«Дослідження процесу газополуменевого напилення покриттів на деталі машин»

Салов, Владислав Сергійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9265

Title:	«Дослідження процесу газополуменевого напилення покриттів на деталі машин»
Authors:	Коваленко, Юрій Іванович Салов, Владислав Сергійович
Keywords:	Газополуменеве напилення
Issue Date:	2024
Abstract:	На кваліфікаційну роботу магістра на тему: «Дослідження процесу газополуменевого напилення покриттів на деталі машин». Виконавець: студент групи мНТ-32 Салов Владислав Сергійович Керівник: к.т.н., доцент Коваленко Юрій Іванович Кваліфікаційна робота містить 91сторінку формату А4, 40 рисунків, 8 таблиць, 31літературних джерел. В кваліфікаційній роботі магістра проаналізовано існуючі сучасні методи з відновлення зношених поверхонь деталей машин. Було встановлено, що застосування методу газополуменевого напилення для отримання покриттів з високою зносостійкістю в техніці є важливою технологією. Висока технологічність цього методу полягає в можливості нанесення покриття тільки на конкретні ділянки деталі, що дозволяє забезпечити високу зносостійкість при невеликому нагріванні та деформації основи. Проведено аналіз основного технологічного обладнання для газополум'яного нанесення покриттів, в роботі представлено її принцип роботи, та основні техніко-експлуатаційні характеристики і параметри. Також наведено технологічну послідовність процесу газополуменевого напилення. Розглянуто методики по визначенню міцності зчеплення покриття з основою, пористості покриттів, твердості покриттів . Проведено дослідження поверхні покриттів отриманих газополуменевим методом. Проведено дослідження зносостійкості покриттів отриманих газополуменевим напиленням. Визначено мікротвердість отриманих покриттів В розділі охорона праці розглянути вимоги безпеки до систем пожежної сигналізації на підприємстві при газополуменевому напиленні покриттів.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9265
Appears in Collections:	131 Прикладна механіка (Обробка металів за спецтехнологіями)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Салов.pdf Restricted Access		2.36 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
До захисту допущено:
Завідувач кафедри ТОМВ
____________Георгій КАНАШЕВИЧ
«_____»_____________2024р.
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи магістра
на тему: «Дослідження процесу газополуменевого напилення покриттів на
деталі машин»
Виконав: здобувач 2 курсу, групи мНТ-32
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Обробка металів за
спецтехнологіями»
Салов Владислав Сергійович
Керівник: к.т.н., доцент Коваленко Ю. І.
Рецензент: головний інженер ДП «Семпал»
Якушев І.В.
Черкаси 2024 р.
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
Освітній рівень магістерський.
Спеціальність 131 «Прикладна механіка».
Освітня програма «Обробка металів за спецтехнологіями»
ЗАТВЕРДЖУЮ:
Завідувач кафедри ТОМВ
___________Георгій КАНАШЕВИЧ
« » ____________20___р.

ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу магістра

_____________ Салов Владислав Сергійович_____________________________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи: _Дослідження процесу газополуменевого напилення покриттів
на деталі машин _________________________ __
Керівник роботи Коваленко Юрій Іванович, к.т.н., доцент ________
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджена наказом Черкаського державного технологічного університету від
«__16_» ___вересня___________ 2024_____р. №_272/04_____
2. Термін подання здобувачем роботи ____________
3. Вихідні дані до роботи:_______обладання для газополуменевого напилення,
технологічний процес_______________________________________
4. Зміст пояснювальної записки: газополум'яне напилення, детонаційне
напилення, метод холодного газодинамічного напилення, електродугова
металізація, плазмове напилення, обладнання для газополум'яного нанесення
покриттів, порошок для напилення, технологічний процес відновлення деталей
машин газополум'яного напиленням, визначення товщини покриття,
визначення пористості покриттів, вимірювання твердості покриттів, методики
вимірювання адгезії покриття до підложки, дослідження поверхні покриттів
отриманих газополум'яним методом, дослідження зносостійкості покриттів
отриманих газополум'яним напиленням, застосування газополум'яного
напилення, вимоги до систем пожежної сигналізації на підприємстві при
газополуменевому напиленні покриттів на деталі машин, автоматичні системи
пожежогасіння на підприємстві
5. Перелік графічного матеріал(з точним зазначенням обов’язкових
креслеників, плакатів, презентацій тощо тема, обладнання для відновлення
поверхонь газополуменевим напиленням, послідовність технологічного
процесу відновлення поверхні, дослідження зносостійкості покриттів,
дослідження пористості отриманих покритів, дослідження мікротвердості
отриманих покритів, мікроструктура отриманих покриттів, застосування
газополуменевого напилення

7. Керівники з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх стосується
Підпис, дата
Розділ Керівник завдання завдання
видав прийняв
1,2,3 Коваленко Ю.І.
4 Цікановський В.Л.

8. Дата видачі завдання ______________________
Календарний план
№ Термін виконання
Назва етапів кваліфікаційної роботи Примітка
з/п етапів роботи
1 Збір інформації для написання КРМ
2 Написання І розділу КРМ
3 Написання ІІ розділу КРМ
4 Написання ІІІ розділу КРМ
5 Написання розділу з охорони праці
6 Оформлення пояснювальної записки
7 Оформлення графічної документації
8 Захист роботи

Здобувач ___________ _Владислав САЛОВ_________
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ

Керівник ___________ __Юрій КОВАЛЕНКО_____
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ

АНОТАЦІЯ
На кваліфікаційну роботу магістра на тему: «Дослідження процесу
газополуменевого напилення покриттів на деталі машин».
Виконавець: студент групи мНТ-32 Салов Владислав Сергійович
Керівник: к.т.н., доцент Коваленко Юрій Іванович
Кваліфікаційна робота містить 91сторінку формату А4, 40 рисунків, 8
таблиць, 31літературних джерел.
