Об использовании способа напыления металлических частиц при ремонте автокондиционеров мы кратко упомянули в сентябрьском номере журнала. Заметка вызвала интерес, и ряд читателей попросили нас рассказать более подробно об этой технологии.

Так случилось, что сделать это оказалось совсем просто - разработчики установки и методик ее применения расположились со своим стендом, буквально напротив экспозиции нашего журнала на прошедшем в Москве «Автосалоне-2001». И надо отметить, что посетители проявили к экспозиции Обнинского центра порошкового напыления неподдельный интерес: около стенда всю неделю толпились специалисты и просто интересующиеся.

В самом деле, новая технология ремонта поврежденных деталей автомобиля, позволяющая восстановить их работоспособность, отказавшись от дорогостоящей замены на новые, привлечет любого сервисмена.

Итак, многофункциональная установка газодинамического напыления покрытий «Димет» и ее возможности в автосервисной мастерской.

Вот что нам рассказал руководитель коллектива разработчиков, директор Центра кандидат физико-математических наук Олег Клюев.

Сварка, пайка и нанесение защитного слоя...

... это, как и положено, три основных способа ремонта поврежденных или изношенных деталей из различных металлов.

Способ сварки известен всем ремонтникам и обладает массой достоинств. Но у него есть и недостаток: необходимость полного расплавления основного металла участка детали, прилегающего к зоне ремонта. Отсюда значительные изменения в структуре металла после сварки и неизбежные «поводки» детали в результате сильного термического воздействия.

Пайка - процесс, не требующий расплавления детали, но и прочность паяного соединения значительно ниже. К тому же при пайке необходима очень точная подгонка соединяемых деталей. По этим причинам пайка не нашла широкого применения в авторемонтных технологиях.

Теперь непосредственно о предмете нашего разговора - технологии нанесения защитных покрытий. Мы не претендуем на лавры основоположников; таких способов много и известны они давно. Можно сказать, что технология занимает промежуточное положение между пайкой и сваркой: нет необходимости расплавлять металл ремонтируемой детали, а прочностные характеристики образовавшегося защитного слоя и соединения с деталью достаточно высоки. К тому же отсутствует такая операция, как подгонка соединяемых деталей. Эти причины и определили широкое распространение технологии во всех отраслях машиностроения, а не только при ремонтно-восстановительных операциях различных узлов и деталей автомобиля.

Разрабатывая собственную технологию и установку для ее реализации, мы также ориентировались на решение широкого спектра задач современного машиностроения. Думаю, нам это удалось, и в то же время наша установка «Димет» оказалась очень удобной для применения в автомастерских.

Как показал более чем двухлетний опыт эксплуатации установки в различных авторемонтных предприятиях, «Димет» позволяет успешно проводить следующие операции:

- заделку прогаров и каверн в блоках цилиндров и ГБЦ;

- ремонт трещин и повреждений камер сгорания и форкамер;

- ремонт крупных механических повреждений блока цилиндров;

- заделка и герметизация повреждений иных узлов и агрегатов;

- восстановление геометрических размеров изношенных деталей;

- герметизация мест утечки в системах автомобильных кондиционеров;

- нанесение медных покрытий на локальные контактные площадки;

- абразивная очистка и обработка;

- нанесение антикоррозионных цинковых и алюминиевых покрытий.

Технологические «секреты»

Особых требований при работе с нашей установкой нет. Достаточно обычной однофазной электроподводки и пневмомагистрали. Из защитных приспособлений нужны очки и респиратор. При работе в закрытом помещении необходимо организовать пылеудаление из зоны обрабатываемой детали. Все эти требования в настоящее время являются рутинными в любом автосервисе на участках подготовки деталей к окраске.

Никаких особых секретов при нанесении ремонтных и восстанавливающих покрытий при помощи установки также нет. Скорее наоборот, осуществлять процесс очень легко, конечно, при правильной настройке напылительной головки «Димета». Дело в том, что разные рабочие порошки обладают различной сыпучестью, и настройка производительности питателя должна осуществляться индивидуально для каждого порошка. Ее можно проводить визуально, «на глаз» определяя скорость роста покрытия, или более точно - путем взвешивания образца, взятого для обработки.

Энергия напыляемых частиц порошка меди, алюминия или цинка столь велика, что при нанесении на поверхности из цветных металлов и сплавов их можно даже не очищать от загрязнений маслом или краской. Естественно, предварительная струйно-абразивная обработка поверхности только на пользу - увеличивается прочность сцепления покрытия с этой поверхностью. Эта же обработка необходима при нанесении порошков на стальные детали, покрытые ржавчиной или окалиной.

Кстати, «Димет» - великолепный инструмент для проведения абразивной зачистки. В питатель засыпается кремниевый абразив (песок), и через несколько секунд любая загрязненная поверхность очищается до металла.

Представление о том, какие повреждения способен заделать «Димет», дают иллюстрации. Однако необходимы некоторые пояснения.

