Експериментальне дослідження процесу холодного газодинамічного нанесення покриття та методика розрахунку його режимів

Abstract

На кафедрі технології підвищення зносостійкості Вінницького національного технічного університету розроблена і виготовлена дослідна установка для газодинамічного нанесення функціональних покриттів. Принцип її дії заснований на тому, що металеві порошкові частки розганяються до високих швидкостей, близьких до швидкості звуку, а у разі зіткнення з підкладкою вступають з нею в молекулярні зв’язки і здатні створювати міцне з’єднання з останньою та між частинками порошку. При цьому температура частинок порошків, які напилюються, є нижчою за температури їх плавлення. Досліджено закономірності формування фігури напилення, її профілю і розмірів в залежності від дистанції напилення. Встановлено, що перетин фігури напилення є симетричним щодо її осі, а її профіль в загальному випадку, з великою вірогідністю, може бути описаний функцією розподілу Гаусса. Середня інтегральна відносна похибка функції Гаусса не перевищує 9,5 %. За отриманими результатами побудовано графіки залежності геометричних параметрів фігури напилення від дистанції напилення. Встановлено, що зі збільшенням висоти фігури напилення до 0,4 мм оптимальний крок між суміжними проходами доріжок напилення становитиме 56 % від діаметра основи фігури напилення. Зі збільшенням висоти до 0,54 мм оптимальний крок між суміжними проходами доріжок напилення зменшується і становить 48 % від діаметра основи фігури напилення. Встановлено, що формування фігури напилення відбувається відповідно до закону нормального розподілу, а геометричні розміри фігури напилення залежать від дистанції напилення. На основі отриманих результатів дослідження запропонована інженерна методика розрахунку режимів нанесення покриття. Методика розрахунку режимів нанесення покриття на циліндричні поверхні дозволяє визначати, в залежності від продуктивності напилювального пристрою, швидкість переміщення пристрою вздовж деталі, швидкість обер­тання деталі, необхідну кількість порошку для покриття заданої поверхні, час напилення. Наведено конкретний приклад розрахунку режимів напилення.

The Department of technology of elevation of Vinnytsia National Technical University, developed and produced research installation for the gasdynamic application of functional coatings. The principle of its action is based on the fact that the powder particles are dispersed to high velocities close to the speed of sound, and in contact with the lining come with her in molecular bonding and are able to form a strong connection with the latest and between the particles of the powder. In this case, the temperature of the particulate particles that are sprayed is lower than the melting point. There have been studied regularities of formation of shapes, spraying, its profile and size depending on the distance of spraying. It has been found out that the figure of spraying is almost symmetrical relative to its axis and its profile in the General case can be described by the law of the Gaussian distribution. Gaussian distribution with a uniquely describes the profile shape spraying. The average cumulative relative accuracy Gaussian function does not exceed 9,5 %. According to the results there have been built graphic dependences of geometric parameters of the shape spraying from a distance of spraying. Is has been found that with increased height figures spraying up to 0,4 mm is optimum will step between adjacent passages will be 56 % of the diameter of the basics figure spraying. With increasing height to 0,54 mm optimal step between passages decreases and is 48 % of the diameter of the basics figure spraying. Based on the results of the study there have been suggested engineering calculation modes of coating. It is established that the formation of the shape deposition occurs in accordance with the law of the normal distribution and the dimensions of the shape deposition depend on distance of spraying. Method of calculation modes of coating allows to define, depending on the performance of the evaporation device, speed, move the device along the details, the speed of rotation of details, the required amount of powder to cover set surface, while spraying. The particular example of calculation modes of spraying is given.

На кафедре технологии повышения износостойкости Винницкого национального технического университета разработана и изготовлена опытная установка для газодинамического нанесения функциональных покрытий. Принцип ее действия основан на том, что металлические порошковые частицы разгоняются до высоких скоростей, близких к скорости звука, а при столкновении с подкладкой вступают с ней в молекулярные связи и способны создавать прочное соединение с последней и между частицами порошка. При этом температура напыляемых частиц порошка ниже температуры их плавления. Исследованы закономерности формирования фигуры напыления, ее профиля и размеров в зависимости от дистанции напыления. Установлено, что сечение фигуры напыления является симметричным относительно ее оси, а ее профиль в общем случае, с большой вероятностью, может быть описан функцией распределения Гаусса. Средняя интегральная относительная погрешность функции Гаусса не превышает 9,5 %. По полученным результатам построены графики зависимости геометрических параметров фигуры напыления от дистанции напыления. Установлено, что с увеличением высоты фигуры напыления до 0,4 мм оптимальный шаг между смежными проходами дорожек напыления будет составлять 56 % от диаметра основания фигуры напыления. С увеличением высоты до 0,54 мм оптимальный шаг между смежными проходами дорожек напыления уменьшается и составляет 48 % от диаметра основания фигуры напыления. Установлено, что формирование фигуры напыления происходит в соответствии с законом нормального распределения, а геометрические размеры фигуры напыления зависят от дистанции напыления. На основе полученных результатов исследования предложена инженерная методика расчета режимов нанесения покрытия. Методика расчета режимов нанесения покрытия позволяет определять, в зависимости от производительности напылительного устройства, скорость перемещения устройства вдоль детали, скорость вращения детали, необходимое количество порошка для покрытия заданной поверхности, время напыления. Приведен конкретный пример расчета режимов напыления.