В кваліфікаційній роботі магістра проаналізовано існуючі сучасні методи
з відновлення зношених поверхонь деталей машин. Було встановлено, що
застосування методу газополуменевого напилення для отримання покриттів з
високою зносостійкістю в техніці є важливою технологією. Висока
технологічність цього методу полягає в можливості нанесення покриття тільки
на конкретні ділянки деталі, що дозволяє забезпечити високу зносостійкість
при невеликому нагріванні та деформації основи. Проведено аналіз основного
технологічного обладнання для газополум'яного нанесення покриттів, в роботі
представлено її принцип роботи, та основні техніко-експлуатаційні
характеристики і параметри. Також наведено технологічну послідовність
процесу газополуменевого напилення. Розглянуто методики по визначенню
міцності зчеплення покриття з основою, пористості покриттів, твердості
покриттів .
Проведено дослідження поверхні покриттів отриманих газополуменевим
методом. Проведено дослідження зносостійкості покриттів отриманих
газополуменевим напиленням. Визначено мікротвердість отриманих покриттів
В розділі охорона праці розглянути вимоги безпеки до систем пожежної
сигналізації на підприємстві при газополуменевому напиленні покриттів.
3
ANNOTATION
For the master's qualification work on the topic: "Research on the process of
gas-flame spraying of coatings on machine parts".
Performer: student of the MNT-32 group Salov Vladislav Serhiyovych
Supervisor: Ph.D., Associate Professor Kovalenko Yuriy Ivanovych
The qualification work contains 91 pages of A4 format, 40 figures, 8 tables, 31
references.
The master's qualification work analyzed existing modern methods for
restoring worn surfaces of machine parts. It was found that the use of the gas-flame
spraying method to obtain coatings with high wear resistance in engineering is an
important technology. The high manufacturability of this method lies in the
possibility of applying the coating only to specific areas of the part, which allows for
high wear resistance with little heating and deformation of the base. The main
technological equipment for flame coating is analyzed, the paper presents its
operating principle, and the main technical and operational characteristics and
parameters. The technological sequence of the flame spraying process is also given.
Methods for determining the adhesion strength of the coating to the base, the porosity
of the coatings, and the hardness of the coatings are considered.
The surface of the coatings obtained by the flame method is studied. The wear
resistance of coatings obtained by flame spraying is studied. The microhardness of
the coatings obtained is determined
In the occupational safety section, consider the safety requirements for fire
alarm systems at the enterprise during flame spraying of coatings.
4
Зміст
ст.
Вступ………………………………………………………………….....7
РОЗДІЛ 1. ОГЛЯДОВА ЧАСТИНА
1.1 Газополум'яне напилення ………………………………………….10
1.2 Детонаційне напилення …………………………………………….15
1.3 Метод холодного газодинамічного напилення …………………..18
1.4. Електродугова металізація ………………………………………..21
1.5 Плазмове напилення ……………………………………………….25
Висновки до розділу 1………………………………………………… 30
РОЗДІЛ 2. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ГАЗОПОЛУМ ’ЯНОГО
НАПИЛЕННЯ
2.1 Обладнання для газополум'яного нанесення покриттів ……… 31
2.2 Порошок для напилення ………………………………………….35
2.3 Технологічний процес відновлення деталей машин газополум'яного
напиленням ……………………………………………………………………36
2.4 Визначення товщини покриття …………………………………..39
2.5 Визначення пористості покриттів ………………………………..40
2.6 Вимірювання твердості покриттів …………………………………41
2.7 Методики вимірювання адгезії покриття до підложки ……………45
Висновки до розділу 2…………………………………………………..48
РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
3.1 Дослідження поверхні покриттів отриманих газополум'яним
методом…………………………………………………………………………….49
3.2 Дослідження зносостійкості покриттів отриманих газополум'яним
напиленням …………………………………………………………………………57
3.3 Застосування газополум'яного напилення ……………………………68
Висновки до розділу 3……………………………………………………….69
5
РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ
4.1 Вимоги до систем пожежної сигналізації на підприємстві при
газополуменевому напиленні покриттів на деталі машин ……………………71
4.2 Автоматичні системи пожежогасіння на підприємстві………………74
Висновки до розділу 4……………………………………………………..86
Висновки…………………………………………………………………….87
Список використаної літератури ………………………...……….……..89
6
Вступ
Проблема зношення робочих поверхонь деталей машин та інструментів є
актуальною для багатьох галузей промисловості. Зношення або пошкодження
деталей призводить до зниження їх ефективності та довговічності, що створює
необхідність у їх відновленні.
Відновлення деталей є важливим способом економії виробничих ресурсів,
адже його вартість зазвичай нижча за виготовлення нових деталей. Це особливо
стосується складних і дорогих компонентів, для яких витрати на відновлення є
економічно виправданими.
Серед ефективних методів відновлення деталей можна виділити:
термічне наплавлення або нанесення твердих покриттів, що підвищують
твердість і зносостійкість деталей.
технології покриттів, зокрема плазмове напилення, лазерне наплавлення
чи використання твердих сплавів, які забезпечують надійність і довговічність.
Стратегія відновлення деталей включає кілька ключових етапів:
аналіз ступеня зносу деталей.
вибір оптимального методу відновлення.
використання високоякісних матеріалів для покриття або наплавлення.
Економічна ефективність відновлення деталей забезпечується кількома
факторами:
використання менш витратних матеріалів для покриттів порівняно з
сировиною для виготовлення нових деталей.
відсутність витрат на створення заготовок, адже відновлення передбачає
використання вже існуючої деталі.
зниження витрат на обробку, оскільки відновлюються лише пошкоджені
ділянки.
скорочення трудовитрат завдяки збереженню початкової форми деталі.
швидкість відновлення, що дозволяє оперативно повертати техніку в
експлуатацію.
7
Переваги відновлення включають:
зниження собівартості технічного обслуговування.
продовження ресурсу обладнання.
підвищення надійності та конкурентоспроможності техніки.
ефективне використання матеріалів і ресурсів.
Використання методів відновлення, таких як газополум'яне напилення,
дозволяє продовжити термін служби вузлів і зменшити витрати на
експлуатацію обладнання. Таким чином, дослідження процесу газополум'яного
напилення для відновлення деталей машин є актуальним і перспективним
напрямом у сучасному машинобудуванні.
Задачі магістерської роботи :
1. Провести літературний огляд сучасних методів відновлення
зношених робочих поверхонь
2. Дослідити процес відновлення деталей машин газополуменевого
напиленням
3. Визначити методи дослідження відновлених поверхонь
4. Провести дослідження поверхні, визначити мікротвердість,
пористість, зносостійкість відновлених поверхонь
5. В розділі охорона праці розглянути вимоги безпеки до систем
пожежної сигналізації на підприємстві при газополуменевому напиленні
покриттів.
