Восстановление деталей. 3

Введение

Основная задача, которую преследуют ремонтные предприятия, это снижение себестоимости ремонта автомобилей и агрегатов при обеспечении гарантий потребителей, т. е. гарантии послеремонтного ресурса.

Исследования ремонтного фонда (автомобилей  и агрегатов, поступающих в ремонт) показали, что в среднем около 20 % деталей — утильных, 25...40% — годных, а остальные 40...55 % — можно восстановить.

Технологии восстановления деталей  относятся к разряду наиболее ресурсосберегающих, так как по сравнению с изготовлением новых деталей сокращаются затраты (на 70 %). Основным источником экономии ресурсов являются затраты на материалы. Средние затраты на материалы при изготовлении деталей составляют 38%, а при восстановлении — 6,6 % от общей себестоимости. Для восстановления работоспособности изношенных деталей требуется в 5...8 раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением новых деталей.

Основное количество отказов деталей  автомобилей вызвано износом  рабочих поверхностей — до 50%, 17,1% связано с повреждениями и 7,8 % вызвано трещинами. Основное место среди всех отказов автомобилей занимает двигатель — это до 43 % отказов. Примерно 85 % деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, т.е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины. Нанесение металла на несущие поверхности с последующей механической обработкой позволяет многократно использовать деталь.

Способы плазменного напыления  и применяемые материалы

Рис. 1. Схема плазменного  напыления порошком: 1 — подвод плазмообразующего газа; 2 — катод плазмотрона; 3 — корпус катода; 4 — изолятор; 5 — корпус анода; 6 — порошковый питатель; 7 — подвод газа, транспортирующего порошок; 8 — плазменная дуга; 9 — источник питания

Плазменное напыление  является одним из способов газотермического нанесения покрытий. В основе этого процесса лежит нагрев напыляемого материала до жидкого или пластического состояния, перенос его высокотемпературной плазменной струей к детали с последующим образованием слоя покрытия.

При плазменном напылении  в качестве напыляющих материалов применяют  порошки, проволоки, прутки. Наиболее широко распространено напыление порошками. Схема плазменного напыления с использованием порошковых материалов показана на рис. 1. В плазмотроне, состоящем из водоохлаждаемого катодного узла (катод 2 и корпус 3) и анодного узла, с помощью источника 9 постоянного сварочного тока возбуждается плазме иная дуга 8, которая стабилизируется стенками канала сопла и плазмообразующим газом, поступающим через подвод 1. Порошок подают из порошкового питателя 6 с помощью газа, который поступает по подводу 7.

Температура плазменной струи  достигает 5000-55000 °С, а скорость истечения — 1000-3000 м/с. В плазменной струе частицы порошка расплавляются и приобретают скорость 50-500 м/с. Скорость полета частиц порошка зависит от их размера, плотности материала, силы сварочного тока дуги, природы и расхода плазмообразующего газа, конструкции плазмотрона. Порошок вводят в плазменную струю ниже среза сопла, на срез сопла или непосредственно в сопло. Нагрев напыляемых деталей не превышает 100-200 °С.

Рис. 2. Схема структуры плазменного покрытия: 1 — граница между частицами напыленного материала;

2. — граница между слоями;
3. — граница между покрытием

и деталью; 4 —  частица напыленного материала; 5 — поверхность детали

К преимуществам способа  плазменного напыления относят  возможность получения покрытий из большинства материалов, плавящихся без разложения и ограничения по температуре плавления. Производительность плазменного напыления достаточно высока: 3-20 кг/ч для плазмотронов с электрической мощностью 30-40 кВт и 50-80 кг/ч для плазмотронов мощностью 150-200 кВт.

Плазменным напылением наносят покрытия как на плоские поверхности, так и на тела вращения и криволинейные поверхности. Для покрытия характерна слоистая структура с высокой неоднородностью физических и механических свойств (рис. 2). Тип связей между покрытием и деталью, а также между частицами покрытия обычно смешанный — механическое сцепление, сила физического и химического взаимодействий. Прочность сцепления покрытия с подложкой обычно составляет 10-50 МПа при испытаниях на нормальный отрыв.

