Розробка системного підходу до керування процесом детонаційного напилювання і властивостями покриттів у залежності від типу матеріалу. Практичне освоєння промислових технологій напилювання функціональних покриттів і устаткування для їх реалізації.
Аннотация к работе
У даний час назріла необхідність узагальнення і аналізу накопиченого теоретичного та експериментального матеріалу для створення наукових основ процесу детонаційного напилювання покриттів (ПДНП), що забезпечують керування їх властивостями, розробки необхідних для цих цілей промислового устаткування і технологій напилювання покриттів різного призначення. Дисертаційна робота виконувалася в 1978-2003 рр. в рамках Державної науково-технічної програми “Нерозємні зєднання і покриття нових конструкційних матеріалів” (шифр проблеми 0.72.01) і у відповідності з планами Відомчого замовлення Національної академії наук України (НАНУ): 1.6.1.73.10. Методи дослідження - використані комплексні методи дослідження структури, фазового та хімічного складу порошків і покриттів із них, що включають металографію, мікродюрометрію, рентгеноструктурний фазовий аналіз, диференціальний термічний аналіз, хімічний аналіз, методи дослідження міцності зчеплення покриттів з основою, зносу, корозійної стійкості, механічних властивостей покриттів, а також розроблених оригінальних методик для діагностики двофазного потоку при напиленні. В результаті аналізу умов формування детонаційного покриття встановлено, що у звязку з основною відмінністю детонаційного напилення від плазмового і газополуменевого методів - високою швидкістю (400...1250 м/с) і відповідно високою кінетичною енергією напилюваних часток - величина напірного тиску при формуванні шару покриття досягає рівня тисків, що застосовуються у процесах гарячого динамічного пресування виробів (5…15 ГН/м2). Відповідно до цього матеріали, що застосовуються для детонаційного напилення, за ознакою необхідного ступеня нагрівання часток напилюваного порошку запропоновано розділяти на 2-і основні групи: 1) метали, сплави і кермети з металевою звязкою (наприклад, WC-Co), з яких можливе формування детонаційного покриття при нагріванні до 0,8…0,9Тпл. і прискоренні до 400...1250 м/с, що дозволяє знизити негативний вплив високих температур (розклад, окислення і т.п.); 2) оксиди, безкисневі тугоплавкі сполуки, а також сплави, що шляхом загартування з рідкого стану утворюють покриття з метастабільною структурою (аморфною, квазікристалічною і т.п.), де необхідне нагрівання часток порошку до стадії плавлення.У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації, сформульована мета роботи і визначені основні задачі, які необхідно вирішити для її виконання. Відзначено наукову новизну і практичну цінність результатів, відображено особистий внесок автора і представлені відомості про апробації результатів роботи. Аналіз результатів виконаних досліджень показує, що структура покриттів, отриманих різними методами ГТН, крім ряду загальних ознак, обумовлених природою як самого процесу напилення, так і використовуваного матеріалу (шаруватість, дискретність, неоднорідний характер структури покриттів, наявність у них пір і оксидних включень, різного роду границь) має й істотні відмінності, повязані з технологічними особливостями процесу. До них у першу чергу варто віднести розходження в ступені окислення напилюваного матеріалу, у фазовому складі, властивостях шару, що формується, зміні механічних властивостей матеріалу основи. У цьому аспекті зрозуміла тенденція розвитку процесів напилення, що використовують надзвукові газові струмені (детонаційний, надзвуковий плазмовий, надзвуковий газополуменевий), що забезпечують підвищення кінетичної енергії часток напилюваного матеріалу і поліпшення, за рахунок цього, умов формування шару покриття і його властивостей.Випробовування на границю витривалості зразків зі сталі 45, нержавіючої сталі ОХ18Н10Т, титанових сплавів з покриттям з WC-Co і Al2O3 проводили на гладких зразках з діаметром робочої частини 6 мм в умовах консольного вигину при обертанні зі швидкістю 3000 хв-1. Зразки зі сталі 45 з покриттями із Al2O3 додатково підлягали прискореним випробовуванням (ДСТ 19533-74) при знакозмінному консольному вигині з обертанням на машинах УКІ-10М, а зразки зі сталі 45 з аморфізованими покриттями - при вигині з обертанням на установці Schenck типу “PUNN” фірми “Шеню”. Висота стовпа порошку Н визначає обєм газу і кількість порошку, що після газового імпульсу знаходиться над зазором у зваженому стані, що є необхідною умовою для стабільної роботи живильника. При імпульсній поперечній подачі введення порошку в заданий час і необхідну зону ствола забезпечується циклограмою циклу, але при цьому напрямок введення порошку не збігається з напрямком його руху при прискоренні, що приводить до налипання часток на ствол, їх конгломеруванню і вимагає додаткових операцій для вирівнювання концентрації по перерізу і довжині ствола. Для визначення кількості порошку, довжини і місця перебування порошкової хмари в каналі стволу в момент ініціювання суміші розроблений і застосований пристрій контролю наявності порошку в ПД., принцип котрого заснований на явищі збільшення інтенсивності світлового випромінювання від ПД, що фіксується фотодатчиком у випадку наявності в ньому нагрітих часток порошку.В резуль