Automatic Welding, 2013, №12



2013 №12 (01)

2013 №12 (03)

---

«Автоматическая сварка», 2013, № 12, с. 11-17

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО НАПЫЛЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ПСЕВДОСПЛАВНЫХ ПОКРЫТИЙ

Ю. С. БОРИСОВ, Н. В. ВИГИЛЯНСКАЯ, И. А. ДЕМЬЯНОВ, А. П. ГРИЩЕНКО, А. П. МУРАШОВ

ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Реферат
Проведено исследование влияния условий электродугового напыления на структуру и свойства псевдосплавного покрытия сталь–медь. Для определения степени влияния факторов напыления на характеристики покрытия использовали метод многофакторного планирования эксперимента. Анализ сплетов показал, что при всех исследуемых режимах напыления при столкновении с основой капли металла находятся в жидком состоянии. Получены регрессионные уравнения, связывающие технологические режимы напыления (скорость подачи проволок, напряжение, расход сжатого воздуха, дистанция напыления) с твердостью, содержанием в покрытии стальной и медной составляющих, оксидов и пор. Установлено, что в покрытиях, полученных распылением проволок стали и меди одинакового диаметра, содержание меди в общем объеме покрытия зависит от тепловложения в распыляемый материал и при 0,6…1,0 МДж/кг составляет около 35 об. %, а при 1,4…2,2 МДж/кг около 22 об. %. Вероятными причинами снижения содержания меди являются выгорание (испарение) и окисление меди в процессе распыления ввиду ее перегрева выше точки плавления. Наиболее действенным методом сокращения потерь меди за счет ее выгорания при напылении псевдосплавного покрытия сталь–медь является снижение степени нагрева напыляемых частиц и увеличение их скорости за счет увеличения расхода сжатого воздуха и снижения тепловложения в распыляемый материал. Наилучший комплекс структуры и свойств электродуговых псевдосплавных покрытий сталь–медь по показателям сохранения соотношения компонентов (1:1), пористости (8 об. %), степени окисления (21 об. %) и твердости (2700 МПа) получили в случае напыления при тепловложении в проволоку 1,0 МДж/кг и расходе сжатого воздуха 126 м3/ч. Библиогр. 22, табл. 2, рис. 8.
 
Ключевые слова: электродуговое напыление, псевдосплавные покрытия, микроструктура, пористость, окисление, микротвердость
 
Поступила в редакцию 19.06.2013
Опубликовано 11.11.2013
 
1. Коробов Ю. С. Совершенствование технологии электродуговой металлизации на основе моделирования взаимодействия металла с газами и исследования свойств покрытий: Автореф. дис. … д-ра техн. наук. — Ур. гос. техн. ун-т., 2006. — 31 с.
2. Вадивасов Д. Г. Восстановление деталей металлизацией. — Саратовское книжное изд-во, 1956. — 279 с.
3. Красниченко Л. В. Современная технология металлизации распылением. — М.: Трудрезервиздат, 1958. — 94 с.
4. Брусило Ю. В. Особенности покрытий, полученных электрометаллизацией с последующим электроконтактным припеканием // Вісник Нац. транспортного ун-ту: В 2-х ч. Ч.1. — К.: НТУ, 2009. — Вип. 19. — С. 75–82.
5. Particle size distribution in a wire-arc spraying system / A. Pourmousa, J. Mostaghimi, A. Abedini, S. Chandra // J. of Thermal Spray Technology. — 2005. — V. 14. — P. 502–510.
6. Исследование диспергирования разнородных проволочных материалов в процессе электродугового напыления / Ю. С. Борисов, Н. В. Вигилянская, И. А. Демьянов и др. // Автомат. сварка. — 2013. — № 2. — С. 25–31.
7. Newbery A. P., Grant P. S., Neiser R. A. The velocity and temperature of steel droplets during electric arc spraying // Surface and Coatings Technology. — 2005. — Vol. 195, Issue 1. — P. 91–101.
8. Анализ методов управления параметрами напыляемых частиц при электродуговой металлизации / В. А. Агеев, В. Е. Белащенко, И. Э. Фельдман, А. В. Черноиванов // Свароч. пр-во. — 1989. — № 12. — С. 30–32.
9. Newbery A. P., Grant P. S. Large arc voltage fluctuations and droplet formation in electric arc spraying // Powder Met. — 2003. — 46, № 3. — P. 229–235.
10. Size distribution of particles from individual wires and the effects of nozzle geometry in twin wire arc spraying / H. L. Liao, Y. L. Zhu, R. Bolo et al. // Surface and Coatings Technology. — 2005. — V. 200, Issue 7. — P. 2123–2130.
11. Бороненков В. Н., Коробов Ю. С. Основы дуговой металлизации. Физико-химические закономерности. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2012. — 265 с.
12. Коробов Ю. С., Бороненков В. Н. Кинетика взаимодействия напыляемого металла с кислородом при электродуговой металлизации // Свароч. пр-во. — 2003. — № 7. — С. 30–36.
13. Planche M. P., Liao H., Coddet C. Relationships between inflight particle characteristics and coating microstructure with a twin wire arc spray process and different working conditions // Surface and Coatings Technology. — 2004. — V. 182, Issues 2-3. — P. 215–226.
14. Hussary N. A., Heberlein J. V. R. Atomization and particlejet interactions in the wire-arc spraying process // J. of Thermal Spray Technology. — 2001. — V. 10, Issue 4. — P. 604–610.
15. Zhu Y. L., Liao H. L., Coddet C., Xu B. S. Characterization via image analysis of cross-over trajectories and inhomogeneity in twin wire arc spraying. // Surface and Coatings Technology. — 2003. — V. 162, Issues 2-3. — P. 301–308.
16. Новик Ф. С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. — М.: Машиностроение; София: Техника, 1980. — 304 с.
17. Катц Н. В., Антошин Е. В., Вадивасов Д. Г. Металлизация распылением. — М.: Машиностроение, 1966. — 200 с.
18. Троицкий А. Ф. Основы металлизации распылением. — Ташкент: Госиздат УзССР, 1960. — 184 c.
19. Разработка измерителя скорости светящихся объектов ИССО-1: (Отчет по научно-исследовательской работе) / Ин-т физики Академии наук БССР; науч. руководитель В. Д. Шиманович; № ГР Б046721; Инв. № 1911. — Минск, 1979. — 38 с.
20. Кузнєцов В. Д., Пащенко В. Д. Фізико-хімічні основи створення покриттів. Навчальний посібник. — Київ: НМЦ ВО, 1999. — 179 с.
21. http://www.masters.donntu.edu.ua/2006/fizmet/yeresko/dis/ dis(ru).htm. Анализ технологии удаления меди испарением из расплавленного металла под действием электрической дуги.
22. Медь в стали и проблемы ее удаления / И. Н Зигало, В. И Баптизманский, Ю. Ф. Вяткин и др. // Сталь. — 1991. — № 7. — С. 18–22.