Визначення міцності зчеплення покриття, отриманого електродуговим напиленням з пульсацією розпилювального потоку повітря

Автор(и)

  • Ірина В'ячеславівна Захарова Приазовський державний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-3492-0134

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.235775

Ключові слова:

електродугове напилення, покриття, пульсуючий потік, окислення, частка, міцність зчеплення

Анотація

При електродуговому напиленні під час перенесення розплавленого металу потоком повітря відбувається значне вигорання легуючих елементів з утворенням великої кількості оксидів, що негативно впливає на міцність зчеплення покриття з основою. запропоновано вирішення проблеми підвищення міцності зчеплення шляхом використання пульсації розпилювального повітряного потоку. При оптимальній частоті імпульсного перекриття потоку час утворення крапель рідкого металу на торцях електродів збігається з частотою імпульсів розпилювального потоку. В результаті краплі набувають оптимального розміру, вони транспортуються повітряним потоком зі збереженням енергії, меншою масою кисню і, як наслідок, значним зменшенням окислювання легуючих елементів у матеріалі, що напилюється. проаналізовано існуючі методи випробувань на міцність зчеплення з основою напилених покриттів. Розроблено та описано конструкцію модернізованого пристрою для визначення міцності зчеплення, який забезпечує комплексне навантаження на покриття із поєднанням відриву і зрізу. Проведенням випробувань виявлено значне (до двох разів) зростання міцності зчеплення алюмінієвого, цинк-алюмінієвого та сталевого (Св08А) покриттів, нанесених при застосуванні пульсації повітря. Це досягається завдяки підвищенню кількості зон сплавлення часток покриття між собою і з основою. Показано, що вплив частоти пульсації на міцність зчеплення змінюється за кривою із максимумом, що відповідає частоті в межах 70–80 Гц незалежно від типу матеріалу покриття. Встановлено, що алюмінієве покриття має підвищену схильність до окислення, внаслідок чого за міцністю зчеплення воно на 15–20 % поступається цинк-алюмінієвому покриттю. Отримані дані обґрунтовують використання пропонованої технології напилення у виробництві

Біографія автора

Ірина В'ячеславівна Захарова, Приазовський державний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації та механізації зварювального виробництва