Об’єкт дослідження: газополуменевого напилення покриттів на деталі
машин
Предмет дослідження: покриття на деталях машин отримані
газополуменевого напиленням.
8
РОЗДІЛ 1. ОГЛЯДОВА ЧАСТИНА
Фізико-механічні властивості поверхні матеріалу є критичними для
визначення тривалості експлуатації різних деталей, оскільки саме ці
властивості визначають їх здатність витримувати навантаження, знос, корозію
та інші агресивні фактори. Одним з найбільш ефективних способів поліпшення
цих властивостей є модифікація поверхні матеріалу, зокрема, шляхом
нанесення спеціальних покриттів, які надають поверхні необхідні
характеристики.
Покриття можуть бути різними за складом і технологією нанесення, що
дозволяє отримати поверхні з оптимальними експлуатаційними властивостями,
такими як:
1. Корозійна стійкість: Покриття, що володіють високою корозійною
стійкістю, є важливими для деталей, які працюють в агресивних середовищах,
таких як морська вода, кислоти, гази та інші агресивні речовини. Це покриття
захищають основний матеріал від руйнування, значно збільшуючи його термін
служби.
2. Зносостійкість: Покриття, які підвищують зносостійкість,
застосовуються для деталей, що зазнають великих механічних навантажень,
тертя або ударів. Вони дозволяють значно зменшити зношування поверхні, що
підвищує ефективність і довговічність роботи деталей.
3. Твердість: Для багатьох застосувань важливою властивістю є твердість
поверхні. Тверде покриття захищає матеріал від зносу, подряпин, а також від
впливу високих температур і механічних навантажень.
Нанесення таких покриттів може здійснюватися різними методами,
такими як газотермічне напилення, електроерозійне нанесення, вакуумне
напилення, хімічне осадження з парової фази (CVD) та інші. Кожен метод має
свої переваги в залежності від специфіки роботи деталей та вимог до покриття.
У результаті модифікації поверхневих шарів можна значно покращити
експлуатаційні характеристики деталей, що, в свою чергу, підвищує їх
9
ефективність і економічність використання, зменшуючи необхідність у частих
ремонтах або замінах.
Рисунок 1.1 Схема процесу газотермічного напилення: 1 -
високотемпературне джерело нагріву; 2 - зона подачі напилюваного матеріалу;
3 - напрям переміщення частинок напилюваного матеріалу; 4 - покриття; 5 -
підложка; А - зона нагріву; Б - зона розподілу і прискорення потоку; В - зона
направленного переміщення.
1.1 Газополум'яне напилення
Газополум'яне напилення є методом нанесення покриттів, який широко
застосовується для ремонту та відновлення деталей. Основною
характеристикою цього процесу є використання спеціального пальника, де
джерелом тепла є екзотермічна хімічна реакція горіння газоподібного палива,
такого як ацетилен (C₂H₂), етилен (C₂H₄), метан (CH₄), пропан (C₃H₈), бутан
(C₄H₁₀), водень або інші горючі гази [1-21].
У цьому процесі відбувається подача суміші горючого газу і кисню (або
повітря) в зону горіння, де створюється полум'я високої температури. Далі,
через полум'я подається матеріал, який розпилюється і плавиться,
перетворюючись на дрібні частинки, що газовим струменем переносяться на
оброблювану поверхню, де утворюють покриття [1-8].
10
Характерною рисою газополум'яного напилення є те, що покриття, яке
утворюється таким чином, зазвичай має пористість у межах 5-12%, а також
відносно низьку адгезію до підкладки. Це зумовлено невисокою швидкістю
газового струменя, яка становить близько 50 м/с, що обмежує ефективність
зчеплення покриття з матеріалом підложки [5-15].
Попри це, газополум'яне напилення має кілька суттєвих переваг. Зокрема,
воно характеризується простотою та надійністю обладнання, а також
мобільністю, що дозволяє проводити обробку навіть у польових умовах,
наприклад, на трасі або в умовах, де немає доступу до стаціонарних
виробничих потужностей. Цей метод широко використовується для ремонту та
відновлення геометрії деталей, які не піддаються значним механічним
навантаженням, таких як трубопроводи, автомобільні деталі, а також для
покриттів, що захищають від корозії в менш агресивних середовищах [1-15].
Рисунок 1.2 Схема порошкового газополум'яного напилення
11
Рисунок 1.3 Схема дротяного газополум'яного напилення
Газополум'яне напилення є широко використовуваним методом для
відновлення та зміцнення поверхонь деталей, і воно включає різні підходи в
залежності від необхідних характеристик покриття. У цьому процесі матеріал
(металевий або полімерний порошок, дріт або шнур) подається в полум'я
ацетилен-кисневого або пропан-кисневого пальника, де він розплавляється і
переноситься стисненим повітрям на поверхню деталі. Охолоджуючись, цей
матеріал формує покриття на обробленій поверхні [13-18].
Швидкість частинок порошку, що летять зі швидкістю 120 м/с, сприяє їх
ефективному осадженню на підготовлену поверхню, утворюючи покриття, яке
має високу зносостійкість та хорошу адгезію до підкладки. Швидкість газового
потоку, що забезпечує ефективне переміщення розплавлених частинок, складає
150-160 м/с. Порошок подається в полум'я уздовж осі факела, де він
розплавляється та переноситься транспортуючим газом, тоді як дроти й шнури
подаються в відновну частину полум'я для створення покриття.
Залежно від технології нанесення існують три основні види
газополум'яного напилення [15-21]:
1. Без оплавлення — використовується для відновлення деталей, які не
зазнають деформації при температурах >350°C і під впливом знакозмінних
навантажень. Таке покриття наноситься на зовнішні і внутрішні циліндричні
12
поверхні рухомих і нерухомих з'єднань, де вимоги до міцності з'єднання з
основним матеріалом не надто високі.
2. З подальшим оплавленням — цей метод використовується для
створення покриттів на деталях, де після нанесення покриття необхідно
виконати додаткове оплавлення газокисневим полум'ям або в індукторі для
підвищення міцності і зносостійкості. Товщина таких покриттів зазвичай
становить 0,5 ... 1,3 мм.
