УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОНАСОСОВ ЭЛЕКТРОДУГОВЫМ НАПЫЛЕНИЕМ

№73-1,

Технические науки

Повышение качества изготовления агрегатов электронасосных центробежных скважинных для воды имеет важное народно-хозяйственное значение. Описываемый в работе агрегат состоит из центробежного насоса и погружного электродвигателя.

Похожие материалы

Повышение качества изготовления агрегатов электронасосных центробежных скважинных для воды имеет важное народно-хозяйственное значение. Агрегат состоит из центробежного насоса и погружного электродвигателя.

Электродвигатели с высокими эксплуатационными характеристиками обеспечивают бесперебойную и эффективную работу электронасосов.

На рис. 1 показана часть электронасоса с электродвигателем.

Электродвигатель погружной: 1 — ротор; 2 — статор; 3 — подпятник; 4 — щит подшипниковый; 5 — пята; 6 — днище; 7 — шпонка; 8 — шпилька; 9 — гайка; 10, 11 — шайбы; 12 — кольцо уплотнительное; 13 — пробка; 14 — штифт; 15 — подшипник резинометаллический; 16 — втулка ротора; 17 — кольцо защитное; 18 — кольцо балансировочное из сплава
Рисунок 1. Электродвигатель погружной: 1 — ротор; 2 — статор; 3 — подпятник; 4 — щит подшипниковый; 5 — пята; 6 — днище; 7 — шпонка; 8 — шпилька; 9 — гайка; 10, 11 — шайбы; 12 — кольцо уплотнительное; 13 — пробка; 14 — штифт; 15 — подшипник резинометаллический; 16 — втулка ротора; 17 — кольцо защитное; 18 — кольцо балансировочное из сплава

Роторные втулки изготовляют из стали 12ХН10Т или 40Х13. Зазор между поверхностью втулки и внутренней поверхностью подшипника не более 0,15 мм. При увеличении зазора в результате износа подшипника скольжения через зазор может проходить часть потока жидкости, прокачиваемой насосом. Изнашивание поверхности роторной втулки носит абразивный характер за счет абразивных включений, находящихся в потоке жидкости.

Кроме того, имеются факторы внешней среды: влага, резкая смена температуры, агрессивные газы и аэрозоли, контакты с морской водой и щелочными растворами.

В данной работе предлагается в конструкции электродвигателя (рис. 1) вместо втулки 16 на поверхность ротора 1 под подшипником 15 нанести покрытие из металла методом электродугового напыления [4].

Явления, которые происходят при образовании металлизированных покрытий, вследствие многообразия факторов, влияющих на металлизацию, имеют сложный характер. Мельчайшие частицы расплавленного металла или сплава увлекаются воздушной струей со скоростью до 200 м/сек. Вследствие большой скорости полета эти частицы достигают поверхности покрываемой детали в жидком или пластическом состоянии. Попадая на металлизируемую поверхность, частицы деформируются и принимают форму чешуек, которые нагромождаются друг на друга, образуют покрытие слоистого строения.

Поскольку в процессе металлизации имеют место плавление и диспергирование металла, а образование покрытия происходит путем следующих друг за другом ударов частиц с сильным их деформированием, строение напыленных покрытий является весьма своеобразным.

Летящие в металло-воздушной струе частицы металла в момент удара их о поверхность расплющиваются, и их размеры в направлении, перпендикулярном к направлению полета, сильно увеличиваются, а в направлении, совпадающем с направлением полета, уменьшаются. В результате покрытие складывается как бы из чешуек, перекрывающих друг друга

Металлизация распылением является одним из способов нанесения покрытий. Принцип этого метода упрочнения основан на непрерывном плавлении металла в виде проволоки или порошков при помощи металлизационных аппаратов и распыления его на специально подготовленную поверхность. Источником плавления материалов в современных металлизационных аппаратах служит электрическая дуга.

Электродуговое покрытие производилось с применением электродугового металлизатора ЭДМ-5М, токарного станка и сварочного выпрямителя типа ВДУ-600. В качестве наплавочного материала использовалась порошковая проволока диаметром 2 мм марки 40Х13. С целью обеспечения прочности сцепления напылительного материала с поверхностью ротора на последней нарезалась «рваная» резьба глубиной 3 мм и шагом 1,5 мм с последующей струйно-коррундовой обработкой до получения сплошного матового состояния поверхности. После этого осуществлялось нанесение покрытия на металлизаторе ДМ-5М.

Металлизация выполнялась способом колебания металлизатора по всей ширине шейки ротора.

Частота колебаний — 20 колеб/мин, дистанция металлизации — 110–120 мм, ток — 230 А, частота вращения вала — 200 об/мин, скорость линейного перемещения металлизатора (подача) — 1 мм/об (0,2 м/мин).

Покрытие толщиной Øном + 1,0 мм (припуск на обработку) наносилось за 2 прохода. Металлизированные шейки ротора обрабатывались точением с последующим шлифованием или алмазным выглаживанием до номинального размера.

На рис. 2 показана микрофотография продольного разреза «рваной» резьбы шейки ротора с нанесенным покрытием, а на рис. 3 — микрофотография продольного разреза покрытия во впадине резьбы.

Поскольку в процессе металлизации имеют место плавление и диспергирование металла, а образование покрытия происходит путем следующих друг за другом ударов частиц с сильным их деформированием, строение напыленных покрытий является весьма своеобразным.

Микрофотография продольного разреза шейки ротора с нанесенным покрытием: 1 — металл; 2 — покрытие. Ув. ×50
Рисунок 2. Микрофотография продольного разреза шейки ротора с нанесенным покрытием: 1 — металл; 2 — покрытие. Ув. ×50

Летящие в металло-воздуншой струе частицы металла в момент удара их о поверхность расплющиваются и их размеры в направлении, перпендикулярном к направлению полета, сильно увеличиваются, а в направлении, совпадающем с направлением полета, уменьшаются. В результате покрытие складывается как бы из чешуек, перекрывающих друг друга (рис. 3). Частицы располагаются в зависимости от микропрофиля металлизируемой поверхности.

Проведенные исследования по упрочнению деталей электронасосов электродуговым напылением показали возможность замены дорогостоящих сталей 40Х13 и 12Х18Н10Т на более дешевую сталь 45 с металлизационным покрытием.

Микрофотография продольного разреза покрытия во впадине резьбы: 1- металл; 2 — покрытие. Ув. × 50
Рисунок 3. Микрофотография продольного разреза покрытия во впадине резьбы: 1- металл; 2 — покрытие. Ув. × 50

Список литературы

  1. Насосы: каталог-справочник / Д.Н. Азарх, Н.В. Попова, Л.П. Монахова; ВНИИгидромашиностроение. – Изд. 3-е, испр. – М.: Л.: Машгиз (Ленингр. отд-ние), 1960. – 552 с.
  2. Насосы: справ. пособие / К. Бадене. и др. пер. с нем. В.В. Малюшенко, М.К. Бобка. – М.: Машиностроение, 1979. – 502 с.
  3. Насосы и компрессоры – М.: Недра, 1974. – 296 с.
  4. Сонин В.И. Газотермическое напыление материалов в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1973. – 152 с.