Reconditionarea prin metalizare

Reconditionarea prin metalizare

Metoda reconditionarii prin metalizare (prin pulverizare) este un procedeu de depunere pe suprafetele metalice sau nemetalice a unor straturi de metal, provenind din particule fine de metal topit, antrenate de un jet de aer comprimat sau gaz inert.

Stratul de metal depus adera mecanic pe suprafata piesei, prin fixarea in rugozitatile suprafetei a unor particule metalice foarte fine (115hm) in stare fierbinte, care se depun si se deformeaza aderand pe suprafata, formand stratul de acoperire metalica. Foarte rar, si anume in cazul metalizarii cu molibden, se produce si un proces de difuziune a acestui metal in materialul piesei.

Dintre toate procedeele folosite pentru depunerea de straturi metalice pe suprafetele diferitelor corpuri, metalizarea prin pulverizare are cele mai numeroase si variate aplicatii, in toate domeniile industriale. Asta pentru ca depunerea se poate realiza pe orice suprafata, metalica sau nemetalica, straturile depuse fiind uniforme, rezistente la solicitari mecanice si la coroziune.

Metalizarea se foloseste la piese uzate sau nu, cum ar fi: arbori, fusuri, came, cilindrii, locasuri de rulmenti, ghidaje, remedierea unor defecte din turnare, acoperirea cu un strat metalic dur a pieselor cu solicitari mari la uzura, protectie anticoroziva, rezervoare mari, cisterne, acoperiri cu aliaje antifrictiune la lagare, dar si cu scop primordial decorativ.

Avantaje:

piesa de baza nu sufera incalziri daunatoare, adica pana la maxim 150^oC, dar de obicei nu se depasesc 70^oC. Se evita astfel tensiunile interne remanente, fisuri, deformatii ce pot apare de exemplu la sudare;

Procedeul este mai economic comparat cu sudarea;

Metalizarea se poate aplica pe suprafete oricat de mari;

Uzura pieselor metalizate se reduce mult.

Dezavantaje:

Stratul de metal depus este dur si are o rezistenta slaba la socuri, incovoiere, intindere;

Pe suprafetele metalizate nu pot fi taiate filete, danturi, gauri;

Piesele metalizate nu pot fi prelucrate prin deformare plastica sau forjare.

1. Operatii de pregatire a pieselor in vederea metalizarii

VERIFICAREA    PIESELOR

Se demonteaza, se curata piesele, dupa care se supun unui control defectoscopic pentru a se elimina de la inceput acele piese ce prezinta uzuri sau defecte grave care, dupa reconditionare ar putea provoca accidente in functionare.

Functie de felul defectelor ce trebuie sa le punem in evidenta, de metodele de control defectoscopic ce le avem la indemana, putem proceda aplicand:

pentru defecte superficiale sau defecte inferioare, de adancime, ce comunica cu suprafetele, defectoscopia cu substante penetrante prin colorare sau fluorescenta.

Pentru defecte superficiale sau interioare aflate in apropierea suprafetei, defectoscopia magnetica.

Pentru defectele interioare, defectoscopia cu radiatii x sau gama, sau defectoscopia cu ultrasunete.

Piesele fara defecte aparente sunt controlate in continuare dimensional si de asemenea se analizeaza defectele de forma. In general se urmareste sa se determine:

Daca unele piese au depasit sau nu limita maxim admisa pentru uzura, sub care nu se mai mentine rezistenta mecanica a pieselor, sau functionalitatea in conditii normale de precizie, zgomot, etc.

Ovalitatile, deformarile sau dezaxarile pieselor.

Cota de la care va incepe metalizarea si care permite stabilirea grosimii stratului ce urmeaza sa-l depunem prin metalizare.

