Вакуумно-дуговая очистка изделий типа тел вращения

18 Сентября 2012

Описан малоприменяемый на практике метод очистки деталей от загрязнений. Метод может быть использован для обработки деталей перед восстановительной наплавкой, напылением и другими операциями.

В машиностроении, в инструментальном и других производствах возникает необходимость в локальной очистке изделий типа тел вращения перед нанесением клеевых, резиновых, защитных, износостойких и других видов покрытий, перед сваркой, пайкой и др.
Использование традиционных технологий не всегда возможно и не всегда эффективно. В этой связи представляет интерес использование вакуумно-дуговой очистки, которая позволяет получить принципиально новый уровень свойств и прошла промышленную апробацию — внедрена установка для электродуговой очистки длинномерных изделий [А. с. 690689 СССР]. В настоящее время вакуумно-дуговой очисткой занимаются в нашей стране и за рубежом.
Для испытания вакуумно-дуговой очистки различных изделий разработаны три типа установок — с вращением изделия при неподвижной дуге (рис. 1), с вращением дуги вокруг изделия (рис. 2) и с неподвижными дугами для электродуговой очистки длинномерных изделий.
На рис. 3 показан внешний вид изделий после локальной вакуумно-дуговой очистки: изделия 1, 2, 3, 4, 5 обрабатывали на установке, изображенной на рис. 1, а изделие 6 — на установке, изображенной на рис. 2.
Установлено, что время очистки зависит от уровня мощности дуги, например: при локальной очистке прутка из стали 30 диаметром 16 мм при мощности дуги 1,8 и 0,5 кВт время очистки составило соответственно 3 и 10 с.
Учитывая неглубокий вакуум (форвакуум), время достижения рабочего давления с момента включения вакуумного насоса может составлять несколько минут. Средний расход энергии на очистку составляет 0,8... 1,2 кВт • ч/м².
Шероховатость поверхности Ra после очистки зависит в основном от физических свойств материала изделия, исходного состояния поверхности перед очисткой, уровня подводимой энергии дуги, цели обработки и может изменяться от десятых долей микрометра до десятых долей миллиметра.
После очистки на номинальном режиме калиброванных прутков из углеродистых сталей диаметром 8...20 мм уровень Ra, как правило, не превышал 2 мкм. Например, для прутка из стали 30 диаметром 12 мм значение Ra увеличилось с 0,38 до 1,14 мкм. Шероховатость Ra горячекатаного металла того же сортамента после вакуумно-дуговой обработки на номинальной мощности составляла 3...5 мкм.
Показана возможность обнаружения закатанных поверхностных дефектов, например трещин, волосовин, а также возможность ликвидации некоторых неглубоких дефектов типа рисок и волосовин после вакуумно-дуговой очистки.
Можно обрабатывать изделия, как с ровной, так и с рельефной поверхностью, например, в виде накатки (см. рис. 3, 5). При этом очищаются и углубления накатанной поверхности. Наличие отверстия в центре изделия для его крепления необязательно. Возможно крепление изделия другим способом, например прижатием с двух сторон. Для повышения производительности целесообразна загрузка изделий в виде кассет.

На одном изделии можно создать несколько зон очистки различной формы, в том числе с различной шероховатостью, на которые можно наносить различные покрытия (рис. 4).
Данные исследования подтвердили также наличие явления пассивации поверхности стальных образцов, которые в сухих условиях не подвергались коррозии в течение нескольких месяцев и даже лет.
Для вращения дуги в установке, представленной на рис. 2, необходимо минимальное значение напряженности магнитного поля, равное 8 • 10³ А/м.

В.П. Терехов
Журнал «Ремонт, восстановление, модернизация», № 8, 2004 г.