Свойства покрытий, полученных сверхзвуковой электродуговой металлизацией с аэрозольным флюсованием

При неоспоримых достоинствах метода электродуговой металлизации, он обладает и недостатками, например, такими, как выгорание легирующих элементов и высокое содержание окислов в наносимом покрытии. Решение данной проблемы и нейтрализации отрицательного влияния окисления наносимого металла кислородом, содержащимся в используемом воздухе, возможно за счет применения аэрозольного флюсования при металлизации. В статье рассмотрен эффективный метод повышения физико-механических свойств электрометаллизационного покрытия за счет использования аэрозольного флюсования. Сущность данного метода состоит в том, что в факел расплавленного электрической дугой металла вместе со сжатым воздухом вводится аэрозоль, состоящий из водного раствора химических неорганических материалов. Водный раствор заливается в гидродиспергатор, подключенный к воздушному каналу металлизатора. Аэрозольное флюсование позволяет раскислять и легировать металл при электродуговой металлизации, тем самым повышая уровень его свойств. Представлены результаты топографических исследований электрометаллизационных покрытий. Полученные покрытия имеют структуру с размерами зерен от 200 до 2500 нм, как с ярко выраженными, так и слабозаметными границами между зерен. Установлено, что при использовании аэрозольного флюсования при электродуговой металлизации в покрытиях формируется более мелкозернистая структура и повышается прочность. Проведенные металлографические исследования показали, что толщина электрометаллизационного покрытия варьируется от 2490 до 2586 мкм. Использование аэрозольного флюсования при электродуговой металлизации не оказывает существенного влияния на толщину наносимого покрытия. Исследование микротвердости электрометаллизационных покрытий показало, что использование при металлизации аэрозольного флюсования с флюсом, состоящим из Na₂CO₃, Na₃AlF₆, Na₂B₄O₇, позволяет увеличить ее значения в 1,6 – 1,9 раз.

1. Korobov Yu.S., Boronenkov V.N. Calculating the parameters of movement, heating and oxidation of particles in electric arc metallising // Welding International. 1998. Vol. 12. No. 9. Р. 726–730. http://doi.org/10.1080/09507119809452043

2. Korobov Yu.S., Boronenkov V.N. Kinetics of interaction of sprayed metal with oxygen in electric arc metallising // Welding International. 2004. Vol. 18. No. 1. Р. 42–48. http://doi.org/10.1533/wint.2004.3242

3. Lyalyakin V.P., Murzaev V.P., Solovev R.Yu., Slinko D.B. Physico-mechanical properties of coatings produced by electric arc metallising with flux-cored wires // Welding International. 2017. Vol. 31. No. 9. Р. 729–732. http://doi.org/10.1080/09507116.2017.1315078

4. Sergeev V.V., Spiridonov Yu.L., Farakhshin I.I. Reconditioning crankshafts of domestic and foreign diesel engines by electric arc metallising // Welding International. 2004. Vol. 18. No. 7. Р. 578–580. http://doi.org/10.1533/wint.2004.3331

5. Şerban V.A., Roşu R.A., Bucur A.I., Pascu D.R. Deposition of titanium nitride layers by electric arc-reactive plasma spraying method // Applied Surface Science. 2013. Vol. 265. Р. 245–249. http://doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.10.187

6. Newbery A.P., Grant P.S., Neiser R.A. The velocity and temperature of steel droplets during electric arc spraying // Surface and Coatings Technology. 2005. Vol. 195. No. 1. Р. 91–101. http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.12.035

7. Sokolov Yu.V., Zheleznyǐ V.S. The fractal structure of a carbon deposit formed during graphite spraying in an electric arc // Technical Physics Letters. 2003. Vol. 29. No. 4. Р. 350–351. http://doi.org/10.1134/1.1573314

8. Royanov V.A., Bovikov V.I. Equipment for electric arc metallizing with pulsed discharge of the air-spraying jet // Welding International. 2016. Vol. 30. No. 4. Р. 315–318. http://doi.org/10.1080/01431161.2015.1058006

9. Aleksandrov V.P., Glupanov V.N. Cleaning asipiration air from chambers for electric-arc metal spraying // Chemical and Petroleum Engineering. 2002. Vol. 38. No. 1–2. Р. 94–95. http://doi.org/10.1023/A:1015242825702

10. Xing S.B., Xiao K., Li X.-G., Liu A.Q., Li L., Wang E.Q. Corrosion resistance of Zn-Al-Mg-La-Ce coatings by electric arc spraying // Beijing Keji Daxue Xuebao /Journal of University of Science and Technology Beijing. 2012. Vol. 34. No. 10. Р. 1167–1172.

11. Pereira Dos Santos L., Flores-Sahagun T.S., Paredes R.S.C., Bozz Ferla S.M., Satyanarayana K.G. Study on the deposition of stainless steel on polymeric substrates by arc electric thermal spraying // Materials Research Express. 2019. Vol. 6. No. 10. Article 105314. http://doi.org/10.1088/2053-1591/ab2a2f

12. Kirsankin A.A., Kalaida T.A., Kaplan M.A., Smirnov M.A., Ivannikov A.Yu., Sevostyanov M.A. Characterization of spherical stainless steel powders prepared by electric arc spraying process // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020. Vol. 848. Article 012033. http://doi.org/10.1088/1757-899X/848/1/012033

13. Лялякин В.П. Восстановление деталей машин – важное направление импортозамещения в агропромышленном комплексе // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2019. № 9. С. 3–5.