Физические особенности  формирования покрытий обуславливают  появление открытой и закрытой пористостей. По мере увеличения толщины наносимого слоя открытые поры перекрываются, и пористость покрытия снижается. Поэтому плотность плазменных покрытий отличается от плотности материала и колеблется в пределах 80-97%. Обычно пористость плазменных покрытий составляет 10-15%.

Толщина покрытия практически  не ограничена возможностями самого способа. Однако в силу физических особенностей процесса образования покрытий с увеличением толщины наносимого слоя в нем возрастают внутренние напряжения, которые стремятся оторвать покрытие от подложки. Поэтому обычно толщина покрытия не превышает 1 мм. Конструктивную нагрузку несет материал детали, а материал покрытия придает поверхности детали такие свойства, как твердость, износостойкость и т. п.

Рис. 3. Схема плазменного напыления проволокой: 1 — подвод плазмообра- зующего газа; 2 — катод плазмотрона; 3 — корпус катода; 4 — изолятор; 5 — корпус анода; 6 — механизм подачи проволоки; 7 — сплошная или порошковая проволока; 8 — плазменная дуга; 9 — источник питания

В качестве плазмообразующих газов применяют аргон, азот высокой чистоты, водород, гелий, а также смеси этих и других газов. В последние десятилетия успешно развиваются процессы плазменного напыления с использованием в качестве плазмообразующего газа смеси воздуха с горючим углеводородным газом (метаном, пропан-бутаном). Плазма продуктов сгорания воздуха с горючим углеводородным газом отличается высокими значениями теплоемкости и теплопроводности, легкостью регулирования окислительно-восстановительного потенциала и относительно малой стоимостью. Это особенно важно при увеличении мощности плазмотрона и переходе к сверхзвуковым скоростям истечения плазмы, когда оптимальные режимы смешают в область больших расходов плазмо- образующего газа и снижается время контакта частиц с окружающей атмосферой.

Для генерирования плазмы используют различные плазмотроны. Реализуемые в конкретной конструкции диапазон и уровень удельных мощностей характеризуют эффективность преобразования электрической энергии дуги в тепловую плазменной струи, а также технологические возможности плазмотрона. В диапазоне мощности до 50 кВт для напыления могут быть использованы плазмотроны с автогазодинамической стабилизацией дуги, обеспечивающие достаточно высокий КПД (75-80%) и хорошие эксплуатационные характеристики. Диапазон более высоких мощностей (50-150 кВт) охватывают плазмотроны с одиночной межэлектродной вставкой (МЭВ).

Задача разработки технологического плазмотрона всегда сводится к созданию относительно простой, ремонтопригодной конструкции, обеспечивающей стабильную длительную работу в широком диапазоне  изменения сварочного тока дуги, расхода  и состава плазмообразующего  газа, а также генерирование плазменной струи с воспроизводимыми параметрами, что позволяет эффективно обрабатывать материалы с различными свойствами.

В практике напыления применяют  как однородные порошки различных материалов (металлов, сплавов, оксидов, бескислородных тугоплавких соединений), так и композиционные, а также механические смеси указанных материалов.

Применяемые для напыления  порошки не должны разлагаться или  возгоняться в процессе напыления, а должны иметь достаточную разницу между температурами плавления и кипения (не менее 200 °С).

В качестве напыляемого материала при плазменном напылении используют также проволоки. Плазменное напыление с распылением проволоки (рис. 3) осуществляют двумя способами: нейтральной проволокой и проволокой-анодом. В первом случае нагрев, плавление и распыление нейтральной проволоки осуществляют плазменной струей, а во втором — на проволоку-анод подают положительный потенциал источника питания дуги, а нагрев и плавление проволоки происходят преимущественно за счет выделения теплоты в анодном пятне. Плазменная струя, в основном, выполняет функции распыления.

