Штучний супутник землі

Для забезпечення стабільної роботи супутника в умовах різких теплозмін, коли діють циклічні термічні навантаження з перепадом температур 415 °С, на верхню оболонку супутника

Рис. 40.1. Штучний супутник «Експлорер»

напиляють захисні покриття з окислу алюмінію. Вони являють собою 8 подовжніх смуг, розташованих через рівні інтервали (рис. 40.1). Напилювання проводять прутковим газополуменевим методом. Площа напиленого покриття становила 25 % від площі оболонки. Покриття з окислу алюмінію навперемінно то нагромаджує, то випромінює теплоту, що дозволяє підтримувати в приладовому відсіку супутника температуру в межах 10 – 30 °С і забезпечувати нормальні умови роботи для чутливих електронних приладів.

Окисел алюмінію використовують також для напилювання на головні обтічники ракет.

Сопла реактивних двигунів і ракет

Рис.40.2. Двигун ракети

На рис. 40.2 показаний ракетний двигун (ракети Белл Аджена), на сопло якого прутковим газополуменевим напилюванням нанесене покриття з окислу алюмінію, а на рис. 40.3 конус сопла реактивного двигуна з покриттям, отриманим напилюванням окису алюмінію, двоокису цирконію.

Рис. 40.3. Ракетний двигун з напиленим покриттям з окислу алюмінію

Рис. 40.4. Розтруб сопла реактивного двигуна

з напиленим покриттям з окислу алюмінію

Для захисту графітового сопла першого рівня ракети «Полярис» його напиляли карбідом вольфраму. Покриття з карбіду вольфраму витримувало ерозійний вплив швидкісних газоподібних продуктів згоряння твердого палива, температура яких досягала 3315 °С. Термін служби сопла із захисним покриттям більше ніж в 100 разів перевищив термін служби сопла без покриття.

Для зміцнення покриття і підвищення його зчеплення з основою (поверхнею сопла) напилювання проводили за допомогою арматури, що являє собою дротяні сітки з корозійностійкої сталі (рис 40.4), які встановлювали за допомогою пайки або контактного зварювання. На сітку напиляли товстий шар покриття з окислу алюмінію або двоокису цирконію. Після напилювання покриття не піддавали іншим видам обробки.

На рис. 40.5 зіставлені теплоізоляційні властивості різних покриттів товщиною 1,27 мм, напилених на пластини зі сплаву N-155 (0.1 % C, 1.5 % Mn, 0.5 % Si, 21,3 % Cr, 20,0 % Ni, 20.0 % Co, 1.0 % Nb + Ta, 2.5 % W,3.0 % Mo, 0.15 % N). При випробуваннях напилені покриття нагрівали киснево-ацетиленовим полум’ям до температури 1150 °С протягом 30 c. За цей час температура пластин з покриттям з окислу алюмінію і двоокису цирконію була приблизно на 220 °С нижче за температуру пластини без покриття. У сталому режимі

Р ис. 40.5. Теплоізоляційні властивості покриттів напилених на сплав N-5

1 – без покриття, 2 – покриття Al₂O₃ товщиною 0,89 мм, 3 – покриття із ZrO₂

товщиною 0,89 мм, 4 – арміроване покриття товщиною 3,45 мм

температура цих пластин була нижче за температуру пластини без покриття на 55 °С. Температура пластин, захищених покриттям, армованим металевою сіткою, після 40 c нагріву була на 720 °С нижче за температуру пластин без покриття, а в сталому режимі нагріву на 280 °С. Звідси видно, що покриття володіють хорошими теплоізоляційними характеристиками.

Деталі авіаційних двигунів

Для підвищення зносостійкості, жаростійкості і ерозійної стійкості деталей авіаційних реактивних двигунів застосовують різні типи напилених покриттів. Широко використовують напилювання при капітальному ремонті двигуна для відновлення зношених деталей. На лопатки компресора, на поверхні валів, які сполучаються з підшипником, покриття наносять детонаційним методом з карбіду вольфраму, що містить 30 % кобальту. Товщина покриття 0,08 — 0,13 мм. Після напилювання поверхню шліфують до 8-го класу шорсткості. Вартість нового компресора становить 3000 доларів, а ремонт напилюванням зношеного — 200 доларів.

Запитання

для самоперевірки

до розділу «Технологія нанесення,

обробки та контролю газотермічних покриттів»

1. Які вимоги ставляться до порошкових матеріалів, що використовуються в ГТН?

2. Які основні методи підготовки поверхні деталі до напилення з метою очищення від іржи, бруду та жиру?

3. Які методи активації поверхні деталі, на котру наноситься покриття?

4. Які параметри впливають на вибір режимів нанесення газотермічних покриттів?

5. Які методи механічної обробки газотермічних покриттів?

6. Як вибирають шліфувальні круги та режими обробки газотермічних покриттів?

7. У чому полягають особливості шліфування газотермічних покриттів?

8. Які найбільш поширені методи контролю якості газотермічних покриттів?

9. Які методи контролю якості механічної обробки покриттів?

10. Які основні методи безпеки слід використовувати при нанесенні газотермічних покриттів?