ЕЛЕКТРОДУГОВІ ПОКРИТТЯ З КОМПЛЕКСОМ ПІДВИЩЕНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ДЛЯ ВІДНОВЛЕННЯ ТА ЗМІЦНЕННЯ ДЕТАЛЕЙ ГІРНИЧИХ МАШИН
DOI:
https://doi.org/10.20535/2707-2096.7.2022.267607Ключові слова:
електродугові композиційні покриття, електроімпульсний вплив, термічна обробкаАнотація
Мета та завдання. Дослідження та аналіз можливостей застосування відновлювальних електродугових покриттів при ремонті машин і механізмів, які застосовуються в різних галузях промисловості.
Методи дослідження. Дослідження пористості отриманих електродугових покриттів здійснювали за допомогою комп'ютерної металографії. Твердість визначали на приладі типу Віккерс. Вивчення теплофізичних властивостей покриттів проводили за методом динамічного калориметра. Міцність зчеплення покриттів з основою визначали методом "витягування штифта". Визначення зносостійкості проводили на машині тертя СМЦ - 2 за схемою «ролик-колодка» в умовах обмеженої мастила. Визначення областей когерентного розсіювання рентгенівського випромінювання для оцінки розмірів субструктури матеріалу покриття здійснювали методом рентгеноструктурного аналізу на установці ДРОН-3.
Основні результати. Отримав подальший розвиток електродуговий метод нанесення покриттів за рахунок удосконалення конструкції розпилювальної головки, що дозволило підвищити коефіцієнт використання матеріалу при їх напиленні та фізико-механічні, а також експлуатаційні властивості. Встановлено закономірності впливу електроімпульсного впливу на мікроструктуру і фізико-механічні властивості (твердість, щільність, міцність зчеплення, теплопровідність, зносостійкість) електродугових покриттів. Отримав подальший розвиток процесу передрекристалізаційної обробки напилених покриттів у напрямку термічної стабілізації полігонізаційної субструктури за рахунок подальшої деформації отриманих покриттів.
Висновки та практичне значення. Удосконалено електродуговий розпилювач, який дозволяє поліпшити якість композиційних покриттів шляхом збільшення швидкості частинок у високотемпературному гетерофазному струмені й зменшення кута її розкриття, що призводить до підвищення Кім при напиленні з 0,63 до 0,74. При цьому приріст твердості металевої матриці в композиційному електродуговому покритті становить 21%, їх міцність зчеплення з основою збільшується на 26%, зносостійкість в 6,9 раза в порівнянні з ненаповненим покриттям. Визначено оптимальні амплітудно-частотні параметри електроімпульсного впливу при електродуговому напиленні дроту Св-08Г2С (частота імпульсів – 6,5 кГц, амплітуда – 5 кВ), які забезпечують підвищення твердості до 35 %, міцності зчеплення з основою до 30% і зносостійкості покриттів 1,7 раза за рахунок подрібнення і прискорення напилюваних частинок. Встановлено оптимальні температуро-часові параметри передрекристалізаційної термічної обробки, які забезпечують подальше підвищення твердості покриттів за рахунок подрібнення субзерен до наномасштабного розміру включно. Показана можливість термічної стабілізації полігонізаційної субструктури електродугових покриттів, отриманих розпиленням дроту марки 12Х18Н10Т, шляхом їх додаткової пластичної деформації.
Застосування результатів досліджень, отриманих в роботі, надають можливість розширити номенклатуру дешевших напилюваних матеріалів для нанесення покриттів з підвищеними фізико-механічними та експлуатаційними властивостями на важко навантажені деталі машинобудування, електротехнічні вироби та деталі військово-промислового комплексу.
Ключові слова: електродугові композиційні покриття, електроімпульсний вплив, термічна обробка.
