UDK 621.793 Нанесение металлических и неметаллических покрытий. Металлизация. Нанесение проводниковых, полупроводниковых, резистивных, диэлектрических, магнитных покрытий и пленок из них
The process of modeling and optimization of technological parameters during flame spraying with Inconel 718 powder on structural reinforced steel grade 18HGT to ensure the quality characteristics of the coating is considered.
FLAME SPRAYING, OPTIMIZATION OF MODES
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Надежность деталей в значительной степени определяется качеством их рабочих поверхностей, обеспечивающих сопротивление разрушению деталей вследствие усталостных, изнашивающих и коррозионных эксплуатационных воздействий [1-3]. К одному из эффективных подходов создания поверхностных слоев относится нанесение покрытий с помощью прогрессивных газотермических методов напыления (ГТН), включающих плазменное, детонационное и газопламенное напыление, электродуговую металлизацию, высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF) [4, 5]. Важным в использовании ГТН является возможность оптимизации параметров процессов нанесения и упрочнения покрытий (рисунок 1). Комплексная реализация данных подходов обеспечивает актуальность рассматриваемой задачи с целью получения качественного покрытия. Решение данной задачи предусматривает прежде всего моделирование процесса нанесения покрытия и оптимизацию параметров его режимов.
Рисунок 1 – Классификация прогрессивных газотермических
и плазменных технологий
Актуальность повышения ресурса и необходимость восстановления ответственных деталей обусловлена причинами их интенсивного износа. Это особенно важно для станков, изнашивание ответственных элементов которых приводит к нарушению точности изготовления деталей, а величина износа доходит до 100 % за срок эксплуатации [6]. Известно, что за срок эксплуатации 6-8 лет универсальные металлорежущие станки величина износа и повреждений зубчатых колёс составляет 10 %, шпиндельных подшипников – 80 %, подшипников промежуточных валов ‒ 15 %. При этом с каждым годом эксплуатации станка влияние износа ответственных деталей увеличивает перенос величины износа на точность и качество обработки изделий. Одной из таких деталей является шпиндель металлорежущего станка, величину износа которого условно можно разделить на диапазоны до 0,05 мм на сторону и свыше. Так, одним из способов ремонта изношенной поверхности как компенсации размера с величиной износа до 0,05 мм на сторону является применение тонкостенных компенсационных втулок и колец. При выработке шеек шпинделя до значения 0,005-0,01 мм на сторону ремонт осуществляют притиркой. Другим вариантом восстановления поверхности, при возможности внесений изменений в конструкцию диаметральных размеров отверстий в подшипниках или сопрягающихся со шпинделем деталей, и достижении размера износа шеек свыше 0,01 мм на сторону является шлифование с последующей притиркой или шлифование с последующим хромированием изношенной поверхности. В случае износа, превышающего 0,05 мм на сторону, поверхность шпинделя подвергают наращиванию металлом с последующей механической обработкой. Вместе с тем, к шпинделям металлорежущих станков предъявляют высокие требования по точности, когда отклонение от формы и размеров допускается в узком диапазоне. Так, например, допускаемое отклонение от соосности и цилиндричности посадочных шеек должно быть менее 0,005 мм, а переднее и заднее конические отверстия должны быть концентричны посадочным шейкам с допускаемым биением 0,01÷0,02 мм на 300 мм длины [7, 8]
1. A.G. Suslov, V.F. Bezyazychnyy, Yu.V. Panfilov et al., Part Surface Engineering, M.: Mashinostroy eniye, 2008.
2. S. N. Sarbuchev. Practical applications of gas-thermal technologies for applying protective coatings. Manual for Engineers [Online Resource]: Thermal-Spray-Tech - M. -2009
3. L.H. Baldaev. Renovation and hardening of machine parts by methods of thermal spraying, M.: KHT 2004, 134 p.
4. A.M. Kadyrmetov. Modern technologies of plasma and gas thermal coating processes in an open atmosphere / A.M. Kadyrmetov, Yu.E. Simonova, A.A. Plakhotin, D.V. Kolmakov // Modern materials, equipment and technologies: collection of scientific articles of the 9th International Scientific and Practical Conference (December 28, 2019) / Yugo-Zapad. gos. un.; in 2 volumes. Volume 1. -Kursk: SWSU State University, 2019. - pp. 226-238.