3. З одночасним оплавленням (газопорошкове наплавлення) — покриття
формуються та оплавляються в процесі напилення. Цей метод зазвичай
застосовується для деталей, де вимагається висока міцність з'єднання з
основним матеріалом і підвищені вимоги до зносостійкості. Однак цей вид
оплавлення застосовується рідше через додаткові технологічні складнощі.
Завдяки своїй простоті, мобільності і можливості застосування в
польових умовах, газополум'яне напилення є ефективним методом для ремонту
деталей, що не піддаються великим навантаженням, або для покриттів, що
захищають від корозії та зносу в менш агресивних умовах [21].
Газополум'яне напилення є популярним методом для нанесення
різноманітних покриттів, які мають відмінні зносостійкі та корозійно-стійкі
властивості. За допомогою цього методу можна створювати покриття з таких
матеріалів, як залізо, нікель, мідь, алюміній, цинк, а також бабітові покриття
для підшипників ковзання. Крім того, цей метод дозволяє наносити
електропровідні покриття, електроізоляційні покриття (наприклад, рілсан) та
декоративні покриття [15].
Основне застосування газополум'яного напилення — відновлення
геометрії деталей різного обладнання, таких як насосно-компресорне
устаткування, кришки та вали електродвигунів, нестандартне обладнання.
Покриття, отримані цим методом, мають пористість від 2% до 10%, що може
вплинути на їх експлуатаційні характеристики, проте ці покриття можна
обробляти після нанесення, наприклад, різанням або шліфуванням [7-10].
Переваги газополум'яного напилення [1-21]:
13
1. Широке застосування для ремонту та відновлення деталей.
2. Мобільність і простота використання обладнання.
3. Зносостійкість і корозійна стійкість покриттів для різних умов
експлуатації.
4. Можливість обробки покриттів після нанесення (різання, шліфування).
Покриття, отримані газополум'яним напиленням шнуровими матеріалами,
є альтернативою плазмовим покриттям. Особливо це застосовно для покриттів
шийок валів, де досягається високий рівень експлуатаційних характеристик.
Однак варто зазначити, що висока вартість шнурів (35-45 доларів США за кг) є
обмеженням для їх широкого застосування в ремонтному виробництві.
Недоліки газополум'яного напилення [1-21]
1. Низька міцність зчеплення покриттів з основою (5-45 МПа) при
випробуванні на нормальний відрив. Це може обмежити використання
покриттів у тих випадках, коли потрібна висока адгезія.
2. Пористість покриттів (5-25%) може стати проблемою в корозійних
середовищах без додаткової обробки або покриття спеціальними матеріалами.
3. Низький коефіцієнт використання енергії газополум'яного струменя на
нагрів порошку (2-12%), що свідчить про неефективність енергоспоживання в
процесі.
4. Неможливість нанесення покриттів з тугоплавких матеріалів з
температурою плавлення понад 2800 °C, що обмежує використання
газополум'яного напилення для певних високоміцних матеріалів.
Попри ці недоліки, газополум'яне напилення продовжує залишатися
ефективним і доступним методом для відновлення деталей та покриття різних
поверхонь.
14
1.2 Детонаційне напилення
Процес детонаційного напилення покриттів (ДНП) є
високотехнологічним методом, який дозволяє створювати покриття з порошків
металів, їх сплавів, оксидів, тугоплавких з'єднань та інших матеріалів на
поверхнях виробів. В основі цього процесу лежить серія вибухових пострілів,
які створюють умови для формування шару матеріалу за допомогою
детонаційної хвилі, що переносить частки порошку на оброблювану поверхню.
Рисунок 1.4 Детонаційне напилення: 1 - ацетилен; 2 - кисень; 3 - азот; 4 -
порошок напилення; 5 - вибуховий механізм; 6 - вихідна труба з ведучим
охолоджуванням; 7 - оброблювана деталь деталь.
Принцип роботи процесу [22-27]:
1. Заповнення ствола гармати: Ствол детонаційної гармати заповнюється
сумішшю пального газу (наприклад, ацетилен або пропан) та кисню. Вибухова
суміш знаходиться в магістралях, відокремлених від ствола.
2. Запалення суміші: Для ініціації процесу використовується свічка
запалення. При запаленні суміші в стволі відбувається процес детонації —
швидке і високотемпературне горіння. Швидкість детонаційної хвилі може
досягати 3000 м/с, а температура продуктів детонації може бути до 3200 °C.
3. Розігрів часток порошку: Частки порошку, які подаються в ствол за
допомогою транспортуючого газу, взаємодіють з продуктами детонації,
нагріваючись до пластичного або навіть рідинного стану. Це дозволяє часткам
порошку набувати необхідної кінетичної енергії для подальшого нанесення
покриття.
15
4. Швидкість часток: Частки порошку після виходу з ствола набувають
високої швидкості — від 900 до 1500 м/с, і при зіткненні з оброблюваною
поверхнею утворюється щільна пляма покриття. Цей процес повторюється
кілька разів, утворюючи шар покриття.
Параметри, що впливають на процес [6-12]:
- Тип пального газу та кисню: Вибір газів і їх співвідношення впливає на
температуру та швидкість детонаційної хвилі, що, у свою чергу, визначає
властивості покриття.
- Співвідношення кисню та пального газу: Важливим є оптимальне
співвідношення кисню та пального газу для досягнення бажаних результатів.
- Кількість технологічного газу: Азот або повітря, що використовуються
як транспортуючі гази, також мають значення для регулювання швидкості
часток і температури продуктів детонації.
- Характеристики порошку: Щільність, гранулометричний склад і
кількість порошку у стволі визначають якість покриття.
- Конструкція установки: Встановлення детонаційної гармати і параметри
установки можуть значною мірою вплинути на ефективність процесу.
Переваги детонаційного напилення [1-13]:
1. Висока швидкість нанесення покриттів — це дозволяє створювати
покриття на великій кількості виробів за короткий час.
2. Нанесення товстих і щільних покриттів — детонаційне напилення
забезпечує утворення міцних і зносостійких покриттів.
3. Широкий вибір матеріалів — можна використовувати різноманітні
порошки, зокрема металеві сплави, тугоплавкі матеріали та оксиди.
