою очередь сокращают продолжительность обработки, повышают продуктивность и экономичность всего производственного процесса. Цельные СМП и новая система зажима

Сменные многогранные пластины СМП на основе керамики и кубического нитрида бора КНБ с покрытием в сочетании со стабильной системой зажима IKS-PRO Mini делают возможным применение новых технологий обработки деталей из закаленных материалов.

позволяют использовать новые технологии. По сравнению с СМП с напайными уголками, использование цельного материала КНБ значительно повышает надежность технологического процесса. При этом удается избежать отпайки режущего уголка, которая случается, прежде всего, при продолжительном контакте и последующей повышенной тепловой нагрузке на место соединения. Это преимущество осуществимо в первую очередь при обработке деталей больших размеров, например, при предварительном обтачивании крупных колец

подшипников. Кроме того, цельные СМП имеют большую полезную длину режущей кромки по сравнению с версиями с уголками и расширяют посредством этого спектр применения. При интеллектуальном планировании процесса обработки можно сокращать до минимума количество необходимыхпроходов, а также цикл изготовления деталей. Соответственно снижаются издержки на единицу продукции. Другое преимущество таких режущих пластин — адаптированная к процессу обтачивания закаленных материалов внутренняя мульда (карман) СМП.

3 1 6

Рис. 1. — Система IKS-PRO Mini от Ceramtec делает возможным зажим цельных СМП с интегрированным объемнораспределенным усилием.

Рис. 2. — При обработке контура зубчатого колеса с переходом от закаленной к отпущенной зоне цельными СМП из КНБ необходимо три прохода (справа), при стандартных режущих пластинах с уголками – семь проходов (слева).

11 Благодаря такой специальной форме мульды производится надежный зажим СМП с объёмнораспределенным усилием в державке, плотно затягивающем СМП на посадочной площадке несущего инструмента. Тем самым обеспечивается высокая устойчивость, которая создает предпосылки для успешной конечной обработки оверхности при обтачивании. Рис. 1 демонстрирует вышеописанный принцип зажима. На рис. 2 представлен пример, в котором комбинация системы зажима и цельных СМП с небольшим внутренним диаметром делает возможной новую технологию обработки и ведет к значительной экономии в ходе производственного процесса. Здесь механической обработке подвергся контур закаленного зубчатого колеса. Одновременно с закаленной зоной необходимобыло обработать также зоны перехода от закаленной к отпущенной зоне, от 32 до 62 по шкале Роквелла, (HRC), чтопредъявляло при относительно большом объеме резания дополнительные требования к материалу режущего инструмента. На рис. 2 слева показан первоначальный ход обработки, каким он должен был быть при применениистандартной СМП с напайными уголками. Для обработки контура здесь должно быть произведено в целом семь проходов. Применение цельной пластины TNGX110412SS MDO (материал режущего инструмента WXM355 с окрытием) и новой системы зажима оптимизировало весь ход обработки таким образом, что теперь требуется производить только три прохода, и продолжительность обработки сокращается тем самым почти на 40%. Длина режущей кромки применяемых при этом цельных СМП достигала четырех миллиметров. Нанесение покрытия повышает экономичность при обтачивании закаленных материалов. Многослойное PVD покрытие на основе нитрида титана TiN с примесями кремния значительно повышает износостойкость

СМП из цельного материала керамики или КНБ при твёрдом точении закаленной стали. Как показано на рис. 3, такие покрытия значительно повышают стойкость инструмента. При классических условиях обтачивания закаленных материалов характеристики износа материала КНБ без покрытия сопоставлены с характеристикам износа материала КНБ с покрытием (WXM355). Если определить в качестве начальной границы характерную ширину износа VB = 0,15 мм, то покрытие увеличивает длину резания на 170%. Фотографии режущей кромки демонстрирует стабильность кромки при незначительном образовании характерных лунок износа на плоскости зажима. Остающаяся фаска перед лункой становится табильнее, и можно избежать разрушения режущей кромки из-за повреждения фаски перед лункой, что достаточно часто встречается при обтачивании

закаленных материалов. Таким образом, высокопрочные материалы режущих инструментов с покрытием позволяют достичь необходимого качества поверхности и точного соблюдения размеров при обработке детали на протяжении более продолжительного периода времени. Исходя из различных задач обработки закаленных материалов, которые входят в различные спектры нагрузки для материала режущего инструмента, и на основе данной технологии нанесения покрытий и разнообразных высокопрочных субстратов, была создана совершенно новая серия материалов режущих инструментов HD-Line. Серия охватывает весь диапазон от материалов с высокой износоустойчивостью, применение при непрерывном точении (WXM155), до материалов с высокой вязкостью, применение при сильно прерывистом точении (WXM455). Таким

Рис. 4. Продольное и поперечное обтачивание втулки колеса при твердости от 58 до 62 по шкале Роквелла при повышении скорости резания

Рис. 5. Обтачивание профиля (получистовая обработка) кольца подшипника с переходом от закаленной к отпущенной зоне

Рис. 6. — Обтачивание контура выводного вала твердостью от 58 до 62 по шкале Роквелла по сильно прерывистой поверхности

Ширина ленточки износа VBN

0,25 мм 0,15 0,10 0,05 0,00

1000

2000 3000 Длина обработки резанием

6000

Рис. 3. — При обтачивании закаленных материалов применения СМП (сорт WXM355) с многослойным PVD покрытием увеличивает длину обработки резанием на 170 % по сравнению с вариантом без покрытия

образом можно выбрать оптимальный материал в соответствии со специфическими требованиями. Повышенная износоустойчивость материала режущего инструмента, полученная при нанесении покрытия, может быть использована для повышения производительности обработки деталей на промышленных предприятиях. Рис. 4 демонстрирует образец втулки колеса, которая должна быть обработана в отмеченном диапазоне при твердости от 58 до 62 по шкале Роквелла (HRC). За счёт увеличения скорости обработки при соблюдении указанных допусков на размеры согласно IT6 и качестве поверхности Ra менее 4 мкм становится возможным увеличить загрузку станка. Использование цельной СМП TNGX110416S-S MDO серии WXM 255 с покрытием позволило повысить скорость резания до vc = 260 м/мин. При неизменной площади срезаемого поперечного сечения ap . f = 0,2 · 0,16 мм2. В результате, продолжительность обработки детали снизилась на 22% по сравнению с исходным показателем. Описанная система инструментов и цельные СМП с покрытием обнаруживают преимущества также в сфере обработки подшипников. При предварительном обтачивании профиля кольца подшипника по гладкой поверхности с твердостью 59 по шкале Роквелла (HRC) и зонами перехода от закаленной к отпущенной зоне было необходимо качество поверхности Ra менее 0,6 мкм, требовалась высокая надежность процесса (рис. 5). Используя систему инструментов IKSPRO Mini и

СМП RNGX060400 S-S MDO сорта WXM155 на основе керамики при скорости резания vc = 210 м/мин., глубине резания до ap = 0,6 мм и подаче f = 0,15 мм, удалось повысить стойкость инструмента в 6 раз по сравнению с ранее использованной армированной вискеризированной керамикой. Соответствующие режущие инструменты и материалы могут обеспечить надежность также при обработке закаленных материалов при сильно прерывистой поверхности. Рис. 6 демонстрирует обработку приводного вала из закаленной стали с твердостью от 58 до 62 по шкале Роквелла (HRC). Внешний и внутренний контур обрабатывается здесь специальным инструментом в соответствии с технологическим процессом. При этом скорость резания составляет vc = 130 м/мин., подача – f = 0,10 мм, глубина резания – ap = 0,8 мм. Высокой нагрузке на режущую кромку, связанной с условиями прерывистого резания, было противопоставлено использование материала СМП с очень высокой ударной вязкостью, а именно сорта WXM455. Одновременно стойкость режущей кромки была увеличена в 2,5 раза по сравнению с традиционными материалами режущего инструмента из КНБ. Итоги Применение цельных СМП в сочетании с надёжной системой зажима позволяют применять новые технологии обработки при производстве деталей из закаленных материалов. При повышении стойкости

инструмента можно добиться сокращения длительности такта и последующих экономических преимуществ. Если такие технологии обработки учесть еще на стадии проектирования, то укороченная цепь процесса и освобожденные производственные мощности могут привести к экономии капиталовложений в оборудование. Кроме того, нанесение новых покрытий дает возможности для более высоких скоростей резания при обтачивании закаленных материалов. Износоустойчивость материалов режущих инструментов по сравнению с вариантами без покрытий повышается, надежность производства возрастает благодаря большей устойчивости режущей кромки СМП к износу и разрушению. Наряду с классическими случаями преимущества особенно заметны при обтачивании массивных деталей из закаленных материалов, при сильно прерывистой поверхности и при переходе от закаленной к отпущенной зоне. Именно для таких деталей цельные СМП на основе керамики и КНБ с покрытием обеспечивают особенно надежную обработку и экономичность. Дипломированный инженер Иоганнес Шнайдер – руководитель отдела менеджмента продукции и маркетинга компании «КерамТек» (CeramTec), Эберсбах/Фильс (Ebersbach/Fils) Бизнес-сфера – запасные части для инструментов

РАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОДХОД к восстановлению деталей оборудования

ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ Ю.С. Коробов, УрФУ В.И. Шумяков Уральский институт сварки г. Екатеринбург А.С. Прядко, ОИМ. г.Минск

Газотермическое напыление (ГТН) покрытий позволяет повысить ресурс машин в 2…8 раз. Обобщение данных анализа, выполненного в Германии, Китае, США, Франции, Южной Корее, Японии, показало, что годовой объём мирового рынка ГТН ежегодно растет на 8…9% и в 2008 году составил $4 млрд. Нами был проведён анализ целесообразности выбора различных методов ГТН для получения покрытий на деталях машиностроительного профиля. Источниками информации были данные фирм-изготовителей, приведённые на сайтах, публикациях в журналах, сборниках конференций. В качестве распыляемых материалов мы выбрали карбиды, металлы, образующие термобарьерные, износо и коррозионностойкие покрытия, которые во многих практически важных случаях успешно противостоят разным видам износа, воздействию химически активных сред и тепловых нагрузок. Из рассмотрения исключены оксиды (алюминия, хрома, циркония и т.д.), которые успешно распыляются плазмой и служат для специальных применений. В качестве критериев выбора были приняты производительность, относительные затраты и качество получаемых покрытий. По производительности предпочтительны ДМ и СГВ, по относительной стоимости ДМ-покрытия в 3…10 раз дешевле получаемых другими способами ГТН (рис. 1, 2). Это обусловлено его высокой тепловой эффективностью, производительностью, низкой стоимостью напыляемых материалов и простотой обслуживания. По критериям производительности и стоимости для дальнейшего рассмотрения мы оставили ДМ, ГПС, СГВ. Исключённые из рассмотрения методы обеспечивают высокое качество, однако для многих практически важных случаев ограничение по производительности критично и не позволяет их применять в качестве производственной технологии. ДМ первым из ГТН был применён в широких промышленных масштабах ещё в начале XX века. Способ отличается простотой реализации, высокой производительностью и низкими удельными затратами. Доля применения дуговой металлизации в общем объёме ГТН составляет

Показано, что для восстановления и упрочнения широкого спектра деталей, характерных для базовых отраслей промышленности, из способов газотермического напыления рационально использовать активированную дуговую металлизацию и сверхзвуковое газовоздушное напыление. 20…25%. Это защита от атмосферной и высокотемпературной коррозии (металлоконструкции, элементы тепловых станций), от различных видов износа деталей машин, а также получение биметаллических изделий. Анализ показал, что технологически доля дуговой металлизации может быть

увеличена в 1,5…2 раза. Однако качество (пористость, степень окисления) и КИМ покрытий, полученных типовой ДМ, недостаточны, чтобы обеспечить стабильную работоспособность деталей. Это препятствует расширению использования этого простого и дешёвого метода нанесения покрытий.

Рис. 1 — Производительность различных методов ГТН. Распыление металлов [1- 4]. Виды напыления: ДМ – дуговое; ХГН – холодное газодинамическое; ГП – газопламенное; ПН, ПДВ – плазменные способы (типовое, в динамическом вакууме); ГПС – газопламенное сверхзвуковое; СГВ – сверхзвуковое газовоздушное; ДН – детонационног0

Рис. 2 — Относительная стоимость покрытий, получаемых различными способами газотермического напыления [1-4]

Рис. 3 — Напыление стали АДМ-аппаратом На основе моделирования процесса ДМ разработаны и внедрены в производство оборудование и технологии активированной дуговой металлизации (АДМ) [5]. К отличительным особенностям АДМ относится совместное использование продуктов сгорания восстановительных смесей в качестве транспортирующего газа, определённого взаимного расположения сопел и электродов, целенаправленного воздействия на зону горения дуги (рис. 3). У АДМ-аппаратов угол распыла уменьшен до 100, коэффициент использования материала достигает 85%, скорость частиц составляет 140…500 м/с, степень окисления стального покрытия — 2,1…2,9%, пористость — 2%. В среднем уровень параметров на 40% выше в сравнении как с отечественными, так и с зарубежными ДМ-установками [6-8], рис. 4. При этом производительность и тепловая эффективность процесса остались на уровне ДМ. Результаты промышленных испытаний показали, что для большой группы покрытий качество металлических износостойких и антикоррозионных АДМ-покрытий одного уровня с плазменными. Затраты по организации участка АДМ-восстановления деталей в среднем окупаются в течение полугода, как показал опыт. АДМ позволяет наносить покрытия из стали, бронзы, цинка, алюминия, нихрома производительностью до 18 кг/ч. Для нанесения износостойких покрытий металлизацией специально была разработана экономная легированная порошковая проволока системы легирования Fe-C-Cr-Ti-Al, марки ППМ-6 ряда модификаций [9]. Микротвёрдость покрытия составляет 500…700 HV 100, это обеспечивает его износостойкость при абразивном износе в 1,5…2 раза выше, чем из сплошной проволоки 20Х13. При этом адгезионная прочность по методике «на срез» выше, чем у нихрома на 10…15%, и в 3 раза в сравнении с 08Г2С. АДМ-процесс сочетает высокую производительность — в 2–5 раз выше, низкие удельные затраты — в 4…10 раз ниже, а также при защите от износа и атмосферной коррозии качество покрытий одного уровня, в сравнении с другими способами газотермического напыления (плазменное, ГПС/СГВ), рис. 4, 3. Это делает его предпочтительным при нанесении защитных покрытий для широкого круга деталей. Успешно восстанавливаются шейки валов под подшипники скольжения, качения, подшипниковые гнёзда, плунжеры гидроцилиндров, наносятся антикоррозионные покрытия из Al, Zn, коррозионностойких и жаропрочных сталей, изготавливаются