5. I. N. Kravchenko Development of technology for applying plasma coatings for multifunctional purposes / I. N. Kravchenko, M. A. Glinsky, Yu. A. Shamarin, T. A. Cheka // Bulletin of the Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "V. P. Goryachkin Moscow State Agroengineering University". 2017. No.6(82). pp. 63-71.
6. V.V. Kaminskaya Bed frames and body parts of metal-cutting machines/ V.V. Kaminskaya, Z.M. Levina, D.N. Reshetov. - M.: MASHGIZ, 1960., 365p.
7. A. G. Skhirtladze Spindle repair technology //Repair, restoration, modernization. - 2002. - No. 4. - p. 8.
8. G.D. Pekelis Technology of repair of metal-cutting machines / G.D. Pekelis, B.T. Gelberg. - M.: Mashinostroyeniye, 1984. 240p.
9. Nowotnik, A.; Pedrak, P.; Sieniawski, J.; Goral, M.: Mechanical properties of hot deformed Inconel 718 and X750. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. Vol. 50 Issue 2 Febuary 2012, 74-80.
10. A.V. Beliy Structure and methods of formation of wear-resistant surface layers / A.V. Beliy, G. D. Karpenko, N. K. Myshkin. - M.: Mashinostroyeniye, 1991. - 208 p.
11. I.A. Tolstov Wear-resistant surfacing materials and high-performance methods of their processing/ I.A. Tolstov, M.N. Semikolennykh, L.V. Baskakov, V.A. Korotkov. M., " Mashinostroyeniye", 1992
12. A.M. Kadyrmetov Efficiency management of gas-dynamic processes of flame spraying / A.M. Kadyrmetov, Yu. E. Simonova, E. V. Snyatkov, A. A. Plakhotin // In the collection: Innovative technologies in transport and chemical engineering. Materials of the XII International Scientific and Technical Conference of the Association of Engineering Technologists. 2020. pp. 45-56.
13. V. V. Kudinov Plasma coating / V. V. Kudinov, P. Yu. Pekshev, V. E. Belashchenko et al. - M.: Nauka, 1990. - 408 p. - ISBN 5-02-006040-2.
14. S. V. Petrov, Plasma gas-air spraying / S. V. Petrov, I. N. Karp. - Kiev: Naukova dumka. - 1993. - 495 p.
15. Xiong, H.; Sun, W. Investigation of Droplet Atomization and Evaporation in Solution Precursor Plasma Spray Coating. Coatings 2017, 7, 207.
16. V.A. Vinokurov Theory of welding deformations and stresses / V.A.Vinokurov, A.G. Grigoryants // Moscow: Mashinostroyeniye, 1984.- 280 p.
17. Moradi V., Adamian A., Arab N. B. Investigating of EBW Process Weldment Connections Stresses in ILSF 100 MHz Cavity by Simufact. Welding Software. - 2021.
18. Kuzemko R. D., Naumov V. A., Hoan H. V. Distribution of parameters in a turbulent jet during gas atomization of alloys //Bulletin of the Azov State Technical University. Series: Technical Sciences. - 1997. - No. 3. - pp. 41-49.
19. Hasui A., Morigaki O. Surfacing and spraying. M.: Mechanical Engineering, 1985. 240 p.
20. Polyanin A. D. Linear tasks of heat and mass-transmission: General formulas and results // Theoretical foundations of chemical technology. -2000. T. 34. - No. 6. - S. 563-574.
21. To the problem of the non-subservative mass in the porous media / N. N. Grinchik, P.V. Akulich, P. S. Kutz, N. V. Pavlyukevich, V. I. Terekhov // Engineering and Physical Journal. 2003. - T. 76. - No. 6. - S. 129-142.
22. Nguyen Q. B. et al. Characteristics of Inconel powders for powder-bed additive manufacturing, Engineering, 3 (2017) 695-700. DOI: 10. 1016 //J. ENG. - 2017. - T. 12
23. E. B. Ershov. Extension of the coefficient of determination to the general case of linear regression estimated using different versions of the least squares method //Economics and mathematical methods. - 2002. - Vol. 38. - No. 3. - pp. 107-120.
