Перемешивающее оборудование для формирования композиционных порошковых покрытий на металлической подложке


Перемешивающее оборудование для формирования композиционных порошковых покрытий на металлической подложке

Широкие возможности практического применения в узлах трения имеют ленточные композиционные материалы, изготовленные путем нанесения тонкослойных порошковых покрытий на металлические подложки в виде ленты. Однако, получение таких материалов неразрывно связано с созданием технологического перемешивающего оборудования, такого, как предлагает МашХим, и способов формирования покрытий на подложках.

Технические составляющие

В классическом понимании оборудование для перемешивания, нанесения и формирования порошковых покрытий методом электроконтактного спекания должно содержать следующие основные узлы:

• узел подачи порошкового материала на поверхность изделия;

• узел формирования геометрических параметров тонкослойных покрытий (толщина, ширина и т. д.);

• узел спекания порошкового покрытия и его припекания к поверхности металлической основы, где происходит активация неспеченного слоя посредством приложения давления и пропускания электрического тока.

Для получения качественных покрытий на металлических подложках данные узлы должны отвечать определенным требованиям, которые и рассматриваются ниже.

Узел подачи порошкового материала, обычно, состоит из бункера с загрузочным отверстием и подающей фильерой, а также находящегося внутри бункера механизма, который должен обеспечить подачу порошка к фильере и дополнительное его перемешивание. При этом особенно важным является процесс дополнительного перемешивания при подаче поликомпонентной порошковой шихты на металлическую подложку, а фильера должна обеспечивать ее дозированную подачу.

Узел формирования геометрических параметров покрытия на металлической подложке в большинстве случаев, представляет собой шиберное устройство, имеющее вертикальное перемещение шибера. При этом шибер должен равномерно снимать по высоте часть порошкового композита до заданного геометрического размера насыпного слоя на входе в зону спекания, полностью удаляя снятый порошок с поверхности подложки. Кроме того, не должно допускаться налипания частиц дисперсного порошка на поверхность рабочей части шибера, так как при этом на поверхности порошкового слоя, поступающего в зону спекания, могут образовываться линейные углубления в слое, что в конечном итоге снижает качество получаемого покрытия. Известны также комбинированные устройства, где узлы подачи порошка и формирования покрытия объединены в единый комплекс.

Особые требования предъявляются к узлу спекания, где непосредственно осуществляется окончательное формирование порошкового слоя, а также соединение порошкового слоя c поверхностью металлической подложки путем их совместного сжатия между электродами с одновременным прикладыванием давления и пропусканием электрического тока, что переводит процесс в режим горячего прессования и электросварки.

Процесс взаимодействия

Следует учесть, что в процессе соединения композиционного покрытия с металлической подложкой между электродом и спекаемой порошковой шихтой возможен перенос как материала электрода на спекаемый слой, так и материала покрытия на рабочие поверхности электрода. При переносе частиц порошкового слоя на поверхность электрода в большинстве случаев наблюдается их припекание, что приводит к засорению рабочей поверхности электродов. Кроме того, электроды в процессе эксплуатации подвергаются воздействию электрического тока, высоких температур и давлений, что приводит к пластической деформации материала электродов. В связи с этим увеличивается ползучесть материала и возможно зарождение поверхностных межзеренных трещин, что сказывается на качестве получаемых покрытий. Поэтому материал электродов должен обладать такими характеристиками как высокая прочность, электропроводность, термо- и жаростойкость, низкая способностью к взаимодействию со спекаемым порошковым материалом. При этом на процесс взаимодействия с поверхностью электродов в значительной мере влияет и природа спекаемого порошкового материала.

Для предотвращения указанных выше явлений обычно используют электроды из чистого графита (однако они обладают низкой износостойкостью), электроды с тугоплавкими покрытиями на их рабочей поверхности, электроды, изготовленные из легированных сплавов, а также применяют другие технологические приемы.

В преобладающем большинстве в качестве узла спекания и источников пропускания электрического тока используют машины для контактной сварки.

Таким образом, существующие теоретические и технологические предпосылки во многом предопределили создание опытно-промышленной установки для получения ленточных материалов путем электроконтактного спекания порошковых поликомпонентных композитов и их формирования в виде тонкослойных покрытий на металлической подложке в виде ленты.