Посилання

  1. Li, Q., Song, P., Ji, Q., Huang, Y., Li, D., Zhai, R. et. al. (2019). Microstructure and wear performance of arc-sprayed Al/316L stainless-steel composite coating. Surface and Coatings Technology, 374, 189–200. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.06.006
  2. Mrdak, M. (2018). Mechanical properties and microstructures of bio-inert layers of chrome oxide coatings deposited by the APS process. Vojnotehnicki Glasnik, 66 (1), 28–40. doi: https://doi.org/10.5937/vojtehg66-14009
  3. Meng, G.-H., Zhang, B.-Y., Liu, H., Yang, G.-J., Xu, T., Li, C.-X., Li, C.-J. (2018). Vacuum heat treatment mechanisms promoting the adhesion strength of thermally sprayed metallic coatings. Surface and Coatings Technology, 344, 102–110. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.03.010
  4. Shukla, R. K., Kumar, A., Kumar, R., Singh, D., Kumar, A. (2019). Numerical study of pore formation in thermal spray coating process by investigating dynamics of air entrapment. Surface and Coatings Technology, 378, 124972. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.124972
  5. Varavallo, R., Manfrinato, M. D., Rossino, L. S., Maluf, O., Camargo, F., Canale, L., Dean, S. W. (2012). Adhesion of Thermally Sprayed Metallic Coating. Journal of ASTM International, 9 (2), 103414. doi: https://doi.org/10.1520/jai103414
  6. Ito, K., Shima, T., Fujioka, M., Arai, M. (2020). Improvement of Oxidation Resistance and Adhesion Strength of Thermal Barrier Coating by Grinding and Grit-Blasting Treatments. Journal of Thermal Spray Technology, 29 (7), 1728–1740. doi: https://doi.org/10.1007/s11666-020-01057-y
  7. Singh, P., Kumar, P. (2021). Improvement in surface integrity of thermally sprayed cermet coatings. Materials Today: Proceedings, 45, 4431–4436. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.522
  8. Winarto, W., Sofyan, N., Rooscote, D. (2017). Effect of bond coat and preheat on the microstructure, hardness, and porosity of flame sprayed tungsten carbide coatings. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/1.4985486
  9. Li, Q., Deng, C., Li, L., Lü, J., Song, P., Li, C. et. al. (2020). Microstructure and interface-adhesion of thermally sprayed continuous gradient elastic modulus FeCrAl-ceramic coatings. Ceramics International, 46 (5), 5946–5959. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.11.048
  10. Swain, B., Mallick, P., Gupta, R. K., Mohapatra, S. S., Yasin, G., Nguyen, T. A., Behera, A. (2021). Mechanical and tribological properties evaluation of plasma-sprayed shape memory alloy coating. Journal of Alloys and Compounds, 863, 158599. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.158599
  11. Abbas, R. A., Ajeel, S. A., Ali Bash, M. A., Kadhim, M. J. (2021). Effect of plasma spray distance on the features and hardness reliability of YSZ thermal barrier coating. Materials Today: Proceedings, 42, 2553–2560. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.578
  12. Chadha, S., Jefferson-Loveday, R., Hussain, T. (2019). Effect of nozzle geometry on the gas dynamics and evaporation rates of Suspension High Velocity Oxy Fuel (SHVOF) thermal spray: A numerical investigation. Surface and Coatings Technology, 371, 78–89. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.10.085
  13. Miedviedieva, N., Levitsky, M., Sukhenko, V. (2018). Studying the effect of the combined technology on durability of the shaft­type parts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (93)), 14–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.132253
  14. Kopylov, V. (2016). Effect of multiphase structure of plasma coatings on their elastic and strength properties. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (83)), 49–57. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.79586
  15. Kharlamov, Yu. A., Polonsky, L. G. (2016). Thermal spraying. Current status and further development. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu im. V. Dalia, 2 (226), 5–19.
  16. Ponomarev, A. I., Kirilyuk, G. A., Ignatenko, I. V., Bartyuk, V. V. (1989). A.s. No. 1699641 SSSR. Raspylitel'naya golovka elektrodugovogo metallizatora. No. 4726834; declareted: 02.08.1989; published: 23.12.1991, Bul. No. 47.
  17. Korobov, Yu. S., Lukanin, V. L., Boronenkov, V. N., Litovchenko, H. N. (1997). Pat. No. 2119389 RF. Ustroystvo dlya elektrodugovoy metallizatsii. No. 97101017/25; declareted: 22.01.1997; published: 27.09.1998, Bul. No. 27.
  18. Crawmer, D. E.; Davis, J. R. (Ed.) (2004). Thermal spray process. In Handbook of Thermal Spray Technology. ASM: Novelty, 54–73.
  19. Tunik, Yu. V. (2014). Detonatsionnoe gorenie vodoroda v sople Lavalya s tsentral'nym koaksial'nym tsilindrom. Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Mekhanika zhidkosti i gaza, 5, 142–148.
  20. Glushkova, D. B. (2018). Increase of longness of piston rings method of two-wire metalization. Bulletin of Kharkov National Automobile and Highway University, 82, 27–34. doi: https://doi.org/10.30977/bul.2219-5548.2018.82.0.27
  21. Kupriyanov, I. L., Geller, M. A. (1990). Gazotermicheskie pokrytiya s povyshennoy prochnost'yu stsepleniya. Minsk: Nauka i tekhnika, 176.
  22. Zakharova, I. V. (2020). Vyznachennia dyspersnosti chastynok pry pulsuiuchiy podachi rozpyliuvalnoho potoku. The 11th International scientific and practical conference “Scientific Achievements of Modern Society”. Liverpool, 271–276.
  23. Royanov, V., Zakharova, I., Lavrova, E. (2017). Development of properties of spray flow and nature of pressure distribution in electric arc metalization. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (90)), 41–49. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118252
  24. Roianov, V. O., Zakharova, I. V. (2020). Reducing the Oxidation Level of the Sprayed Material During Arc Metallization by Using a Combined Air-Powder Spraying Flow. Visnyk of Vinnytsia Politechnical Institute, 5 (152), 84–88. doi: https://doi.org/10.31649/1997-9266-2020-152-5-84-88
  25. Zakharova, I. (2020). Development of equipment for arc metallization with pulsating spraying airflow to improve the technological properties of the coating. The Scientific Heritage, 49, 18–21.
  26. Royanov, V., Zakharova, I., Kriuchkov, M., Chigarev, V. (2020). Investigation of Factors, Determining Dispersity of Coating Particles at ARC Sputtering With Pulsating Spraying Stream. World Science, 1 (6 (58)), 10–20. doi: https://doi.org/10.31435/rsglobal_ws/30062020/7099

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-30

Як цитувати

Захарова, І. В. (2021). Визначення міцності зчеплення покриття, отриманого електродуговим напиленням з пульсацією розпилювального потоку повітря. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (111), 39–47. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.235775

Номер

Том 3 № 12 (111) (2021): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Ирина Вячеславовна Захарова

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.