CC BY
57Решетнеескцие чтения. 2015
УДК 629.78.002.3
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ НА ТЕРМОСТОЙКОСТЬ ПОКРЫТИЯ
Р. В. Алякрецкий, М. Ю. Карчебный, С. А. Зоммер, А. В. Гирн, А. Е. Михеев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: ankain-romario@yandex.ru
Проведены работы по нанесению покрытий на сталь методом плазменного напыления. Получены зависимости характеристик термостойкости покрытий от технологических параметров.
Ключевые слова: плазменное напыление, газотермическое напыление, защитные покрытия.
RESEARCHING PLASMA SPRAYING CONDITIONS ON COATING HEAT-RESISTANTCE
R. V. Alyakretsky, M. Yu. Karchebnyy, S. A. Zommer, A. V. Girn, A. E. Miheev
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: ankain-romario@yandex.ru
The research presents steel coating by plasma spraying. The authors study the dependence of the coating characteristics on process parameters.
Keywords: plasma spraying, gas-thermal spraying, protective coatings.
Достижение высокого качества машин и агрегатов, выпускаемых промышленностью с минимальными ценами, невозможно без применения наиболее прогрессивных, экономически выгодных технологических методов. В большинстве случаев современные машины эксплуатируются в жестких условиях контактирования с высокотемпературными газовыми потоками, агрессивными газами и абразивными веществами, вызывающими интенсивный износ или коррозию. В связи с этим возникает необходимость применения специальных способов обработки, обеспечивающих радикальное повышение износостойкости, жаропрочности, коррозионной стойкости и других свойств рабочей поверхности материалов [1].
Увеличение срока службы деталей машин можно обеспечить путем нанесения на поверхности этих деталей покрытий, обладающих необходимым уровнем эксплуатационных свойств.
Существует большое количество химических, гальванических и физических методов нанесения покрытий. Особый интерес в последнее время вызывают плазменные методы нанесения покрытий различного функционального назначения. Высокая производительность, простота технологии, относительно низкая себестоимость нанесения покрытия, экологическая чистота процесса, возможность обработки деталей различной конфигурации и габаритов позволяют использовать плазменное напыление во многих областях техники.
Использование плазменных технологий в машиностроении, в ракетостроении и космической технике, добывающих отраслях промышленности, в цветной металлургии вызывает в настоящее время повышенный интерес [2].
Высокие температура и скорость струи делают возможным напыление покрытий из любых материалов, не диссоциирующих при нагреве, без ограничений по температуре плавления. Плазменным напылением получают покрытия из металлов и сплавов, оксидов, карбидов, боридов, нитридов и композиционных материалов [1-5].
Несмотря на широкое внедрение технологии плазменного напыления, актуальной является задача исследования структуры и свойств покрытий, полученных из порошков различного состава. В связи с этим были проведены исследования термостойкости образцов с покрытиями, полученными методом плазменного напыления.
Для изготовления образцов был использован листовой прокат стали 12Х18Н10Т толщиной 3 мм, который нарубали на прямоугольные образцы размером 100^50 мм. Снятие плакированного слоя проводилось с помощью пескоструйной машины.
Формирование покрытий проводили на трех порошках: 1) А1203 (60 %) + №Сг (40 %) (кермет), 2) АЬОз (99 %), 3) гг02 (99 %) при следующих режимах: сила тока (I) - 200...300 А; напряжение 80 В; продолжительность напыления - 10 мин; расход газа (аргон) - 0,9 м3/час. Покрытия наносились на установке УПУ-3Д.
При изучении нанесенных покрытий была выявлена зависимость толщины покрытия от технологических параметров. Толщину контролировали толщиномером ТТ260 и на оптическом микроскопе №орИо1 32.
Металлографический анализ показал, что покрытия получились равномерными и тонкими, что способствует хорошей адгезионной прочности и теплоизоляции.
Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты
to
50
10
!
ш
го
1
V к /
V
ч. i__ ti нт
0 $
_.0 т 200 300 400 № 600
Зависимость термостойкости от толщины напыленного покрытия: 1 - покрытие Д1203; 2 - подслой Д1203+№Сг, покрытие Д1203; 3 - подслой МСг, Д1203+№Сг, покрытие А12Оз
Установлено, что при увеличении силы тока и времени обработки увеличивается толщина покрытий.
Испытания на термоциклирование проводились путём нагрева в электропечи 8М0Ь 30/130 и последующего резкого охлаждения в воде. Образцы нагревались до температуры 1 000 Со. Количество циклов, которое выдержал образец, характеризует его термостойкость. Результаты испытаний на термостойкость методом термостатирования представлены на рисунке.
По графику установлено, что наибольшее количество циклов выдержали образцы с покрытием № 3. Это объясняется тем, что применение металлических подслоев увеличивает термостойкость оксидных покрытий вследствие увеличения адгезионной прочности и выравнивания перепада коэффициентов термического расширения между стальным образцом и покрытием. С увеличением толщины покрытия термостойкость в значительной мере уменьшается, вне зависимости от материала напыленного покрытия, так как в этом случае повышается коэффициент теплопроводности покрытия. Поэтому необходимо оптимизировать состав керметов, толщину металлического подслоя и режимы их напыления с целью получения наилучшего комплекса характеристик, что является объектом дальнейших исследований.
Библиографические ссылки
1. Кудинов В. В., Бобров, Г. В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование М. : Металлургия, 1992. 432 с.
2. Абрамян И. А., Андронов А. В., Титов А. И. Физические основы электронной и ионной технологии. М. : Высшая школа, 1984. 265 с.
3. Барвинок В. А. Управление напряженным состоянием и свойство плазменных покрытий. М. : Машиностроение, 1990. 246 с.
4. Кудинов В. В., Иванов В. М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М. : Машиностроение, 1981. 212 с.
5. Кудинов В. В. Плазменные покрытия. М. : Наука, 1977. 270 с.
References
1. Kudinov V. V., Bobrov G. V. Nanesenie pokrytiy napyleniem. Teoriya, tekhnologiya i oborudovanie [Spray coating. The theory, technology and equipment]. Moscow: Metallurgiya Publ., 1992. 432 s.
2. Abramyan I. A., Andronov, A. V., Titov, A. I. Fizicheskie osnovy elektronnoy i ionnoy tekhnologii [Physical bases of electron and ion technology]. Moscow: Vysshaya shkola, 1984. 265 s.
3. Barvinok V. A. Upravlenie napryazhennym sostoyaniem i svoystvo plazmennykh pokrytiy [Voltage control state and properties of plasma coatings]. Moscow: Mashinostroenie, 1990. 246 s.
4. Kudinov V. V. Ivanov, V. M. Nanesenie plazmoy tugoplavkikh pokrytiy [Application of plasma refractory coatings]. Moscow: Mashinostroenie, 1981. 212 s.
5. Kudinov V. V. Plazmennye pokrytiya [Plasma coating]. Moscow: Nauka Publ., 1977. 270 s.
© Алякрецкий Р. В., Карчебный М. Ю., Зоммер С. А., Гирн А. В., Михеев А. Е., 2015