14. Воробьев П.А., Юсим М.Ю., Литовченко Н.Н, Денисов В.И. Метод аэрозольного флюсования при электродуговой металлизации // Труды ГОСНИТИ. 2008. Том 101. С. 201–204.

15. Матюшкин Б.А., Денисов В.И., Толкачев А.А. Регулируемое изменение процентного содержания элементов в рабочем слое при восстановлении деталей электродуговой металлизацией // Труды ГОСНИТИ. 2017. Т. 127. С. 166–170.

16. Технологические процессы в техническом сервисе машин и оборудования: Учебное пособие / И.Н. Кравченко, А.Ф. Пузряков, В.М. Корнеев, А.Г. Пастухов, А.В. Коломейченко, А.А. Пузряков. Москва: ИНФРА-М, 2017. 346 с.

17. Технология ремонта машин / В.М. Корнеев, В.С. Новиков, И.Н. Кравченко и др.; под ред. В.М. Корнеева. Москва: ИНФРА-М, 2018. 312 с.

18. Восстановление износа деталей машин / В.А. Горохов, О.Г. Девойно, В.П. Иванов и др. Старый Оскол: ТНТ, 2020. 380 с.

19. Олефиренко Н.А., Овчинников В.В. Технологические особенности восстановления коленчатых валов компрессоров фреона электродуговой металлизацией // Известия Московского государственного индустриального университета. 2012. № 1 (25). С. 27–31.

20. Сергеев В.В., Куликов П.Р. Восстановление коленчатых валов дизельных двигателей сверхзвуковой электродуговой металлизацией // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2008. № 10. С. 37–40.

21. Дудан А.В., Ворона Т.В., Довжук С.А., Брусило Ю.В., Салимов Р.М., Волков Ю.В. Выбор оборудования для упрочнения и восстановления деталей автомобилей электродуговым напылением // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В: Промышленность. Прикладные науки. 2014. № 11. С. 121–126.

22. Электродуговая металлизация. Теория, технологии, оборудование / Н.Н. Литовченко, В.П. Лялякин, А.В. Коломейченко и др. Курск: Университетская книга, 2022. 203 с.

23. Лялякин В.П., Мурзаев В.П., Соловьев Р.Ю., Слинко Д.Б. Физико-механические свойства покрытий, полученных электродуговой металлизацией порошковыми проволоками // Технология машиностроения. 2017. № 5. С. 24–28.

24. Соловьев Р.Ю., Воробьев П.А., Литовченко Н.Н. Металлокарботермические методы снижения окисления диспергированного металла при электродуговой металлизации // Сварочное производство. 2012. № 3. С. 43–47.

25. Матюшкин Б.А., Денисов В.И., Толкачев А.А. Технологические особенности электродуговой металлизации в отрасли АПК // Технология машиностроения. 2016. № 10. С. 32–37.

26. Литовченко И.Н., Денисов В.И., Воробьев П.А., Юсим М.Ю. Восстановление деталей электродуговой металлизацией // Техника в сельском хозяйстве. 2008. № 2. С. 28–32.

27. Коломейченко А.В., Логачев В.Н., Измалков А.А. Целесообразность использования аэрозольного флюсования при электродуговой металлизации // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2018. № 3 (47). С. 62–68.

28. Logachev V.N., Kolomeichenko A.V., Kuznetsov Yu.A., Solovev R. Yu., Denisov V.I., Sharifullin S.N. Aerosol fluxing in electro arc metallization // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 240. Article 012049. http://doi.org/10.1088/1757-899X/240/1/012049

29. Бороненков В.Н., Коробов Ю.С. Основы дуговой металлизации. Физико-химические закономерности. Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2012. 268 с.

30. Pokhmurska H., Dovhunyk V., Student M., Bielanska E., Beltowska E. Tribological properties of arc sprayed coatings obtained from FeCrB and FeCr based powder wires // Surface & Coating Technology. 2002. Vol. 151–152. P. 490–194. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(01)01577-8

31. Pokhmurskii V., Dovhunyk V., Student M., Pokhmurska H., Vynar V., Sydorak I. Triboelectrochemical behaviour of arc sprayed coatings on aluminium alloys // Inzynieria Powierzchni. 2008. No. 1. Р. 9–13.

32. Korobov Ju., Boronenkov V. Modeling of liquid metal oxidation at arc metallization // Mathematical modeling and simulation of metal technologies. Int. Conf. MMT-2000, Israel, Ariel, Nov. 13–15, 2000: Proceedings. Israel, Ariel, 2000. P. 683–692.

33. Litovchenko N.N. A three-electrode electric arc metallising gun – innovation project // Welding International. 2016. Т. 30. No. 7. Р. 560–562. http://doi.org/10.1080/09507116.2015.1099893

34. Теория сварочных процессов / А.В. Коновалов, А.С. Куркин, Э.Л. Макаров и др.; под ред. В.М. Неровного. Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 559 с.

35. Павлов А.Ю., Овчинников В.В., Шляпин А.Д. Основы газотермического напыления защитных покрытий. Москва, Вологда: Инфра-Инженерия, 2020. 300 с.

36. Балдаев Л.Х., Борисов В.Н., Вахалин В.А. Газотермическое напыление: Учебное пособие для вузов. Москва: Маркет ДС, 2007. 344 с.

37. Бобров Г.В., Ильин А.А. Нанесение неорганических покрытий (теория, технология, оборудование): Учебное пособие для студентов вузов. Москва: Интермет Инжиниринг, 2004. 624 с.