УДК 621.793 Нанесение металлических и неметаллических покрытий. Металлизация. Нанесение проводниковых, полупроводниковых, резистивных, диэлектрических, магнитных покрытий и пленок из них
Работа посвящена вопросам поверхностного упрочнения нанесённых покрытый термо- и электромеханическии упрочнением, а также виброабразивным шлифованием и струйно-динамическим способом. Проведен анализ влияния упрочняющей обработки на эксплу-атационные свойства покрытий; предложены результаты экспериментальных исследований с указанием методики эксперимента и использованных оборудования и приборов.
ПЛАЗМЕННОЕ НАПЫЛЕНИЕ, СПОСОБЫ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ, КАЧЕСТВО ПОКРЫТИЯ
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Эксплуатационные параметры изделия определяются в основном характеристиками поверхностного слоя и загруженности деталей. Поэтому экономически оправдывает себя применение специальных покрытий, обеспечивающих нужный комплекс свойств поверхности.
Одним их эффективных прогрессивных технологических процессов нанесения покрытий является плазменное напыление. Однако применение таких покрытий в высоконагруженный узлах трения ограничено существующим уровнем прочностных свойств, достигаемых при напылении. Это обусловлено двумя причинами: во-первых, возникающие в процессе эксплуатации при контактном трении сдвиговые и растягивающие напряжения приходятся непосредственно на слои покрытия; во-вторых, структурная неоднородность покрытий и внутренние отрицательные напряжения в них приводят к недостаточной прочности покрытий (когезионной и адгезионной) и пористости. Сочетание указанных высоких эксплуатационных нагрузок с недостаточными прочностными характеристиками не обеспечивает необходимой надежности покрытий. Указанных недостатков можно частично избежать при дорогостоящих вакуумных методах получения покрытий, в частности, ионной бомбардировкой в вакууме, и которые также необходимо подвергать отделочно-упрочняющей обработке для повышения сопротивляемости износу различного рода [1, 2]. Однако более технических и экономически более эффективен подход упрочнения в открытой атмосфере термо- и электромеханическими методами [3-10]. Что касается ионно-плазменных вакуумных покрытий, то проведенные исследования показали, что получение положительного эффекта возможно при использовании как виброабразивного шлифования, так и струйно-динамического способа упрочнения микрошариками [11]. Термо- и электромеханическое упрочнение покрытий позволяет значительно снизить трудоемкость последующей механической обработки нанесенного слоя или вообще её исключить, т.е. назначить её в качестве финишной операции. Известно, что применительно к поверхностям сложной формы наибольший эффект позволяют получить методы виброударного абразивного шлифования газотермических теплозащитных покрытий в специальных устройствах [10].
Исследования ТМО покрытий осуществлялось по схеме, представленной на рисунке 1, с помощью приспособления, представленного на рисунке 2, которое устанавливалось на суппорте токарного станка.
На экспериментальной плазменной установке [14] термомеханическому упрочнению подвергали покрытия ПГ-СР4 на основе никеля и хрома с флюсующими добавками дисперсностью 50-80 мкм. Упрочнение покрытий при их кратном оплавлении в общем цикле обработки достигалось за счет изменения микроструктуры и фазового состава сплава, а именно: периодическое оплавление вызывало расплавление и переплавление фазовых составляющих, сопровождающееся измельчением блоков кристаллической решётки и формированием закалочных структур. Технологический процесс формирования покрытий осуществлялся с помощью экспериментальной установки. Установка включала в себя помимо источника питания, плазмотрона и балластного сопротивления еще реле времени для регулирования нагрева покрытия образца путём периодического нагрева с регулируемой продолжительностью. Вследствие инерционности процесса нагрев образца снижался до прекращения через 7-10 секунд. Этого времени было достаточно для оплавления покрытия при общем нагреве образцов не более 270 0С.
1. Барвинок, В. А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. – М. : Машиностроение, 1990. – 384 с.
