Зниження рівня окислення матеріалу, що розпилюється, при дуговій металізації за рахунок застосування комбінованого повітряно-порошкового розпилювального струменя

Abstract

Серед методів нанесення покриттів процес дугової металізації є найтехнологічнішим за тепловою ефективністю, відносною вартістю покриттів (вартість в 3…10 разів дешевше покриттів, одержуваних іншими методами) із забезпеченням їх високої міцності. Інтенсивне нагрівання частинок напилюваного матеріалу в процесі дугової металізації є основною причиною зниження вмісту деяких компонентів складу. Втрати легуючих елементів складають: марганцю — 30 %, кремнію — 20 %, а також вуглецю до 60 %, На сьогодні відсутні системні рішення щодо запобігання при дуговій металізації інтенсивного вигоряння з металу легуючих елементів і насичення шару, що наноситься, газами атмосфери. Кінцевою метою дугової металізації, як і інших процесів обробки матеріалів, є отримання виробів із заданими властивостями, які визначаються процесами деформації і теплообміну у разі контакту крапель розпалюваного матеріалу з основою, а також фізико-хімічною взаємодією крапель з газовою атмосферою під час руху до основи. Таким чином, зміни основних параметрів процесу металізаційної швидкості, температури в двофазному потоці, інтенсивності надходження газів в метал крапель, дає можливість прогнозувати властивості покриттів, що і досліджувалося в роботі. На підставі результатів досліджень, які показують наявність розрідження в зоні функціонування дуги, а також можливості ефективнішого використання кисню розпилювального струменя, запропо-новано створення комбінованого повітряно-розпилювального струменя, що складається з центральної частини — повітряно-порошкової (введення легуючих порошків) і зовнішньої — розпилювальної.

Among coating methods, the arc metallization process is the most technologically advanced in terms of thermal efficiency, the relative cost of coatings (the cost is 3…10 times cheaper than coatings obtained by other methods) with ensuring their high strength. Intensive heating of the sprayed material particles during the arc metallization process is the main reason for the reduction of the content of certain ingredients of the composition. Losses of alloying elements are manganese — 30 %, silicon – 20 %, as well as carbon up to 60 %. Currently, there are no systematic solutions to prevent intensive burnout of alloying elements from the metal and saturation of the applied layer with atmospheric gases during arc metallization. The ultimate goal of arc metallization, as well as other technologies of material processing, is to obtain products with specified properties, which are determined by the processes of deformation and heat exchange at the contact of droplets of the atomized material with the base, as well as physical and chemical interaction of droplets with the gas atmosphere when moving to the base. Thus, changes in the basic parameters of the process of metallization speed, the temperature in the two-phase flow, the intensity of gas inflow into the metal droplets, makes it possible to predict the properties of coatings, which was studied in the work. Based on the results of research showing the presence of rarefaction in the area of arc functioning, as well as the possibility of more efficient use of oxygen in the spraying flow, it was proposed to create a combined air-spraying flow, consisting of the central part: air-powder (introduction of alloying powders) and external spraying.

Среди методов нанесения покрытий процесс дуговой металлизации является наиболее технологичным по тепловой эффективности, относительной стоимости покрытий (стоимость в 3…10 раз дешевле покрытий, получаемых другими методами) с обеспечением их высокой прочности. Интенсивный нагрев частиц напыляемого материала при дуговой металлизации является главной причиной снижения содержания некоторых компонентов состава. Потери легирующих элементов составляют: марганца — 30 %, кремния — 20 %, а также углерода — до 60 %, В настоящее время отсутствуют системные решения по предотвращению при дуговой металлизации ин- тенсивного выгорания из металла легирующих элементов и насыщения наносимого слоя газами атмосферы. Конечной целью дуговой металлизации, как и других процессов обработки материалов, является получение изделий с заданными свойствами, которые определяются процессами деформации и теплообмена при контак- те распыляемых капель материала с основанием, а также физико-химическим взаимодействием капель с газо- вой атмосферой при движении к основанию. Таким образом, изменения основных параметров процесса скорости металлизации, температуры в двухфазном потоке, интенсивности поступления газов в металл капель, дает возможность прогнозировать свойства покрытий что и исследовалось в работе. На основании результатов исследований, показывающих наличие разрежения в зоне функционирования дуги, а также возможности более эффективного использования кислорода распыляющей струи, предложено создание комбинированного воздушно-распыляющего потока, состоящего из центральной части — воздушно-порошковой (введение легирующих порошков) и внешней — распылительной.