На рис. 4 показана схема плазменно-дугового напыления покрытий токоведущей проволокой с одновременной зачисткой слоев металлической щеткой. Напыление осуществляют слоями толщиной 0,05-0,10 мм с одновременной обработкой каждого последующего слоя специальной вращающейся металлической щеткой. Непрерывная механическая обработка поверхностного слоя основы, совмещенная во времени с процессом напыления, обеспечивает благоприятные условия для напыления покрытий большой толщины (15-20 мм).

Прочность покрытия на отрыв 40-55 МПа. Плотность покрытия, полученного путем распыления проволок из стали 65Г, — 93-96% плотности исходного материала, а покрытия из проволоки 04Х20Н11МЗДТ — 98%. Пористость покрытий 1-4%. Производительность процесса 2-10 кг/ч.

Технология плазменно-дугового напыления токоведущей проволокой позволяет наносить покрытия на металлические  изделия любой проволокой, в том числе порошковой и проволокой из цветных металлов и сплавов; на многослойные покрытия из различных материалов, в том числе антикоррозионные покрытия; на металлические покрытия и неметаллические изделия (пластмассы, графит и т. д.); на композитные покрытия одновременным распылением нескольких проволок различного состава; на покрытия внутренних поверхностей тел вращения диаметром более 200 мм.

Применение плазменных установок  мощностью 30-60 кВт для напыления мелких деталей, узких кромок или дорожек ведет к большим потерям напыляемого материала и необходимости введения дополнительных операций. Для устранения этих недостатков предложен способ микроплазменного напыления. Его осуществляют квазиламинарной плазменной струей, образованной плазмотроном мощностью до 2 кВт при силе сварочного тока 20-50 А. Способ позволяет напылять узкие дорожки шириной 1-3 мм при толщине 0,2-0,5 мм из различных материалов. 

Рис. 4. Схема плазменно-дугового напыления покрытий проволокой: 1 — изделие; 2 — поток частиц напыляемого материала;

3. — плазмообразующее сопло;
4. — сжатый воздух; 5 — катод; б — плазмотрон; 7 — ппазмо- образующий газ; 8 — источник питания;
9. — балластное сопротивление;
5. — распыляемая про волока; 11 — подающий механизм; 12 — кассета с проволокой; 13 — покрытие; 14 — вращающаяся металлическая

При микроплазменном напылении  на коротких дистанциях никелевого самофлюсующегося сплава с температурой плавления  около 1000 °С одновременно происходит процесс  оплавления с образованием плотной, литой структуры покрытия. Низкая тепловая мощность микроплазменной струи позволяет уменьшить нагрев основы, что обеспечивает нанесение покрытий на изделия малых размеров и с тонкими стенками без существенного локального перегрева и коробления. Уровень шума при напылении ламинарной плазменной струей составляет 30-50 дБ.

При микроплазменном напылении используют также проволочные материалы. Таким способом напыляют покрытия из стальной, медной, вольфрамовой и нихромовой проволок.

Одним из способов, позволяющих  повысить качество газотермических покрытий, особенно из металлов и материалов, подверженных разложению, окислению, азотированию, является плазменное нанесение покрытий в камере с контролируемой по составу и давлению средой. Для этих целей применяют также защитные сопловые насадки, создающие закрытое пространство между распылителем и изделием, заполненное плазмообразующим или защитным газами.

Лучшие результаты получают при плазменном напылении покрытий в динамическом вакууме. При этом истечение струи происходит в вакуумную камеру, из которой непрерывно откачивают рабочие газы, причем скорость струи превышает скорость звука в 2-3 раза, скорость напыляемых частиц материала увеличивают до 800 м/с. Получают более плотные, чем обычно покрытия, характеризующиеся прочным сцеплением с основным материалом детали.

Необходимо подчеркнуть, что использование сверхзвуковых  струй при газотермическом напылении  является одним из главных направлений современного развития этой технологии. Повышение скорости и кинетической энергии частиц напыляемого материала позволяет, с одной стороны, улучшить условия формирования покрытий, а с другой — ограничить вредное воздействие окружающей среды и снизить интенсивность процессов термического разложения материалов.

