03 марта 2016г.
Газодинамический сверхзвуковой способ напыления покрытий разработан на основе открытого в 80-х годах 20-го века эффекта закрепления твердых частиц, движущихся со сверхзвуковой скоростью, на поверхности при соударении с ней [1].
Суть газодинамического напыления (ГДН) состоит в том, что мелкие металлические частицы, находящиеся в твердом состоянии, ускоряются сверхзвуковым газовым потоком до скорости несколько сотен метров в секунду и направляются на восстанавливаемую поверхность детали. Сталкиваясь с поверхностью в процессе высокоскоростного удара, частицы закрепляются на ней, формируя сплошное покрытие. При этом частицы порошка обычно имеют температуру значительно ниже температуры их плавления. [1,2]
Следует отметить, что в наиболее распространенных газотермических способах напыления покрытий необходимо, чтобы падающие на основу частицы имели высокую температуру, обычно выше температуры плавления материала. При газодинамическом напылении, это условие не является обязательным, что и обуславливает ее уникальность. В данном случае с твердой основой взаимодействуют частицы, находящиеся в нерасплавленном состоянии, но обладающие очень высокой скоростью [3,4].
Типичная структура покрытия, сформированного ГДН, представлена на Рисунке 1.
Ниже представлены результаты исследования адгезии покрытий, сформированных ГДН на алюминиевом сплаве АК7ч .
Для нанесения порошковых материалов на образцы использовали комплект для сверхзвукового газодинамического напыления «ДИМЕТ-403» (Рисунок
2), разработанный и изготовленный в Обнинском центре порошкового напыления.
Прочность сцепления покрытий
определяли штифтовым методом.
Образцы изготавливали из алюминиевого сплава
АК7ч. При напылении покрытий
использовали порошок марки А-80-13 ТУ 1791-011- 40707672-00.
Исследования адгезии
напыленных покрытий в зависимости от температуры нагрева
воздуха в напылительном блоке установки
(Рисунок 3) показали,
что с увеличением температуры адгезионная прочность покрытий снижается.
Это объясняется тем, что с увеличением температуры воздуха
увеличивается термодинамическая активность напыляемых частиц. Поэтому, закрепляться на поверхности будут не только частицы, обладающие достаточной
кинетической энергией
для этого, но и частицы с меньшей кинетической энергией,
но с большей температурой. Подобное взаимодействие приводит к увеличению эффективного использования напыляемого материала, с одновременным снижением адгезии
покрытия. Из Рисунка 3 видно, что максимальная прочность сцепления
покрытий с основой достигается при нагреве воздуха в напылительном блоке около 200 0С. Однако, при данной температуре наблюдается низкий коэффициент использования порошкового материала
(4-8%). При увеличении температуры нагрева воздуха
в напылительном блоке до 400 0С коэффициент использования порошка достигает 12-15%. Следовательно, наиболее рациональным температурным режимом будет являться режим, обеспечивающий нагрев воздуха
в напылительном блоке установки «ДИМЕТ-403» около 400 0С.
На проведенных исследованиях для установки ГДН «ДИМЕТ-403» можно рекомендовать следующий температурный режим
напыления порошкового материала А-80-13:давление воздуха
в напылительном блоке 0,6…0,7 МПа; температура нагрева
воздуха в напылительном блоке
– 400 0С; фракция порошка А-80-13 – 40 мкм;
При формировании покрытий на указанных
режимах ГДН прочность
их сцепления с основой составит
на алюминиевом
сплаве АК 7ч – 55…63 МПа.
Данная технология может успешно реализовываться при восстановлении посадочных поверхностей под подшипники корпусных
деталей, герметизации трещин блоков двигателей, радиаторов и испарителей холодильников, автокондиционеров, теплообменников.
Список литературы.
1.
Клюев, О.Ф. Оборудование «ДИМЕТ» для нанесения металлических покрытий. [Текст]
/ Клюев О.Ф., Каширин А.И., Буздыгар Т.В.,
Шкодкин А.В. // Сборник
материалов Международной научно-технической конференции «Надежность и ремонт машин». В 3-х томах. Т.2-«Материалы, технологии и оборудование для восстановления, упрочнения
и изготовления деталей машин и инструмента».– Орел:
Изд-во ОрелГАУ, 2004. – С. 11-15.
2.
Кузнецов Ю.А. Комбинированная
ресурсосберегающая технология восстановления и упрочнения деталей машин и оборудования АПК // Вестник
ОрелГАУ. №1(22). – 2010. – С. 6-8.
3.
Кузнецов Ю.А., Гончаренко В.В.
Технологии высокоскоростного напыления.
Техника и оборудование для села. №8 (194).–
2013. – С. 40-45.
4.
Кузнецов Ю.А., Гончаренко В.В. Технологические аспекты использования сверхзвукового газотермического напыления.
Науковi нотатки. //
Мiжвузiвський збiрник
(за
галузями знань «Машинобудування та
металлообробка»,
«Iнженерна механiка», «Металургiя та матерiалознавство»). Випуск 33. – Луцьк: ЛНТУ, 2011. – С.100-103.