биметаллические детали «сталь-бронза», «сталь-баббит» (рис. 5). Как видно, возможности АДМ позволяют закрыть проблемы восстановления широкого спектра деталей. В последнее десятилетие быстро развивается группа газопламенных высокоскоростных методов нанесения порошковых покрытий, объединённых в английском языке терминами HVOF/HVAF (High Velocity Oxy/Air-Fuel), русский аналог которых ГПС/СГВ (газопламенное сверхзвуковое/ сверхзвуковое газовоздушное). Качество ГПС/СГВ-покрытий, исключая оксиды, аналогично альтернативам (детонационное, плазменное, холодное газодинамическое). Для ГПС/СГВ характерно, что температура частиц распыляемого материала близка к точке плавления основных металлов, а их скорости повышены в сравнении с другими методами (рис. 6). Это позволяет снизить насыщение

распыляемых частиц газами атмосферы при обеспечении высокого импульсного давления при ударе частиц о поверхность основы. В результате структура покрытия сочетает низкие пористость и степень окисления с высокой адгезионной прочностью, 80…150 МПа. ГПС/СГВ-покрытия эффективны для защиты от различных воздействий [4, 10, 11]: Шиберные вентиля и шаровые краны в нефте- и газопереработке подвержены интенсивному износу при Т > 6000С. Эрозионная стойкость ГПС-покрытий в 1,5…2 раза выше, чем у аналогичных детонационных. В энергетике и авиакосмической промышленности применяются для повышения ресурса лопаток паровых и газовых турбин, при ремонте элементов тепло-обменников тепловых станций. Заменяют электролитический хром (шасси самолётов, полиграфическое оборудование). При этом чистота обработки

Рис. 4 — Сравнение параметров ДМ и АДМ

а).....

б).....

в).....

г).....

д).....

е).....

Рис. 5 — Характерные примеры АДМ-напыления: а) коленчатый вал; б) шток-поршень гидроцилиндра пресса, L 1090 мм, ø657 мм; в) резервуар очистного сооружения, г) поршень гидроцилиндра ø280 мм, давление 30 МПа; д) подшипниковые шиты электродвигателей ø1250…1200 мм; е) баббитовое покрытие 5 мм, припуск на обработку 0,5 мм

а).....

Рис. 6 — Сравнительная характеристика способов газотермического напыления по температуре и скорости частиц. Виды напыления: ГП – газопламенное, ЭМ – дуговая металлизация, ПН – плазменное, ХГН – холодное газодинамическое аналогична, износостойкость повышена и снижены затраты на обеспечение экологичности производства. В металлургии применяются для защиты от воздействия контактных нагрузок, агрессивных сред и высоких температур. За рубежом сейчас используется несколько сотен ГПС/СГВ-установок. Се-рийно выпускается более десятка ГПС/СГВ-систем, на российском рынке представлены рядом фирм — Sabaros, ТЗСП, Уральский институт сварки [12–14]. Анализ опубликованных материалов производителей [15–22] показал наличие нескольких видов оборудования, отличающихся по используемым газам, способам охлаждения, подачи порошка и производительности. В ГПС-установках используется кислород в качестве окислителя. Базовые ГПС-модели — это JP-5000/8000 (Tafa-Praxair, США), DJ 2600/2700 (Sulzer Metco, США), CJS (Thermico, Германия). Имеется оборудование и других производителей, которое аналогично по схемам исполнения, однако с патентованными конструктивными отличиями. Так, аналогами JP-8000 являются установки WokaStar (Sulzer Metco, США) и K2 (GTV, Германия).

а).....

б).....

в).....

г).....

б).....

в).....

Рис. 7 — Микроструктура покрытий WC-17Co: а) Intelli-Jet; б) DJ2700; в) JP-5000 (данные производителей)

WokaStar улучшена по конструкции камеры сгорания и распылителя. K2 отличается системой впрыска керосина. Значительных отличий в параметрах аналогов от базовых моделей не отмечено [16, 17]. В СГВ-установках в качестве окислителя используется сжатый воздух. Крупнейший поставщик — UniqueCoat Technologies, США, модели: Intelli-Jet SB 9300/9500, после обновления выпускаются под марками M2 Spray Gun/ M3 Supersonic Spray Gun (далее М2/М3). Несмотря на высокие параметры покрытий, из рассмотрения исключена CJS. Здесь в камере сгорания давление 2,5 МПа. Применительно к планируемому производству это требует чрезмерных затрат на обеспечение безопасности. В JP-8000 в сравнении с JP-5000 улучшена система управления. В M3 внесены конструктивные изменения, в сравнении с Intelli-Jet, позволившие улучшить выходные параметры. Все установки стабильны в работе, оснащены блоками дистанционного компьютеризованного управления и соответствуют требованиям электро- и пожаробезопасности. Они различаются видами применяемых газов и порошков, а также схемами их подачи.

Рис. 8 — Выходные параметры базовых ГПС/СГВ-установок (средние значения): а) скорости частиц; б) температуры частиц; в) КИМ, г) производительность

В установках JP-5000/8000 и Diamond Jet Hybrid (DJ2600/2700) в камеру сгорания подаются кислород и горючий газ. Отличия — в конструктивном исполнении подачи порошка, схеме смешения газов и виде горючего газа. Для JP-5000 это керосин, для DJ — пропан, пропилен, этилен (DJ2700) или водород (DJ2600). В этих системах предусмотрено водяное охлаждение, а в DJ-установках теплона-груженные узлы дополнительно охлаждаются воздухом. Интенсивная теплоотдача стенкам сопла и ствола при водяном охлаждении обуславливает высокие энергетические потери струи продуктов сгорания. Это вынуждает снижать производительность для поддержания уровня качества. Intelli-Jet, М2/М3 отличаются использованием воздуха в качестве как окислителя, так и охлаждающей среды. Горючие газы — пропан, пропилен. Для повышения эффективности камера сгорания оснащена каталитическим элементом, а распыляющая струя дополнительно подогревается в каскадном сопле. Наиболее технологичны установки IntelliJet, М2/М3 (табл. 1). Они не требу-ют использования кислорода в качестве окислителя, водяного охлаждения.

Рис. 9 — Относительные затраты на выполнение ГПС/СГВ-процесса

а).....

б).....

Рис. 10 — M3® Supersonic Spray Gun в работе, порошок WC-Co-Cr 86-10-4: а) общий вид при работе, б) вид распыляемой струи в области сопла Анализ микроструктур позволяет сделать заключение об одинаковом уров-не качества покрытий, полученных на различном оборудовании рис. 7. Указанное оборудование обеспечивает показатели качества покрытий примерно одинакового уровня: пористость < 0,2%, адгезионная прочность > 70 MПa, содержание кислорода в покрытии < 1%. Далее сравнение параметров установок Intelli-Jet (IJ), JP-5000/8000 (JP), DJ 2600/2700 (DJ), M3 (M3) было выполнено применительно к распылению порошка WC10Co-4Cr, фракции (–45+10) мкм, рис. 8. M3 на рабочей дистанции обеспечивает максимальные скорости частиц, выше в 1,3…1,5 раза, при их минимальном нагреве, рис. 8а, 8б. При этом максимальные температуры частиц на 100 градусов ниже точки плавления матрицы сплава — кобальта. Такое соотношение кинетической и тепловой энергии частиц при ударе о подложку благоприятно для снижения термических напряжений в покрытии и окисления частиц. Установки IJ, M3 и DJ2700 обеспечивают наивысший КИМ, однако производительность напыления IJ и M3 выше в 2…2,5 раза, рис. 8в, 8г. Совместное влияние высоких КИМ и производительности, а также соотношение затрат на расходные материалы обуславливает для IJ и M3 снижение в 1,6…2,5 раза относительной стоимости покрытий, рис. 9. Пистолет M3 (рис. 10) обеспечивает скорости частиц 1000… 1200 м/с. Это примерно вдвое выше, чем у предыдущих HVAF-моделей, таких как М2 и SB9500 и у базовых HVOF-моделей (JP-5000, DJ 2600/2700). Высокая кинетическая энергия твёрдых частиц обеспечивает высокое контактное давление при ударе о подложку, что приводит к повышению адгезии к подложке и послойной когезии покрытия. В результате улучшаются физические и механические свойства напылённого покрытия. Например, твёрдость покрытия состава WC86-Co10-4Cr (агломерированный и спечённый порошок) превышает 1400 HV300, что на 30% выше, чем у покрытий, полученных на предыдущих HVAF-моделях (М2 и SB9500). Электропроводность медного покрытия, полученного на пистолете М3, превышает этот параметр, полученный способом холодного напыления. Вследствие практически нулевой пористости, коррозионной стойкости М3-покрытия используются для замены гальванического хрома, превышая их по качеству.

а).....

б).....

Рис. 11 — а) Изменение доли декарбюризированных первичных карбидов WC в зависимости от температуры нагрева частиц; б) Сравнительный износ HVAF и HVOF покрытий, WC-10Co-4Cr, абразивный износ по схеме «резиновый диск – образец», ASTM G65, абразив корунд 360…500 мкм

а).....

б).....

в).....

г).....

д).....

е).....

Рис. 12 — Характерные примеры HVAF-напыления: а) барабан для производства фотоплёнки «Кодак», покрытие отполировано до уровня оптического зеркала (Ra 0,012), заменён электролитический хром, увеличена стойкость к царапинам и ударам; б) экран сепарационный для подготовки угля на тепловой станции, снижение абразивного износа в 8 раз в сравнении с закалённым; в) ротор винтового насоса для перекачки абразивных растворов, повышение стойкости против гидроабразивного износа в 4 раза в сравнении с гальванохромом; г) погружной ролик линии гальванопокрытий (металлургия), среда — расплав цинка, алюминия; д) седло гидроклапана (транспортировка нефти), среды: абразив, коррозионные реагенты, Т > 600°С, давление > 130 МПа; е) лопатка газовой турбины (авиация, энергетика), газовая коррозия, Т > 1000°С

17 Пониженная, в сравнении с HVOF, температура частиц обуславливает снижение декарбюризации первичных карбидов (WC) в керметах, рис. 11а. Это приводит к повышению износостойкости HVAF-покрытий в сравнении с базовыми HVOF-моделями, где распыляемый порошок нагревается до более высоких температур, рис. 11б. Высокие характеристики HVAF-покрытий позволяют успешно их использовать при жёстком износе и агрессивном воздействии в энергетике, металлургии, авиации, нефтегазопереработке, полиграфии, рис. 12. Вывод Для нанесения износо- и коррозионностойких газотермических покрытий на детали оборудования широкого спектра Список использованной литературы: 1. Харламов Ю.А. Газотермическое напыление покрытий и экологичность производства, эксплуатации и ремонта машин.//Тяжёлое машиностроение, 2000, № 2, с. 10 - 13. 2. Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф., Фомин В.М. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика. — М.: Физматлит, 2010, 538 с. 3. Коробов Ю.С. Повышение срока службы деталей сверхзвуковым газопламенным напылением.// Тяжёлое машиностроение. — 2006. № 7, с. 34 - 36. 3. Handbook of Thermal Spray Technology// Ed. by J. R. Davis, ASM International 2004. 4. Коробов Ю.С., Прядко А.С. Активированная дуговая металлизация — новый шаг в защите деталей от износа и коррозии.//Ремонт, восстановление, модернизация. – 2005. № 10, с 38 - 40. 5. Коробов Ю.С., Белозерцев А.А., Филиппов М.А., Шумяков В.И. Модель нагрева порошковой проволоки при дуговой металлизации и анализ структуры покрытия.//Сварочное производство. – 2008. № 12, с. 15 - 20. 6. Arc Sprayed Steel: Microstructure

Материалы

Intelli-Jet, М2/М3

JP-5000

DJ2700

Кислород, м

—

Сжатый воздух, м3

300

—

Топливо

Вид

Пропилен

Керосин

Пропилен

Расход, кг

0,96

1,2

1,08

—

0,72

Азот, м

Вода на охлаждение, м

Табл. 1. Расход материалов за 1 час работы различных отраслей машиностроения наиболее рационально по критериям производительности, экономичности и технологичноin Severe Substrate Features/A.P. Newbery, P.S. Grant// Journal of Thermal Spray Technology. 2009 – Vol. 18(2). – P. 256-271. 7. Investigation about the Chrome Steel Wire Arc Spray Process and the Resulting Coating Properties / J. Wilden, J.P. Bergmann, S. Jahn, S. Knapp, F. van Rodijnen, and G. Fischer//Journal of Thermal Spray Technology,. 2007 – Vol. 16(5-6). – P. 759-767. 8. ЭМ-14М. Паспорт. Барнаул, 1991. 9. Thermal Spraying Technology and Its Applications in the Iron & Steel Industry in China/R.L. Hao//Global Coating Solutions: proc. of ITSC 2007. (Ed.) B.R. Marple, May 14-16, 2007 (Beijing, China), ASM International 2007, p. 291-296. 10. Impigement Resistance of HVAF WC-based Coatings / C. Deng et al. Journal of thermal spraying. 5-6 (2007) Vol. 16, - p. 604-609. 11. http://www.sulzermetco.ru/ 12. http://www.tspc.ru/ 13. http://ural-welding.ru/ 14. HVOF-solutions: Информационный бюллетень.// Sulzer Metco - 2008. 15. JP-5000, the HVOF of the 21st century / M. J. Breitsameter, M. Prosperini // 4th HVOF Colloquium at

сти использовать сочетание активированной дуговой металлизации и сверхзвукового газовоздушного напыления. Erding/Munchen - Bavaria - Nov 13-14. 1997. - P. 119-125. 16. Praxair surface technologies -TAFA: HP/HVOF equipment solutions. 2009. 17. Барановский В. HVAF – оборудование сверхзвукового газовоздушного напыления// Термическое напыление – современное состояние: Материалы межд. научн.-практ.семинара. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 2010, Екатеринбург: УГТУ-УПИ. – 2010. С. 4 - 30. [Электронный ресурс]: Режим доступа http://study.ustu.ru/view/aid_view. aspx?AidId=9563 18. AC-HVAF Process Information: Информационный бюллетень.//UniqueCoat Technologies, USA. – 2010. 19. A Comparison of HVOF Systems – Behavior of Materials and Coating Properties/H. Kreye//4th HVOF Colloquium at Erding/Munchen - Bavaria - Nov 13-14. 1997. - P. 13-21. 20. Evaluation of modern HVOF systems concerning the application of Hot corrosion protective coatings / Fr.-W. Bach etc.//Proc of ITSS’2003, China. 2003, p. 10-25. Comparison of Operating Characteristics for Gas and Liquid Fuel HVOF Torches / W. Rusch//Thermal Spray 2007: Global Coating Solutions: proc. of ITSC 2007 Pub. Materials Park, Ohio, USA, (China, Bei-jing), ASM International, 2007, pp 572-57.