4. Висока міцність зчеплення з основним матеріалом, що дозволяє
досягати стійких до зношування та корозії покриттів.
5. За допомогою детонаційного напилення можна отримати покриття з
дуже низькою пористістю (в межах 0,5–1,5%), що є важливою характеристикою
для забезпечення високої якості покриття.
16
6. Міцність зчеплення покриття з основою може досягати значень до 100
МПа, що є значним досягненням для більшості порошків, які плавляться при
температурах до 2800 °С без розкладання. Це дозволяє створювати покриття з
високою стійкістю до механічних навантажень.
7. ДНП дозволяє наносити покриття на різні матеріали, включаючи
метали (з твердістю поверхні до 60 HRC), кераміку, скло, пластмаси та інші
матеріали, при цьому відсутня деформація напилюваної поверхні. Це робить
процес універсальним для обробки різних типів виробів.
Недоліки процесу [1-13]:
1. Обмеження щодо матеріалів — процес не підходить для матеріалів, які
можуть розкладатися або випаровуватися в умовах високих температур,
створюваних детонаційною хвилею.
2. Висока складність та вартість обладнання — детонаційне напилення
вимагає спеціалізованих установок, що можуть бути дорогими в експлуатації.
3. Потреба в оптимізації параметрів процесу — для досягнення бажаних
результатів необхідно точно регулювати різні параметри, такі як температура,
швидкість часток та склад суміші.
4. Під час детонаційного напилення в приміщенні може спостерігатися
дуже високий рівень шуму, що може досягати до 140 дБ. Це вимагає
використання спеціальних засобів захисту для працівників і ефективних заходів
по зменшенню шумового впливу на навколишнє середовище.
5. Процес дозволяє керувати хімічним складом продуктів детонації
(відновлювальний, нейтральний, окислювальний середовище) та
енергетичними характеристиками процесу шляхом регулювання складу газової
суміші. Це дає змогу налаштувати процес для досягнення бажаних
властивостей покриття, таких як зносостійкість або корозійна стійкість.
6. Вибухова суміш пального газу і кисню, що використовуються в процесі
детонаційного напилення, утворює шкідливі продукти горіння, такі як оксиди
вуглецю (CO), вуглеводневі сполуки, оксиди азоту та інші токсичні
компоненти. Це може представляти небезпеку для здоров'я працівників, тому
17
необхідне використання вентиляційних систем та засобів індивідуального
захисту.
7. Під час процесу детонаційного напилення утворюється велика кількість
вивантажених часток порошку, що можуть знаходитися в повітрі. Це може
спричиняти забруднення навколишнього середовища і збільшувати ризик для
здоров'я працівників, що потребує ефективної системи збору і фільтрації пилу.
Таким чином, детонаційне напилення є потужним методом створення
зносостійких покриттів, який дозволяє забезпечити високі характеристики
покриттів при правильному налаштуванні процесу та використанні відповідних
матеріалів.
1.3 Метод холодного газодинамічного напилення
Метод холодного газодинамічного напилення (ХГН) застосовується для
відновлення поверхні виробів, зміцнення матеріалів і захисту їх від корозії, а
також для підвищення тепло- та електропровідності. Технологія ХГН розширює
можливості газотермічного напилення, дозволяючи формувати покриття при
знижених температурах, що є важливим для матеріалів, які не витримують
високих температур [1-8].
Газотермічні та газодинамічні методи напилення обидва використовують
порошкові матеріали для нанесення покриттів на поверхню металів. Проте
основна відмінність полягає в тому, що при газотермічному напиленні частинки
матеріалу мають високу температуру, часто вищу за температуру плавлення,
що може призвести до змін у структурі підкладки. В свою чергу, при
газодинамічному напиленні порошкові частинки мають низьку температуру,
але досягають дуже високої швидкості (500-1000 м/с), що дозволяє наносити
покриття без впливу високих температур на основний матеріал [1-8].
Процес газодинамічного напилення включає розпилення матеріалів,
таких як полімери, карбіди та метали, для створення термобар'єрних,
зносостійких та корозійностійких покриттів, що здатні витримувати хімічно
18
активні середовища та високі теплові навантаження. Для цього
використовуються порошки з розміром частинок від 0,01 до 0,5 мкм [1-8].
На відміну від традиційних методів напилення, при холодному
газодинамічному напиленні частинки не розплавляються, а наносяться на
поверхню в стані значно нижчому за температуру плавлення. Це дає
можливість наносити покриття без руйнування структурних властивостей
основного матеріалу. Частинки порошку, прискорені в надзвуковому соплі за
допомогою стисненого повітря, рухаються на поверхню деталі, де відбувається
їх механічне з'єднання. За допомогою регулювання режимів обладнання можна
змінювати характеристики покриття, такі як твердість, пористість і товщина.
Крім того, цей метод дозволяє виконувати ерозійну обробку поверхні або
створювати композиційні покриття із суміші порошків [7].
Нанесення покриттів здійснюється при ударі високошвидкісних частинок
порошку, прискорених надзвуковим потоком газу, на поверхню, що
покривається, при температурі, значно нижчій за температуру плавлення
матеріалу (зазвичай менше 500°C). Це дозволяє отримувати покриття з різних
металів (Al, Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Ti, V, Sn та ін.), сплавів та їх механічних
сумішей, включаючи порошки кераміки, на різних поверхнях, таких як метали,
діелектрики, кераміка та скло [1-9].
Рисунок 1.5 Схема газодинамічного напилення
Найважливішим параметром при холодному газодинамічному напиленні
є швидкість частинок. Від її величини залежить адгезія, пористість,
мікротвердість покриттів та інші характеристики. Для всіх частинок діаметром
19
до 50 мкм існує порогова швидкість взаємодії частинок з підложкою (500-600
м/с). Якщо швидкість нижча за це значення, відбувається ерозія. При більшій
швидкості, коли частинки взаємодіють з підкладкою на високій швидкості,
процес ерозії переходить в напилення.
Існує критичний рівень витрат частинок, при якому процес напилення не
відбувається, незалежно від часу дії потоку.