В мировой практике сверхзвуковое  плазменное напыление реализуют с помощью установок «Plazjet-ll-200». В качестве рабочего газа используют азот или смесь азота с водородом и аргоном. При мощности установки 200 кВт температура струи достигает 6600 °С, скорость частиц в 6-8 раз выше, чем при обычном напылении. Расход порошка составляет до 12 кг/ч оксида алюминия и 40 кг/ч карбида вольфрама.

Специалистами Института  электросварки им. Е. О. Патона и Института газа разработаны технология и оборудование для сверхзвукового напыления с использованием плазмы продуктов сгорания углеводородных газов с воздухом. Плазмотрон генерирует слаборасширенную струю плазмы продуктов сгорания со степенью недорасширения 1,1-3,0 м и скоростью истечения до 3000 м/с. Измерения показали, что скорость частиц на дистанции напыления 250-300 мм в случае использования порошка WC-12 Со составила 480 м/с, оксида алюминия — 420 м/с, оксида хрома — 430 м/с, железоникелевого сплава — 500 м/с.

Существует возможность  регулировать температуру в пределах 3500-6500 К, что позволяет эффективно напылять как легкоплавкие материалы (алюминий и его сплавы), так и тугоплавкие (например, диоксид циркония). Пористость покрытия на оптимальных режимах составляет 0,5-3,0%, а прочность сцепления — 60-120 МПа. Производительность напыления оксида алюминия достигает 20 кг/ч, а вольфрам- кобальтовых твердых сплавов — 40 кг/ч.

В настоящее время сверхзвуковое  плазменное напыление находит все  более широкое применение. Технологический  процесс нанесения плазменных покрытий в зависимости от условий и типа производства, конструктивных особенностей обрабатываемых изделий и покрытий содержит различные операции и технологические приемы, которые могут быть объединены в следующие группы:

• подготовка поверхности деталей к нанесению плазменных покрытий;
• технология нанесения плазменных покрытий и дополнительная обработка нанесенных покрытий для улучшения их свойств; 
• размерная обработка покрытий.

Подготовка поверхности  деталей к нанесению плазменных покрытий

Размеры деталей должны быть уменьшены на толщину напыляемых покрытий, которую выбирают, руководствуясь рекомендациями. Участок поверхности изделия, подлежащий напылению, должен иметь плавные переходы к примыкающим поверхностям либо соответствующую конфигурацию. Покрытия на пазы и глухие отверстия следует наносить при отношении ширины или диаметра отверстия к его глубине не менее 2 мм.

Степень очистки поверхности  деталей от загрязнения во многом определяет качество нанесенных покрытий. Наличие на поверхности грязи, оксидных пленок, масла, уменьшается прочность  сцепления покрытия с металлом детали, и это может послужить причиной неисправимого брака. Особое внимание уделяют восстанавливаемым деталям, имеющим почвенные загрязнения, остатки топливно-смазочных материалов и продукты коррозии. Очистку производят различными способами: механическим, струйным, погружением, циркуляционным, комбинированным и др.

При подготовке поверхность  обезжиривают органическими растворителями, моющими составами, щелочными растворами и эмульсиями по ГОСТ 9-402-80, затем промывают водой. После этого детали сушат в сушильном шкафу при температуре 60-150 °С или обдувают сжатым воздухом.

В отдельных случаях применяют  обезжиривание с помощью протирочного материала, смоченного уайт-спиритом или бензином, с соблюдением соответствующих правил промсанитарии и противопожарной безопасности. Детали, содержащие глубокие пазы, масляные каналы и другие места, затрудняющие удаление загрязнений, кроме поверхностного обезжиривания подвергают нагреву в печи при температуре 220-340 °С в течение 2-3 ч для выгорания масла.

Предварительная обработка  деталей перед напылением включает также активацию поверхности, которая  состоит в создании определенной шероховатости, влияющей на прочность сцепления посредством изменения интенсивности физико-химического взаимодействия контактирующих материалов. Механическое сцепление напыляемых частиц с основой происходит за счет их растекания и заклинивания. Поэтому прочность сцепления во многом определяется параметрами шероховатости поверхности (Ra — среднеарифметическое отклонение профиля микрорельефа; Rz — высота неровностей микрорельефа).