Разработка

порошковых проволок

для получения покрытий, стойких к износу и газовой коррозии Ю.С. Коробов, В.И. Шумяков М.А. Филиппов, С.В. Невежин УрФУ, Уральский институт сварки Екатеринбург

Износостойкие порошковые проволоки. Для получения износостойких покрытий используют сплошные и порошковые проволоки из сталей мартенситного класса (типа 40Х13), ПП, в шихту которых введены карбиды бора, вольфрама, хрома, а также ПП, обеспечивающие в покрытии структуру метастабильного аустенита (МСА). Последние представляют особый интерес. Материалы, содержащие углеродистый МСА в качестве структурной составляющей, отличаются экономичностью легировании, показывают высокую стойкость в различных условиях механического изнашивания (абразивного, ударно-абразивного, гидро и газоабразивного, эрозионного, кавитационного, адгезионного, усталостного и др.). Это обусловлено тем,

Для повышения ресурса машин различного назначения эффективно нанесение газотермических покрытий, стойких к износу и газовой коррозии. Их нанесение из порошковых проволок (ПП) металлизацией отличается высокой технологичностью. Лучшее качество покрытий при реализации этих процессов обеспечивают процессы активированной дуговой [1] и сверхзвуковой газовой [2] металлизации. При сопоставимом качестве у первого процесса выше производительность в 5-7 раз, до 15 кг/ч при напылении стали. Второй удобнее для работы в монтажных условиях, поскольку требует подвода только газов в качестве энергоносителей. Ниже представлены результаты разработки порошковых проволок, покрытия из которых отличаются стойкостью к износу при температурах до 200 0С (износостойкие), и к газовой коррозии при температурах до 700 0С (жаростойкие). что при контактном нагружении поверхности энергия внешнего воздействия расходуется в первую очередь на преобразование микрогетерогенной структуры МСА в дисперсный мартенсит. В результате при эксплуатации повышаются как твердость, так и износостойкость таких материалов. Исследования материалов со структурой МСА для различных применений ведутся в УрФУ (ранее УПИ) с середины 50-х годов [3]. На сегодняшнем этапе в рамках этого направления разработана и запатентована ПП для металлизации, марки ППМ-6 [4]. Ниже представлены результаты анализа фазового состава и структуры покрытий, полученных методом активированной дуговой металлизации (АДМ) с помощью порошковой проволоки состава, близкого к 150Х8Т2.

Рис. 1 — Структура АДМ-покрытия из порошковой проволоки типа 150Х8Т2, х200

Толщина покрытия 1,0 мм, основа из малоуглеродистой стали. Травление продольных и поперечных шлифов производилось царской водкой, микротвёрдость измеряли на приборе ПМТ-3 при нагрузках 50 и 100 г. Металлографический анализ поперечных шлифов покрытий показал (рис. 1), что структура покрытия имеет характерный, волнообразный характер расположения структурных составляющих. У покрытия хорошее соединение с основанием, трещин не обнаружено, оксиный слой тонкий, имеются редкие утолщения или пустоты, граница между покрытием и основанием имеет зигзагообразную конфигурацию. Согласно рентгеноструктурному анализу фазовый состав напылённого покрытия с поверхности представляет собой совокупность

Рис. 2 — Микротвердость поверхности напыленного покрытия из проволоки типа 150Х8Т2 до и после обкатывания

20 металлической основы, первичных карбидов титана (TiC), карбидов хрома, а также оксидных фаз. Структура металлической основы представляет собой мартенсит и остаточный аустенит, количество последнего составляет около 50%. Микротвёрдость покрытия 620–820 МПа. Покрытия были подвергнуты сорокакратному обкатыванию металлическим шариком диаметром 10 мм из стали ШХ15 при скорости движения 0,158 м/сек. Нормальная нагрузка на образец составила 10 Н. После обкатывания на рабочей поверхности количество остаточного аустенита уменьшилось до 20%, а мартенсита соответственно возросло, что указывает на метастабильность аустенита и его способность к мартенситному y→α превращению при рабочем нагружении. Образования трещин, отколов на обкатанной поверхности не обнаружено. Микротвёрдость поверхности (HV100) после обкатки возросла в среднем на 25–30%, до уровня 800–1100 МПа, рис. 2. Для сравнения, согласно нашим измерениям, микротвердость до/после обкатки составила 420/500 МПа для покрытий из стали У8, 250/300 МПа — из 08Г2С. Адгезионная прочность составила 40-45 МПа, что соответствует уровню для нихрома, типовому материалу для подслоя. Такое значение связано, очевидно, с повышением температуры частиц за счет тепла экзотермических реакций железа с компонентами шихты. Полученные характеристики твердости и адгезионной прочности достаточны для обеспечения надежности покрытий на поверх-

а).....

ностях деталей типового применения. Это шейки валов/осей под подшипники качения и скольжения, рабочие поверхности штоков гидроцилиндров, плоские направляющие. На рис. 3 приведены примеры применения покрытий со структурой МСА, полученных активированной дуговой металлизацией из проволоки ППМ-6. Жаростойкие порошковые проволоки. Для повышения жаростойкости деталей, работающих в условиях высокотемпературной газовой коррозии, например трубы топочных экранов и пароперегревателей бойлеров тепловых электростанций, применяют, в частности, нанесение защитных покрытий дуговой металлизацией системы легирования Fe-Cr-Al [5]. Их жаростойкость обусловлена формированием на поверхности оксидной пленки Al2O3, которая характеризуется высокой температурой плавления, химической и термической стабильностью. Однако протекание при нагреве покрытий процессов локальной высокотемпературной коррозии, диффузии кислорода и азота в подокалинные слои приводят к снижению жаростойкости. Для жаростойких применений нами разработана ПП указанной системы легирования, марки ППМ-7, в состав которой дополнительно введены кремний и титан. Исследования показали, что введение титана препятствует развитию локальной высокотемпературной коррозии. В покрытии при этом образуются термодинамически стабильные и жаростойкие карбиды TiC. При этом предотвращается формирование желе-

б).....

а).....

зохромистых карбидов (Fe,Cr)7C3 и шпинелей (Fe,Cr)2O3, обладающих низкими защитными свойствами (рис. 4). При нагреве за счет диффузии железа к поверхности окалины, а также диффузии кислорода и азота в подокалинные слои происходит образование оксидов железа Fe2O3 и нитридов алюминия AlN, что негативным образом сказывается на жаростойкости покрытий. С целью торможения указанных диффузионных процессов, в шихту разработанной ПП введен кремний, что приводит к образованию подокалинного диффузионно-барьерного слоя окисла SiO2, при этом предотвращено формирование Fe2O3 и AlN. Для разработанных ПП после нагрева покрытий до 7000С были проведены изучение структуры и испытания на жаростойкость. При увеличении видно, что в структуре преобладает оксид алюминия, его количество увеличивается при добавлении кремния и титана, рис. 5. Испытания на жаростойкость были проведены при выдержке в течение 24 часов при температуре 7000С. Удельная потеря массы образцов с АДМ-покрытием составляет 0,4 г/(м2∧ч). Это на порядок ниже аналогичных значений для перлитных и мартенситно-ферритных сталей, широко используемых в котлостроении, таких как 12Х1МФ ГОСТ 20072 и 1Х12В2МФ ГОСТ 5632, составляющих 10-80 г/(м2∧ч) и сопоставимы с показателем аустенитных сталей 1Х18Н12Т и Х23Н18 ГОСТ 5632, составляющих 0,1-0,4 г/(м2∧ч) [6, 7]. Представленные износо- и жаростойкие проволоки освоены в серийном производстве и могут быть поставлены потребителям.

б).....

в)..... Рис. 4 — Результаты растровой электронной микроскопии Fe-CrAl-Ti покрытий а) микроструктура; б) спектр, в) расшифровка спектра

а).....

в).....

г).....

Рис. 3 — Характерные детали с покрытиями со структурой МСА. а) подшипниковые шиты электродвигателей Ø 250…1200 (ТехНаМет, Магнитогорск); б) Опора станка, на поверхности скольжения Ø 500 покрытие толщиной 5 мм, (Машпром, Екатеринбург). в) напыление коленчатого вала двигателя «Камаз» (авторемзавод, Красноярск), г) ротор электродвигателя, шейки под подшипники качения (ПермьГлобалстройсервис) Список использованной литературы: 1. Коробов Ю. С., Прядко А. С. Активированная дуговая металлизация – новый шаг в защите деталей от износа и коррозии. // Ремонт, восстановление, модернизация. – 2005. - № 10. – С. 38-40. 2. www.technicord.ru/ 3. Износостойкие стали для отливок: монография / М. А. Фи-

б).....

Рис. 5 — Микроструктура поверхности покрытий из проволок типа Fe-Cr-Al, выдержка 24 ч, 7000С. а) Fe-Cr-Al, б) Fe-Cr-Al-Si-Ti. 1- Fe2O3, 2 - Cr2O3, 3 - Al2O3

липпов, А. А. Филиппенков, Г. Н. Плотников. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009, 358с. 4. Коробов Ю. С., Белозерцев А. А., Филиппов М. А., Шумяков В. И. Модель нагрева порошковой проволоки при дуговой металли-зации и анализ структуры покрытия. // Сварочное производство. – 2008. - № 12. – С. 15-20. 5. V. Pokhmurs’kyi, M. Student, B. Formanek, V. Serivka, Yu. Dz’oba, V. Dovhunyk, I. Sydorak. Heat resistance of electric

arc coatings made of Fe-Cr-B-Al powder wire // Materials Science, Vol. 39, No. 6, 2003. 6. Никитин В.И. Расчёт жаростойкости металлов. - М.: Метал-лургия, 1976. - 207с. 7. Viswanathan R., Sarver J., and Tanzosh J.M. Boiler Materials for Ultra-Supercritical Coal Power Plants - Steamside Oxidation. Journal of Materials Engineering and Performance, Volume 15(3) June 2006, p. 255-274.

Анализ трибологических характеристик

баббитовых покрытий, полученных

активированной дуговой металлизацией

и альтернативными методами Ю.С. Коробов, С.В. Невежин М.А. Филиппов, Л.В. Гоголев – УрФУ В.В. Илюшин, Б.А. Потехин – УГЛТУ г. Екатеринбург

Рис. 1 — Принципиальная схема трибологических испытаний Введение В качестве антифрикционного покрытия вкладышей высокоскоростных, тяжелонагруженных подшипников скольжения широко распространено использование баббита, который отличается низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Традиционно используемые баббитовые покрытия, получаемые методами литья и наплавки, отличаются нестабильностью химического состава, расслоением сплава в процессе кристаллизации, образованием включений, зон скопления оксидов, пор, легкоплавких эвтектик. Это приводит к охрупчиванию, подплавлению баббита в процессе работы, «натягиванию» сплава на вал, отслоению от основы. Искажение формы вкладыша вследствие температурных деформаций, приводит к возникновению внутренних напряжений в слое баббита с образованием трещин и выкрашиванием отдельных зерен. Высокий припуск на механическую обработку покрытия, необходимость в проточке канавок типа «ласточкин хвост», либо лужении поверхности вкладыша, увеличивает стоимость подшипников изготавливаемых данными методами [1]. Для устранения приведенных недостатков перспективно использовать нанесение баббитовых покрытий напылением, в частности, методом активированной дуговой металлизации (АДМ). В отличие от типовой дуговой металлизации (ДМ) распыление металла производится продуктами сго-

