Journals →  Цветные металлы →  2024 →  #5 →  Back

Композиционные материалы и многофункциональные покрытия
ArticleName Фреттинг-изнашивание NiCrBSi-покрытий, полученных электродуговым напылением
DOI 10.17580/tsm.2024.05.04
ArticleAuthor Лесневский Л. Н., Николаев И. А., Астафьев Е. А., Тимофеев Н. С.
ArticleAuthorData

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия

Л. Н. Лесневский, профессор кафедры технологии производства двигателей летательных аппаратов, докт. техн. наук, эл. почта: l.lesnevskiy@yandex.ru
И. А. Николаев, старший преподаватель кафедры технологии производства двигателей летательных аппаратов, канд. техн. наук, эл. почта: nikolaevia@mai.ru
Е. А. Астафьев, студент, эл. почта: astafev-elisey@mail.ru
Н. С. Тимофеев, студент, эл. почта: nstimofeev@mai.education

Abstract

Известно, что самофлюсующиеся сплавы, а именно системы NiCrBSi, обладают комплексом особых свойств: отличаются высокими значениями коррозионной и эрозионной стойкости, а также износостойкостью в разных условиях эксплуатации. Применяют разные методы их нанесения, но наиболее широко используют двухстадийную технологию плазменного напыления с последующим оплавлением покрытия. Целью этого исследования является изучение фреттинг-изнашивания сплава NiCrBSi, осажденного методом модернизированного одностадийного процесса электродугового напыления (металлизации), в котором используют порошковые проволоки сверхмалого (0,8–1,2 мм) диаметра. На основе сравнения полученных в заданном диапазоне нагрузок и смещений петель фреттинга сделана оценка механизма и характера фреттинг-изнашивания, подтвержденная затем результатами последующего анализа микроструктуры и морфологии пятен износа, исследованных на конфокальном оптическом микроскопе Olympus LEXT OLC500. Полученные покрытия характеризуются высокой плотностью, отсутствием ламеллярной структуры и минимальным числом пор. В работе приведены результаты сравнения объемного износа при фреттинге по схеме шар – плоскость при разных нагрузках и смещениях, а также коффициентов трения и полученные значения микротвердости покрытия. Проведенное сравнение трибологических характеристик покрытий из сплава NiCrBSi и подложки из алюминиевого сплава АК4-1 без покрытия показало значительное улучшение характеристик объемного износа и коэффициента трения системы с покрытием в заданных условиях эксплуатации.

Авторы выражают огромную благодарность Сергею Николаевичу Сарбучеву (ООО «Термал-Спрей-Тек») за оказанную помощь в разработке и реализации технологии формирования покрытий методом электродугового напыления.

keywords Самофлюсующиеся сплавы системы NiCrBSi, электродуговое напыление, покрытие, фреттинг-изнашивание, петли фреттинга, коррозионная стойкость, износостойкость
References