При витраті частинок, що перевищує критичне значення, частинки міцно
зчіплюються з поверхнею виробу та між собою, утворюючи щільну упаковку в
напиленому шарі. Як показано на рисунку 1.10, а, зовнішня частина покриття
складається з деформованих частинок матеріалу з характерним розміром 20-40
мкм і слідами від ударів бомбардуючих частинок. Поперечний розріз (шліф)
покриття (рис. 1.10, б) показує, що покриття має низьку пористість і гарну
однорідність по всій товщині шару. Наявність шорсткої межі між напиленим
шаром і обробленою поверхнею (по 10 класу чистоти) свідчить про те, що
перед напиленням на поверхні відбувається пластична деформація та ерозія [7].
Тільки невелика частина частинок, розганяються надзвуковим потоком і
в результаті напилюються на поверхню виробу, в той час як основна частина
відбивається і переноситься газовим потоком. Маса напилених частинок
зростає зі збільшенням витрат порошкового матеріалу [7].
Під час формування покриття нагрівання поверхні виробу мінімальне.
Різниця температур між поверхнею, що обтікається газовим потоком, і при
напиленні покриття складає лише близько 45 градусів [7].
Існують два види холодного газодинамічного напилення: високого та
низького тиску. Порівняння типових параметрів обладнання для цих методів
наведено в таблиці 1.1. Загалом, покриття, нанесене методом високого тиску,
має вищу якість, а вимоги до розміру порошкових часток є менш строгими.
Головною перевагою методу низького тиску є зниження вартості обладнання та
його компактність [7].
20
1.4 Електродугова металізація
Електродугове металізування (ЕДМ) — це процес нанесення металевого
покриття на поверхню виробів за допомогою електричної дуги. Цей метод має
численні переваги та широкі можливості порівняно з іншими методами
нанесення покриттів. У останні роки зростає попит на ЕДМ завдяки його
універсальності, ефективності та здатності забезпечити високу якість покриттів
для різноманітних виробів і застосувань.
Переваги електродугової металізації [1-10, 28]:
1. Широкий спектр застосувань:
ЕДМ дозволяє наносити покриття на деталі машин і механізмів в різних
галузях промисловості, включаючи автомобільну, авіаційну, хімічну,
металургійну, а також сільське господарство.
2. Відновлення деталей:
Метод використовується для відновлення геометрії і функціональних
характеристик деталей, що зазнали зносу чи корозії. Це може бути особливо
важливо для дорогих або складних в виробництві компонентів, де заміна
деталей може бути економічно невигідною.
3. Антикорозійний захист:
ЕДМ широко застосовується для забезпечення довготривалого
антикорозійного захисту, зокрема покриттями з алюмінію та цинку. Такий
захист особливо актуальний для металоконструкцій, що працюють у
агресивних середовищах (трубопроводи, резервуари, цукрові заводи).
4. Утворення псевдосплавів:
Завдяки електродуговій металізації можна отримувати покриття з
псевдосплавів, таких як алюміній та сталь, мідь та сталь, бронза та сталь. Це
дозволяє комбінувати властивості різних металів для покращення
характеристик деталей, зокрема їх зносостійкості та корозійної стійкості.
5. Декоративні покриття:
21
Окрім технічних покриттів, ЕДМ застосовують для створення
декоративних покриттів з кольорових металів, таких як мідь, бронза, латунь,
алюміній. Це може бути корисно для виготовлення декоративних елементів в
ювелірній справі, архітектурних елементах чи інших виробах, де важлива
естетика та довговічність покриття.
Сфера застосування [1-28]:
Відновлення деталей: Ремонт і відновлення зношених деталей, таких як
валів, насосів, турбін, підшипників, що дозволяє значно подовжити термін
служби виробів і знизити витрати на нові деталі.
Антикорозійний захист: Нанесення захисних покриттів для металевих
конструкцій, що працюють в умовах агресивних середовищ (цукрові заводи,
трубопроводи, резервуари).
Декоративні покриття: Використовується для покриття деталей із
кольорових металів для поліпшення їх зовнішнього вигляду та додаткової
стійкості до корозії.
Електродугове металізування є перспективним і економічно вигідним
методом, який забезпечує високу якість покриттів для широкого кола
застосувань.
Рисунок 1.6 Схема процесу електродугової металізації.
Принципова схема дугового металізування, як зазначено, полягає в
використанні електричної дуги для плавлення металу, який потім
розпорошується на поверхню матеріалу. Ось детальніший опис процесу [1-8]:
22
1. Подавання дротів в пальник:
через два канали в пальнику безперервно подають два дроти, що
складаються з матеріалу, який планується нанести на поверхню виробу.
Дуговий металізатор забезпечує стабільне подавання дротів у зону дуги.
2. Формування дуги:
між кінцями дротів виникає електрична дуга. Вона плавить кінці дротів,
перетворюючи метал на рідину або пар. Дуга може підтримуватись за
допомогою джерела постійного струму, що стабілізує процес наплавлення.
3. Розпилення розплавленого металу:
розплавлений метал підхоплюється струменем стисненого повітря, яке
виходить із центрального сопла пальника. Це повітря допомагає розпорошити
рідкий метал у дрібні краплини, які рівномірно покривають оброблювану
поверхню.
4. Транспортування металу:
після розпилення частинки металу транспортуються потоком стисненого
повітря до поверхні матеріалу. Стиснене повітря діє як транспортуючий газ, що
допомагає швидко наносити покриття. У випадку напилення спеціальних
сплавів, таких як корозійностійка сталь 308 або алюмінієві сплави, можуть
використовуватись інші гази, зокрема азот, щоб знизити окислення матеріалу
під час процесу.
5. Структура покриття:
завдяки стабільній роботі дуги і стабільному поданню дротів, покриття
має дрібнозернисту структуру. Це забезпечує хорошу адгезію покриття до
основного матеріалу і високі експлуатаційні характеристики покриття.
6. Джерела живлення:
для дугового напилення зазвичай використовують джерела постійного
струму зі стабілізатором напруги або джерела з плавно зростаючою
характеристикою струму. Це допомагає забезпечити стабільний процес
наплавлення і отримання покриття з необхідними властивостями.
23
Завдяки своїй стабільності та високій продуктивності, метод дугового
металізування дозволяє наносити покриття з хорошими механічними
властивостями, що сприяє довговічності та корозійній стійкості виробів.