Проведены сравнительные трибологические испытания по определению коэффициента трения и интенсивности изнашивания баббитовых покрытий, полученных турбулентным литьем, газовой наплавкой, плазменным напылением и активированной дуговой металлизацией. Полученные результаты проанализированы на основе микроструктурного металлографического анализа. рания пропано-воздушной смеси. АДМ отличается высокой производительностью, а характеристики качества в среднем на 40 % выше в сравнении с ДМ [2]. Выбор конкретной марки баббита, Б83, обусловлен его широким применением в подшипниках скольжения. Например, он одобрен для применения на тепловых станциях в опорах паровых турбин [3]. Для напыления его сложно изготовить в виде проволоки типового диаметра, Ø 1,6 мм, из-за высокой хрупкости. Поэтому в качестве замены используют более пластичный баббит Б88 (импортные аналоги W-970 (FST), 04T (TAFA-Praxair), SpraBabbit (Metco)). Целью работы было сравнение качества баббитовых АДМ-покрытий по комплексу трибологических и структурных характеристик с альтернативами: турбулентным литьем (ТЛ) [4], пропан-кислородной газовой наплавкой (ГН), плазменным напылением (ПН). Выбор данных способов обусловлен высокими характеристиками получаемых баббитовых покрытий. Коэффициент трения ТЛ-баббита в 1,5 раза ниже коэффициента трения баббита, получаемого центробежным литьем и одинаков с таковым для сифонного литья [5]. Коэффициент трения у баббита Б83, наплавленного в пламени пропан-бутана и кислорода, ниже на 5-20%, чем у баббита Б83 наплавленного в пламени ацетилен-кислородой смеси и на 5-35%, чем у баббита Б88 наплавленного в пламени ацетилен-кислородой и водород-кислородой смесей [6]. 1. Материалы и методы их исследования Образцы были выполнены в виде стальных призм 6х6х12 мм с покрытием толщиной 1,5 мм на торце 6х6 мм. Химический состав покрытий приведен в табл. 1. Образцы 1, 5 подготовлены в ЗАО НПП «Машпром», образцы 2, 3, 4 — в ООО «НПП ТСП» (Екатеринбург). Образцы 1, 5 напылены на установке АДМ-10, при максимальных токах и напряжениях для стабильного процесса: 1-26 В, 100 А, 5-26 В, 75 А. Производительность составила: 1 — 23,2 кг/ч, 5 — 13,8 кг/ч, коэффициент использования металла 0,7 в обоих случаях. Для нанесения покрытия на

образцы 4 использовали плазменную установку «Castolin Eutectic», порошок ПР-Б83 ТУ 1990-122-00194429, ток 170 А, напряжение 32 В, плазмообразующий газ аргон, производительность 3 кг/ч. Для металлографического анализа были подготовлены микрошлифы в следующей последовательности: а) шлифовка на шлифовальных шкурках с разной зернистостью, полировка на мягком фетре с использованием пасты ГОИ № 2 ТУ 6-18-36-85 на шлифовально-полировальной установке NERIS ЗЕ881; б) травление двухпроцентным раствором азотной (HNO3) кислоты в спирте. Протравленные и высушенные микрошлифы исследовали в отраженном свете с использованием металлографических микроскопов ПОЛАМ Р-312, МИМ-7 и Neophot 32. Определение трибологических характеристик — коэффициента трения (fтр) и интенсивности изнашивания (I) проводили по схеме испытаний «диск-палец», на основе которой спроектирована и изготовлена машина трения (рис. 1) [7]. Образцы, установленные в опоре под углом 120° на одной окружности, вращаются относительно оси с заданной скоростью скольжения. К ним посредством пружины сжатия, с усилием N прижато контртело, благодаря чему в зоне трения достигается требуемое давление. Возникающему в контакте моменту трения M1 оказывает сопротивление момент М2 от силы упругости пружины кручения, установленной на контртеле. Деформация пружины кручения, выраженная углом закручивания, регистрируется оптическим датчиком. Информация с датчика поступает в микропроцессорный блок на регистрацию и обработку. Испытания проводили в интервале параметров, характерных для условий работы баббитовых подшипников скольжения: относительные скорости скольжения v = (1,3…6,5) м/с, давление в зоне трения P = (1…6) МПа. Износ определяли по методу отпечатков [8] при P = 1 МПа и v = 6,5 м/с на пути 150 км. Интенсивность изнашивания находили согласно ГОСТ Р 50740, как отношение значения износа к пути, на котором происходило трение.

2. Результаты исследования Сравнение характеристик АДМ-покрытий из Б83 и Б88 показало: 1) При увеличении давления до 4 МПа коэффициент трения уменьшается, при дальнейшем увеличении давления значение fтр меняется незначительно. В случае Б83 изменение fтр происходит постепенно, в случае Б88 наблюдались скачкообразные изменения (рис. 2). 2) При малых скорости скольжения и давлении fтр у Б88 ниже, однако при увеличении нагрузок значение fтр для обоих покрытий становится одинаковым. Сравнение баббитовых покрытий, полученных различными способами (рис. 3), показало, что у АДМ-покрытий fтр во всем диапазоне давлений ниже в сравнении с ТЛ на 53–31%, с ГН на 54–16%, с ПН — на 44–18%. Интенсивность изнашивания АДМ-покрытий ниже в сравнении с ПН на 32%, с ТЛ — в 3,3 раза. Результаты микроструктурного металлографического анализа (рис. 4) показали, что основными фазами структуры оловянных баббитов, помимо α-твердого раствора на базе олова, являются SnSb (β-фаза) и игольчатые кристаллы Cu3Sn (ε-фаза). Для ПН- и АДМ-покрытия характерна дисперсная структура с размером β-фазы (SnSb) 10…30 мкм, в то время как ТЛ и ГН обеспечивают получение баббита с интерметаллидными включениями SnSb размером 120…290 мкм и схожей глобулярной формой. Для всех способов размер частиц ε-фазы одинаков, при большей округлости в напыленных (АДМ и ПН) покрытиях. При напылении отмечен также меньший разброс в размерах фаз интерметаллидов. 3. Обсуждение результатов Скачкообразные изменения коэффициента трения при напылении покрытия из тонкой (Ø 1,6 мм) проволоки, вероятно, обусловлены отличиями в условиях формирования

капель и дальнейшего охлаждения покрытия. Уменьшение коэффициента трения при увеличении давления может быть обусловлено изменением соотношения влияния твердых интерметаллидов и основы, играющей роль мягкой прослойки. Это заключение подтверждают результаты исследований по совместимости трущихся поверхностей [9]. Основой хорошей приспосабливаемости трущихся поверхностей друг к другу в процессе относительного перемещения является благоприятная реакция на ужесточение трения, которая у гетерогенных сплавов проявляется в увеличении количества перенесенного на сопряженную поверхность металла из мягкой фазы за счет деформации на участках контактирования очагов легкого сдвига. Кристаллы мягкой α-фазы с высокими антифрикционными свойствами в этом случае выполняют роль твердой смазки и предотвращают накапливание на поверхности трения разрушений. Снижение коэффициента трения и интенсивности изнашивания при напылении, в сравнении с литьем и наплавкой, вероятно обусловлено меньшим размером и большей равномерностью распределения интерметаллидных фаз, являющимися наиболее твердыми составляющими баббитовых покрытий [10]. Также напыленные покрытия отличаются повышенной маслоемкостью пористого рабочего слоя, что приводит к меньшему износу при недостаточной смазке [11]. Повышенный износ при ПН в сравнении с АДМ обусловлен, вероятно, меньшей усталостной прочностью ПН-покрытий вследствие повышенных термических напряжений из-за избыточного тепловложения в распыляемый материал в сравнении с АДМ. Разница в морфологии интерметаллидов обусловлена особенностями формирования слоев при разных способах получения. При напылении (ПН, АДМ) скорость охлаждения частиц составляет (10-3…10-4) с [12], что на 2…3 порядка выше, чем в случае литья и наплавки. Это обусловлено малым размером

капель при напылении, 30…100 мкм и тем, что каждая капля попадает на уже остывшие до твердого состояния частицы предыдущего слоя [13]. В результате при напылении скорость зарождения кристаллов значительно превышает скорость их роста в затвердевающем сплаве, в кристаллизующемся сплаве происходит преимущественно зарождение центров кристаллизации, наряду с медленным ростом кристаллов. В результате структура напыленного баббитового покрытия на порядок более мелкая, чем при равновесной кристаллизации, характерной для методов литья. По АДМ-технологии были получены баббитовые покрытия толщиной 5 мм (рис. 6). Вследствие малой шероховатости покрытия припуск на обработку составил 0,5 мм на сторону (при ТЛ — 2 мм, при ГН до 4 мм), шероховатость поверхности после механической обработки Ra 2,5. Отсутствие отслоений проверяли ультразвуковым дефектоскопом. Была также успешно выполнена местной замены части поверхности поврежденного баббитового слоя без удаления всего покрытия. Баббитовые слои такой толщины и шероховатости применяют в подшипниках скольжения на тепловых станциях, в компрессорах, дизелях судовых двигателей, опорах скольжения дробилок в горной промышленности и т. д. Кроме лучших трибологических характеристик в сравнении и литыми и наплавленными, у АДМ-покрытий из баббита есть следующие положительные свойства: высокий коэффициент использования металла из-за малого припуска на обработку; возможность напыления слоя баббита на изношенный литой либо наплавленный слой, большая производительность. Это особенности позволяют, в сравнении с базовым вариантом нанесения баббита литьем, снизить затраты на ремонт опор скольжения примерно на 20% и повысить технологичность, в частности применительно к крупным деталям.

№ образца

Тип

Метод получения покрытия

Химический состав, масс. % Примечание Sn

Б83

АДМ

Ост.

10,8

6,0

Проволока Ø 3,0 мм

Б83

ТЛ

Ост.

11,0

5,8

Чушка ГОСТ 1320

Б83

ГН

Ост.

11,0

5,8

Пруток Ø 8,0 мм

Б83

ПН

Ост.

11,0

5,8

Порошок 40-100мкм

Б88

АДМ

Ост.

7,40

3,00

Проволока Ø 1,6 мм

Табл. 1 – Описание образцов

а).....

б)..... Рис. 2 — Изменение коэффициента трения для АДМ покрытий из Б83 и Б88

а).....

б).....

Рис. 3 — Значения коэффициента трения (fтр) и интенсивности изнашивания (I) баббитовых покрытий полученных различными способами

а).....

б).....

в).....

г).....

Рис. 4 — Микроструктура баббита Б83, полученного различными способами: а – ТЛ; б – ГН; в – АДМ (х100); г – ПН

Выводы 1. АДМ-покрытия из баббитов Б83 и Б88 имеют одинаковый коэффициент трения при высоких нагрузках (давление 6 МПа, скорость скольжения 6,5 м/с). При этом возможно достижение максимальной производительности до 23 кг/ч, что в 4–6 раз выше, чем при ПН и ГН, а припуск на обработку составляет 0,5 мм, что в 6–10 раз меньше, чем при ТЛ и ГН. 2. У баббитовых АДМ-покрытий, в зависимости от марки баббита, коэффициент трения в интервале рабочих нагрузок (давление 1…6 МПа, скорость скольжения 1,3…6,5 м/с) на 16…54% ниже чем при ТЛ, ГН и ПН, а интенсивность изнашивания АДМ-покрытия в 3,3 раза ниже, чем при ТЛ и на 32% ниже чем при ПН. Эти отличия в трибологических характеристиках обусловлены особенностями формирования АДМ-покрытий. 3. Возможно получение баббитовых АДМ-покрытий толщиной 5 мм, что соответствует требованиям к характерным деталям – опорам и подшипникам скольжения в энергетике, судостроении, горной и других отраслях промышленности.

Список используемой литертуры :

1. Хмелевская В.Б., Хамзин Р.М., Володин В.И. Технология газотермического (плазменного) напыления при изготовлении и ремонте подшипников скольжения // Материалы 4-й МПК «Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций». СПб: Изд-во СПбГТУ, 2002. 2. Коробов Ю.С., Прядко А.С. Активированная дуговая металлизация – новый шаг в защите деталей от износа и коррозии. // Ремонт, восстановление, модернизация. 2005. № 10. С. 38-40. 3. Казанский В.Н., Языков А.Е., Беликова Н.З. Подшипники и системы смазывания паровых турбин. Изд. 3-е перер. и доп., Челябинск: Цицеро, 2004. – 484с. 4. Патент № 38649 RU, МПК7 В 22 D 7/04. Устройство для

а).....

б)..... Рис. 5 — Вид АДМ-покрытия толщиной 5 мм. а) Б88, из проволоки Ø1,6 мм, б) баббит Б83, из проволоки Ø3 мм. Справа после напыления, слева после обработки заливки подшипников скольжения / Б.А. Потехин, А.Н. Глущенко, В.В. Илюшин (RU). - 2004101513/20; Заявл. 19.01.2004; Опубл. 10.07.2004. Бюл. № 19. С. 668. 5. Потехин Б.А., Глущенко А.Н., Илюшин В.В. Свойства баббита маpки Б83 // Технология металлов. 2006. № 3. С. 17-22. 6. Илюшин В.В., Потехин Б.А. Влияние пламяобразующих газов, применяемых при наплавке, на структуру и свойства баббитов Б83, Б88 // Материалы 12-й международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки», Часть 1. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. С. 98-102. 7. Yu. Korobov, B. Potechin, L. Gogolev, V. Ilushin, M. Deviatiarov Comparison of structure and wear properties

8. 9. 10. 11.

12. 13.

of Babbit layers which are produced by Arc Spraying and Pouring // Thermal Spray: Global Solution for future application: Int. Thermal Spray Conf. & Exposition ITSC 2010, Singapore, May 3-5, 2010. Крагельский И.В. Трение и износ. Изд. 2-е, пераб. и доп., М.: Машино-строение, 1968. 480 с. Буше Н. А., Копытько В. В. Совместимость трущихся поверхностей. – М.: Наука, 1981. – 128 с. Гуляев А. П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1977. – 648 с. Газотермическое напыление композиционных порошков / А.Я. Кулик, Ю.С. Борисов, А.С. Мнухин и др. – М.: Машиностроение, 1985. – 199 с. Бобров Г. В., Ильин А. А. Нанесение неорганических покрытий. Теория, технология, оборудование. - М.: 2005. Кудинов В. В. Плазменные покрытия. – М.: Наука, 1977. – 184 с.

