По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 662.134.37 DOI:10.33920/pro-2-2101-07

Современное состояние и перспективы развития электромеханической обработки для газотермических покрытий

Иванников А. Ю., старший научный сотрудник, Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, 119334, Москва, Ленинский п-т, д. 44, e-mail: aivannikov@imet.ac.ru

В статье представлен обзор работ по электромеханической обработке плазменных покрытий, выполненный в ИМЕТ РАН и ВолгГТУ. Проведен анализ результатов изменения физико-механических и эксплуатационных свойств плазменно-напыленных покрытий после электромеханической обработки. Обозначены основные подходы в области применения электромеханической обработки газотермических покрытий. Применение охлаждающей жидкости для защиты зоны электроконтактного нагрева способствует сохранению химического состава покрытия. Высокие скорости нагрева и охлаждения локальной области в зоне контакта покрытия и электрод-инструмента приводят к фиксации в покрытии быстрозакаленной структуры. Повышение температуры покрытия в результате резистивного нагрева с одновременным поверхностным пластическим деформированием способствует снижению шероховатости поверхности, уплотнению покрытия и прохождению диффузионной сварки по границам напыленных частиц. После электромеханической обработки повышается микротвердость покрытия, когезионная и адгезионная прочность, коррозионная и износостойкость.

Литература:

1. Кудинов, В.В. Плазменные покрытия. АН СССР, Ин-т металлургии им. А.А. Байкова. — Москва: Наука, 1977. — 184 с.

2. Порошковая металлургия и напыленные покрытия: учеб. для втузов / В.Н. Анциферов, Г.В. Бобров, Л.К. Дружинин, С.С. Кипарисов, В.И. Костиков, А.В. Крупин, В.В. Кудинов, Г.А. Либенсон, Б.С. Митин, О.В. Роман / Под ред. Б.С. Митина. — Москва: Металлургия, 1987. — 791 с.

3. Аскинази, Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. 3‑е изд., перераб. и доп. — Москва: Машиностроение, 1989. — 197 с.

4. Wang, et al. Electric Contact Strengthening to Improve the Bonding Between WC–Co Coating and 45# Steel Substrate. J. Therm. Spray Technol., 19 (2010), Рp. 1142–1146.

5. Xu, et al. Electrical contact strengthening of induction-clad Ni40% WC composite coatings on 40Cr substrates. Surf. Coat. Technol., 279 (2015), Рp. 32–38

6. Wang, et al. Electric contact strengthening to improve the bonding between thermally sprayed 316 stainless steel coating and 45# steel substrate Exp. Tech., 35 (2011), Рp. 66–70

7. Патент на изобретение RU 2480533. C1, 27.04.2013. Способ комбинированного упрочнения поверхностей деталей. Кадырметов, А. М., Сухочев, Г. А., Посметьев, В. И., Никонов, В. О., Посметьев, В. В., Мальцев, А. Ф.

8. Ivannikov, A. Yu., Kalita, V. I., Komlev, D. I. et al. Investigation into improving microstructure and properties of plasma sprayed Ni coating via electromechanical treatment // Journal of Materials Processing Technology, 2019, 266, Рp. 442–449.

9. Ivannikov, A. Yu., Kalita, V. I., Komlev, D. I. et al. The Effect of Electromechanical Treatment on Structure and Properties of Plasma Sprayed Ni-20Cr Coating // J. Alloys Compd., 2016, 655, Рp. 11–20.

10. Ivannikov, A. Yu., Kalita, V. I., Komlev, D. I. et al. The Effect of Electromechanical Treatment on Structure and Properties of Plasma-Sprayed Fe30Cr Coating / Journal of Thermal Spray Technology, 2019, 28 (5), Рp. 883–892.

11. Ivannikov, A. Yu., Kalita, V. I., Komlev, D. I. et al. The Effect of Electromechanical Treatment on Structure and Properties of Plasma Sprayed Fe6W-5Mo-4Cr-2V–C Coating // Surf. Coat. Technol., 2018, 335, Рр. 327–333.

12. Kalita, V. I., Komlev D.I. The features of structure formation in amorphous-crystalline coatings under plasma spraying deposition // Fizika i khimiya obrabotki materialov. 1996. №4. Рр. 43–46.

13. Назаров, А. Н., Прожега, М. В., Иванников, А. Ю., Бойцова, О. В., Новиков, А.В. Исследование особенностей эрозионно-коррозионного изнашивания покрытия на основе никеля. В сборнике: XXXI Международная инновационная конференция молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения // МИКМУС — 2019. Сборник трудов конференции. — 2020. — С. 241–244.

14. Bagmutov, V. P., Zakharov, I.N., Denisevich, D. S., Ivannikov, A.Y. Nonlinear and coupled thermal effects during finite element simulation of contact thermo-force surface hardening // PNRPU Mechanics Bulletin, 1 (2017), Рр. 233–250.

Данный обзор посвящается памяти главного научного сотрудника ИМЕТ РАН, д-ра техн. наук Кудинова Владимира Владимировича (6 октября 1932 г. — 27 ноября 2020 г.). В работах [1, 2] Кудинов В.В. предложил классификацию методов постобработки плазменных покрытий. По предложенной классификации для уплотнения и диффузионной сварки напыленных частиц в электропроводящих покрытиях может быть использован метод, совмещающий резистивный нагрев покрытия с одновременным поверхностным пластическим деформированием электрод-инструментом. В работе Аскинази Б.М. [3] рассмотрены вопросы упрочнения электромеханической обработкой (ЭМО) поверхностного слоя, образованного металлизацией или напылением.

В 2004 г. д-р техн. наук Калита В.И. инициировал проведение совместных работ ИМЕТ РАН с кафедрой сопротивления материалов ВолгГТУ (под руководством зав. кафедрой профессора Багмутова В.П.) в области электромеханической обработки плазменно-напыленных покрытий. Направление исследований по электромеханической обработке плазменно-напыленных покрытий на цилиндрических образцах связано с изучением структуры, физико-механических и эксплуатационных свойств, а также изменением химического состава покрытий в процессе ЭМО.

За рубежом интерес к ЭМО связан с обработкой плазменно-напыленных электропроводящих покрытий и покрытий, полученных методом высокоскоростного напыления, а также шликерных покрытий. В работах [4–6] был использован термин electric contact strengthening — «электро-контактное упрочнение (ЭКУ)». Wang Y.L. и другие [4] использовали ЭКУ для улучшения прочности сцепления покрытия WC–Co с подложкой из углеродистой стали. Mengkuo Xu et al. [5] применили ЭКУ для повышения износостойкости покрытий WC-Ni. Wang Y.L. и другие [6] использовали ЭКУ для улучшения прочности сцепления покрытия из нержавеющей стали с подложкой из углеродистой стали. Общий результат — повышение плотности, прочности сцепления и износостойкости покрытий, обработанных ЭКУ.

В РФ работы по ЭМО плазменных покрытий выполняются в Воронежской государственной лесотехнической академии научной группой Кадырметова А.М. Для формирования покрытий используется метод микроплазменного напыления [7].

Для Цитирования:
Иванников, Современное состояние и перспективы развития электромеханической обработки для газотермических покрытий. Главный механик. 2021;1.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: