Obrabotka Metallov 2009 No. 3

онным размером частиц порядка 40…100 мкм. На практике твердость напыленных покрытий достигает 59 HRC. Покрытия из рассматривае- мого материала обладают высокой износостой- костью в условиях абразивного изнашивания и нашли широкое применение при упрочнении рабочих органов самого разнообразного техно- логического оборудования: почвообрабатываю- щих машин, экструдеров, дорожной, строитель- ной и другой техники. Задачу установления связи режимов напыле- ния с показателями качества покрытий в полной мере можно решить лишь в том случае, когда при- менительно к конкретной плазменной установке будет получена инженерная модель процесса. Но это требует проведения достаточно глубоких экс- периментальных исследований. Необходимо при- нимать во внимание и то обстоятельство, что при плазменном напылении практически невозможно одновременно учесть большое количество факто- ров. Чем больше факторов варьируется в процес- се отработки технологии, тем больше возникает погрешностей. Поэтому возникает потребность в планировании эксперимента, выборе числа факто- ров, входящих в математическую модель, с опре- делением диапазона варьирования их значений. В экспериментальных исследованиях нами использовалась плазменная установка «Киев-7» [2]. Напыление осуществлялось плазмотроном ПУН–8 (ТУ 26-05-61-86) мощностью 40 кВт. В качестве образцов применялись втулки, изготов- ленные из стали 20 с наружным и внутренним диаметрами соответственно 25 мм и 15 мм, ши- риной 12 мм. Процесс напыления осуществляли за счет поступательного перемещения плазмо- трона и вращения оправки с образцами. Для оценки адгезионной прочности σ ад ис- к общей длине секущей позволило определить общую пористость покрытия П. Для проведения экспериментальных исследо- ваний был принят ортогональный центрально- композиционный план второго порядка [5]. Управляемыми факторами являлись сила тока дуги плазмотрона I (пределы варьирования – 116…154 А), расход плазмообразующего газа (воздуха) G (13,7…26,3 л/мин) и дистанция на- пыления L (82,5…158 мм). Полученные данные были обработаны с использованием программных продуктов STATISTICA 6.0 и Excel. Максимальная погреш- ность расчетов не превысила 5 %. В результате была получена инженерная модель процесса на базе уравнений регрессии вида σ ад = 130,62 – 2,316 I + 3,878G – 0,086 L + +0,009I 2 – 0,124 G 2 + 0,007I G , П = –159,45 + 4,487 I – 7,308 G – 0,714 L – – 0,0180 I 2 + 0,159 G 2 + 0,003 L 2 + 0,008 IG . Данная модель дает возможность оценить степень влияния каждого из факторов и выявить их взаимосвязь. На рис. 1 и 2 показаны графические зависи- мости адгезионной прочности и пористости со- ответственно от силы тока дуги плазмотрона и расхода плазмообразующего газа при дистанции напыления, равной 120 мм. Из рис. 1 отчетливо видно, что с увеличением силы тока прочность сцепления возрастает. Это объясняется повышением температуры струи, вследствие чего в ней уменьшается количество нерасплавленных частиц. При достижении же Рис. 1. Зависимость адгезионной прочности покрытия от режимов напыления пользовался метод «сдвига» [3]. С помощью специального пресса цилиндрические образцы продав- ливались через матрицу. При этом происходило разрушение и отрыв покрытия. Значение прочности сцепления определялось через от- ношение нагрузки при разрушении к площади отрыва покрытия. Пористость покрытий опреде- лялась металлографическим мето- дом: на микрофотографию нетрав- леных шлифов наносили секущие линии, а затем измерялась длина отрезков, попавших на поры [4]. Отношение суммы длин отрезков ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ТЕХНОЛОГИЯ № 3 (44) 2009 16