Технология резки

при минимальных энергозатратах И. Арюков Специалист ЗАО «Технология Воды и Металла»

Ввиду выше перечисленного понятно желание предприятий, старающихся пополнить свои производственные фонды многофункциональными, универсальными станками, позволяющими свести к минимуму количество операций, сократить время настройки на выпуск новой продукции и обрабатывать различные материалы. Становится понятным распространение систем лазерной, плазменной и электроэрозионной резки, но и им присущ ряд недостатков и некоторая ограниченность в применении. Не случайно на рубеже веков появляется и набирает популярность технология гидроабразивной резки. Ее появление спровоцировано желанием получить дешевую, экологически безвредную технологию обработки материалов с максимальными возможностями по точности резания, толщине обрабатываемой заготовки, с возможностью обработки любого материала при минимальных энергозатратах. На сегодня технология гидроабразивной резки отвечает всем этим требованиям, хотя еще десять лет назад это казалось фантастикой. Еще бы, водой резать металл, да какой —

Мы живем в период бурного развития технологий, который начался с началом индустриализации общества и продолжается до сих пор. Технологии развиваются во всех отраслях человеческой деятельности и в том числе в промышленности. Получают распространение новые материалы, обработка которых традиционными методами трудоемка и экономически малоэффективна. Обработка традиционных материалов классическими способами, как правило, многоэпизодична, а поэтому продолжительна и недешева. К тому же промышленные предприятия сегодня вынуждены расширять номенклатуру изделий и производить их малыми партиями. Для этого производственные мощности надо быстро переводить на новые виды продукции, на обработку новых материалов, а это не всегда возможно технологически и экономически оправдано. титан, чугун, закаленные и легированные стали толщиной в сотни миллиметров, тут же резать фольгу, бумагу, резину, пластик. Хотя необычного в технологии ничего нет, все очень просто — вода разгоняет абразивные частицы (песок) до сверхзвуковых скоростей, а те в свою очередь рассекают обрабатываемый материал. Вода также охлаждает зону резания, не дает материалу нагреваться выше 75–80 градусов и препятствует образованию пыли. Для резания материала используется сопло, формирующее водноабразивную струю толщиной 0,5–1.5 мм (регулируется диаметром сопла). Затем гидроабразивная струя управляемая, как правило, ЧПУ повторяет контур желаемой детали с заданной скоростью. От скорости подачи зависит чистота получаемого реза (вплоть до шлифованной поверхности реза). Что интересно скорость гидроабразивной струи такова, что пористые материалы (войлок, бумага, ткань) не намокают, а тонкие материалы (фольга, резина и пр.) режутся не заминаясь. На сегодня самая востребованная комплектация установки гидроабразивной резки

портальный координатный стол с системой ЧПУ. Размеры рабочей поверхности производители предлагают от 1 м х 1 м, до 6 м х 15 м. Координатный стол комплектуется насосом высокого давления мощностью 19–90 кВт развивающим давление воды до 4300 атмосфер. Наиболее универсальные установки имеют стол с рабочей поверхностью 2 х 3–6 метра и насос мощностью 37 кВт. Расход воды у таких установок около 3,5 литра в минуту. Расход абразива в среднем 0,22 кг в минуту. Толщина разрезаемого материала до 300 мм. Скорости резки составляют в среднем: • Алюминий 10 мм • Титан 10 мм • Титан 300 мм

1–1,2 м/мин. 0,4–0,65 м/мин. 0,005 м/мин.

• Сталь 10 мм

0,3–0,45 м/мин.

• Медь 10 мм

0,35-0,5 м/мин.

• Мрамор 10 мм

2-2,5 м/мин.

Стоимость прямых затрат эксплуатации такой установки приведенная к одной минуте машинного времени составляет 5–9 рублей. Также технология гидроабразивной резки характеризуется экологической чистотой и пожаро-взрыво безопасностью. В работе используется только вода, электричество и абразив (песок). После резки песок накапливается в ванне «ловушке», а вода из нее сливается в канализацию. На сегодня производителями предлагаются установки гидроабразивной резки укомплектованные системами позволяющими снимать фаску, как на прямых резах, так и на радиусах, проводить резку в пяти координатах. Предлагаются установки в мобильном варианте для демонтажа строительных конструкций. Возможно использование гидроабразивной технологии в качестве гидропескоструя высокого давления. Все отрасли промышленности, где можно применить гидроабразивную технологию, пока неизвестны даже разработчикам. В настоящее время производители оборудования проводят работы по увеличению давления воды при резке, по уменьшению расхода абразива вплоть до полного его исключения. И на сегодня гидроабразивную резку можно считать самой перспективной технологией листового раскроя, которая в ближайшее время станет известной широким слоям производственников и обретет заслуженную популярность.

www.aquarezka.ru

Адаптивное устройство защиты

асинхронных двигателей А.А. Гончаровский А.В. Филимонов к.т.н. В.С. Шаталов к.т.н. ООО НТФ «Микроникс», г. Омск

В то же время, тенденция неизбежной автоматизации технологических процессов и переход к безлюдным технологиям диктует применение устройств защиты двигателей (УЗД), обеспечивающих не только набор функциональных защит, но и постоянный мониторинг рабочих параметров ЭД с передачей данных в систему управления (АСУ ТП). Актуальность разработки современного УЗД, отвечающего обеим задачам управления и защиты ЭД, еще больше возрастает. Российский рынок предлагает несколько десятков типов устройств защиты и мониторинга асинхронных ЭД, как отечественного производства, так и импортных. В таблице 1 Параметр

По опубликованным данным в настоящее время в России находится в эксплуатации не менее 50 миллионов асинхронных двигателей на рабочее напряжение 0,4 кВ. При этом до 10% электродвигателей (ЭД) из числа незащищённых или плохо защищённых от различного вида нештатных ситуаций ежегодно выходит из строя и подвергается ремонту [1]. А стоимость ремонта, в зависимости от типа двигателя, составляет от 50 до 70% его цены. Вследствие этого любой современный проект модернизации производства в обязательном порядке включает применение устройств защиты ЭД, от простых реле контроля фаз до сложных микропроцессорных изделий.

для иллюстрации приведены основные параметры некоторых из них. Подробный анализ выпускаемых устройств защиты не входит в задачу данного сообщения. Отмечу лишь, что большинство изделий предназначено для защиты от токовых аварий и пробоя изоляции обмоток двигателя. Значительно меньше устройств защищает от сетевых аварий. И это было бы правильно, если бы наши силовые сети всегда соответствовали ГОСТам. Характерно еще то, что все УЗД свои уставки защиты устанавливают по усреднённым, установившимся токам защищаемых двигателей. Делается это, в основном,

вручную (известен только автоматизированный режим измерения и расчёта уставок упомянутого МТД). Естественно, такой подход в случае мощных (а стало быть, и дорогостоящих) электродвигателей, не может быть оправдан. Неточная оценка величины и длительности пускового тока защищаемого двигателя ведёт к неточности срабатывания соответствующих защит (как по величине тока, так и по длительности его протекания). То есть, двигатель либо сгорит, не дождавшись отключения, либо будет ложно отключен. На рисунке 1 показан вид токовременной характеристики пуска ЭД и вид соответствующей токовременной характеристики защит.

МТД ЗАО «Энергис» г.Киров

МД-2 ООО УБЗ-302 УЗД-7 «Дион» г.Томск НПП «Новатек-Электро» г.С-Петербург ООО «НТФ Микроникс» г.Омск

- перегрузка;

- недогрузка;

- короткое замыкание;

- обрыв фазы;

Виды защит:

- неправильное чередование фаз;

- перекос фаз;

- напряжение сети вне нормы;

- перегрев; - нарушение изоляции Контролируемый диапазон токов, А

5 – 250

Связь с верхним уровнем Память аварий

2,5 – 6250

0,5 – 630

1,5 – 400

оптопорт; USB

RS-232; RS-485

Раб. диапазон темпер.

минус 10 + 40°С

минус 60 + 60°С минус 35 + 55°С

минус 40 + 55°С

Степень защиты

IP20; IP44

IP30; IP60

IP20; IP40

IP20

Габариты

105х86х60

70х80х105

155х86х60

105х86х60

Табл. 1 — Основные параметры устройств защиты и мониторинга асинхронных ЭД

Рис. 1 — Соответствие уставок защит пусковой характеристике ЭД 1 — реальная пусковая характеристика ЭД, 2 — характеристики, образованные порогами защит от перегрузки и от холостого хода

Рис. 2 — Структурная схема многофункционального устройства защиты ЭД

Нарушение любого установленного порога защиты считается аварийной ситуацией. Исходя из этих соображений, нами предложено и запатентовано [2] адаптивное УЗД, которое имеет режим «обучения». В этом режиме производится измерение пусковой токовременной характеристики защищаемого ЭД во время его штатной работы. На базе измеренной характеристики вычисляются уставки токовых защит, срабатывание которых произойдет при любом аномальном отклонении работы ЭД от штатного режима. Паспортные параметры ЭД (например, номинальный рабочий ток) при настройке защит также учитываются в качестве граничных значений. В соответствии с порядковым номером разработки устройство получило рабочее название УЗД-11. Установочная партия УЗД-11 успешно прошла испытания и запущена в серийное производство. Структурная схема устройства приведена на рисунке 2, а его внешний вид — на рисунке 3. В изделии используется одновременный контроль действующих значений токов и напряжений. Такой подход дает возможность принимать обоснованные решения в зависимости от вида аварии. Например, при сетевых авариях повторный пуск разрешается, при авариях, связанных с повреждениями внутри двигателя (заклинивание ротора, пробой изоляции) — запрещается. При этом фазные напряжения и перекос фаз измеряются до пуска двигателя, что позволяет избежать включения в некондиционную сеть. Если не вдаваться в подробности, новое УЗД обеспечивает практически все защиты, имеющиеся в том или ином виде у совокупности выпускаемых в настоящее время изделий аналогичного назначения. Предлагаемое УЗД-11 является своего рода центром управления ЭД. Кроме защит оно реализует все необходимые для этого функции, включая опрос дополнительных внешних датчиков, органов ручного управления, а также управление процессом пуска ЭД с переменными (типа «звезда/треугольник») схемами включения. Одновременно УЗД-11 представляет собой законченный элемент управления и контроля ЭД в составе АСУ ТП предприятия, которые становятся неотъемлемым атрибутом современного производства. Связь УЗД с АСУ ТП поддерживается по стандартному протоколу обмена Modbus и позволяет, кроме получения данных о состоянии двигателя и самого УЗД, дистанционно менять параметры устройства. Соответствующее сервисное программное обеспечение уже разрабатывается и традиционно будет распространяться бесплатно. Новое УЗД дополнило выпускаемую в настоящее время фирмой НТФ «Микроникс» линейку из пяти устройств защиты. Его область применения — защита мощных и дорогих электродвигателей. Список используемой литературы:

Рис. 3 — Внешний вид устройства защиты ЭД

1. М.Соркинд. Асинхронные электродвигатели 0,4 кВ. Аварийные режимы работы. «Новости электротехники», №2(32), 2005. 2. Патент на п.м. №97014 от 15.03.2010. Гончаровский А.А. Устройство защиты асинхронного двигателя.

ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЗАКАЛЕННОЙ СТАЛИ НА ТОКАРНОМ ОБРАБАТЫВАЮЩЕМ ЦЕНТРЕ

MONFORTS RNC-500 А. Васильчук Инженер-технолог, ООО «Киров-Станкомаш»

Станки компании Monforts Werkzeugmaschinen GmbH&Co. KG благодаря особенностям своей конструкции и запатентованной гидростатической цилиндрической направляющей наилучшим образом подходят для замены финишного шлифования закаленных деталей токарной обработкой. При этом время обработки уменьшается в 2.6-4 раза.

Рис. 1 — Токарная обработка закаленной стали В современных экономических условиях одной из приоритетных задач в машиностроении является повышение эффективности производства. Один из наиболее интересных технологических процессов с данной точки зрения — твердое точение — токарная обработка закаленных деталей (HRC 47…67), позволяющая заменить финишное шлифование детали. Суть процесса заключается в том, что благодаря специально подобранным геометрическим параметрам и материалу инструмента, а также режимам резания металл в зоне контакта нагревается практически до состояния расплава (температура в зоне контакта до 1500°C). Тепловая энергия, образующаяся в процессе обработки, переходит к стружке. При этом твердость детали уменьшается не более чем на 3 единицы, а твердость стружки понижается значительно: HRC 40…45. По сравнению со шлифованием твердое точение позволяет существенно снизить затраты на производство деталей с высокими

требованиями к точности и шероховатости. Это происходит в первую очередь благодаря снижению времени обработки, как правило, в 3-5 раз. Также следует отметить, что токарный станок имеет бÓльшую функциональность. На токарном станке возможна обработка практически любого профиля, в то время как шлифовка требует достаточно долгой и сложной переналадки с заменой круга, его правкой под требуемый профиль. Универсальность токарного станка с ЧПУ позволяет производить как черновую обработку незакаленных сталей, так и твердое точение на одном станке. Для осуществления процесса твердого точения важны 2 фактора: жесткость технологической системы «Станок — Приспособление — Инструмент — Деталь» и обеспечение низкой скорости подачи 0,01–0,05 мм/об. C данной точки зрения, интересным является оборудование компании Monforts Werkzeugmaschinen GmbH&Co. KG. Все металлорежущие станки Monforts комплектуются гидростатической цилиндри-

ческой направляющей. Это означает, что суппорт, подающий револьверную головку или сверлильно-фрезерные головки к детали, перемещается вдоль очень жесткой конструкции горизонтальной круглой колонны. Благодаря масляной пленке между колонной и суппортом, гидростатическая направляющая работает без контактного трения и, следовательно, без износа. Благодаря возможности перемещения суппорта даже с дискретностью 0,001 мм, эффект залипания — проскальзывания не возникает, что обеспечивает оптимальное качество поверхности детали. Также следует добавить, что каждая пара карманов имеет жесткость 10000 Н/1мкм. Гарантия на гидростатическую направляющую — 10 лет. На российском рынке оборудование фирмы Monforts представляет компания «Киров-Станкомаш», которая имеет опыт в замещении операции шлифования твердым точением. Приведем один из таких примеров. Компании «Киров-Станкомаш» на основании технического задания, полученного от одного из клиентов, требовалось провести разработку технологии токарной обработки закаленных сталей с последующей обработкой на станке с ЧПУ RNC-500 фирмы Monforts , в результате чего получить кольцо подшипника с шероховатостью дорожки качения кольца не выше, чем Ra 0,2. Материал кольца — ШХ4, фактическая твердость — HRC 65..67. Следует отметить, что продолжительность процесса шлифования составляет 26 мин. В ходе подготовки к обработке колец были

