Vestnik of Don State Technical University Vestnik of Don State Technical University Вестник Донского государственного технического университета 1992-5980 6616 10.12737/12590 Машиностроение и машиноведение MACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCE Машиностроение и машиноведение Resource-saving technologies of derivatization of functional nanostructured coatings by high-speed application methods Ресурсосберегающие технологии получения функциональных наноструктурированных покрытий высокоскоростными методами нанесения Зубрилина Елена Михайловна Zubrilina Elena Михайловна Elena-zubrilina@rambler.ru Карелина М. Ю. Karelina M. Yu. karelinamu@mail.ru Кравченко Игорь Николаевич Kravchenko Igor Николаевич kravchenko-in71@yandex.ru Коломейченко Анастасия Александровна Kolomeychenko Anastasiya Александровна kolom.anastasiya@gmail.com Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) The Moscow State Technical University - MADI 30 09 2015 30 09 2015 15 3 19 27 https://naukaru.ru/en/nauka/article/6616/view

Цель работы заключается в поиске новых, основанных на ресурсосберегающих технологиях, методов нанесения нано- структурированных покрытий различного функционального назначения. Главной задачей является исследование современных эффективных методов повышения прочности, коррозионной и износостойкости. В качестве предмета исследования выступают высокоскоростные способы нанесения антикоррозионных и износостойких покрытий, позволяющие значительно повысить долговечность и надежность изделий. Описаны конструктивные, технологические особенности, технические характеристики и сферы применения различных моделей установок для высокоскоростных спо- собов напыления, в частности газопламенного. Приведены результаты анализа основных физико-механических и экс- плуатационных свойств покрытий, полученных с использо- ванием компактного высокопроизводительного технологи- ческого оборудования. В результате проведенной работы доказано, что покрытия, полученные высокоскоростными методами, в отличие от дозвуковых способов, отличаются высокими эксплуатационными характеристиками. В работе также представлены перспективные направления развития технологических методов нанесения многофункциональных покрытий, совершенствования оборудования и применяе- мых материалов. Полученные данные могут быть использо- ваны при проектировании технологических процессов нане- сения плотных покрытий стабильного качества на изделия сложной формы, изготовленные практически из любых ме- таллов и сплавов. Результаты работы применимы в машино- строении, ремонтном производстве, авиации, энергетике и пр.

T he work objective is to study new application methods based on the resource-saving technologies for nanostructured coatings with different functionality. The main task of the work is investigating modern efficient methods to increase strength, corrosion resistance, and wearability. The subject of study is highspeed application methods for anti-corrosion and wear-resistant coatings that significantly improve the durability and reliability of products. Design, technological features, specifications, and a scope of applicability of various installation models for highspeed deposition methods, including a gas-plasma technique, are described. The analysis results of the basic physical, mechanical and performance properties of the coatings obtained with the compact high-performance process equipment are presented. As a result of this work, it is shown that coatings obtained by the high-speed methods, unlike the subsonic methods, are characterized by the high performance. The paper also presents perspectives for development of the processing methods of the multifunctional coating application, the improvement of equipment and materials. The data obtained can be used for designing processes of applying dense coatings of consistent quality on the complex products made from nearly all metals and alloys. The results obtained are applicable in the mechanical engineering, repair production, aviation, energy engineering, etc.

адгезия высокоскоростное напыление газотермические способы износ микроструктура нано- структурированные покрытия технология твердость установка. adhesion high-speed plating gas-thermal methods wear microstructure nanostructured coatings technology hardness installation.

Введение. Газотермические способы напыления покрытий в России активно развиваются с конца пятидесятых годовXX века. В то время в ремонтном производстве и промышленности необходимо было решить ряд проблем, в частно-сти, таких, как:— упрочнение деталей машин,— нанесение защитных и толстослойных покрытий, способных компенсировать износ деталей,— получение новых материалов [1, 2, 3].Современные способы газотермического напыления можно разделить на две основные группы: обычное (до-звуковое) и сверхзвуковое напыление.Сверхзвуковое газопламенное напыление (СГПН) — это новый способ, базирующийся на непрерывном сжи-гании горючего газа с кислородом с целью получения высокоскоростной (сверхзвуковой) струи на выходе из горелки.Порошок вводится в газовый поток, которым он нагревается, ускоряется (обычно более 5 скоростей звука) и направ-ляется на обрабатываемую деталь. Рабочий процесс в сверхзвуковой напылительной горелке аналогичен рабочемупроцессу в ракетном двигателе [4, 5, 6].

