Спосіб нанесення електродугових покриттів

Реферат: Спосіб нанесення електродугових покриттів включає процес розплавлення дротів-електродів електричною дугою з одночасним додаванням в зону горіння дугового розряду порожніх скляних мікросфер і розпиленням рідкого металу з мікросферами потоком стиснутого газу у бік напилюваної поверхні, для формування металоскляних покриттів з подальшою їх термічною обробкою. При цьому об'ємна кількість порожніх, скляних мікросфер, які додають у склад покриття, не повинна перевищувати 20 %. UA 90580 U (54) СПОСІБ НАНЕСЕННЯ ЕЛЕКТРОДУГОВИХ ПОКРИТТІВ UA 90580 U UA 90580 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі нанесення покриттів і може бути використана для підвищення демпфірувальної здатності покриттів, напилених електродуговим методом. Відомо про спосіб нанесення покриття електродуговим методом, шляхом розплавлення дротів-електродів електричною дугою і розпиленням розплавленого металу потоком стисненого газу у бік поверхні, що напилюється. Такий спосіб напилення у порівнянні з іншими методами газотермічного напилення (газополуменевий, плазмовий, детонаційний та ін.) є більш простим і технологічним, має найбільшу продуктивність і високий коефіцієнт використання матеріалу та енергетичний коефіцієнт корисної дії, які можуть досягати 0,7…0,9 [Коробов, Ю.С. Эффективность применения активированной дуговой металлизации для нанесения защитных покрытий [Текст] / Ю.С. Коробов // Сварочное производство. - 2005. - № 2. - С. 47-49.]. До основних недоліків цього методу відносять невисокі міцнісні характеристики покриттів та застосування тільки електропровідних дротів. Відомо про спосіб нанесення електродугових покриттів, що включає процес формування металевих покриттів шляхом розплавлення дротів-електродів електричною дугою і розпиленням розплавленого металу у бік поверхні, що напилюється, з подальшою термічною обробкою в інтервалі температур 400-1000 °C, витримки протягом 0,5-10 хв. з наступним охолодженням на повітрі [Спосіб нанесення електродугових покриттів. Патент на корисну модель № 43984 С23С 4/00, 21.04.2009]. При запропонованому способі забезпечується часткове зняття залишкових напружень і утворення нових субзерен в структурі електродугового покриття, що призводить до підвищення твердості на 20…50 %. Однак отримані за допомогою цього способу покриття не поєднують в собі комплекс таких цінних властивостей як радіаційна стійкість, захист від рентгенівського та гама-випромінювань, термостійкість, стабільність теплофізичних властивостей при підвищених температурах. Набути поєднання цих властивостей можливо шляхом введення до складу металевих електродугових покриттів порожніх скляних мікросфер з об'ємним вмістом 40…50 % [Казимиренко, Ю.А. Формирование электродуговых покрытий, наполненных полыми стеклянными микросферами [Текст] / Ю.А. Казимиренко, А. А. Карпеченко // Зб. наук. праць НУК: Миколаїв: НУК, 2009. - Вип. № 1 (424). - С. 81-86, Фарионова, Т.А. Выбор состава композиционных материалов и покрытий технических средств для перевозки опасных грузов на; основе экспертных оценок [Электронный ресурс] / Т.А. Фарионова, Ю.А. Казимиренко// "Вісник Національного університету кораблебудування". - Миколаїв: НУК, 2010. - № 5. - Режим доступу: http: // ev.nuos.edu.ua]. В результаті введення до складу електродугових покриттів порожніх скляних мікросфер з об'ємним вмістом 50 % у 2…2,5 рази підвищується коефіцієнт поглинання іонізуючих випромінювань, удвічі знижується ефективний коефіцієнт теплопровідності. Підвищити міцнісні характеристики металоскляних покриттів, зокрема, сталевих з композиції Св-08Г2С + порожні скляні мікросфери, можливо в результаті застосування передрекристалізаційної термічної обробки [Казимиренко, Ю.А. Формирование ультрадисперсной структуры в композиционных электродуговых покрытиях, наполненных полыми стеклянными микросферами [Электронный ресурс] / Ю.А. Казимиренко, А.А. Карпеченко, А.А. Жданов, К.О. Тумаков // "Вісник Національного університету кораблебудування". - Миколаїв: НУК, 2012. - № 3. - Режим доступу: http://ev.nuos.edu.ua]. Передрекристалізаційна термічна обробка наповнених порожніми скляними мікросферами покриттів сприяє формуванню субмікрокристалічної структури на поверхні поділу фаз метал скло, що призводить до підвищення мікротвердості та твердості металевої складової (матриці) на 25 %. Тому як найближчий аналог вибрано спосіб отримання електродугових металоскляних покриттів, що включає процес розплавлення дротів-електродів електричною дугою з одночасним додаванням в зону горіння дугового розряду порожніх скляних мікросфер і розпиленням рідкого металу з мікросферами потоком стиснутого газу у бік напилювальної поверхні для формування металоскляних покриттів з подальшою їх термічною обробкою для зняття залишкових напружень і отримання ультрадисперсної структури. Об'ємний вміст мікросфер у складі покриття складає 40±7 %. Заданий об'ємний вміст порожніх скляних мікросфер у складі електродугових покриттів не забезпечує достатню їх демпфірувальну здатність. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення демпфірувальної здатності електродугових покриттів, наповнених порожніми скляними мікросферами. Для вирішення поставленої задачі в способі нанесення покриття, що включає процес розплавлення дротів-електродів електричною дугою з одночасним додаванням в зону горіння дугового розряду порожніх скляних мікросфер і розпиленням рідкого металу з мікросферами 1 UA 90580 U 5 10 15 20 25 30 35 потоком стисненого газу у бік напилюваної поверхні, для формування металоскляних покриттів з подальшою їх термічною обробкою, для зняття залишкових напружень і отримання ультрадисперсної структури, в якому, згідно з корисною моделлю, об'ємна кількість порожніх скляних мікросфер у складі покриття не повинна перевищувати 20 %. Заданий вміст мікросфер у складі покриття можна одержати в результаті зміни сили струму, тиску стисненого повітря та дистанції напилення. При додаванні в покриття порожніх скляних мікросфер у кількості 15 % за об'ємом, коефіцієнт розсіювання енергії зростає в 6 разів у порівнянні з ненаповненим покриттям. Для підвищення демпфірувальних властивостей електродугових покриттів необхідно мати відповідний рівень нерівномірностей структури, в областях яких утворюються піки мікронапружень, що приводить до активізації дислокаційних процесів, які, в свою чергу, викликають мікропластичну деформацію і за рахунок цього відбуваються незворотні процеси розсіювання енергії. На сталеву основу, виготовлену зі Ст3, після знежирення і струменеві-абразивної обробки наносили металоскляне покриття за допомогою удосконаленого електродугового апарату ЭМ14м, який дозволяє додатково та безперебійно подавати у високотемпературну зону дугового розряду порожні скляні мікросфери. Перед напиленням мікросфери просушували при температурі 100 °C. Напилення проводили на наступному режимі: сила струму 80 А, напруга 30 В, тиск стисненого повітря 0,6 МПа, витрати порошку 25 г/хв., дистанція напилення 100 мм. Після напилення, за допомогою методу затухаючих поперечних коливань, визначали коефіцієнт розсіювання енергії  отриманих зразків. Потім зразки піддавали термічній обробці на наступному режимі: нагрівали до температури 500 °C, витримували протягом 1,5 хв. з подальшим охолодженням на повітрі. Після повного охолодження зразків вимірювали коефіцієнт розсіювання енергії . На кресленні наведено графічну залежність коефіцієнта розсіювання енергії від об'ємного вмісту порожніх скляних мікросфер у складі металоскляних покриттів, нанесених електродуговим методом до та після термічної обробки. На кресленні видно, що максимальне збільшення коефіцієнта розсіювання енергії спостерігається для зразків з об'ємним вмістом порожніх скляних мікросфер 15 % (більше ніж в 6 разів). Аналогічний ефект характерний і для зразків, які після напилення піддавали термічній обробці при температурі 500 °C та витримці протягом 1,5 хв. з наступним охолодженням на повітрі. Використання способу, що пропонується, є ефективним при отриманні нових та відновленні зношених поверхонь деталей та конструкцій, які піддаються інтенсивним вібраціям, наприклад, валів, опор. При цьому способі нанесення електродугового металоскляного покриття на 30 % знижується матеріалоємність продукції на відміну від найближчого аналога. Електродугові композиційні покриття, наповнені порожніми скляними мікросферами, є перспективними для використання в авіа-, судно- та машинобудуванні за рахунок поєднання технологічності і експлуатаційних властивостей. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Спосіб нанесення електродугових покриттів, що включає процес розплавлення дротівелектродів електричною дугою з одночасним додаванням в зону горіння дугового розряду порожніх скляних мікросфер і розпиленням рідкого металу з мікросферами потоком стиснутого газу у бік напилюваної поверхні для формування металоскляних покриттів з подальшою їх термічною обробкою для зняття залишкових напружень і отримання ультрадисперсної структури, який відрізняється тим, що об'ємна кількість порожніх, скляних мікросфер, які додають у склад покриття, не повинна перевищувати 20 %. 2 UA 90580 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3