24
1.5 Плазмове напилення
Плазмове напилення є високотемпературним процесом, в якому основним
джерелом енергії є електрична дуга між двома електродами, що підпалює
плазму. Основні етапи та особливості цього процесу описані нижче [1-5]:
1. Формування плазми:
дуга підпалюється між двома електродами, і через область горіння дуги
продувається інертний газ, найчастіше аргон, з добавками азоту або водню. Це
спричиняє іонізацію газу і формування плазми. Температура плазми в області
дуги може досягати до 15,000 °С, що є достатнім для плавлення багатьох
матеріалів.
2. Температурні характеристики плазми:
швидкість виділення іонізованого газу з сопла плазмотрону (пристрою
для створення плазмового струменя) становить 350-400 м/с, а температура
плазми на виході може досягати 55,000 °С, що дозволяє досягати високих
температур і необхідної енергії для розплавлення матеріалів.
3. Напилення матеріалу:
порошковий матеріал (розмір часток 40-100 мкм) подається в струмінь
плазми за допомогою транспортуючого газу (аргону). Для подачі порошку
використовується пристрій дозованої подачі порошка (дозатор). Частки
порошку, потрапляючи в плазмовий струмінь, нагріваються до високих
температур і досягають поверхні з швидкістю 80-100 м/с.
4. Регулювання теплової потужності:
однією з основних переваг плазмового напилення є можливість
регулювання теплової потужності плазмового струменя. Це дозволяє
використовувати метод як для напилення матеріалів з низькою температурою
плавлення (наприклад, алюміній, мідь), так і для тугоплавких матеріалів
(наприклад, вольфрам або титан).
5. Малий вплив на оброблювану поверхню:
25
хоча температура в зоні горіння дуги є дуже високою, оброблювана
поверхня зазвичай не піддається сильному нагріву. Це зумовлено тим, що
температура різко зменшується вже після виходу плазмового струменя з зони
горіння дуги. Це дає можливість наносити покриття на матеріали, які можуть
бути чутливими до перегріву.
6. Широкий спектр матеріалів:
плазмове напилення дозволяє наносити покриття з різноманітних
матеріалів, включаючи тугоплавкі матеріали (карбіди, оксиди, спеціальні
сплави) та легкоплавкі матеріали (мідь, алюміній, цинк, нікель). Вітчизняними
підприємствами виробляється більше 150 видів порошкових матеріалів, які
можна використовувати для плазмового напилення.
Переваги плазмового напилення [1-10]:
висока температура плазмового струменя дозволяє ефективно наносити
покриття з матеріалів з високою температурою плавлення.
контроль процесу: Можливість регулювання теплової потужності
дозволяє тонко налаштовувати процес для різних матеріалів.
широкий спектр матеріалів: Можна застосовувати як легкоплавкі, так і
тугоплавкі матеріали, що розширює можливості використання цього методу.
низька температура поверхні: Завдяки швидкому охолодженню після
виходу плазмового струменя, оброблювана поверхня не перегрівається, що
дозволяє зберегти її характеристики. Цей метод широко застосовується для
отримання зносостійких, корозійностійких, термостійких та декоративних
покриттів, що знайшли застосування в різних галузях промисловості, таких як
авіація, енергетика, машинобудування, хімічна промисловість та багато інших.
26
Рисунок 1.7 Плазмове напилення
Технологія надзвукового напилення металів (Supersonic High Velocity
Oxy-Fuel, SHVOF) є удосконаленим варіантом високошвидкісного напилення
(HVOF) і передбачає використання газового струменя, що рухається з
надзвуковою швидкістю для розпилення і нанесення покриттів на поверхні
матеріалів. У процесі цього методу частинки металу або іншого матеріалу
розплавляються або частково плавляться і прискорюються до надзвукових
швидкостей (більше 343 м/с). Потім ці частинки наносяться на оброблювану
поверхню, утворюючи покриття [7-10].
Основні етапи процесу [7-10]:
1. Підготовка газової суміші: Для отримання надзвукової швидкості
струменя в камері згоряння подають газову суміш, зазвичай це кисень і паливо
(метан, пропан, водень або інші гази), яка спалюється для створення високої
температури і тиску.
2. Прискорення частинок: Завдяки високій температурі і тиску, частинки
порошку (метали, сплави, оксиди) розплавляються і прискорюються до
надзвукових швидкостей через спеціальну форсунку.
27
3. Нанесення покриття: Розплавлені або частково розплавлені частинки
металічних порошків на великій швидкості наносяться на попередньо
підготовлену поверхню деталі, утворюючи покриття.
Переваги надзвукового напилення:
1. Висока щільність покриття: Завдяки високій швидкості частинок і
низькому рівню пористості покриття, отримані матеріали мають високу
щільність і міцність.
2. Мінімальні термічні впливи: Процес не передбачає надмірного нагріву
оброблюваної поверхні, що запобігає термічним деформаціям і структурним
змінам у основному матеріалі.
3. Висока зносостійкість і корозійна стійкість: Надзвукове напилення
дозволяє отримати покриття з покращеними властивостями зносостійкості,
корозійної та термостійкості, що підвищує експлуатаційні характеристики
деталі.
4. Можливість нанесення на складні геометричні форми: Технологія
дозволяє наносити покриття на поверхні складних форм, що важко обробляти
іншими методами.
5. Швидкість процесу: Завдяки високій швидкості нанесення покриттів,
процес є досить швидким і ефективним.
Недоліки надзвукового напилення:
1. Високі енергетичні витрати: Оскільки процес вимагає досягнення
надзвукових швидкостей і високих температур, він є енергоємним.
2. Складне обладнання: Для здійснення цього методу необхідне
спеціалізоване і дороге обладнання, яке може бути важким у використанні і
налаштуванні.
3. Забруднення навколишнього середовища: Процес супроводжується
використанням газів, які можуть забруднювати атмосферу при неповному
згорянні.
28
4. Обмеження щодо матеріалів: Не всі матеріали можуть бути
використані в процесі, тому для деяких матеріалів можуть знадобитися
спеціальні порошки або методи.
Надзвукове напилення широко застосовується в авіаційній,
автомобільній, енергетичній та металургійній промисловості для нанесення
покриттів, що забезпечують високу зносостійкість, корозійну стійкість і
термостійкість. Це метод використовується для відновлення зношених деталей,
а також для покриття нових компонентів, що піддаються важким умовам
експлуатації.
