78 / 530
Actual Problems in Machine Building. 2016. N 3
Innovative Technologies
in Mechanical Engineering
____________________________________________________________________
78
соотношение свойств покрытий. Применение порошков в виде механических смесей
является процессом технологически гораздо менее трудоемким, более дешевым и
производительным, к тому же дает возможность управления структурой в широких пределах
путем применения композиций с различным химическим составом [13].
Ранее нами были проведены исследования по формированию структур плазменных
покрытий из никелькерамической и кобальтокерамической механических смесей [14, 15].
Сравнительные испытания на износостойкость показали, что их можно использовать в
качестве упрочняющих покрытий, которые могут воспринимать значительные нагрузки [16].
Металлографический анализ позволил определить специфику формирования данных
покрытий и выявил достаточно равномерное распределение частиц керамики и металла, как
в структуре покрытия, так и на переходной границе. Таким образом, в связи с присутствием
частиц керамики на переходной границе, вопрос определения адгезионной прочности
данных металлокерамических покрытий, нанесенных без применения переходного слоя в
отличие от традиционной технологии напыления керамики, имеет существенное значение.
Целью настоящей работы является изучение адгезионной прочности
металлокерамических износостойких покрытий полученных плазменным напылением.
Методика проведения экспериментов
Основным компонентом для механических смесей служила оксидная керамика
марки М28, в качестве связующих компонентов использовались порошковые
материалы на основе никеля марки ПГ-12Н-01 и кобальта марки ПГН-В3К.
Приготовление механических смесей из порошков, с целью обеспечение
однородности, реализовано путем механического перемешивания в специальной
мельнице. Нанесение плазменных покрытий на образцы производили на установке
"Киев-7" плазмотроном ПУН-3 мощностью 40 кВт [17].
В качестве образцов использовались втулки, изготовленные из стали 20 с
наружным и внутренним диаметрами соответственно 25 мм и 15 мм, длиной 12 мм.
Процесс напыления осуществлялся за счет поступательного перемещения
плазмотрона и вращения оправки с образцами. Заготовки предварительно
подвергались процессу струйно-абразивной очистки частицами из электрокорунда.
Образцы обрабатывались при одинаковых условиях, что позволило получить
поверхности заготовок с шероховатостью в пределах Rz = 60…80 мкм.
Режимы напыления были приняты следующими: величина тока дуги
плазмотрона – 120…180 А; напряжение – 150…160 В; расход плазмообразующего
газа (воздуха) – 9…12 л/мин; дистанция напыления – 110 мм; скорость перемещения
плазмотрона – 250 мм/мин; частота вращения оправки с образцами – 150…200
об/мин. Толщина слоя покрытия выдерживалась в пределах 500…540 мкм [18].
Для оценки адгезионной прочности применялся метод "сдвига" [19]. Для его
реализации использовалась установка, схема которой изображена на рис. 1. С
помощью специального пресса цилиндрические образцы, состоящие из основного
материала 1 с покрытием 2, продавливались пуансоном 3 через матрицу 4. При этом
происходило разрушение и отрыв покрытия от основы. Значение прочности
сцепления определялось через отношение нагрузки при разрушении к площади
отрыва покрытия.
Для каждой марки порошка и каждой исследуемой металлокерамической смеси
были изготовлены три образца, с шириной напыленного покрытия 6…7 мм.
Результаты опытов определялись как среднее арифметическое значение полученных
данных.