ЗАЩИТА ДЕТАЛЕЙ ОТ ИЗНАШИВАНИЯ И КОРРОЗИИ СОВРЕМЕННЫМИ МЕТОДАМИ

Уменьшение вредного воздействия является основным из условий защиты изделий из различных металлов и сплавов. Использование различных методов защиты изделий, машин, конструкций, выполненных из различного рода металлов и сплавов, можно добиться уменьшения скорости коррозии и, как следствие, продление времени их эксплуатации. К современным методам защиты металлических изделий относятся: защитные покрытия, способы снижения коррозионной активности, электрохимическая защита и т.д.

Покрытия для защиты металлических изделий от коррозии можно подразделять на металлические, органические, неметаллические, неорганические и т.д.

Одним из наиболее часто применяемых методов защиты от коррозии является нанесение защитных металлических покрытий. Кроме непосредственной защиты изделий и конструкций от вредного влияния коррозии, эти покрытия обеспечивают изделиям различные декоративные эффекты отделки. По способу защитного действия эти покрытия делятся на катодные и анодные. Вид покрытия, который применяется для защиты, зависит как от исходных свойств материалов, так и от состава коррозионной среды.

Гальванический метод осаждения защитных металлических покрытий имеет широкое распространение и ряд преимуществ (высокая экономичность, легкая управляемость процессом, хорошее сцепление с основным металлом и др.). Однако недостатком гальванического метода является сложность в достижении равномерного по толщине покрытия. Еще одним методом защиты, сущность которого состоит в поверхностном насыщении основного металла атомами легирующего элемента в результате высокотемпературной диффузии, является термодиффузионный метод.

Наиболее простым способом нанесения металла на готовое изделие является метод погружения в расплавленный металл.

Интересным методом по защите металлических изделий является металлизация напылением. Особенность этого метода состоит в нанесении на поверхность защищаемого изделия расплавленного металла с помощью инертного газа или сжатого воздуха. Частицы расплавленного металла, двигаясь с большой скоростью, ударяются о поверхность основного металла и сцепляются с ней, образуя металлическое покрытие. Металл поступает в распылитель в виде проволоки и расплавляется либо в газовом пламени, либо в электрической дуге, создающейся между двумя электродами. Покрытия наносят с целью защиты изделий от коррозионного воздействия среды, для восстановления изношенных трущихся поверхностей.

Металлизацией можно покрывать конструкции, имеющие большие размеры или сложные формы.

При защите металлических изделий применяют также неорганические покрытия. Металлические конструкции окисляются на воздухе и образуют оксидные пленки, но они не могут обеспечить надежную защиту от коррозии. Но можно в этом случае применить метод электрохимической обработки, при котором создается искусственная защитная пленка на поверхности металла. Эти искусственные пленки можно получить различными методами. Наиболее распространенными из них являются фосфатирование и оксидирование.

Кроме вышеперечисленных методов применяют метод пассивирования (обработка металлов в растворах нитратов или хроматов).

Для коррозионной защиты применяют также эмали (стекловидные массы, получаемые соединением при температуре шихты и плавней. Полученные эмалевые покрытия проявляют стойкость в органических и минеральных кислотах, газовых средах и др.

Защита металлов лакокрасочными покрытиями является одним из наиболее применяемых способов защиты изделий от вредного коррозионного воздействия. Такую популярность лакокрасочные покрытия обеспечили себе за счет простоты нанесения и возможности взаимодействия с другими способами защиты, широкой цветовой палитрой и достаточно хорошими защитными свойствами.

Защита от коррозии металлических изделий, конструкций может проводиться гуммированием (защита резиной или эбонитом). Процесс гуммирования состоит в облицовке поверхности изделия сырой резиновой смесью с последующей вулканизацией.