При ремонте прогаров и каверн их стенки и днища вначале необходимо обработать шарошками. Дело в том, что структура металла этих участков нарушена, и без механической обработки получить хорошее сцепление с покрытием проблематично.

Заделка трещин и повреждений не требует механической обработки и специальной «разделки» поврежденных участков. Для большей прочности сцепления ремонтируемый участок достаточно обработать абразивным порошком с помощью «Димета». Мелкие трещины можно заделать непосредственно нанесенным покрытием, а с крупными необходимо предварительно «повозиться».

Их зачеканивают или перекрывают металлическими заплатами, а затем наращивают покрытие. При заделке пробоин их закрывают пробками. При заделке трещин в корпусных деталях (блоках цилиндров), особенно чугунных, рост трещин необходимо остановить, засверлив и зачеканив их окончания. Впрочем, все эти маленькие хитрости хорошо известны любому опытному ремонтнику.

В заключение хочу сказать, что «Димет» - это новый инструмент в арсенале авторемонтника, который позволяет решать различные проблемы автосервиса, и его возможности еще далеко не исчерпаны. В настоящее время более сотни различных авторемонтных предприятий (их перечень имеется в редакции) приобрели наши установки и эксплуатируют их безо всяких нареканий.

Газодинамический напылитель "Димет"

В рабочей головке установки холодный сжатый воздух, поступающий под давлением 6-10 бар, нагревается до 400-600оС и попадает в расширительное сопло особого профиля. Расширяясь в этом сопле, струя вытекающего воздуха разгоняется до сверхзвуковых скоростей. При этом в соответствии с законами термодинамики, температура воздуха на срезе сопла снижается (до 150-200оС) и не перегревает обрабатываемую деталь. Установлено, что даже не очень массивная деталь при обработке нагревается до температуры не выше 150-200оС. Частицы наносимого порошка поступают в струю воздуха через питатель, расположенный перед соплом, и, транспортируясь воздухом, разгоняются до скоростей 400-700 м/сек (в 1,5-2 раза выше скорости звука). «Выстреливаемые» из головки «Димет» частицы обладают громадной кинетической энергией и, ударяясь об обрабатываемую поверхность, «намертво» сцепляются с ремонтируемой деталью за счет образования межмолекулярных связей.

Тут необходимы более подробные объяснения. Нанесенное покрытие, хотя и является монолитным и беспористым, о чем свидетельствует его способность преграждать путь утечке жидкотекучего фреона, не следует расценивать как наплавленное. Процессы при ударах частиц о поверхность сродни тем, что происходят при диффузионной сварке, не требующей расплавления, но энергия частиц так велика, что ускоряет образование связей во много раз. К тому же, (мы уже упомянули, что обрабатываемую деталь в ряде случаев нет необходимости очищать от загрязнений), в основе нанесенного покрытия присутствуют равномерно распределенные микрочастицы загрязнений, некритично влияющие на физико-механические свойства покрытия. Те же мелкодисперсные включения наблюдаются в алюминиевых покрытиях как остатки раздробленной окисной пленки алюминия, неизбежно имеющейся на алюминиевых частицах или деталях.

Кстати, такие дисперсные включения из керамики значительно увеличивают твердость нанесенного покрытия и его износостойкость. Поэтому при нанесении коррозионостойких покрытий или наращивании деталей в состав наносимого металлического порошка может вводится до 20% мелкодисперсных керамических частиц.

При нанесении покрытий достигается их высокая адгезия с деталью (прочность сцепления с подложкой 30-80 МПа, вполне достаточная при авторемонте).

Энергетические потери при напылении с помощью «Димета» очень незначительны. Практически вся энергия затрачивается на наращивание слоя покрытия, что позволяет вести процесс очень эффективно.

Электрическая мощность установки «Димет» около 2,3 кВт, и для ее работы не нужна промышленная 3-х фазная сеть. По потреблению воздуха установка сравнима с окрасочным пистолетом: расход около 400 л/мин, при давлении 5-9 бар.

В отличие от иных методов для работы «Димета» не требуются высокодисперсные порошки. Установка позволяет наносить покрытия из недорогих порошков дисперсностью менее 200 мкм, с преимущественным содержанием частиц размером около 50 мкм, промышленное производство которых широко освоено. Производительность установки достигает 0,2-0,5 г/сек (0,7-1,8 кг/час) наносимого покрытия.

Энергетика процесса позволяет наносить (на любые металлы) порошки металлов с невысокой температурой плавления (Al, Cu, Zn) и проводить эффективную зачистку поверхностей с помощью корундовых абразивов или песка той же дисперсности.

Тепловые процессы при этом сбалансированы так, что нагрев ремонтируемой детали очень незначителен, и беспокоиться о нарушении ее размеров и структуры не приходится.

Часто встречающийся дефект ГБЦ - «промоина». После обработки от нее не осталось и следа