Рис. 2 — Измерение шероховатости на профилометре

спроектированы и изготовлены специальные мягкие накладные кулачки, подобран инструмент исходя из требования шероховатости обрабатываемой поверхности. В нашем случае оптимальным вариантом являются пластины со вставками из ПКНБ. В процессе точения данной детали на станке Monforts были достигнуты параметры шероховатости в соответствии с конструкторской документацией (в ряде случаев они превышали заданные показатели). Использование твердого точения для обработки колец подшипников позволяет сократить время обработки колец по сравнению со временем на финишное шлифование более чем в 2,6 раза (на одношпиндельном станке Monforts) и почти в 4 раза (на двухшпиндельном станке Monforts). Внедрение токарных обрабатывающих центров на современном машиностроительном производстве позволяет повысить производительность и сократить издержки на содержание площадей и рабочей силы путем замены одним обрабатывающим центром нескольких станков: сверлильных, фрезерных, токарных в ряде случаев шлифовальных и зуборезных. Таким образом, благодаря замене нескольких установок заготовки одной, повышается точность базирования и обработки в целом. «Киров-Станкомаш» является официальным представителем фирмы Monforts в России и осуществляет поставку высококачественного оборудования Monforts «под ключ». Также преимуществом инжиниринговых услуг, предоставляемых компанией «Киров-Станкомаш» является комплексный подход к задаче, поставленной заказчиком, уникальный опыт технологов в механообработке, а также полная сервисная и технологическая поддержка клиента на русском языке как на этапе изготовления станков, так и при последующей работе оборудования.

www.k-sm.ru

Рис. 3 — Чертеж кулачка для внутреннего зажима

Рис. 4 — Чертеж кулачка для внешнего зажима

Микродуговое оксидирование (пособие для «чайников» и не только) • (или о чем молчат «специалисты») Немного об авторе А.В. Чавдаров

Кандидат технических наук в области сварки, 10 лет занимался конструированием телевизоров, летающих дальше всех и точнее всех, 10 лет преподавал в институте сварку и самую страшную для студентов высшую математику. Микродуговым оксидированием (МДО) занимаюсь с 1990 года. Автор более 50 установок и комплексов для сварки, наплавки и напыления. Изготовлено и внедрено более 300 единиц оборудования в России и странах ближнего зарубежья. Промышленные установки МДО работают в России и Австрии. В настоящее время - генеральный директор ООО «Научно-производственное объединение «Технологическая обработка материалов» (ООО «НПО» ТОМ»).

1. А что это такое? Называют этот процесс по-разному: микродуговое оксидирование (МДО), аноднодуговое оксидирование (АДО), анодноискровое оксидирование (АИО), mikroarcoksidacion (MAO), есть и другие варианты. Большинству инженеров, а также бывшим школьникам, изучавшим химию, известно, что существуют положительно заряженные элементы, например, железо, алюминий, и отрицательно заряженные, например, кислород. Если взять кусок стального прутка, содержащий железо, и опустить на некоторое значительное время в воду, содержащую кислород, то получим налет ржавчины. Впрочем, делать это не обязательно, ржавого железа у нас в России и за рубежом для подобных примеров много. Процесс соединения металла с кислородом называется оксидированием или анодированием. Это конечно не строго научное определение, но понятное. А теперь немного про анодирование. Профессиональные гальваники по получению защитных покрытий на алюминиевых деталях используют процесс анодирования, т.е. принудительно создают на поверхности окисную пленку. Если это не делать, то алюминиевые детали без защитного покрытия сами начнут окисляться и получатся рыхлые белые пятна (это и есть естественные окислы алюминия), которые начнут увеличиваться и, в конечном счете, разрушат деталь. А вот процесс анодирования также является окислительным, но полученные пленки «алюминиевой ржавчины» настолько плотные, что почти не пропускают кислород для дальнейшего распространения процесса окисления. Чтобы исключить слово «почти» прибегают к дополнительным операциям, например, наносят слой краски или лака, или пропитывают окисную пленку специальными составами. И все это для «закрытия» дороги кислороду к детали: чем меньше пористость анодного покрытия с доп. защитой, тем дольше прослужит деталь. Вполне естественно, что человечество (не всё конечно) «возмутилось» и стало искать способы уменьшения пористости анодных покрытий. При электроанодировании используют

небольшую плотность постоянного тока на единицу площади (1–3 ампера на квадратный дециметр) при небольшом напряжении 10–20 вольт. Если повысить напряжение до 50–100 вольт, то вместо создания защитной пленки мы получим процесс мощного разрушения поверхности детали из за возникшего искрения. Лет 100 назад большинство профессионалов решило, что этот путь не пригоден. Но большинство, это еще не все. В Новосибирске на кухне (почти байка) двое молодых советских ученых супруги Марковы «на коленке» собрали установку по анодированию (вместо гальванической ванны использовалась обычная трехлитровая банка) и увеличили напряжение выше 100 вольт до 220 (в наших квартирах выше не бывает), да еще и не стали преобразовывать в постоянный ток, а подключили накапливающий энергию конденсатор. Чудо произошло! Деталька покрылась множеством попеременно вспыхивающих мощных искр, которые не разрушали, а создавали покрытие с интересными свойствами. Ну а дальше все по известному пути: лабораторные исследования в институте, научное обоснование полученного процесса, исследование свойств покрытий, защита кандидатских и докторских диссертаций и т.д. Отсюда и произошло основное название процесса: микродуговое оксидирование (МДО) — окисление металла при воздействии микродуги. В процессе эволюции за последние 30 лет МДО претерпел много изменений: появились очень сложные и интересные источники питания с изменяемыми характеристиками, много новых оригинальных растворов, позволяющих получать керамические покрытия через переходные слои даже на стальных деталях. Но промышленного применения пока все это нашло очень мало. Все ниже изложенное относится к «не эволюционному», традиционному и наиболее успешно применяемому процессу МДО. 2. Что же там происходит? Полностью ответить на этот вопрос не может никто в мире, хотя претендуют на это многие. Я ни на что (даже на Нобелевскую премию)

не претендую, просто попробую как можно доступнее изложить свою точку зрения. 2.1. Четыре непременных условия для существования процесса МДО. Многие знают, что существуют так называемые полупроводники (диоды, вентили и множество других названий). Они проводят ток в одном направлении, например от плюса к минусу, и не проводят в другом. Чтобы «испортить» полупроводник, надо приложить большое напряжение и ток и заставить проводить в другом направлении. Это первое условие возникновения микродугового оксидирования: сила тока и напряжение должны быть достаточны для пробивания покрытия с полупроводниковыми свойствами. Второе непременное условие — покрытие на металле должно обладать полупроводниковыми (вентильными) свойствами. Поскольку мы ведем речь об оксидировании, т.е. окислении кислородом, то и окисные пленки на металле должны быть полупроводниками, вентилями. Металлы, оксиды которых обладают полупроводниковыми свойствами, химиками объединены в одну группу под названием вентильные. В эту группу входят алюминий, магний, титан, цирконий и еще ряд экзотических элементов. А наиболее распространенное железо в эту группу не входит. Поэтому здесь можно получить только рыхлую ржавчину! Пробить высоким напряжением и током полупроводник мы можем и в воздухе, только цель не будет достигнута. Нужна хорошая окислительная среда, да еще и с определенными свойствами. Самой доступной является дистиллированная вода с добавлением едкого калия или натрия для создания электропроводимости. Это третье непременное условие. В эту воду можно добавить различные химические соединения, которые создадут условия для получения определенных свойств покрытия, или дадут возможность «работать» данному раствору дольше, т.е. покрыть большее количество деталей. Самым распространенным является раствор дистиллированной воды с добавлением на один литр воды 1–2 грамма едкого калия (КОН) и 6–10 грамм обычного натриевого жидкого стекла (Na2SiO3).

35 Четвертое непременное условие: источник тока должен быть переменным, импульсным. Как правило, в большинстве случаев достаточна промышленная частота 50 герц. И конечно в источнике должен быть накопитель энергии, например, конденсатор, для импульсного пробоя нашей диэлектрической окисной пленки. 2.2. Три этапа роста МДО-покрытия. Итак, мы взяли чистую емкость из нержавеющей стали, налили туда приготовленный на дистиллированной воде раствор, деталь из алюминия подвесили в растворе на алюминиевой проволоке и соединили провод к одному выводу конденсатора, а ванну к другому. При подаче сетевого напряжения 220 или 380 вольт начнется бурная реакция окисления. Кислород будет вступать в химическую реакцию с алюминием, а высвободившийся из воды водород частично растворится в воде, частично улетит в воздух. В первые несколько секунд, а иногда минут, микродуга не образуется, идет процесс создания окисной пленки нужной толщины. В этот промежуток времени (первый этап микродугового оксидирования — создание аморфной оксиднойпленки без искрового пробоя) получаемое покрытие внешне похоже на обычное анодирование, но с высокой скоростью роста и намного более плотное (низкая пористость). Первый этап микродугового оксидирования можно смело применять для замены традиционного тонкого гальванического анодирования — это и экологически безопасно, и быстрее по скорости роста, и качество выше. При достижении определенной толщины покрытия можно наблюдать появление сначала отдельных искр, а затем вся деталь начнет «светиться»: это миллионы микродуг пробивают наше покрытие (красота, как на новогодней елке). Начинается второй этап микродугового оксидирования — продолжается рост обычного оксидного покрытия в искровом режиме. Немного простых слов о жутко сложном: свойствах оксидов алюминия. Ученые обнаружили, что окислы определенного металла могут обладать разными свойствами и это зависит от условий их «выращивания». Окислы алюминия имеют очень много разных модификаций и условно все это разнообразие можно разделить на группу с кристаллическими свойствами (что такое алмаз знают многие и это кристалл) и аморфными (условно пыль). В кристаллических модификациях окислы соединяются друг с другом по определенным законам и образуют кристалл, а у аморфных каждый окисел (песчинка) сам по себе. На первом и втором этапах микродугового оксидирования кристаллических оксидов не образуется. Происходит интенсивный рост аморфной окисной пленки, даже под действием микродуги. Бесконечно это не продолжается и при достижении определенной толщины (по разным оценкам величина покрытия на этом этапе составляет 10–15 микрон) возникают условия для получения первых кристаллических форм окисла алюминия. Задача первого и второго этапов — создать предпосылки для главного предназначения процесса МДО: создать керамические кристаллические пленки на поверхности детали. Время существования 1-го и 2-го этапов сильно зависит от параметров источника,

конфигурации детали, состава электролита и многого другого. Но они всегда есть! Для получения керамики нужно «мясо» — исходный материал в виде аморфного оксида алюминия. Итак, у нас есть аморфное оксидное покрытие нужной толщины, мощные микродуговые разряды с высокой температурой, расплавляющей все на свете, сильно окислительная среда в виде воды и в придачу возможность очень быстрого охлаждения продуктов окисления (вокруг детали вода). Это и есть предпосылки для «выращивания» алюминиевой керамики. Третий этап микродугового оксидирования — получение керамических покрытий. Это самый интересный и многим не понятный процесс. Его тоже нельзя рассматривать как сразу возникающий и непрерывно продолжающийся. В первые моменты толщина пленки относительно мала, мощность микродуговых разрядов для их пробоя невелика, возникающие формы содержат низкотемпературные кристаллические оксиды алюминия, почти не связанные друг с другом из за короткого времени жизни микродуги. Причем возникают они там, где окисная пленка наиболее толстая. На детали можно наблюдать белые очаги первой низкотемпературной керамики, причем чаще всего на острых углах детали, где и образуется наиболее толстое первоначальное покрытие. Если в этот момент вытащить деталь из ванны и попробовать абразивной шкуркой почистить покрытие, то мы без особых усилий доберемся до основного металла. Постепенно очаги разрастаются, окисная пленка становится все толще, мощность микродуговых разрядов и время их существования увеличиваются и при общей толщине оксидов порядка 30–45 микрон возникают условия для получения высокотемпературной керамики. Время выхода на этот режим при средних условиях проведения процесса составляет примерно 25–40 минут. Далее самое интересное. Различные модификации кристаллических оксидов алюминия имеют разную температуру плавления и застывания. Например, наиболее известный оксид под названием корунд (альфа модификация) самый твердый (второй после алмаза), плотный и самый тугоплавкий. Естественно, что эта фаза будет в самом низу покрытия на границе с металлом, далее как в слоеном пироге — чем ниже температура плавления (застывания) тем ближе к поверхности будет располагаться данная оксидная модификация. Из этого следует очень важный вывод: свойства МДО-покрытия по толщине не одинаковы, чем ближе к основному металлу, тем тверже. Получить керамическое покрытие высокого качества (твердое и износостойкое) на алюминиевой детали без выращивания обычного аморфного оксидного слоя невозможно! Если продолжать процесс МДО примерно 60 минут, то вместе с созданием новых оксидных соединений будут перерабатываться и ранее созданные в кристаллические формы. Ориентировочно в покрытии за это время будет около 50% кристаллических соединений и 50% аморфных. Если сейчас повторить «фокус» с абразивной шкуркой, то до основного металла мы не доберемся — шкурка будет «скользить» по нашей выращенной керамике. Естественно, что это соотношение может изменяться при различных технологических ухищрениях.