2. Барвинок, В. А. Расчет напряженно-деформированного состояния в поверхностном слое деталей газотурбинного двигателя после термопластического упрочнения / В. А. Барвинок, М. А. Вишняков, С. А. Игнатьев // Проблемы машиностроения и автоматизации. – 2009. – № 2. – С. 25-28. – URL : https://rucont.ru/efd/424779.
3. Левин, Э. Л. Термомеханическое упрочнение деталей при восстановлении наплавок / Э. Л. Левин, И. С. Синяговский, Г. С. Трофимов. – М. : Колос, 1974 – 160 с.
4. Багмутов, В. П. Электромеханическая обработка : технологические и физические основы, свойства, реализация / В. П. Багмутов, С. Н. Паршев, Н. Г. Дудкина, И. Н. Захаров. – Новосибирск : Наука, 2003. – 318 с.
5. Посметьев, В. И. Управление качеством плазменных покрытий деталей машин на основе модуляции параметров плазмотрона и электромеханической обработки / В. И. Посметьев, А. М. Кадырметов, В. О. Никонов, А. Ф. Мальцев // Мир транспорта и технологических машин. – Орел : Госуниверситет – УНПК, 2011. – № 4(35). – С. 23-31.
6. Кадырметов, А. М. Оценка качества плазменных покрытий, нанесенных комбинированным методом с обкаткой роликом, полученная на основе компьютерного моделирования / А. М. Кадырметов, В. И. Посметьев, В. О. Никонов, В. В. Посметьев // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2013. – № 03 (87). – Режим доступа : http://ej.kubagro.ru/2013/03/pdf/30.pdf, 0,813 у. п. л.
7. Кадырметов, А. М. Моделирование качества покрытий, полученных плазменным напылением с одновременной электромеханической обработкой / А. М. Кадырметов, Г. А. Сухочев, А. Ф. Мальцев // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2013. – № 8. – С. 39-43.
8. Кадырметов, А. И. Технологическое обеспечение восстановления типовых деталей двс плазменным нанесением и упрочнением покрытий / А. М. Кадырметов, Е. В. Снятков, В. Н. Бухтояров, К. А. Радыгин, А. К. Андрющенко, И. А. Кичатов – Воронежский научно-технический вестник. – 2020. – Т. 2. – № 2 (32). – С. 177-190.
9. Kadyrmetov, A. M. Dual-program impulse modulation of plasmatron power in processes of plasma spraying / A. M. Kadyrmetov, S. N. Sharifullin, V. N. Bukhtoyarov, E. V. Snyatkov, A. S. Pustovalov / IOP Conf. Series : Journal of Physics : Conf. Series 1328 (2019) 012038. – рр. 1-7. – IOP Publishing doi :10.1088/1742-6596/1328/1/012038.
10. Станчев, Д. И. К вопросу упрочнения газотермических покрытий / Д. И. Станчев, А. М. Кадырметов, К. А. Яковлев. – Воронеж, 1995, – 9 с. Деп. в ВИНИТИ 29.03.95, в № 866-B95.
11. Сухочев, Г. А. Виброшлифование теплозащитного покрытия поверхностей детали отрасли / Г. А. Сухочев, А. В. Левченко // Технология. Технология машиностроения : Науч.-тех. сб. – М. : Машиностроение, 1991. – Вып. 3. – С. 15-18.
12. Смоленцев, В. П. Формирование поверхностей контактной и комбинированной обработкой / В. П. Смоленцев, Г. А. Сухочев, А. В. Бондарь // Третья международная научно-техническая конференция по теме : «Влияние технологии на состояние поверхностного слоя – ПС 96». – Гжов, Польша, 1996. – С. 171-181.
13. Сухочев, Г. А. Управление качеством изделий, работающих в экстремальных условиях при нестационарных воздействиях. – М. : Машиностроение, 2004. – 287 с.
14. Кадырметов, А. М. Оборудование для плазменного нанесения и упрочнения покрытий с модуляцией электрических параметров / А. М. Кадырметов, Д. И. Станчев, Г. А. Сухочев // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2010. – № 11(71). – С. 41-48.
