Технические науки/8.Обработка материалов в машиностроении

Член-корр. НАН Беларуси, д-р техн. наук, проф., Пантелеенко Ф. И.

аспирант, Захаренко В. В.

инженер, Специан М. В.

БНТУ, г. Минск, Республика Беларусь

Современные технологии формирования защитных

покрытий наплавкой и напылением

Развитие новых технологий современного машиностроения и ужесточения условий работы деталей машин обусловили необходимость оптимизации их для сохранения и увеличения срока эксплуатации. Замена дефектных деталей требует дорогостоящего ремонта (конструкционный материал детали в некоторых случаях является весьма дорогим) и значительных затрат времени. Одним из наиболее эффективных технологических путей повышения надежности работы деталей машин является нанесение на их поверхность различных защитных покрытий. Покрытие – это слой или несколько слоев материала искусственно полученных на покрываемой поверхности. Современные технологии позволяют в настоящее время наносить покрытие различными методами (чаще всего это напыление или наплавка) в любых местах деталей машин различной формы, а большой выбор материалов, используемых для создания покрытий, позволяет обеспечить необходимые свойства поверхности. Разнообразие методов нанесения покрытий, незначительный расход материала и получение на рабочей поверхности покрытий, толщиной от микрометров до нескольких миллиметров, способных обеспечивать требуемые эксплуатационные характеристики деталей машин, на сегодняшний день является необходимой производственной задачей [1, 2].

С целью исследования эффективности использования защитных покрытий, а также изучения их свойств и дефектности нами были рассмотрены две наиболее распространенные технологии нанесения покрытий на стальные образцы (сталь 45): газопламенное напыление с последующим оплавлением и плазменно порошковая наплавка. Все работы по нанесению покрытий были проведены с использованием оборудования и при непосредственном участии ведущей компании в сфере вопросов технического обслуживания, ремонта и защиты от износа деталей машин - Castolin Eutectic (Польша).

Газопламенное напыление с последующим оплавлением производилось следующим образом. В качестве исходного материала использовался самофлюсующийся металлический порошок типа Eutalloy RW 12496, который наносился с использованием горелки CastoDyn DS 8000, а в дальнейшем оплавлялся при помощи горелки CastoFuse. Плазменно-порошковая наплавка осуществлялась при помощи самофлюсующегося металлического порошка типа EuTroLoy 16006.04, который наносился с использованием плазменно-порошкового оборудования, включающего блок управления EuTronic GAP 2001 DC Touch Screen, охлаждающие устройства Cooling GAP, плазматрон GAP IMPA 100, горелку GAP E42, иные дополнительные устройства [3].

Исследуя изображения изготовленных шлифов (рисунок 1) с помощью микроскопа МИ-1Т можно сделать вывод, что применение вышеописанных технологий и порошка приводит к формированию однородного покрытия и четкой границы с подложкой. Относительно дефектности можно проследить незначительную пористость в самом материале покрытия, но не в районе сплава порошка с подложкой, что говорит о хорошей адгезии покрытий.

а)	б)
Рисунок 1 – Макроструктура покрытия, полученная разными способами, х200: а) газопламенное напыление; б) плазменно-порошковая наплавка

Важной характеристикой получаемого покрытия является определение микротвердость. Измерение ее проводилось с помощью автоматизированного комплекса ПМТ-3М. Полученные значения микротвердости представлены по шкале Виккерса на рисунке 2.

Рисунок 2 – Характеристики микротвердости покрытий, полученных разными способами:

а) газопламенное напыление; б) плазменно-порошковая наплавка

Анализируя результаты проведенных испытаний можно отметить, что твердость подложки (сталь 45) составляет 190–260 HV, а твердость покрытия, полученного путем газопламенного напылении и пламенно-порошковой наплавки, − 520–1050 HV и 540–605 HV соответственно.

По результатам исследований можно сделать вывод о том, что применение различных видов порошков и технологий для получения защитных покрытий является актуальным на сегодняшний день. В связи с тем, что твердость деталей машин с защитным покрытием возрастает от 2,5 до 5 раз, можно говорить о потенциальной возможности увеличения их износостойкости свойств.

Литература:

1. Пантелеенко, Ф. И. Восстановление деталей машин: Справочник / Ф. И. Пантелеенко, В. П. Лялякин, В. П. Иванов, В. М. Константинов. – М.: Машиностроение, 2003. – 672 с.

2. Герасимова, Л. П. Контроль качества конструкционных материалов: Справочник / Л. П. Герасимова, Ю. П. Гук. – Москва: Интермет Инжиниринг, 2010. - 848 с.

3. Каталог продукции ООО «Мессер эвтектик кастолин»