Actual Problems in Machine Building 2015 No. 2

Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 348 напряжений в слое покрытия. Так, относительно невысокий уровень адгезионной прочности при высоких контактных давлениях может являться причиной нарушения сплошности поверхности плазменных покрытий в виде отслоений и сколов частиц покрытия в процессе эксплуатации оборудования, что, естественно, ограничивает его технический ресурс. Традиционные технологии нанесения плазменных покрытий практически полностью исчерпали свои потенциальные возможности, поэтому в последнее время с целью повышения качества покрытий все более широкое применение получают так называемые комбинированные технологии [23-29]. Сущность комбинированных технологий заключается в повторном высокоэнергетическом воздействии на поверхность покрытий с целью улучшения их качественных показателей: увеличение адгезионной прочности, уменьшение пористости, ликвидация нерасплавленных частиц порошка в структуре покрытий, формирование мелкодисперсной структуры и обеспечение равномерного распределения микротвердости по глубине упрочненного слоя. Нами проанализированы технологические возможности основных методов обработки концентрированными источниками энергии (электродуговой, электронно-лучевой, лазерный, плазменный и индукционный) [27, 30], которые можно использовать для повторного высокоэнергетического воздействия на структуру плазменных покрытий. Анализ показал, что с позиции практического использования в промышленности конкурирующими методами можно считать плазменную обработку и высокоэнергетический нагрев токами высокой частоты (ВЭН ТВЧ). Однако индукционный нагрев более предпочтителен. Характерной особенностью этого процесса является то, что источник нагрева является объемным и выделение энергии осуществляется на некоторой глубине поверхностного слоя, величина которого зависит от теплофизических свойств и удельного электрического сопротивления материала покрытия, а также частоты тока. Кроме того, современные индукционные установки обладают практически самым высоким коэффициентом полезного действия, небольшими габаритами и массой, позволяют управлять глубиной температурного воздействия и обеспечивают высокую скорость нагрева [17]. Ранее нами была выявлена характерная структура износостойких плазменных покрытий после воздействия ВЭН ТВЧ [17]. Целью настоящей работы является более глубокое изучение особенностей формирования структуры. Методика проведения экспериментов Нанесение плазменных покрытий из промышленного высокохромистого чугуна марки ПГ-С27 с фракционным размером частиц 50…100 мкм на плоские образцы из стали 20 производили на установке "Киев-7" плазмотроном ПУН-8 мощностью 40 кВт [15]. Режимы напыления: сила тока дуги плазматрона I = 140 А, напряжение U = 140 В и дистанция напыления L = 110 мм. Оплавление поверхности образцов осуществляли на экспериментальной установке, снабженным приводом главного движения с плавным регулированием скорости. В качестве источника энергии использовали ламповый генератор модели ВЧГ 6-60/0,44 с рабочей частотой тока 440 кГц. Процесс нагрева производили по глубинной схеме (глубина выделения энергии порядка 0,6…0,8 мм) непрерывно-последовательным способом. При повторном упрочнении использовали индуктор петлевого типа, оснащенный магнитопроводом марки N 87 [31, 32]. Удельная мощность нагрева варьировалась в пределах от 2,8∙10 8 Вт/м 2 до 3,4∙10 8 Вт/м 2 , а скорость перемещения образцов относительно петлевого индуктора – от 20 мм/с до 120 мм/с. Металлографические исследования структуры выполняли на растровом микроскопе марки Carl Zeiss Axio Observer Alm.