Голубев, И. Г. Опыт восстановления деталей для сельскохозяйственной техники / И. Г. Голубев, П. А. Табаков // Техника и оборудование для села. - 2013. - № 3. - С. 39-40. Golubev, I.G., Tabakov, P.A. Opyt vosstanovleniya detaley dlya sel´skokhozyaystvennoy tekhniki. [The experience in agricultural machinery parts reconditioning.] Machinery and Equipment for Rural Area, 2013, no. 2, pp. 39-40 (in Russian). Инженерные методы обеспечения долговечности и надежности машин и технологического оборудования в промышленности / И. Н. Кравченко [и др.]. - Москва : Эко-Пресс, 2011. - 424 с. Kravchenko, I.N., et al. Inzhenernye metody obespecheniya dolgovechnosti i nadezhnosti mashin i tekhnologicheskogo oborudovaniya v promyshlennosti. [Engineering methods to ensure durability and reliability of machines and manufacturing equipment in industry.] Moscow: Eko-Press, 2011, 424 p. (in Russian). Технологии нанесения защитных и износостойких покрытий повышенной прочности / А. Ф. Пузряков [и др.]. - Москва ; Ставрополь : Эко-Пресс ; АГРУС, 2013. - 300 с. Puzryakov, A.F., et al. Tekhnologii naneseniya zashchitnykh i iznosostoykikh pokrytiy povyshennoy prochnosti. [Technology of application of protective and wear resistant ruggedized coatings.] Moscow; Stavropol: Eko-Press; AGRUS, 2013, 300 p. (in Russian). Алхимов, А. П. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика / А. П. Алхимов, С. В. Клинков, В. Ф. Косарев ; под ред. В. М. Фомина. - Москва : Физматлит, 2010. - 536 с. Alkhimov, А.P., Klinkov, S.V., Kosarev, V.F.; Fomin, V.M., ed. Kholodnoe gazodinamicheskoe napylenie. Teoriya i praktika. [Cold gas spraying. Theory and practice.] Moscow: Fizmatlit, 2010, 536 p. (in Russian). Кузнецов, Ю. А. Исследование характеристик покрытий, полученных холодным газодинамическим напылением / Ю. А. Кузнецов, В. В. Гончаренко // Техника и оборудование для села. - 2013. - № 12. - С. 39-42. Kuznetsov, Yu. А., Goncharenko, V.V. Issledovanie kharakteristik pokrytiy, poluchennykh kholodnym gazodinamicheskim napyleniem. [Study of characteristics of coatings obtained by cold gas-dynamic sputtering.] Machinery and Equipment for Rural Area, 2013, no. 12, pp. 39-42 (in Russian) Эффективные технологические методы нанесения покрытий газопламенным напылением / И. Н. Кравченко [и др.] // Вестник Мос. гос. агроинж. ун-та им. В. П. Горячкина. - 2015. - № 1. - С. 36-41. Kravchenko, I.N., et al. Effektivnye tekhnologicheskie metody naneseniya pokrytiy gazoplamennym napyleniem. [Effective processing coating flame-spraying methods.] Vestnik of MSAU, 2015, no. 1, pp. 36-41 (in Russian). Кузнецов, Ю. А. Краткий обзор оборудования для сверхзвукового газопламенного напыления / Ю. А. Кузнецов // Науковi нотатки. - Вып. 33. - Луцьк : ЛНТУ, 2011. - С. 110-114. Kuznetsov, Yu. А. Kratkiy obzor oborudovaniya dlya sverkhzvukovogo gazoplamennogo napyleniya. [Quick overview of equipment for supersonic flame spraying.] Luts´k: LNTU, 2011, Науковi нотатки, iss. 33, pp. 110-114 (in Russian). Балдаев, Л. Х. Газотермическое напыление : учебное пособие для вузов / Л. Х. Балдаев, В. Н. Борисов, В. А. Вахалин. - Москва : Маркет ДС, 2007. - 344 с. Baldayev, L.Kh., Borisov, V.N., Vakhalin, V.A. Gazotermicheskoe napylenie: uchebnoe posobie dlya vuzov. [Gasthermal spraying: Study guide for higher schools.] Moscow: Market DS, 2007, 344 p. (in Russian). Кузнецов, Ю. А. Инновационные способы газотермического напыления покрытий / Ю. А. Кузнецов, В. В. Гончаренко, К. В. Кулаков. - Орел : ОрелГАУ, 2011. - 124 с. Kuznetsov, Yu.А., Goncharenko, V.V., Kulakov, K.V. Innovatsionnye sposoby gazotermicheskogo napyleniya pokrytiy. [Innovative methods of coating thermal spraying.] Orel: OrelGAU, 2011, 124 p. (in Russian). Термодинамическое упрочнение сварных и наплавленных изделий сельскохозяйственного машиностроения / Е. М. Зубрилина [и др.]. - Ставрополь : АГРУС, 2012. - 392 с. Zubrilina, E.M., et al. Termodinamicheskoe uprochnenie svarnykh i naplavlennykh izdeliy sel´skokhozyaystvennogo mashinostroeniya. [Thermodynamic hardening of welded and built-up products of Agricultural Engineering.] Stavropol´: AGRUS, 2012, 392 p. (in Russian). Кравченко, И. Н. Технологии высокоскоростного нанесения наноструктурированных покрытий / И. Н. Кравченко, Ю. А. Кузнецов, А. В. Гуревский, А. А. Коломейченко, А. С. Алмосов // Строительные и дорожные машины. - 2015. - № 2. -С. 10-15. Kravchenko, I.N., Kuznetsov, Yu.А., Gurevskiy, A.V., Kolomeychenko, A.A., Almosov, A.S. Tekhnologii vysokoskorostnogo naneseniya nanostrukturirovannykh pokrytiy. [Technologies of high-speed application of nanostructured coatings.] Construction and Road Building Machinery, 2015, no. 2, pp. 10-15 (in Russian). Черноиванов, В. И. Восстановление деталей машин (состояние и перспективы) / В. И. Черноиванов, И. Г. Голубев. - Москва : Росинформагротех, 2010. - 371 с. Chernoivanov, V.I., Golubev, I.G. Vosstanovlenie detaley mashin (sostoyanie i perspektivy). [Restoration of machine parts (state and prospects).] Moscow: Rosinformagrotekh, 2010, 371 p. (in Russian). Пузряков, А. Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления : учебное пособие / А. Ф. Пузряков. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 360 с. Puzryakov, A.F. Teoreticheskie osnovy tekhnologii plazmennogo napyleniya : uchebnoe posobie. [Theoretical foundations of plasma spray technology: Study guide.] 2nd revised and enlarged ed. Moscow: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2008, 360 p. (in Russian).