Установлено, что прочность  сцепления покрытия при различных  способах предварительной обработки  основы изменяется. Деформирование и растекание напыляемых частиц на шероховатой поверхности зависит от топографии поверхности и, прежде всего, от шага неровностей. Если впадина слишком узкая, то напыляемая частица будет затекать в смежную впадину. При слишком широкой впадине малые напыляемые частицы могут не заклиниваться в ней и разбрызгиваться. Покрытие формируется преимущественно в канавках. На выступах образуется слой относительно меньшей толщины.

Активацию поверхности осуществляют различными способами. Однако наиболее распространены пневмоструйная обработка  и нарезание рваной резьбы. При пневмоструйной обработке происходит преобразование энергии сжатого воздуха в кинетическую энергию металлической дроби или абразива. Струя дроби или абразива характеризуется скоростью и углом рассеивания. Пространственный угол рассеивания струи дроби при выходе из сопла дробеструйного аппарата является постоянной величиной, составляющей 28-30°. Скорость дроби зависит от скорости энергоносителя (сжатого воздуха), длины разгонного участка сопла, размеров, формы и массы дроби.

При прочих равных условиях дробь с меньшей массой имеет  большую начальную скорость, равно как и дробь с большим поперечным сечением. При одинаковых значениях давления сжатого воздуха и твердости поверхности ее микропрофиль является функцией вида и размера применяемой дроби. Степень воздействия дробинки или любой другой частицы абразива на поверхность зависит от скорости ее полета и массы.

Параметры технологического процесса пневмоструйной обработки  зависят от физико-механических свойств  абразива, давления сжатого воздуха, скорости его истечения из сопла, расстояния до обрабатываемой поверхности, а также от физико-механических свойств обрабатываемого материала.

При контакте абразивных зерен  с обрабатываемой поверхностью часть  их врезается в металл, снимая стружку, вторая — скользит по поверхности, а третья часть зерен, попадая на металлическую поверхность, выдавливает металл в стороны.

На параметры процесса струйно-абразивной обработки влияет концентрация абразивно-воздушной  смеси, т. е. отношение массы воздуха, проходящего через сопло в единицу времени, к массе абразива, выбрасываемого соплом за этот период. Концентрация абразивной смеси зависит от зернистости и марки абразива, ее значение может колебаться в пределах 0,8-4,0 кг/кг. Наибольший удельный съем металла получают при высоких концентрациях абразива в струе. Однако большая насыщенность абразивного потока ведет к увеличению изнашивания абразива.

Обычно в качестве абразивных материалов при плазменном напылении используют электрокорунд зернистостью 80-150 по ГОСТ 3647-80 или металлическую дробь ДЧК, ДСК №01, 02, 03, 05 по ГОСТ 11964-81Е.

Металлическую дробь применяют  для обработки материалов с твердостью до 50 HRC₃. Она не пригодна для подготовки поверхности под напыление жаростойких и коррозионно-стойких покрытий, а также для деталей, изготовленных из цветных металлов и сплавов.

Детали, подвергаемые струйно-абразивной обработке, должны иметь комнатную  температуру. Шероховатость поверхности  после обработки должна быть Rz=10...60 мкм в зависимости от материала детали. Участки поверхности детали, не подлежащие напылению, должны быть защищены экранами или другими приспособлениями. Зона обработки должна быть на 5±2 мм больше зоны напыления. При толщине стенки детали менее 0,5 мм необходимо применять специальные приспособления и соблюдать меры предосторожности, исключающие чрезмерное снятие материала детали и ее коробление. После абразивно-струйной обработки деталь обдувают сжатым воздухом для удаления частиц абразива. Угол атаки струи абразива (угол между осью струи абразива и плоскостью очистки) изменяют от 30 до 90°. Для очистки поверхности мягких материалов рекомендуют меньшие значения угла, а для очистки поверхности более твердых — большие.

