Устранение микропористостей и микротрещен. Герметизация изделий.

Микропористость в деталях, а так же в отливках, изготовленных методом порошковой металлургии, может приводить к их негерметичности под давлением. Использование технологии герметизации пористости позволяет устранить данный брак.

Надежные методы герметизации

Требования герметизации микропористости современными методами в металлических деталях, отливках, изготовленных методами порошковой металлургии, сварных швов и других пористых материалов вызваны новыми конструкторскими разработками и технологическими процессами. Преимущество в этом направлении отдается вакуумной пропитке, благодаря надежной герметизации пор различных материалов. Этот экономичный способ герметизации пор стал надежным уровнем производственного процесса и важным инструментом проектирования.

Применяемые ранее материалы не устраивали производителей, из-за того, что они не обеспечивали надежной герметизации, загрязняли обрабатываемые детали, имели недостаточно долгий срок службы, а также вызывали опасения по поводу загрязнения окружающей среды.

Благодаря разработке надежных методов герметизации пористые детали, изготовленные методом порошковой металлургии, могут быть надежно загерметизированы, так что теперь, не опасаясь утечки, их можно применять в гидравлических и огнеопасных газовых системах. Полимерное заполнение пор деталей, изготовленных методом порошковой металлургии, в настоящее время является важным подготовительным шагом для нанесения гальванического, лакокрасочного покрытия и других методов чистовой отделки, значительно улучшая эксплуатационные характеристики изделий. Спрос на продукты и услуги по пропитке за последние годы неуклонно возрастает.

Пропитка отливок

В литых деталях и заготовках существуют макропористость и микропористость. В первом случае детали подлежат восстановлению с использованием эпоксидных композиций и шпатлёвок, так как пустоты бывают настолько велики, что воздействуют на структурную прочность и целостность изделия. Микропористость не воздействует на эти параметры и является естественным результатом двух физических процессов, проявляющихся при кристаллизации жидких металлов – усадки и абсорбции газа.

Пропитка отливок предназначена для ликвидации очень мелких пор, невидимых невооруженным глазом. Наличие пористости выявляют подачей сжатого воздуха или других газов в деталь: деталь погружается в воду, и пузырьки воздуха, отделяющиеся от металла, указывают на наличие в нем пор. Даже если дефект не виден невооруженным глазом, его можно обнаружить путем выделения больших воздушных пузырьков или еле заметного потока «пузырьков шампанского». Одно время детали подвергались испытанию под давлением азота 3.3 Н?мм² (475 psi) под водой. Течи были настолько малы, что крошечные пузырьки газа появлялись на стенка деталей и в конечном счете отделялись более чем через 2 мин. Современные методы испытаний на утечку, такие как гелиевые?массовые спектрометры, могут указать на наличие пористости, не обнаруживаемой традиционными методами.

Решающим аргументом в пользу пропитки отливок служит способность пропитанных деталей удерживать жидкость под давлением.

Примеры:

• гидравлические насосы;


• насосы топливных систем;


• рулевые механизмы автомобилей и детали насосов гидравлических усилителей рулей;


• регуляторы;


• фильтры;


• помпы;


• коллекторы;


• головки блока цилиндров;


• карбюраторы;


• корпуса холодильных компрессоров и комплектующие;


• корпуса коробок передач;


• корпуса приборов, работающих под давлением в авиационной технике;


• детали пневматических тормозов автомобилей;


• гидравлические дверные механизмы;


• газометры;

Правильно пропитанные детали остаются герметичными и могут выдерживать нагрузки давления до прочности на разрыв самой отливки.

В некоторых случаях герметизация пор в отливках осуществляется для предотвращения попадания в поры коррозионно-опасных жидкостей, что дает возможность исключить коррозию внутри пор. Если происходит внутренняя коррозия пор, то на поверхности деталей появляются коррозионные пятна даже в том случае, если была проведена противокоррозионная обработка. Пропитка таких деталей поможет предотвратить внутрипористую коррозию.

