Солдатенков Сергей Иванович. Исследование, разработка технологии и оборудования для получения покрытий методом холодного газодинамического напыления

Короткий опис

Солдатенков Сергей Иванович. Исследование, разработка технологии и оборудования для получения покрытий методом холодного газодинамического напыления : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.01.- Москва, 2000.- 146 с.: ил. РГБ ОД, 61 01-5/348-5

Министерство общего и профессионального образования Российской
федерации
Московский государственный индустриальный университет
На правах рукописи Экз. №
УДК 621.78.062.822:539.4.016.3
Солдатенков Сергей Иванович
Исследование, разработка технологии и оборудования для получения
покрытий методом холодного газодинамического напыления
Специальность 05.02.01 - "Материаловедение (машиностроение)"
Диссертация
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель - академик PATH доктор технических наук профессор Курочкин Ю. В. Научный консультант - кандидат технических наук
Демин Ю.Н
МОСКВА-2000
Содержание
Перечень сокращений и условных обозначений 3
Введение 7
Глава 1. Теоретическое исследование процессов •
взаимодействия напыляемого материала с подложкой.
1.1. Анализ механизмов формирования покрытия. 22
1.2. Метод определения относительной прочности соединения
покрытия й подложки на основе теории контактного взаимо-действия тел. 36
1.3. Анализ влияния параметров напыления и свойств материа¬ла частицы и подложки на относительную прочность 43
Глава 2. Расчет газодинамических параметров сверхзвукового течения газопорошковой смеси.
2.1. Методы расчета двухфазных течений. 52
2.2. Результаты расчета параметров сверхзвукового сопла для
ускорения газопорошковой смеси. 57
Глава 3. Экспериментальное оборудование и методики измерений.
3.1. Экспериментальная установка и методики измерений. 64
3.2. Промышленная установка ХГН 68
Глава 4. Свойства покрытий, полученных газодинамическим напылением.
4.1. Металлографические исследования. 74
4.2. Исследование микротвердости покрытий. 87
4.3. Исследование адгезионной прочности соединения
покрытия с подложкой . 93
Глава 5. Примеры применения ХГН в промышленности.
5.1. Исправление литейного брака в деталях из алюминиевых
сплавов двигателей автомобилей. 98
5.2. Восстановление прессформ для изготовления сотовых
панелей из композиционных материалов. 102
5.3. Восстановление изношенных участков контактного про¬вода железной дороги без его демонтажа 106
5.4. Перспективные направления исследований и применения
способа холодного газодинамического напыления. 114
Основные результаты и выводы. 116
Список использованных источников. 120
Приложения.
Приложение 1 125
Приложение 2 144

Список літератури

Основные результаты и выводы.
1. Разработан способ, технология и создано технологическое оборудование для холодного газодинамического напыления покрытий на режимах с низким давлением (~0,6 МПА) несущего газа.
2. Разработан метод расчета и получены аналитические выражения для вычисления относительной прочности сцепления покрытия и подложки на основании теории контактного взаимодействия тел. Составлена программа вычисления на алгоритмическом языке "Фортран 4" и проведены численные расчеты относительной прочности соединения для различных материалов частицы и подложки.
3. Исследовано влияние изменения механических свойств материала на величину относительной прочности сцепления покрытия и подложки. Показано, что наибольшее влияние на величину относительной прочности соединения оказывает изменение динамического предела текучести материалов частицы и подложки.
4. На основании анализа методов и результатов расчета двухфазных потоков в сверхзвуковых соплах показано, что в случае ХГН скорость частиц в первом приближении можно считать равной ~ 0,8 скорости газа на срезе сопла, вычисленной по формуле течений для "чистого" газа. Показано, что результаты испытаний покрытий на адгезионную прочность находятся в хорошем соответствии (~15%) с данными, полученными расчетом по предложенной методике вычисления относительной прочности соединения частицы и подложки.
5. Экспериментальные исследования показали, что для снижения энергетических затрат на ускорение частиц напыление можно проводить при полном давлении газа ниже расчетного для данных размеров сопла.
6. Разработана и создана экспериментальная установка, позволившая получить покрытия из пластичных металлов, применяя в качестве несущего газа горячий воздух.
7. Спроектированы и изготовлены прототипы промышленных установок, позволяющих проводить напыление в ручном и автоматическом режиме.
8. Результаты исследования микротвердости образцов покрытие-подложка показали, что процесс формирования покрытий аналогичен процессам соединения металлов в твердой фазе (в частности, сварке взрывом). Граница раздела имеет более высокую микротвердости, чем исходные материалы, т.е. оба металла упрочнены пластической деформацией, а слои, прилегающие к поверхности подложки, имеют недеформированную структуру.
9. Металлографические исследования покрытий из механических смесей частиц металлов показали, что формирование покрытий происходит в результате присоединения к подложке частиц более пластичной фракции. Адгезионная прочность данных покрытий определяется прочностью на растяжение более пластичной фракции.
10. В результате проведенных исследований разработаны и опробованы в промышленных условиях следующие технологии: исправление литейного брака в деталях из алюминиевых сплавов, восстановление изношенных участков контактного провода железной дороги без его демонтажа, восстановление пресс-форм для изготовления сотовых панелей из композиционных материалов.
11 .Дан анализ перспективных направлений исследований и применения метода ХГН