При давлении воздуха 0,3-0,6 МПа расстояние от среза сопла струйно-абразивного пистолета до обрабатываемой поверхности составляет 80-200 мм. Большие значения рекомендуют для мягких поверхностей, меньшие — для более твердых. Обрабатываемая поверхность должна быть матовой, серого цвета без блестящих участков.

Перерыв между струйно-абразивной обработкой и нанесением покрытий не должен превышать 2-4 ч, а при напылении  быстроокисля- ющихся поверхностей, например алюминия, — не более 1 ч. Детали после струйно-абразивной обработки перемещают в хлопчатобумажных перчатках или чистым инструментом.

При подготовке поверхности  деталей типа тел вращения под  нанесение покрытий значительной толщины (более 0,5 мм) часто используют нарезание рваной резьбы. Такой способ подготовки поверхности обеспечивает высокую прочность сцепления при сдвиге покрытия с поверхности детали. Резьбу нарезают обычным резьбовым резцом с верхним углом 55-60°. Высота угла имеет радиус закругления 0,3-0,5 мм. Угол резания 80°, а передний угол резца отрицателен или равен нулю. Резец устанавливают в резцедержателе с вылетом 100-150 мм. Необходимую шероховатость получают за счет смещения режущей кромки резца ниже оси детали.

Вибрация резца вызывает дробление металла на обрабатываемой поверхности, что приводит к шероховатости. Шаг рваной резьбы выбирают в зависимости от диаметра обрабатываемой детали: при диаметре до 20 мм — 0,5 мм; 25-50 мм — 0,8-1,0 мм; 60-100 мм — 1,5 мм. При нарезке нельзя применять охлаждающие жидкости. Рваную резьбу нарезают за один проход. Параметры рваной резьбы подбирают экспериментальным путем для каждого материала и толщины напыляемого покрытия.

Существуют и другие способы  механической обработки поверхности перед напылением деталей.

Технология нанесения  и обработки плазменных покрытий

При выборе порошковых материалов для получения различных плазменных покрытий необходимо учитывать следующие  положения.

Гранулометрический состав применяемых порошковых материалов имеет первостепенное значение, так как от него зависят производительность и коэффициент использования, а также свойства покрытий. Размер частиц порошка выбирают в зависимости от характеристик источника тепловой энергии, теплофизических свойств напыляемого материала и его плотности.

Обычно при напылении  мелкодисперсного порошка получают более плотное покрытие, хотя в нем содержится большое количество оксидов, возникающих в результате нагрева частиц и их взаимодействия с высокотемпературным потоком плазмы. Чрезмерно крупные частицы не успевают прогреться, поэтому не образуют достаточно прочной связи с поверхностью и между собой или просто отскакивают при ударе. При напылении порошка, состоящего из смеси частиц разных диаметров, более мелкие частицы расплавляются в непосредственной близости от места их подачи в сопло, заплавляют отверстие и образуют наплывы, которые время от времени отрываются и в виде больших капель попадают на напыляемое покрытие, ухудшая его качество. Поэтому напыление предпочтительно следует производить порошками одной фракции, а все порошки перед напылением подвергать рассеиванию (классификации).

Для проведения классификации  порошков применяют металлические тканые сетки с квадратными ячейками нормальной точности по ГОСТ 6613-73.

Для керамических материалов оптимальный размер частиц порошка 50-70 мкм, а для металлов — около 100 мкм. Порошки, предназначенные для напыления, должны иметь сферическую форму. Они обладают хорошей сыпучестью, что облегчает их транспортировку к плазмотрону.

Почти все порошки гигроскопичны  и могут окисляться, поэтому их хранят в закрытой таре. Порошки, находившиеся некоторое время в открытой таре, перед напылением прокаливают в  сушильном шкафу из нержавеющей  стали слоем 5-10 мм при температуре 120-130 °С в течение 1,5-2 ч.

Порошок для напыления  выбирают с учетом условий эксплуатации напыляемых деталей.