Быстрорастущие требования к применению пропитки анаэробными смолами деталей, изготавливаемых методами порошковой металлургии, обуславливают расширение механических свойств после пропитки при сверлении, нарезании резьбы, растачивании, обработке на станке или других операциях механической обработки деталей. Пропитка анаэробными смолами, заполняет поры внутри, помогает сохранить режущие кромки инструмента, значительно продлевая срок его службы. Без пропитки режущие кромки инструмента «садятся» в результате ударных нагрузок из-за наличия микропустот в процессе резания металла. Это порождает износ и преждевременный выход из строя инструментов, а также создает большие погрешности при механической обработке. При обработке пропитанных деталей режущий инструмент испытывает значительно меньшие нагрузки, т.к. микропоры заполнены и режим резания равномерный, без ударов. Контрольные испытания на износостойкость инструмента показали, что срок их службы увеличивается в несколько раз, а время на механическую обработку пропитанных деталей, изготовленных методом порошковой металлургии, заметно сокращается. Контрольные замеры таких деталей показали существенное улучшение выдержки допусков деталей и более широкие возможности для статистических методов контроля. Большинство деталей, изготавливаемых методами порошковой металлургии, подвергаются пропитке исключительно для достижения этих преимуществ при механической обработке.

Перед пропиткой отливки нужно полностью очистить и высушить. При механической обработке отливок могут вскрыться внутренние поры, и, следовательно, пропитка возможна только после завершения всех операций по механической обработке: только в этом случае смолы смогут достигнуть всех областей, которые должны быть загерметизиованы.

Когда нужно производить пропитку?

При механической обработке отливок могут вскрываться внутренние поры, и, следовательно, пропитка возможна только после завершения всех операций по механической обработке: только в этом случае смолы смогут достигнуть всех областей, которые должны быть загерметизированы.

Пропитка металлических деталей, изготовленных методами порошковой металлургии, должны производиться после спекания, но перед любыми заключительными операциями. На этой стадии поры обычно полностью открыты и могут быть полностью заполнены пропиточной смолой. Последующая механическая обработка или операция по окончательной обработке смогут быть проведены более качественно.

Гальванизирование, нанесение лакокрасочных покрытий или другие операции по окончательной обработке как отливок, так и деталей, изготовленных методами порошковой металлургии, должны выполняться только после полного завершения процесса пропитки и отверждения герметика. Различные операции по очистке и травлению, обычно применяемые при окончательной обработке, на отвержденную смолу в пропитанных деталях не оказывают воздействия. Даже использование сильных кислот в операциях по чистовой обработке не оказывает влияния на пропиточный состав при их кратковременном воздействии.

Технологические процессы

Для пропитки деталей могут использоваться различные методы. Выбор конкретного метода зависит от применяемой смолы и требований, предъявляемых к деталям. Сухой вакуум/давление: самый медленный и наиболее сложный метод вакуумной пропитки. Для описанного ниже вакуумного цикла пропитки требуется два бака: один, который содержит смолу, и второй, в котором пропитываются детали:

• Создать в баке с деталями вакуум, чтобы из пор удалить воздух.


• Подать смолу из первого бака в бак с деталями и затопить детали продуктом, по-прежнему под вакуумом.


• Сбросить вакуум и подать в бак с деталями давление при помощи сжатого воздуха.


• Сбросить давление и слить смолу в первый резервуар.


• Вынуть детали, промыть и выполнить следующие технологические операции.

Вышеуказанный метод традиционно используют для пропитки герметиками с высокой вязкостью. Этот метод иногда применяется с использованием современных уплотнителей, если поры деталей слишком малы, а требования к герметизации необычайно высоки.

Методы пропитки с применением влажного вакуума/давления:

для применения этого метода требуется только один бак. Детали погружаются в смолу, которая остаются в баке в течение всего времени обработки. И детали, и герметик одновременно подвергаются вакуумированию с последующей подачей давления сжатого воздуха:

• Создать в баке вакуум, чтобы из пор деталей удалить воздух.