PREGATIREA SUPRAFETELOR

Pentru a se asigura o aderenta cat mai buna a stratului de metal la piesele de reconditionat, avem nevoie de suprafete curate, degresate, si acolo unde e cazul, de practicarea unor santuri, zgarieturi, etc. pentru cresterea aderentei prin rugozitatea existenta. O rugozitate mare si uniforma, confera o aderenta mai buna stratului depus. Aceasta se poate obtine prin unul din urmatoarele procedee:

SABLAREA : Se executa in general cu nisip antrenat de aer comprimat. Pentru a evita praful, prin distrugerea granulelor de nisip, sablarea se poate inlocui cu ALICAREA, la care se utilizeaza in locul nisipului, alice din fonta sau otel. Prin alicare se obtin in general rugozitati mai mari decat prin sablare, datorita dimensiunilor alicelor in comparatie cu dimensiunile particulelor de nisip.

FILETAREA CU BAVURI : Se utilizeaza la suprafetele cilindrice si consta in taierea unui filet triunghiular dintr-o singura trecere, fixand cutitul cu varful sub linia (axa) varfurilor strungului, distanta D in figura 5.13, pentru producerea voita de vibratii si deci bavuri. Adancimea si pasul filetului, precum si dezaxarea la prelucrare, sunt functie de marimea piesei si de grosimea stratului ce urmeaza a fi depus. Filetul taiat poate fi apoi randalinat, obtinandu-se suprafata reprezentata in partea dreapta a figurii 5.13, suprafata ce asigura o mai buna aderenta pentru stratul depus prin metalizare.

Avem aici ca dezavantaj posibilitatea scaderii rezistentei la oboseala a piesei respective, datorita efectului de crestatura.

Procedeul este greu de aplicat suprafetelor dure ce sunt centrate si calite. Putem realiza in aceste cazuri un tratament termic local de inmuiere a materialului de suprafata prin incalzire cu flacara.

INFASURAREA CU SARMA : Se aplica atunci cand nu este posibila utilizarea filetarii cu bavuri. Dupa eliminarea ovalitatilor sau conicitatilor prin aschiere sau alte tipuri de prelucrare, se infasoara strans sarma, lasandu-se spatii intre spire. Prin metalizarea ulterioara se obtin straturi depuse cu rezistenta mult mai mare decat cea realizata la piesele pregatite prin filetare.

PRELUCRAREA PRIN ASCHIERE :    Se aplica atunci cand grosimea stratului depus va depasi 0,3mm. Prelucrarea consta in practicarea unor canale in forma de coada de randunica sau amplasarea pe suprafata respectiva a unor suruburi cu capul ridicat deasupra suprafetei.

Oricare ar fi procedeul prin care se pregateste o suprafata metalica in vederea metalizarii prin pulverizare, operatia isi pierde eficienta daca suprafata pregatita este atinsa cu grasimi sau impuritati, sau intre pregatire si metalizarea propriu-zisa se lasa un interval de timp mai mare de trei ore. In aceste cazuri, aderenta se compromite datorita prezentei impuritatilor sau a oxizilor ce se formeaza.

2. Instalatii pentru metalizare

Pentru topirea particulelor de metal necesare depunerii prin metalizare, se pot utiliza mai multe tipuri de surse de caldura, dintre care se pot aminti: flacara oxigaz, arc electric, plasma.

A.     Instalatii pentru metalizare cu gaze.

Gazul cel mai frecvent utilizat in astfel de tipuri de instalatii este acetilena, iar uneori propanul sau gazul metan. Materialul de aport se poate gasi sub forma de pulbere sau sub forma de sarma.

Un dispozitiv clasic destinat metalizarii cu flacara oxi-acetilenica si aport de material sub forma de sarma, functioneaza astfel: prin conductele 1 si 2, din figura 5.15, se introduce acetilena si, respectiv, oxigen care se amesteca in camera 3 si ajung la arzatorul 4. Flacara de la capatul arzatorului topeste sarma metalului ce va fi pulverizat 5, iar stropii formati prin topire sunt proiectati cu viteza mare pe piesa 6, de catre jetul de aer sub presiune, dirijat prin conducta 7. Dispozitivul se mentine la o distanta de 10-15 cm de piesa care se acopera, pentru ca forta de proiectare a picaturilor de metal topit sa fie maxima.