Многолетней практикой установлено, что после 60 минут МДО процентное содержание керамики (кристаллических форм) в покрытии увеличивается и после 90 минут составляет примерно 65-75%. МДО-покрытие всегда содержит на поверхности не керамические фазы. В этой «шубе» намешано довольно много различных соединений: аморфные оксиды алюминия, оксидные соединения многочисленных добавок в алюминиевый сплав, окислы кремния из раствора и т.п. Некоторые называют этот слой «муллитным» — и мы ниже также будем его называть. А что будет, если продолжать МДО процесс дальше? Визуально можно наблюдать, что если в первые моменты микродуги были в виде мелких искр, то по мере роста толщины покрытия мощность разрядов становится больше и можно даже различить отдельные разряды. Количество одновременно горящих микродуг по мере роста покрытия уменьшается с одновременным увеличением их мощности. Микродуга «не работает» в одном месте, она возникает там, где ее мощности хватает для пробоя существующего покрытия. Причем частота ее возникновения равна частоте используемого переменного тока, например 50 герц. Если продолжать МДО-процесс более 3 часов можно увидеть редкие и очень мощные отдельные разряды. Покрытие после 90–120 минут при оптимальных режимах МДО-процесса будет содержать 70–80% высокотемпературной керамики. А вот дальше вести процесс МДО просто экономически нецелесообразно: скорость роста толщины покрытия сильно падает, а требуемая электрическая мощность для пробоя слишком велика. Пример для раздумий. Чтобы получить 500 микрон (пол миллиметра) покрытия при плотности тока 15А/дм2 и напряжении источника 380В требуется 7–9 часов; для 150 микрон – 90 минут. 3. Некоторые технологические и технические «хитрости». При всей простоте описанного процесса, конечно же, существует множество тонкостей, несоблюдение которых может привести к браку, или к не выходу на нормальный процесс МДО. 3.1. Электролит. Если качество дистиллированной воды плохое, то «выйти» на режим МДО не удастся. У автора были несколько таких случаев при промышленном внедрении (пытались использовать якобы дистиллят из бойлерной — не прошло): вместо создания покрытия происходило интенсивное разрушение поверхности детали. Визуально на поверхности можно наблюдать рыхлое образование, под которым «ямки» от интенсивной местной коррозии. Следите за качеством дистиллированной воды. Она должна соответствовать ГОСТ Р 6709-72. Самое нормальное — дистиллированная вода из медицинских дистилляторов, они продаются. В Европе дистиллированную воду можно купить в больших емкостях по 1 тонне, в России тоже стало это практиковаться. Проверка качества покупаемой воды обязательно должна проводиться по измерению уровня pH и по удельной электропроводимости. Добавки в электролит по возможности должны быть химически чистыми (маркировка «ХЧ»). Это позволит «жить» раствору дольше. Впрочем, жидкое стекло можно использовать самое обычное, строительное; только не

надо поднимать грязь со дна емкости. Электролит очень чувствителен к некоторым элементам, в частности к меди и железу. Поэтому оснастку надо изготавливать из нержавеющей стали 08Х18Н10(Т), а в качестве электрода к детали использовать изолированную алюминиевую проволоку, например, обычный одножильный алюминиевый электротехнический провод в изоляции. В электролите в процессе работы понемногу накапливаются различные примеси. Они возникают, казалось бы, ниоткуда. Но в процессе МДО мы микродугой многократно «взрываем» поверхность детали и часть этих возникающих соединений, конечно же, попадает и накапливается в электролите. На дне ванны через несколько дней эксплуатации можно увидеть плотный серый слой, состоящий преимущественно из различных модификаций оксидов алюминия — это микродуга «выкинула» при пробое часть окислов в раствор и они частично осели на дне, а частично в виде взвеси находятся в растворе. Чем чище сплав алюминия, тем дольше работает («служит») электролит. Самое короткое время жизни электролита — при обработке литейных сплавов с высоким (более 6% ) содержанием кремния. В процессе МДО выделяется очень много тепла, и раствор сильно нагревается, даже при интенсивном его охлаждении. Возникающий пар выводят в вентиляцию, а недостаток объема раствора дополняется чистой дистиллированной водой. Ну а сколько же «служит» электролит? Часто задаваемый специалистами вопрос: когда менять раствор? Автор специально отдавал хороший и плохой раствор специалистам-химикам. Ответ не утешил: слишком непонятный и многогранный процесс, закономерности нет. Поэтому некоторые специалисты по МДО — процессу выработали специальные формулы, в частности, сколько площади обработали и сколько электроэнергии потратили. Но это всё приблизительно и также зависит от многих факторов, например, от качества очистки деталей перед МДО и от состава сплава алюминия. Автором установлено, что если раствор (установка) долго более двух недель не работала — время «жизни» раствора сокращается почти в два раза, а после месячного перерыва его лучше поменять. В формулу это не заложишь. Также экспериментально установлено, что детали из литейных сплавов очень сильно (в 2–4 раза) сокращают время жизни раствора, особенно при содержании кремния в сплаве более 8%. Из многолетних наблюдений промышленного ведения процесса МДО установлено, что по мере накопления примесей в электролите

растет муллитная (ненужная верхняя шуба) фаза в покрытии. В чистом новом растворе эта фаза может быть порядка 5–10% от общей толщины покрытия; по мере накопления примесей в растворе «шуба» увеличивается и может составить до 50–70%. По мнению автора, это самый эффективный показатель качества раствора. Естественно, на каждом производстве необходимо определить для определенной группы деталей предел этого показателя и выработать тот самый оптимальный предел использования электролита из опытных данных. Как правило, при серийном производстве применительно к определенной группе деталей опытным путем устанавливается время «жизни» раствора и через это время для избегания брака раствор меняют, ведь он очень дешёвый. При этом тщательно вымывают теплой обычной водой все налеты на ванне и электродах (с применением иногда даже наждачной шкурки) и дважды всполаскивают чистой дистиллированной водой. И еще маленькое добавление к вопросу об электролите. Желательно иметь барботаж — перемешивание раствора. Делается это для поступления богатых кислородом порций раствора к зоне действия микродуги и более равномерного распределения температуры в ванне. Это можно делать либо механически (мешалкой), либо сжатым чистым воздухом, что более предпочтительно по двум причинам: 1. Дополнительно охлаждаем раствор; 2. Насыщаем раствор кислородом из воздуха. 3.2. Электроды. Многие не уделяют этому вопросу должного внимания. В некоторых публикациях сказано, что через некоторое (порядка 45–60 минут) время покрытие равномерно распределяется по всей наружной поверхности детали не зависимо от конфигурации электрода. Многочисленные собственные исследования опровергают данную гипотезу. Автором установлено, что чем дальше от электрода расположена деталь, тем медленнее растет толщина покрытия (не буду приводить физическое обоснование этого эффекта). Пример: одинаковая деталь с расположением электрода на расстоянии 20 и 200мм. После 60 минут МДО толщина покрытия соответственно 100 и 35 микрон – разница приличная. Причем это может быть с разных сторон одной обрабатываемой пластины. Отсюда вывод: электрод должен по возможности повторять конфигурацию детали там, где мы хотим получить покрытие. А вот близко тоже нельзя — «работает» микродуга и может быть короткое замыкание. Установлено, что самое близкое и безопасное расстояние от электрода до детали — около 10 миллиметров. И не забывайте о барботаже — детали и электроды могут колебаться. Теперь о размерах и конфигурации электродов. В гальванике из опытных данных известно, что площадь электрода всегда должна быть больше площади обрабатываемых деталей в 2…3 (и больше) раза. Впрочем, можно и меньше, но тогда менять электрод надо очень часто. Все это правило применимо и к процессу МДО. Только надо иметь в виду, что у нас процесс протекает при переменном токе и окисляются и деталь, и электрод. Следовательно, при примерно равных площадях и на детали, и на электроде будет оксидная пленка, только толщина пленки будет отличаться

в соответствие со склонностью материала окисляться кислородом: на алюминии толще, на нержавейке (08Х18Н9) тоньше. Установлено, что возникающая на электродах оксидная пленка резко снижает скорость роста оксидной пленки на детали и в определенных условиях процесс МДО может вообще «не идти». Вывод: используемые электроды являются расходным материалом, их необходимо учитывать при составлении технологических карт и норм расхода; необходимо тщательно следить за состоянием на них оксидной пленки. А что делать, если деталь очень сложная геометрически? Ведь сделать электрод по детали чаще всего сложнее самой детали! В большинстве случаев разница в толщине общего слоя покрытия на 10…15% в разных местах не принципиальна. Поэтому изготавливать сложные электроды нет смысла. А вот иметь типовой набор электродов на участке МДО просто необходимо. В состав типового набора, по мнению автора, должны входить: • 2…3 электрода в виде плоских пластин из листового материала толщиной 3…5мм (для деталей, где нужно получить покрытие на плоскости); • несколько электродов в виде открытых с двух (или с одной) сторон цилиндров круглого, прямоугольного и квадратного сечения (для деталей, где нужно получить покрытие почти везде). Только нельзя препятствовать выходу водорода и поступлению новых порций раствора; нужно делать технологические отверстия диаметром около 5 мм и более. • несколько электродов круглого сечения в виде прутков или отрезков труб для получения покрытий во внутренних полостях детали. При получении покрытий на внутренних полостях детали следует помнить о соотношении покрываемой площади и площади электрода: первая в этом случае всегда намного больше. Поэтому из практики можно порекомендовать через каждые 30–40 минут прерывать процесс МДО (делать это можно смело!) для зачистки электрода от ржавчины (нержавеющая сталь под действием электрокоррозии тоже ржавеет!). И еще о внутренних поверхностях, например, отверстиях. По мере роста толщины покрытия на наружной поверхности, процесс МДО идет и в отверстиях, но чем глубже, тем слабее, практически по линейному закону: t2/t1=(d-l)/d, или t2= t1(d-l)/d, где: t1 — толщина покрытия на кромке отверстия диаметром d, t2 — толщина покрытия на внутренней стороне отверстия на расстоянии l от кромки отверстия.

Следует это учитывать на практике. 3.3. Ванны, токоподводы и системы охлаждения раствора. 3.3.1. Ванну для МДО можно изготовить из любого материала, стойкого к воздействию слабощелочных растворов. Это могут быть как металлы (например, нержавеющая сталь), так и различные виды пластика. Всё зависит от способа охлаждения раствора. При МДО используются очень мощные источники питания, и до 50% тепла выделяется в раствор. Есть 2 принципиальных пути отвода тепла: 1) охлаждать сам раствор, пропуская его через «холодильник»; 2) изготавливать ванну с двой-

ной рубашкой, где циркулирует охлаждающая жидкость, чаще всего вода. При выборе первого пути можно использовать ванны из пластика, второго — из нержавеющей стали. Чаще всего процесс МДО организовывают в гальванических цехах, где уже имеется замкнутая система водооборота с охлаждением воды. Рассуждая логически, естественно приходишь к выводу, что раствор охлаждать более эффективно и экономически выгодно (ведь охлаждаешь то, что тебе нужно!). Только не надо забывать, что, во первых, раствор слабощелочной и следовательно агрессивный, во вторых, его нельзя загрязнять по всей цепочке охлаждения. Учитывая это, на практике чаще всего используют ванну из нержавеющей стали с двойной водяной рубашкой. Так проще. 3.3.2. Токоподводы чаще всего делают из медных шин сечением 5х40 или 5х50мм. При больших расстояниях между стенками ванны медные шины могут быть дополнительно усилены, лучше нержавеющим прутком или полосой. На шины обычно закрепляют несколько втулок из шестигранной латуни с отверстиями для закрепления электродов с деталями. Часто, при наличии большого количества небольших по площади деталей или при использовании нескольких ответных электродов по периметру детали, устанавливают несколько шин, соединенных друг с другом по краям электрическим кабелем. Теперь о том, на что подвешивают детали, об электродах к деталям. Выше упоминалось об электротехнической алюминиевой проволоке в изоляции. Это один из вариантов. В Австрии используют алюминиевые сварочные прутки нужного диаметра, надевая на них пластиковые изолирующие трубки. Они более «жесткие» и лучше удерживают деталь на месте при барботаже. Возможны и другие варианты. Главное — желателен электрод к деталям из алюминиевого сплава. О сечениях электрода к деталям. При МДО используется ток порядка 10…15 А/Дм2 при напряжении 380В. Экспериментально установлено, что при ведении процесса МДО примерно 90 минут на один Дм2 обрабатываемой площади требуется сечение токоподводящего провода около 16 мм2, т.е. диаметр провода около 4,5 мм. В России выпускают и продают электротехнические провода сечением 6, 10, 16 мм2 и выше. Соответственно можно ориентировочно подсчитать и возможную площадь детали: 0,37; 0,62 и 1 Дм2. При больших площадях устанавливают несколько токоподводящих электродов. Если процесс МДО используют вместо традиционного анодирования, то приведенное выше соотношение меняется в 3 раза (тоньше провод). Крепление токоподводящего электрода к детали. Тоже очень важный момент. Большая удельная электроэнергия, подводимая к детали, требует жесткого механического крепления электрода. Чаще всего используют имеющиеся на детали резьбовые отверстия или предусматривают технологические резьбовые отверстия. Их количество и диаметр определяют из приведенных выше сведениях о требуемых сечениях электрода. Если деталь просто подвесить на электроде, как часто делают при обычном анодировании, то в месте соприкосновения детали и электрода через 3…5 минут может возникнуть электрическая дуга (и это очень часто случается), и