• Сбросить вакуум и подать в бак давление сжатого воздуха.


• Сбросить давление.


• Вынуть детали. Промыть и выполнить следующие технологические операции.

Использование метода пропитки с применением «влажного вакуума/давления» иногда рекомендуется для обработки отливок с очень маленькими порами и для металлических деталей, изготовленных методами порошковой металлургии, с высокой плотностью.

Метод пропитки с применением влажного вакуума:

Метод пропитки с применением влажного вакуума является самым простым и самым быстрым среди методов вакуумной пропитки Он подобен методу с применением «влажного вакуума/давления» за исключением того, что в бак не подается давление. Вместо этого, после стадии вакуумирования бак просто подвергается постоянному обдуву атмосферным воздухом. Проникновение герметика внутрь деталей происходит под действием атмосферного давления. Пропиточная смола заполняет поры металла под действием разряжения, созданного вакуумом:

• Создать вакуум, чтобы удалить воздух из пор.


• Сбросить вакуум, провентилировать бак при атмосферном давлении.


• Дать возможность деталям в течение короткого времени пропитаться поступающей смолой.


• Вынуть детали. Промыть и выполнить следующие технологические операции.

Метод пропитки с применением влажного вакуума является наиболее широко распространенным способом. Простота и быстрота этой технологии, наряду с ее низкой стоимостью, в большинстве случаев служит решающим фактором выбора в ее пользу.

Технология пропитки анаэробными герметиками, отверждающимися при комнатной температуре.

• Пропитать детали, используя один из вышеуказанных методов.


• Использовать центрифугу для вращения корзины с деталями, не вынимая ее из бака для пропитки.

Это дает возможность удалить пропиточную смолу с большинства поверхностей деталей и возвратить герметик в емкость. Данная операция не только позволяет очистить детали от герметика, но и сокращает его расход до минимума.

Этот метод является наиболее эффективным для удаления излишка герметика с поверхностей деталей, причем он не сопряжен с риском их повреждения. Так как эта процедура выполняется внутри пропитываемого бака, то на ее выполнение затрачивается очень непродолжительное время.

• Переместить корзину с деталями из центрифуги в вибратор и загрузить ее в промывочный бак. Вибратор используется для встряхивания деталей при промывке. При этом также может быть использован сжатый воздух. Промывка деталей происходит в простой воде.


• Окончательная промывка деталей осуществляется в баке с водой при температуре 40-50°С. При этом вода быстро испаряется с поверхностей деталей, извлеченных их бака.

Детали, пропитанные анаэробным герметиком, могут подвергаться дальнейшим операциям сразу же после извлечения из бака окончательной промывки; исключение составляет проверка под высоким давлением, в этом случае необходимо выдержать время, достаточное для полного отверждения герметика. Период отверждения продукта обычно продолжается около двух часов, в то же время полная полимеризация герметика может быть достигнута за счет увеличения времени выдержки на этапе завершающей промывки до 20 минут при температуре 40-50°C.

Технология пропитки герметиками, отверждающимися при повышенной температуре

• Первые три этапа аналогичны процедуре обработки продуктом


• Поместить корзину с деталями в полимеризационный бак с горячей водой. Время выдержки должно быть достаточным, чтобы смола могла полимеризироваться внутри детали. Продукт отверждается в течение пятнадцати - двадцати минут при температуре 75-90 ^oC, но, учитывая время прогрева детали до этой температуры, необходимо более продолжительное время. Обычно для этого процесса достаточно тридцати минут.

Примечание: после извлечения деталей из бака с горячей водой необходимо их охладить. Испытания на герметичность можно проводить только после того, как детали остынут. В бак с горячей водой может быть добавлен коррозионный ингибитор, что позволяет обеспечить защиту деталей, которые во влажном состоянии могут легко коррозировать.