1. Fouvry S., Fridrici V., Langlade C., Kapsa Ph. et al. Palliatives in fretting: a dynamical approach // Tribology International. 2006. Vol. 39, No. 10. P. 1005–1015.
2. Примеры наиболее удачных покрытий, получаемых термическим напылением: Покрытия // Современные технологии производства. — URL: http://www.extxe.com (дата обращения: 29.06.2023).
3. Gonzalez R., Cadenas M., Ferna’ndez R., Cortizo J. et al. Wear behaviour of flame sprayed NiCrBSi coating remelted by flame or by laser // Wear. 2007. Vol. 262, No. 3-4. P. 301–307.
4. Смирнова Е. А. Методы обработки самофлюсующихся покрытий. Индукционное оплавление // Материаловедение. Энергетика. 2011. № 4. С. 258–262.
5. Тушинский Л. И., Плохов А. В. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. — Новосибирск : Наука, 1986. — 199 с.
6. Пантелеенко Ф. И., Лялякин В. П., Иванов В. П., Константинов В. М. Восстановление деталей машин : спра вочник. — М. : Машиностроение, 2003. — 672 с.
7. Navas C., Colaço R., Damborenea J., Vilar R. Abrasive wear behaviour of laser clad and flame sprayed-melted NiCrBSi coatings // Surface and Coatings Technology. 2006. Vol. 200, No. 24. P. 6854–6862.
8. Xuan H. F., Wang Q. Y., Bai S.-L., Liu Z. et al. A study on microstructure and flame erosion mechanism of a graded Ni –Cr – B – Si coating prepared by laser cladding // Surface and Coatings Technology. 2014. Vol. 244. P. 203–209.
9. Gurumoorthy K., Kamaraj M., Rao K. P., Rao A. S. et al. Microstructural aspects of plasma transferred arc surfaced Ni-based hardfacing alloy // Materials Science and Engineering: A. 2007. Vol. 456, No. 1-2. P. 11–19.
10. Miguel J. M., Guilemany J. M., Vizcaino S. Tribological study of NiCrBSi coating obtained by different processes // Tribology International. 2003. Vol. 36, No. 3. P. 181–187.
11. Simunovic K., Havrlišan S., Sarić T., Vikelic D. Modeling and optimization in investigating thermally sprayed Ni-based selffluxing alloy coatings: a review // Materials. 2020. Vol. 13, No. 20. P. 4584–4611.
12. Planche M. P., Liao H., Normand B., Coddet C. Relationships between NiCrBSi particle characteristics and corresponding coating properties using different thermal spraying processes // Surface and coatings technology. 2005. Vol. 200, No. 7. P. 2465–2473.
13. Dong X. Y., Luo X.-T., Zhang S.-L., Li C.-J. et al. A novel strategy for depositing dense self-fluxing alloy coatings with sufficiently bonded splats by one-step atmospheric plasma spraying // Journal of Thermal Spray Technology. 2019. Vol. 29. P. 173–184.
14. Simunovic K., Slokar L., Havrlisan S. SEM/EDS investigation of one-step flame sprayed and fused Ni-based self-fluxing alloy coatings on steel substrates // Philosophical Magazine. 2017. Vol. 97, No. 4. P. 248–268.
15. Havrlišan S., Simunovic K., Vukelic D. Modelling of abrasive wear of Ni-based self-fluxing alloy coatings by the application of experimental design // Tehnički Vjesnik 2016. Vol. 23. P. 1687–1693.
16. Günther V. H., Shoop M. V. Das sahoopsche metal spritzverfahren. — Stuttgart : Franckhsche Verlagsh, 1917. — 264 s.
17. Троицкий А. Ф. Основы металлизации распылением. — Ташкент : Госиздат Узбекской ССР, 1960. — 184 c.
18. Хасуй А. Техника напыления. — М. : Машиностроение, 1975. — 288 с.
19. Коробов Ю. С., Панов В. И., Разиков Н. М. Анализ свойств газотермических покрытий. Ч. 1: Основные методы и материалы газотермического напыления. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016. — 80 с.
20. Fitriyana D. F., Caesarendra W., Nugroho S., Haryadi G. D. et al. The effect of compressed air pressure and stand-off distance on the twin wire arc spray (TWAS) coating for pump impeller from AISI 304 stainless steel // NAC 2019 : Proceedings of the 2nd International Conference on Nanomaterials and Advanced Composites. — Springer Singapore, 2020. P. 119–130.
21. Лялякин В. П., Саблуков А. С., Литовченко Н. Н. Исследование процесса динамического диспергирования металла при электродуговой металлизации // Сварочное производство. 2000. № 1. С. 16–24.
22. Коробов Ю. С. Эффективность применения активированной дуговой металлизации для нанесения защитных покрытий // Сварочное производство. 2005. № 2. С. 47–50.
23. Sampson E. R., Zwetsloot M. P. Arc spray process for the aircraft and stationary gas turbine industry // Journal of Thermal Spray Technology. 1997. Vol. 6, No. 2. P. 150–152.

24. Сарбучев С. Н. Электродуговые покрытия в машиностроении. Новый тип металлизаторов // Ритм машиностроения. 2021. № 10. C. 24–25.

25. Пат. 197878U1 РФ. Сопловой узел электродугового металлизатора для распыления проволок и порошков / Сарбучев С. Н. ; заявл. 18.03.2020 ; опубл. 03.06.2020.

26. Еремкина М. С., Николаев И. А., Кожевников Г. Д., Пожидаев А. А. Система трибомониторинга для исследования процесса фреттинг-изнашивания в условиях возвратно-поступательного скольжения // Научно-технический вестник Поволжья. 2020. № 1. С. 84–87.
27. Suciu C. V., Uchida T. Modeling and simulation of the fretting hysteresis loop // 3PGCICY 2010, International Conference on P2P, Parallel, Grid, Cloud and Internet Computing. IEEE. 2010. P. 560–564.

Language of full-text russian
Full content Buy
Back