Обеспечение износостойкости защитных покрытий, полученных методами детонационно-газового напыления и электродуговой наплавки путем изменения состава порошкового материала

• Автор: Татаркин, Максим Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Области применения покрытий
1.2 Материалы, применяемые для нанесения износостойких
покрытий
1.3 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС)
1.4 Выводы. Цель и задачи исследования
2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
КОМПОЗИЦИОННЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ
2.1 Подготовка порошков. Механоактивационная обработка
реагентов порошковых смесей
2.2 Высокотемпературный синтез механоактивированных
порошковых смесей
2.3 Нанесение покрытий
2.4 Проведение металлографического и рентгенофазового анализа
Электронная микроскопия
2.5 Исследования физико-механических свойств детонационных
покрытий
2.6 Классификация частиц порошковой смеси. Оборудование и
методика проведения
2.7 Выводы по главе
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1 Особенности подготовки материалов для нанесения
износостойких покрытий

3.2 Физико-механические свойства покрытий, нанесенных
детонационным способом напыления
3.3 Определение рациональных режимов наплавки покрытий
экспериментальными электродами
3.4 Свойства наплавленных покрытий
3.5 Выводы по главе
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ДЕТАЛЕЙ С ПОКРЫТИЯМИ
4.1 Общая методика моделирования
4.2 Моделирование геометрических параметров поверхности
основы под напыление
4.3 Математическое описание поверхности детали после наплавки
4.4 Моделирование износа наплавленного слоя при эксплуатации
4.5 Оптимизация формирования поверхности детали наплавкой
4.6 Совершенствование технологических процессов изготовления 116 деталей с покрытиями на основе анализа потенциальных дефектов
4.7 Выводы по главе
5. АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Испытание стрельчатых лап сеялки культиватора СЗС
5.2 Технико-экономическое обоснование внедрения технологии
нанесения покрытий из композиционных материалов
5.3 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Современное машиностроение требует создания новых композиционных материалов, обеспечивающих стойкость различных деталей машин и оборудования к постоянно возрастающим нагрузкам и основывающихся на современных знаниях о роли и трансформации упрочняющей структуры в повышении износостойкости.
Одним из возможных путей в решении задач управления структурой композита является применение новых методов в синтезе композиционных материалов, например методов высокотемпературного синтеза (СВС). Как показывает опыт синтеза износостойких материалов, практически важный -прорывной результат может быть достигнут при комбинации материалов и методов в использовании быстропротекающих и высокоэнергетических воздействий на порошковые материалы. Таким является предварительная механоактивационная обработка (МА) реакционноспособных порошковых смесей для СВС в планетарных шаровых мельницах. Проведение реакций высокотемпературного синтеза с использованием механоактивационной обработки реагентов совместно с металлической матрицей обеспечивает возможность получения нового класса порошковых композитов, состоящих из субмелкодисперсных частиц синтезированного продукта при равномерном распределении их в объеме матрицы.
В исследованиях, посвященных получению износостойких покрытий из твердых сплавов, как правило приводятся результаты получаемые с использованием какой-то одной марки материала или единственного способа получения покрытия, и это ограничивает возможные области применения перспективных износостойких материалов В данной работе исследованы структуры и свойства защитных износостойких покрытий из СВС-композитов (карбид титана- сталь), полученных методами детонационного напыления (ДГН) и электродуговой наплавки (ЭДН) для различного содержания упрочняющей фазы, осуществлен выбор содержания карбидной

ствольной части установки до 600 мм, при сохранении адгезонных и когезионных характеристиках покрытия.
Установка детонационного напыления «Катунь М» предназначена для нанесения покрытий из порошковых материалов на рабочие поверхности различных изделий с целью придания им качественно новых свойств по
сравнению с исходным материалом.
Установка работает в импульсном режиме согласно циклограмме задаваемой при помощи цифрового блока управления. Длительность одного цикла составляет 0,25 с, т.е. количество выстрелов равно 4 выстрела/с. В качестве рабочих газов используется пропан - бутан - кислородная смесь. Основные характеристики установки:
- средняя частота выстрелов 4-10 Гц;
- расход рабочих газов, не более: пропан - бутановая смесь 2-3,5 м /ч,
- кислород 10-12 м3/ч, сжатый воздух 10-15 м3/ч;
- расход воды - 0,25 м3/ч;
- потребляемая мощность — 300 Вт;
- производительность - 0,2 - 0,5 м2/ч покрытия толщиной 0,3 мм.;
- температура газового потока 1000 - 265 0°С;
- размер частиц напыляемых порошков 10-120 мкм.
Соотношение объемных расходов пропан - кислород соответствовало
стехиометрическому соотношению для реагирующих газов (3,17:1). Дистанция напыления - расстояние от среза ствола до поверхности основы, составляла 10 см.
Глубина загрузки порошка (расстояние от дозатора до поверхности основы) составляла 25см. Установленная скважность импульсов (временной промежуток между импульсами) - 0,25 с. В дальнейшем эти параметры
оставались неизменными.
Детонационно-газовая установка «Катунь М» (рис. 2.7.) состоит из следующих основных узлов; напылительный блок, состоящий из ствола (ударной трубы) и форкамеры; система подвода газов; дозатор; система