Посилання
Qi Xiao, Wen lei Sun, Kai xinYang et. al., ″Wear mechanisms and micro-evaluation on WC particles investigation of WC-Fe composite coatings fabricated by laser cladding″, Surface and Coating Technology, vol. 420, 2021. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.127341
Vernon E. Buchanan, ″Solidification and microstructural characterisation of iron–chromium based hardfaced coatings deposited by SMAW and electric arc spraying″, Surface and Coatings Technology, vol. 203, issue 23, pp. 3638-3646, 2009. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.05.051
E. Badisch, M. Kirchgaßner, ″Influence of welding parameters on microstructure and wear behaviour of a typical NiCrBSi hardfacing alloy reinforced with tungsten carbide″, Surface and Coatings Technology, vol. 202, issue 24, pp. 6016-6022, 2008. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2008.06.185
D. A. Santana, G. Y. Koga, W. Wolf, I. A. Bataev, A. A. Ruktuev, C. Bolfarini, C. S. Kiminami, W. J. Botta, A. M. Jorge Jr, ″Wear-resistant boride reinforced steel coatings produced by non-vacuum electron beam cladding″, Surface and Coatings Technology, vol. 386, 2020. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125466
C. Schulz, T. Schläfer, E. Charrault, et al., ″Erosive Wear Testing of Laser Clad and HVOF Coatings for Drilling in Mining″, Journal of Thermal Spray Technology, vol. 29, pp. 520–529, 2020. https://doi.org/10.1007/s11666-020-00985-z
H. Zhu, H. Li, ″Microstructure Evolution of Thermally Sprayed TiB2-Ni Cermet Coating: Comparison Between APS and HVOF Process″, Journal of Thermal Spray Technology, 28, 535–543 (2019). https://doi.org/10.1007/s11666-018-0809-9
Kai Chong, Yong Zou, Dongting Wu, Yingwen Tang, Yongang Zhang, ″Pulsed laser remelting supersonic plasma sprayed Cr3C2-NiCr coatings for regulating microstructure, hardness and corrosion properties″, Surface and Coatings Technology, vol. 418, 2021. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.127258
V. Y. Ulianitsky, I. S. Batraev, D. K. Rybin, et al., ″Detonation Spraying of Cr3C2-NiCr Coatings and Their Properties″, Journal of Thermal Spray Technology, vol. 31, pp. 598–608, 2022. https://doi.org/10.1007/s11666-021-01301-z
V. A. Royanov, V. I. Bobikov, ″Influence of a pulsating spray jet on the structure and microhardness of coating particles during electric arc metallization″, Reporter of the Priazovskyi State Technical University, no. 20, pp. 172–175, 2010.
A. F. Ilyushchenko, A. I. Shevtsov, V. A. Okovity, G. F. Gromyko, Processy formirovaniya gazotermicheskih pokrytij i ih modelirovanie. Minsk: Belarus. Navuka, 2011.
M. Kadyrmetov, ″Research of plasma spray application and strengthening of coatings and ways of quality management of plasma coating″, Kuban State Agrarian University, no. 8, pp. 1–8, 2012.
O. M. Duboviy, A. A. Karpechenko, S. M. Shumov, ″Appliances for Electric arc spraying″, 83603 Ukraine IPC C23C 4/00, № a 2007 07157, Jul. 25, 2008
O. M. Duboviy, T. A. Yankovets, A. A. Karpechenko, O. O. Zhdanov, ″Coating method″, 88755 Ukraine IPC С23С 4/18, №. a 2009 02658, Nov. 10, 2009.
A. N. Dubova, A. A. Karpechenko, M. N. Bobrov, ″Improvement of electric-arc and plasma coating performance by electric pulse impact on two-phase high-temperature flow″, Automatic Welding, № 8 (734). рр. 39-43. 2014. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103490
A. N. Dubovoj, A. A. Karpechenko, M. N. Bobrov and Yu. E. Nedelko, ″Formation of nanodimensional polygonization substructure in sprayed electric arc coatings″, Automatic Welding, №3(762), pp. 40-43, 2017.
O. M. Dubovyy, A. A. Karpechenko, M. M. Bobrov, O. O. Zhdanov, T. O. Makrukha, and Yu. E. Nedelko, ″Formation of Polygonization Nanoscale Substructure and Its Impact on the Physical and Mechanical Properties of Metals, Alloys, and Sprayed Coatings″, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, vol. 39, no. 2, pp. 209-243, 2017. https://doi.org/10.15407/mfint.39.02.0209
O. M. Dubovyy, A. A. Karpechenko, M. M. Bobrov, and A. V. Labartkava, ″Development of Thermal Spray Technology of Forming a Crushed Polygonization Nanosized Substructure″, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, vol. 42, no. 5, pp. 631-653, 2020. https://doi.org/10.15407/mfint.42.05.0631
O. M. Dubovyy, A. A. Karpechenko, M. M. Bobrov, A. V. Labartkava, Yu. E. Nedelko, and O. O. Lymar, ″Increase of Physical-Mechanical and Operational Properties of Electric Arc and Plasma Sprayed Coatings by the Formation of a Thermally Stable Ground and Nanosize Substructure″, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, vol. 41, no. 4, pp. 461-480, 2019. https://doi.org/10.15407/mfint.41.04.0461
O. M. Dubovyi, A. A. Karpechenko, M. M. Bobrov, A. O. Mazurenko, ″ Device for electric arc spraying of composite coatings″, 111760 Ukraine IPC C23C 4/131, № a 2014 07318, Jun.10, 2016
O. M.Dubovyi, O. V. Chechel, M. M. Bobrov, Yu. Ye. Nedel'Ko, ″Perspectives of improving physical and mechanical properties of thermal coatings by electropulse exposure″, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, №1, pp. 82-87, 2017. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2017_1_15
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Aнтон Карпеченко, М.М. Бобров, Олександр Лимарь
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали у інших виданнях за умови посилання на журнал "Геоінженерія" як на місце першої публікації та на Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" як на Видавця.
Автори несуть відповідальність за дотримання законів про авторське право. Важливо забезпечити, щоб жодна частина тексту чи ілюстрацій не з’являлась раніше і не повинна з’являтися в інших публікаціях без попереднього дозволу власника авторських прав.
Статті в журналі "Геоінженерія" публікуються на умовах ліцензії Creative Commons:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