деталь будет «испорчена». При замене традиционного анодирования на МДО-процесс с получением тонких покрытий с использованием первых двух этапов микродугового оксидирования можно использовать подвешивание деталей на электрод. При этом перед вторичным подвешиванием электрод зачищают наждачной шкуркой (снимают оксидную пленку). Конструкторам и технологам должно быть понятно, что покрыть деталь полностью без следов от электрода невозможно! 3.3.3. Системы охлаждения раствора. Прошли те «золотые» советские времена, когда вода текла бесконтрольной рекой почти на каждом предприятии и стоила копейки. Хотя и тогда рачительные хозяева устанавливали системы замкнутого водооборота технической воды. Выше отмечалось, что в раствор при МДО выделяется около 50% тепла от дуги. И его надо куда то рассеять, иначе раствор закипит (без кавычек, в прямом смысле). Следует отметить, что утверждение некоторых специалистов о необходимости соблюдать при МДО определенный жесткий температурный интервал не совсем корректно. Из своей многолетней практики знаю, что в интервале от +10 до +500С разницу в свойствах покрытий можно различить только при тонком спектральном анализе, и то надо постараться. На практике стараются выше +600С не поднимать, т.к. очень сильно идет испарение раствора. Если установка лабораторная или на ней работают 1..3 дня в месяц, можно подключить рубашку к водопроводной сети и воду сливать «в раковину». Расходы будут очень небольшие, около 1000 рублей в месяц. Для промышленного использования процесса МДО с полной загрузкой требуется система замкнутого водооборота. Организовать это можно двумя способами: 1. Сделать миниградирню; 2. Установить промышленный чиллер. Принцип градирни прост: нагретая капля воды, пролетая по воздуху, охлаждается почти до комнатной температуры. Многочисленные теплоэлектростанции во многих городах используют именно этот принцип: пар над этими высокими сооружениями виден хорошо. В нашем случае мощности поменьше, чем в электростанциях, и пара будет намного меньше (но будет!). Практикой установлено, что при использовании суммарного тока 100А достаточно емкости 3 куб. м воды, насоса на 0,5 КВт и высоты полета капель около метра. Чем больше распылителей, тем эффективнее охлаждение; иногда используют рассекатели душевые (как в квартирных ваннах). Обычно в воду добавляют ингибиторы коррозии. Чаще всего ванну оснащают поплавковой системой слежения за уровнем воды (извините, как в туалетах). Промышленные чиллеры используют иной принцип охлаждения воды (жидкости или воздуха). Как правило, в них соединен принцип фреонового (или подобного) холодильника и мощной радиаторной системой с продувкой воздухом. Если не хватает мощности холодильника, включается вентилятор, продувающий воздух через радиатор (вспомните автомобили). В случаях с градирнями мы должны привыкнуть к шуму дождя и отводить из помещения очень влажный теплый воздух, от чиллеров идет мощный поток теплого воздуха и шум большого вентилятора. Если сравнивать по затратам, то устройство градирни обойдется в 2..3 раза дешев-

ле. Но сторонников чиллеров становится всё больше, ведь их можно установить где угодно, хоть на крыше. 3.4.Советы конструкторам. Самое главное — конструктор должен понимать механизм роста покрытия при МДО. Фраза в технических требованиях на чертеже «микродуговое оксидирование» ничего не означает. Нельзя требовать от технолога получения керамического покрытия толщиной 5…10 микрон (это все равно как забивать микроскопом гвозди!). И самое главное — если сделать разрез и посмотреть под большим увеличением место соединения керамики с основным металлом, то вы увидите «ямки» в месте пробоя микродуги. Это означает, что покрытие естественно в силу физики процесса разное по толщине. Разница в 2…5 микрон — это нормально для данного процесса. Естественно, что чем тоньше покрытие, тем меньше разница. При использовании МДО как замена анодирования (тонкие покрытия до 10 микрон) разница по толщине обычно не более 1 микрона в пределах 1 кв.см. МДО-покрытие не наносится из раствора, оно выращивается из материала детали! Толщина выращенного покрытия может быть от 5 до 200 микрон. Четко определите цели этого покрытия. Конструктора (как правило, инженеры с высшим образованием) должны учитывать, что покрытие на острых углах деталей всегда будет толще (распределение напряженности электрического поля). Иногда очень сложно предохранить часть поверхности детали от покрытия. Связано это с микродугой, которая «сжигает» все материалы, кроме искрогасящих. Автору известен единственный надежный искрогасящий материал — фторопласт Ф4 (наиболее распространенный). Впрочем, при тонких покрытиях на первом и втором этапах микродугового оксидирования, когда дуга еще не очень сильная, можно использовать и другие изоляторы, вплоть до обычной изоленты. Если по конструкции необходимо получить керамическое покрытие толщиной 30…100 микрон на определенной поверхности, в чертежах желательно вместе с указанием этой поверхности сделать отметку о допустимости (или не допустимости) иметь покрытие меньшей толщины на остальных поверхностях (Умные конструктора! Подумайте о технологах!). Выше сказано, что к детали нужно жестко закрепить электрод. В чертежах должно быть указание места крепления электрода и при необходимости предусмотрено технологическое резьбовое (резьбовые) отверстия. Следует учитывать, что в месте крепления электрода покрытия не будет. Наиболее сложно технологически — получить керамическое покрытие в глухих отверстиях. По возможности, этого следует избегать. Получение керамических покрытий всегда связано с удалением с нужной поверхности рыхлого муллитного слоя (об этом читай выше в разделе 2.2.). Это означает соответствующую механическую обработку, а значит нужно указывать чистоту поверхности в этом месте, вплоть до алмазной шлифовки при необходимости. Выполнение этих рекомендаций поможет успешно использовать процесс МДО в разных областях. 3.5.И о технологах нельзя забывать! Уважаемые технологи, главные и не

очень. В соответствие с требованиями ЕСКД на чертежах должна быть подпись в графе «технический контроль». Никто кроме вас не сможет ответить, как делать деталь в реальном производстве, да еще и с компьютерным проектированием изделий, где учитываются тысячные доли миллиметра. А что же делать с покрытиями? Да еще и с такими твердыми, как кристаллические МДО-покрытия? Поэтому весьма желательна подпись технолога в соответствующей графе на чертежах. Первое! Требуйте от конструкторов правильного обозначения МДО-покрытия на чертежах, и особенно желателен контакт с конструктором для выяснения назначения покрытия. Второе! Вам известны технические характеристики имеющейся установки МДО, они не безграничны по мощности и размерам ванны. Если деталь по габаритам превышает размеры ванны или мощности источника не хватает для одновременной обработки всей поверхности детали, необходимо совместно с конструктором определить возможность частичной обработки с последующим переворотом детали. При этом на месте перехода будет видимый след и некоторое (до 15% от общей толщины) утолщение покрытия. Следует иметь в виду, что на границе деталь-раствор микродуга будет «поджигать» выделяющийся водород: мы можем это и наблюдать визуально, и слышать характерное резкое потрескивание. Третье! Внимательно изучите внутренние поверхности детали для исключения скопления водорода. Микровзрыв может сильно «напугать» рабочего и привести кнежелательным сильным колебаниям детали и раствора. Необходимо организовать расположение детали в растворе с учетом этой особенности процесса МДО, вплоть до сверления технологических отверстий. Это тоже следует согласовать с конструкторами на этапе технологической проверки чертежей. Четвертое! Именно вам следует помнить о креплении электрода к детали и подсказывать конструкторам необходимость и количество точек крепления электрода, исходя из общего необходимого тока источника для заданной площади детали. Расчет простой: плотность тока должна быть в пределах 8–15А/Дм2. А еще о том, что в месте крепления электрода покрытия не будет. Часто технологическое резьбовое отверстие не желательно оставлять. Тогда конец вкрученного электрода отрезают и механически зачищают вровень с поверхностью детали.

Естественно — в этом месте покрытия нет. Пятое! Если по требованиям чертежа необходимо на определенной части детали получить твердое керамическое покрытие заданной толщины, заранее продумайте способ удаления муллитного слоя и соответствующую оснастку. Самый простой способ и инструмент — руки и «водостойкая абразивная шкурка» средней зернистости. Не следует бояться снять полностью покрытие на деформируемых сплавах: там твердость намного выше зерен шкурки и если все же это произошло, то у вас плохой «грязный» раствор. Срочно меняйте! Шестое! Иногда проще полностью покрыть деталь МДО-покрытием, чем конструировать защиту. Здесь совместная работа конструктора и технолога просто обязательна! Седьмое! В процессе МДО мы соединяем материал детали с кислородом и получаем нужные оксиды. Но ведь добавка кислорода — это увеличение объема и, как следствие, изменение геометрических размеров детали. Часто задаваемый вопрос и конструкторами, и технологами: как изменяются размеры? Чтобы дать ответ грамотный, надо кое-что еще пояснить. Щелочной раствор растворяет алюминиевые (и вообще вентильные) материалы. Чем больше процентное содержание щелочи в растворе, тем интенсивнее растворение материала. Это первое пояснение. Второе! Выше было сказано о постепенном увеличении муллитного (рыхлого) слоя по мере загрязнения раствора. А теперь очень сложный и «хитрый» ответ: если скорость роста кристаллического слоя МДО-покрытия равна скорости растворения основы в щелочном растворе, то размеры детали в пределах 0.02 мкм сохранятся. Технологам заниматься научными трудами по статусу вроде бы не положено, им давай практические советы. Из практики установлено, что при содержании в растворе 2 г/л щелочи и 8–10 г/л жидкого стекла для деформируемых сплавов скорость роста керамического МДО-слоя примерно равна скорости растворения основы при получении 100мкм керамики. При уменьшении толщины 100мкм следует деталь изготавливать с припуском примерно на +(0,05–0,1)мм, при увеличении до 150180мкм — с припуском на –(0,05–0,1)мм. По мере загрязнения раствора «шубы» становится больше и эти рекомендации следует корректировать в большую сторону. На практике часто делают покрытие толще необходимого с последующей алмазной доводкой до требуемого размера. (Примерно вот где то так можно ответить на этот вопрос без многочисленных научных размышлений.) Восьмое! (Следует из предыдущего) Если необходимо получить деталь с твердым керамическим покрытием на определенной поверхности, следует в технологических маршрутах механообработки правильно скорректировать размер с учетом роста МДО-покрытия. Пример. Золотник гидрораспределителя по конструкторскому чертежу должен иметь размер 30-0,02мм. При этом указано в т.т.: покрытие керамическое МДО. В технологической карте на мех. обработку должен стоять размер 30+0.03+0,05мм. Далее в тех. карте для гальваники следует указать используемый нержавеющий электрод, плотность тока 15 А/ Дм2, время 90 минут. И последним пунктом для этого размера — предварительная и алмазная шлифовка в размер 30-0,02.

Понимаю, что это сразу не так просто, но это необходимо. Девятое! Все выше сказанное относится в основном к заводским технологам. Теперь несколько рекомендаций для технологов цеховых, где стоят установки МДО.Получив детали, чертежи и технологические карты (если они еще существуют на вашем производстве!), внимательно изучите всё, вплоть до измерения размеров детали, особенно места с толстым керамическим покрытием. Если деталь изготовлена точно по чертежу без учета роста покрытия (к сожалению, это очень часто случается), то следует использовать свежий раствор с содержанием щелочи не более 1 г/л и жидкого стекла не более 4–6 г/л. Это поможет выполнить задание. Десятое! Периодически, примерно раз в неделю, обрабатывайте контрольный образец общей площадью примерно 1 кв. Дм и измеряйте толщину покрытия после одного часа МДО до и после снятия верхнего муллитного слоя. Это поможет избежать брака и своевременно подскажет необходимость менять раствор. Если абразивная шкурка снимает больше половины первоначальной толщины — меняйте раствор. Одиннадцатое! Требуйте от руководства обязательного оснащения участка средствами измерения: 1. Для проверки качества дистиллированной воды приборами для измерения электропроводности и PH; 2. Для измерения толщины покрытия — стационарный или переносной (это предпочтительнее) прибор. Двенадцатое! Часто приходится использовать изоляцию части детали или электрода к детали. Участок должен иметь всегда ФУМ-ленту (это фторопластовая лента) и изоляционную пластиковую (не тряпочную) ленту, а также водостойкую абразивную шкурку средней зернистости. Тринадцатое! (ВСЁ! Дошел до заветного числа. Итак слишком вас утомил.) Уважаемые читатели! Всё изложенное выше — плоды многолетней работы с этим технологическим процессом. Вполне естественно будет желание некоторыхспециалистов оспорить мои предположения и рекомендации. Это абсолютно нормально и по жизни логично. Весь материал может быть перепечатан и размножен любым желающим, причем, как это не странно в нынешнем мире, абсолютно бесплатно! Буду весьма признателен за неизбежную критику и с удовольствием отвечу на возникающие вопросы. Уважаемые студенты и аспиранты! Огромная просьба!!! Если вас заинтересовал этот процесс или вы занимаетесь им, создайте сайт по МДО, я уже отстал от нынешних высоких «нано-технологий». Мой вклад в сайт — эта статья; буду там активным участником. (Ведь есть же сайт любителей пива!) Уважаемые специалисты! Может я и оказал вам «медвежью услугу», но огромная просьба: эта технология РОССИЙСКАЯ и давайте совместно ее продвигать на предприятия. Уверен, многие имеют не меньший опыт работы по данной технологии, и с удовольствием буду у них учиться. «Нельзя объять необъятное» Козьма Прутков.

МНОГООБОРОТНЫЕ СРЕДСТВА КРЕПЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ МСК ЗАНИМАЕТСЯ ИЗГОТОВЛЕНИЕМ, СБОРКОЙ, КОМПЛЕКТАЦИЕЙ, ДЕФЕКТАЦИЕЙ, РЕМОНТОМ И ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕМ МНОГООБОРОТНЫХ СРЕДСТВ КРЕПЛЕНИЯ. МЫ РАБОТАЕМ ПОД НАДЗОРОМ РОССИЙСКОГО МОРСКОГО РЕГИСТРА СУДОХОДСТВА: Разрешение № РРс-19-00706 от 03.11.2010 г. выдана Северо-Западным Управлением Гостехнадзора России

СТОПОР ЦЕПНОЙ ЯКОРНЫХ УСТРОЙСТВ

МУФТА ОТКРЫТАЯ ШТАМПОВАННАЯ

ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЙ ТВИСТЛОК

ОДНОШКИВНЫЙ БЛОК С УШКОМ

Компания МСК изготавливает:

• талрепы по ОСТ5.2314-79; • средства крепления ген. груза, леса, контейнеров; • буксирные канаты, усы, полубраги, планки, скобы; • ванты из стального каната для башенных кранов, буровых установок, подъемных мостов; • палубное оборудование: кнехты, клюза, стопоры для цепей и канатов. •СБОРКА •СБОРКА •РЕМОНТ •РЕМОНТ •ДЕФЕКТАЦИЯ •ДЕФЕКТАЦИЯ •ИЗГОТОВЛЕНИЕ •ИЗГОТОВЛЕНИЕ •КОМПЛЕКТАЦИЯ •КОМПЛЕКТАЦИЯ •ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕ •ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕ

ООО Производственная компания «МСК» 198323, Санкт-Петербург, Волхонское шоссе, д.4 Тел/факс: (812) 363-4673, 326-5624 E-mail: mck-78@yandex.ru