В последние годы для получения  аморфизированных газотермических покрытий разработаны специализированные порошки на никелевой и железной основах. Аморфные газотермические покрытия получают способами плазменного, детонационного и газопламенного напыления. Эти покрытия отличаются повышенными значениями прочности сцепления с подложкой, износо- и коррозионной стойкостью. Установлено, что прочность сцепления у покрытий из сплавов Fe₆₇Ti₇B₂₄C₂, Ni₄₅Mo₂₀Cr₂₅B₁₀ и Fe₄₀Ni₄₀B₂₀, нанесенных плазменным способом на подложку из низколегированной стали, достигает 40-60 МПа. При этом долговечность деталей гидросистемы экскаваторов (валы масляных насосов, золотники) с аморфными плазменными покрытиями из сплавов на основе железа повышается в 1,5-2,5 раза.

Высокая стойкость аморфных покрытий против изнашивания и коррозии обеспечивает повышение долговечности плунжеров бурового оборудования в 1,6-2,1 раза, насосных штанг нефтеперерабатывающего оборудования — в 2,5 раза.

С целью снижения себестоимости  покрытий и экономии никелевых и  кобальтовых сплавов в последние  годы для газотермического напыления используют порошки, полученные из стружки серого чугуна. Установлено, что в процессе воздушно-газового плазменного напыления покрытий из порошка серого чугуна СЧ20, полученного измельчением стружки, происходит образование в структуре покрытия метастабильного е-карбида, мартенсита, остаточного аустенита, способствующих повышению микротвердости в 2,2-2,4 раза по сравнению с чугуном в литом состоянии.

Добавки сплава ПГ-Ж5 и бронзы к порошку серого чугуна уменьшают на 20-40% уровень растягивающих остаточных напряжений. При этом покрытия характеризуются высокой прочностью сцепления (40-60 МПа), по газоабразивной износостойкости в 1,2-2,2 раза превышают плазменные покрытия из никелевого сплава ПГ-10Н-01, а по абразивной — в 1,4-3,4 раза термообработанную сталь 45.

Плазменное напыление  порошков на основе серого чугуна позволило повысить износостойкость коленчатых валов двигателей ВАЗ в 1,1-1,4 раза, валов масляных насосов двигателей СМД-14 — в 1,5-1,75, распределительных валов двигателей ЗИЛ-508.10 — в 1,2-1,6, клапанов распределительного механизма двигателя 3M3-53 и барабанов тормозов трактора Т-150К —в 1,5-1,7 раз.

Технологический процесс плазменного напыления требует выполнения ряда подготовительных операций. Механическую обработку деталей под напыление осуществляют с учетом обеспечения требуемой формы сопряжения напыленного покрытия со смежными поверхностями. Поверхности деталей, не подлежащие напылению, защищают от попадания на них напыляемого материала с помощью асбестовых или металлических экранов, масок, а также специальных обмазок.

Перед нанесением покрытия деталь обдувают сжатым воздухом в  течение 5-10 с. Для удаления адсорбированной  влаги и уменьшения внутренних напряжений деталь перед напылением подогревают  плазмотроном до 150-180 °С.

Дистанцию напыления определяют опытным путем. Она зависит от порошка, режима напыления, конструктивных особенностей обрабатываемого изделия и обычно составляет 100-150 мм. Скорость перемещения струи относительно изделия составляет 3-15 м/мин, а окружная скорость вращения изделия — 10-15 м/мин. Ось сопла плазмотрона должна быть направлена по отношению к напыляемой поверхности под углом 60-90°, в стесненных условиях — не менее 45°.

В процессе напыления плазменная струя должна быть устойчивой, без  пульсаций. С помощью регулятора расхода газа, порошка и других устройств обеспечивают равномерную  подачу порошка без наращивания порошка на наружной поверхности анода и закупорки отверстия для ввода порошка. После этого включают систему перемещения детали, а затем плазмотрона, и наносят покрытие. Необходимую толщину покрытия получают многократным повторением циклов напыления перемещением плазмотрона относительно напыляемой поверхности детали или их взаимного перемещения с перекрытием полос напыления на одну треть диаметра пятна напыления.