Сущность ингибиторной защиты состоит в том, что некоторые химические соединения уменьшают скорость коррозии. В тех системах, где примерно постоянный объем коррозионной среды, рационально применять защиту ингибиторами. Значительно уменьшить коррозию позволит использование метода электрохимической защиты, сущность которого заключается в том, чтобы подвергнуть поляризации металлическую конструкцию.

Разновидностью электрохимической защиты является метод кислородной защиты.

Наиболее актуальным современным методом защиты изделий от воздействия вредных факторов внешней среды является плазменное напыление покрытий.

Одной из достаточно сложных проблем является защита изделий от воздействия вредных факторов внешней среды. Поэтому разработки по решению проблемы коррозионной защиты актуальны и требуют комплексного решения.

Объектом нашего исследования явились процессы плазменного напыления покрытий на металлические изделия

Особенностью плазменного напыления является нанесение покрытия из частиц порошкового металла с помощью высокотемпературной плазменной струи. В общем виде технологический процесс плазменного напыления состоит из очистки, активационной обработки и самого нанесения частиц покрытия при помощи плазматрона. При этом большое значение имеет размер частиц наносимого материала. От состава порошковых металлов зависят свойства получаемого покрытия и производительность процесса.

Опытным путем установлено, что сыпучесть мелкозернистого порошка затрудняет его транспортировку в плазматрон. Также выявлено, что в зависимости от температуры нагрева частиц и их скорости зависит сцепление покрытия с деталью. А на скорость их перемещения влияют форма и размеры каналов сопла и вид плазмообразующего газа. В процессе восстановления сильно изношенных деталей во избежание перегрева покрытия, прибегают к уменьшению температуры поверхности детали воздухом.

Рассматриваемый процесс имеет следующие преимущества:

высокую прочность сцепления покрытия с основой (до 60 МПа);

универсальность т.к. имеется возможность использования различных материалов;

широкое варьирование размерами напыляемых изделий;

высокая производительность процесса;

формирование специфического микрорельефа поверхности;

высокая производительность упрочнения;

использование различных режимов;

минимальный уровень шума.

Экономический эффект от применения плазменного покрытия определяется повышением надежности и долговечности отремонтированной продукции;

сокращением затрат, экономией металла, уменьшением времени простоя по замены изношенных деталей и аварийных ремонтов оборудования и т.д.

Плазменное нанесение защитных покрытий образует равномерный прочный слой, имеющий ряд положительных аспектов. Для расплавления и переноса частиц порошка на поверхность детали в процессе плазменного нанесения используются тепловые и динамические свойства плазменной струи в плазмотроне.

Метод плазменного напыления относится к наиболее совершенным направлениям при защите деталей, изделий, конструкций от коррозионного воздействия окружающей среды. Он характеризуется высокой универсальностью и производительностью. Напыление может быть осуществлено как на малые поверхности изделий, так и на большие, как на простые, так и сложные рельефы. Использование плазмы дает возможность наносить покрытия различного функционального назначения.

Процесс плазменного напыления находит широкое применение в машиностроении (калибры, подшипники скольжения, гидроцилиндры, плунжера, шпиндели и валы, различные штампы, коленчатые валы и др.).

При использованием технологического процесса и комплекса плазменного напыления может быть выполнен большой объем работ по нанесению металлических и керамических покрытий.

При эксплуатации подшипников скольжения наблюдается значительный износ баббитового вкладыша. Для ремонта подшипников требуется выплавка оставшегося баббита и последующая заливка нового. Разработана технология восстановления геометрических размеров баббитового вкладыша путем напыления порошковой смеси

Список литературы:

1. Калмыков А.В., Тополянский П.А. Исследование электрических характеристик тонких кремнийуглеродосодержащих покрытий. Дефектоскопия. №10, 2003.
2. Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование М.: Металлургия, 1992. 432 с.
3. Соснин Н.А., Ермаков С.А., Тополянский П.А. Плазменные технологии. Сварка, нанесение покрытий, упрочнение. – М.: Машиностроение, 2008.