CC BY
77
УДК 621.824.004.67
Р. А. Лиджи-Горяев Астраханский государственный технический университет
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДГЕЗИОННЫХ СВОЙСТВ ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫ1ТИЙ
В процессе работы деталей, восстановленных методом газотермического напыления, одним из основных свойств, определяющих качество напыления, является адгезионное.
В [1, 2] показано, что прочность связи при напылении является сложной функцией:
оа = /(Т ■ тк ■ Р) , (1)
где Тк - температура в контакте частица - основа;
тк - длительность удара и затвердевание частиц;
Р - давление, развивающееся при ударе.
Варьируя различные факторы процесса напыления (рис. 1), можно достичь высокой адгезионной способности, которая позволит продлить ресурс работы восстанавливаемой детали.
Предварительный подогрев
_ Повышение энергии частиц
Скорость частиц
Перегрев частиц (термическая активация).^-
Экзотермические
реакции
Устройство для нанесения покрытия (плазмотрон)
Конструкция
плазмотрона
Подогрев в процессе напыления
Нагрев в процессе напыления
Активизация поверхности механическими и химическими методами
Струйная
обработка
Нанесение
подслоев
Рис. 1. Способы повышения адгезии
Однако отметим, что ряд моментов, таких как генерация плазмы, формирование струи, инжекция частиц, влияние газовой динамики плазменной струи на свойство покрытий различных материалов: карбидов, покрытий из керметов и т. д. и т. п., требуют дальнейшего изучения, что, в свою очередь, приведет к расширению применения данного метода.
Можно также отметить, что наряду с перечисленными проблемами существует такая, как само определение адгезионных свойств (прочности связи) напыляемой поверхности с основной (восстанавливаемой поверхностью).
При анализе различных методов [3-5] проверки адгезионной прочности плазменного покрытия было выявлено, что тот или иной метод является либо технологически трудным при изготовлении приспособления, либо не подходит по различным параметрам. Выходом из сложившейся ситуации явилось создании оптимального приспособления (рис. 2).
Рис. 2. Оптимизированное приспособление для определения адгезионных
свойств покрытий:
1 - покрытие (напыленное); 2 - шайба (цилиндрической формы); 3 - винт;
4 - штифт; 5 - металлическая пластина; 6 - гайка; 7 - шпилька
Новизна данного приспособления заключается в следующем.
Во-первых, винты 3, после удаления позиций 5, 6, 7, выступают на расстояние, достаточное, чтобы служить симметричными опорами на стакане под напыление, что по сравнению с приспособлением, представленным в РД 5.9910-91 [5] (рис. 3), намного упрощает процесс напыления.
Во-вторых, представленное приспособление может применяться неоднократно, так как удаление покрытия 1 и небольшой части позиций 2,
4 резцом позволяет наносить покрытие заново и проверять его на адгезионную прочность. Это означает, что при приложении усилия разрушения к металлическим пластинам 5 при помощи испытательной машины произойдет отрыв позиции 4 от позиции 1. Зафиксировав значение усилия при этом и поделив его на площадь позиции 4, получаем значение адгезионной прочности
оа = Р/5,
(2)
где Р - усилие разрушения, МПа;
S - площадь позиции 4, см2 [5].
Испытания данного приспособления были проведены согласно [5, 6], результаты представлены в таблице, по три образца на каждый режим напыления, с применением реплики 23 (матрицы планирования эксперимента).
Кроме того, были проведены проверочные испытания согласно [6] (РД 55.9910-91), результаты которых подтвердили данные, представленные в таблице, с погрешностью £ < 3 %. На данное приспособление на сегодняшний день подготовлены документы на полезную модель.
Рис. 3. Приспособление для определения адгезионных свойств покрытий согласно
РД 5.9910-91:
1 - покрытие (напыленное); 2 - шайба; 3 - штифт
Функция откликов в зависимости от переменных факторов, при напылении материала 65Г (ГОСТ 1071-81) по подслою ПГ-Ю5-Н (ТУ-14-22-76-95)
Переменные факторы Функция отклика
№ п/п Расход газа, Q, м3/ч Дистанция напыления, L, м Скорость подачи, V, м/мин Прочность на разрыв, МПа У31 У32 У33 Y
Х1 Х2 Х3 У3
1 (-)*0,03 (-) 0,1 (+) 1,4 15,8 15,6 15,8 16,0 15,8
2 (+) **0,05 (-) 0,1 (-) 1,2 21 22 19 22 21
3 (-) 0,03 (+) 0,14 (-) 1,2 14 15,1 12,2 14,7 14
4 (+) 0,05 (+) 0,14 (+) 1,4 17,5 19,9 15,9 16,7 17,5
5 (-) 0,03 (-) 0,1 (-) 1,2 15,2 14,9 16,6 14,1 15,2
6 (+) 0,05 (-) 0,1 (+) 1,4 19,3 19,3 20,7 17,9 19,3
7 (-) 0,03 (+) 0,14 (+) 1,4 14,5 15,2 13,7 14,6 14,5
8 (+) 0,05 (+) 0,14 (-) 1,2 18,7 19,0 17,9 19,2 18,7
(-) - минимальный уровень переменных факторов; (+) - максимальный
уровень переменных факторов.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Быковский Ю. А. Неволин В. Н. Фоминский В. Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. - М.: Энергоатомиздат, 1989.
2. Борисов Ю. С. Газотремические покрытия из порошковых материалов. - Киев: Наук. думка, 1987.
3. ГОСТ 14760-69. Определение прочности сцепления покрытия.
4. ОСТ 5.6610-83. Нанесение покрытий методом плазменного напыления.
5. РД 5.9910-91. Покрытия антифрикционные, износостойкие, коррозионностойкие, нанесение покрытий методом плазменного напыления.
6. ГОСТ 27609-88. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Основные положения и требования к проведению и нормативно-техническому обеспечению.
Получено 15.02.05
DETERMINATION OF ADHESIVE PROPERTIES OF PLASMA COATINGS
R. A. Lidji-Goryaev
While analyzing different methods of checking adhesive strength of plasma coating it was found out that this or that method is either technologically difficult or doesn’t fit various parameters.
There was found the way out as an optimal device for determining adhesive properties of plasma coatings. Technical documents for a profitable model have been prepared.