O schema mai detaliata pentru arzatorul propriu-zis este prezentata in figura 5.16. Distanta dintre arzator si piesa de reconditionat variaza si functie de marimea particulelor si grosimea stratului ce se doreste a se depune. Un rol important il are de asemenea si uniformitatea miscarii instalatiei fata de piesa.

Atunci cand materialul de aport este sub forma de pulbere, aceasta este antrenata de jetul de aer comprimat, fiind preluata dintr-un mic rezervor.

B. Instalatii pentru metalizare cu arc electric

v

Aceste instalatii utilizeaza de obicei ca material de aport sarma, dar se intalnesc si aparate ce utilizeaza pulberile metalice. Schema principiala a unui cap de metalizare cu arc electric, prezentata in figura 5.17, este compusa din corpul 1, in care se gasesc ghidajele 2, prin care trece sarma electrod 3 si ajutajul pentru aerul sub presiune 4. Intre capetele celor doi electrozi, ce sunt conectati la polii unei surse de curent prin intermediul ghidajelor, se formeaza un arc electric, care datorita temperaturii foarte ridicate, topeste foarte repede materialul sarmei electrod. Aerul sub presiune ce iese prin ajutajul 4, pulverizeaza picaturile de metal topit, dirijandu-le spre piesa de metalizat.

Particulele fine de metal pulverizat, cu dimensiuni de 0,010-0,015mm, se deplaseaza cu viteze cuprinse intre 140-300m/s, aderand la suprafata piesei ce se metalizeaza. In timpul operatiei de metalizare nu este indicat ca temperatura la suprafata piesei sa depasasca 60-70⁰C.

Grosimea stratului metalizat depinde de uzura piesei si de prelucrarile ulterioare la care va fi supusa suprafata respectiva. Astfel, pentru suprafetele convexe, ca de exemplu fusuri, axe, arbori, straturile de metal trebuie sa fie depuse cu o grosime suficienta ca dupa operatiile de prelucrare mecanica finala, dimensiunile piesei sa fie identice cu cele ale unei piese noi. Aceasta grosime optima se calculeaza cu relatia:

[mm], unde,

D - diametrul nominal al piesei, in mm;

d - diametrul piesei dupa pregatirea suprafetei, in mm;

a - adaosul de prelucrare pe raza, (a se vedea tabelul 5.3)

Pentru evitarea formarii fisurilor datorita tensiunilor produse ca urmare a supraincalzirii, metalizarea se va executa in mai multe treceri succesive, grosimea stratului depus la o singura trecere nedepasind 0,5mm.

Pentru micsorarea tensiunilor interne produse ca urmare a fenomenului de contractie a stratului depus, la terminarea metalizarii, suprafetele in cauza se acopera cu pasla sau cu un alt material termoizolant, pentru ca stratul de metal nou depus sa se racesca lent.

3. Prelucrarea pieselor metalizate

In general, aducerea suprafetelor metalizate la forma si dimensiunile pe care piesa le-a avut la montarea initiala se face prin prelucrari mecanice. Aceste prelucrari trebuie sa se execute cu mare atentie, datorita fragilitatii straturilor depuse, existand riscul desprinderii acestora.

Suprafetele cilindrice se prelucreaza prin strunjire si rectificare, sau numai prin rectificare. Se apeleaza foarte rar la rabotare sau frezare din cauza riscului desprinderii straturilor metalizate, ca urmare a aparitiei vibratiilor.

Pentru strunjire se utilizeaza in general cutitele cu placute cu carburi metalice, iar pentru rectificare utilizam pietre cu granulatie mare, pentru evitarea imbacsirii cu praf metalic.

Adaosul de prelucrare se stabileste functie de succesiunea operatiilor de prelucrare ulterioare, marimea lui fiind suma adaosurilor de prelucrare pentru fiecare operatie in parte. Cateva adaosuri de prelucrare orientative sunt prezentate in tabelul 5.3.

Tabelul 5.3.