Повышение эксплуатационных свойств плазменных покрытий методом индукционной термообработки

• Автор: Майрыгина, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Введение
1. Состояние исследований в области технологий обработки покрытий, наносимых плазменным способом
1.1 Свойства покрытий, нанесенных методом плазменного напыления
1.2 Технологии обработки газо-термических покрытий
1.2.1 Поверхностное оплавление
1.2.2 Вакуумный отжиг
1.2.3 Электродуговая обработка
1.2.4 Пропитка покрытий
1.2.5 Ультразвуковая обработка
1.2.6 Микроплазменный и электронно-лучевой способы обработки
1.2.7 Лазерная обработка покрытий
1.3 Индукционный метод термообработки покрытий
2. Теоретический анализ индукционной термообработки системы покрытие - основа
2.1 Общая постановка задачи
2.2 Расчет геометрических и электрических параметров индуктора для поверхностного нагрева заготовки
2.2 Математическое моделирование процесса индукционного нагрева заготовки с покрытием
2.2.1 Уравнение электромагнитной задачи
2.2.2 Граничные условия
2.3 Уравнение баланса энергии
2.3.1 Нестационарное уравнение баланса энергии
2.3.2 Граничные условия

2.4 Метод контрольного объёма
2.5 Результаты математического моделирования
2.6 Математическое моделирование при помощи Сотяо! МиШрйузюэ
2.7 Выводы
3. Экспериментальные исследования нагрева заготовок с покрытием
3.1 Методика экспериментальных исследований
3.1.1 Постановка задач проведения экспериментальных исследований
3.1.2 Физическое моделирование
3.1.3 Экспериментальная установка для проведения исследований
3.1.4 Описание методик проведения исследований
3.2 Анализ результатов экспериментальных исследований
3.3 Выводы
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность работы. Плазменное напыление является одним из наиболее эффективных способов нанесения защитных и упрочняющих покрытий на поверхности деталей. Технологии плазменного напыления успешно применяются для создания защитных покрытий различного класса на вновь изготавливаемых деталях и для восстановления
изношенных изделий. Воздушно-плазменное напыление, осуществляемое при атмосферном давлении, позволяет наносить покрытия даже из достаточно легкоокисляемых металлов.
Исследованию процесса напыления и изучению свойств газотермических покрытий, в частности, плазменных, посвящены работы многих ученых, как отечественных, так и зарубежных: М.Ф. Жукова, В.В. Кудинова, О.П. Солоненко, В.Я Фролова, П. Фоше, Э. Пфендера и др.
Для упрочнения и восстановления деталей требуются покрытия с определенными эксплуатационными свойствами: высокие показатели твердости, адгезионной прочности и плотности покрытия
Покрытия из самофлюсующихся сплавов на никелевой основе (ПГ-СР, СНГН, ПГ-12Н-01, ВСНГН) характеризуются износостойкостью в 5,5 раз выше, чем у закаленной стали 45. В зависимости от марки самофлюсующегося порошка твердость изменяется в пределах 35-62 НЙС.
Однако покрытие, полученное в результате напыления, по своей структуре является в значительной степени пористым. В некоторых случаях это свойство можно использовать. Тем не менее, в большинстве случаев, в том числе для упрочнения детали и повышения

целью уменьшения пористости и повышения твердости покрытия. Отсутствуют упоминания о повышении адгезии в граничной зоне покрытие — подложка.
Основным преимуществом использования ТВЧ является тот факт, что индукционный нагрев позволяет производить оплавление материалов при дозированном выделении тепла в узкой зоне сцепления подложки с покрытием без существенного нагрева самой заготовки. Индукционный нагрев обеспечивает локальный нагрев покрытия и основы под действием вихревых токов, что приводит к улучшению как качества самого покрытия, так и увеличению адгезии между покрытием и подложкой.
В данной работе рассматривается применение скоростного индукционного нагрева для оплавления зоны на границе покрытия и подложки, что позволит существенно повысить сцепление покрытия с деталью, увеличить износостойкость покрытия путем сокращения пористости и остаточных напряжений.
Метод скоростного индукционного нагрева имеет ряд преимуществ, поскольку позволяет производить оплавление материалов в узкой зоне сцепления подложки с покрытием без нагрева самой заготовки.
Метод индукционной обработки заключается в следующем: обрабатываемая деталь подвергается поверхностному высокочастотному нагреву, при котором, вследствие наличия границы раздела сред с разной электропроводностью, основная мощность выделяется не на поверхности заготовки, а на границе подложки.
На рис. 1.6 представлена эпюра распределения плотности тока внутри заготовки с покрытием.