Принципова схема апарату для надзвукового напилення представлена на
рисунку 1.5.
Рисунок 1.8 Схема апарату надзвукового напилення
29
Висновки по розділу 1:
1. Було проведено літературний огляд по сучасним методам напилення
покриттів для захисту та відновлення робочих поверхонь деталей машин.
2. В результаті літературного огляду було визначено, що газополуменеве
нахилення є оптимальним метдом для відновлення робосих поверхонь деталей
машин.
30
РОЗДІЛ 2. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ГАЗОПОЛУМ ’ЯНОГО
НАПИЛЕННЯ
2.1 Обладнання для газополум’яного нанесення покриттів
Система газополум’яного напилення включає порошковий
розпилювальний пістолет, токарний верстат для обертання деталей і робочі
гази. Пістолет підключається до робочих газів за допомогою гумовотканинних
рукавів зі швидкознімними з’єднаннями для подачі кисню, горючого газу
(ацетилену, пропану чи МАФ) та стисненого повітря. Кисень і горючий газ
надходять із балонів через рукави до пульта керування; балони оснащені
редукторами. Стиснене повітря подається компресором, очищується від
залишків масла й вологи, після чого подається через рукав.
Установка відповідає вимогам ГОСТ 12.2.008, виготовлена для
кліматичного виконання УХЛ категорії 4.2 згідно з ГОСТ 15150. Вона
призначена для роботи в умовах температури повітря від +5 до +35 °C,
відносної вологості 80 ± 15% при +20 °C і атмосферного тиску в межах 84,0–
106,7 кПа.
Матеріал для напилення, частинки якого мають розмір до 100 мкм,
засипається у спеціальну ємність конусоподібної форми. Конструкція
газополум’яного пальника спроектована таким чином, що під час роботи
ємність із порошком розташовується у верхній частині газового каналу.
Завдяки цьому, крім інжекції, важливу роль у рівномірній подачі порошку до
зони нагріву відіграє сила гравітації.
Пальник має портативну конструкцію, його габарити становлять
500×300×80 мм. Для проведення ремонтів машинних деталей у важкодоступних
місцях або на висоті використовуються компактні газові балони на 5 літрів,
закріплені на візку.
31

Рисунок 2.1 Зовнішній вигляд установки газополум’яного напилення
Процес напилення порошкових матеріалів із різними теплофізичними
властивостями передбачає можливість регулювання складу робочої газової
суміші та заміну соплових насадок. Це дозволяє отримувати якісні покриття як
із тугоплавких матеріалів (наприклад, Al₂O₃ і TiO₂), так і з легкоплавких (таких
як бронза чи бабіт).
Газополум’яний пістолет ідеально підходить для відновлення розмірів і
ремонту унікальних, металомістких, великогабаритних і нетранспортабельних
виробів безпосередньо на місці їх експлуатації. Цей інструмент забезпечує
можливість напилення як металевими, так і керамічними порошковими
матеріалами.
32
Таблиця 2.1 Технічні характеристики установки газополум'яного
напилення [28]
пістолет-розпилювач ПР (без бункера)
маcca (без шлангів), кг, не більше:
пістолет-розпилювач 1,9
тиск робочих газів, МПа (кг / см2), не більше:
кисень 0,6 (6,0)
ацетилен 0,15 (1,5)
пропан 0,3 (3,0)
МАФ 0,3 (3,0)
стиснене повітря 0,6 (6,0)
Витрата робочих газів, м3 / год, не більше:
кисень 6,0
ацетилен 2,0
пропан 1,5
МАФ 1,8
стиснене повітря 15,0
розмір напилюваних часток 20-125
порошку, мкм
Продуктивність по розпорошувати матеріалу, кг / год:
нікелеві самофлюсуючі сплави 10,0
до
термореагірующіе порошки до 10,0
час безперервної роботи, год, не 8
менше
Застосування спеціальних подовжувачів для пальників дозволяє
виконувати напилення на внутрішніх поверхнях отворів із діаметром від 100 мм
і на глибину до 500 мм.
Ключовими параметрами технологічного процесу газополум’яного
напилення є:
33
- об’єм витрат кисню або повітря, м³/год;
- об’єм або маса витрат пального газу (або рідкого пального), м³/год чи
кг/год;
- витрати транспортуючого та обтискного газу (зазвичай кисень або
повітря), м³/год;
- рівень тиску газів (кисню, повітря, пального, транспортуючого), МПа;
- співвідношення між окислювачем і пальним газом у суміші;
- витрати порошкового матеріалу, кг/год;
- діаметр і швидкість подачі дроту, прутка або шнура, мм і м/с;
- швидкість переміщення пальника відносно виробу, м/хв або мм/об;
- кількість обертів деталі циліндричної форми, об/хв;
- відстань для напилення, мм.
Усі ці параметри залежать від особливостей конкретного обладнання та
використовуваних матеріалів. Вони потребують індивідуального налаштування
під конкретні умови. Для оптимізації та коригування часто застосовують
математичні методи планування експериментів і вдосконалення технологічних
процесів.
34
2.2 Порошок для напилення
Порошок ПГ-СР3 використовується для створення плазмових покриттів,
які забезпечують високу зносостійкість та корозійну стійкість, а також
здатність витримувати значні механічні навантаження.
Основні характеристики ПГ-СР3:
Порошок на основі нікелевих сплавів, легований хромом, бором,
кремнієм та іншими елементами, які покращують твердість і зносостійкість.
Захист деталей, що працюють у середовищах із підвищеним абразивним
чи кавітаційним зносом.
Застосовується для покриття компонентів, що піддаються інтенсивним
механічним та тепловим навантаженням, таких як вали, гільзи, шестерні тощо.
Забезпечує стабільні характеристики покриття при високих температурах.
Покриття на основі ПГ-СР3 добре зв’язується з поверхнею основного
металу.
Ефективно протистоїть зношуванню навіть у складних умовах.
Забезпечує захист у вологих і агресивних середовищах.
Застосовуватись для ремонту зношених деталей або для створення
захисних шарів на нових компонентах.
ПГ-СР3 є універсальним порошком, що підходить для багатьох типів
деталей і забезпечує їхню довговічність у складних експлуатаційних умовах.
Таблиця 2.2 Склад порошкової суміші ПГ-СР3
Ма
рка С В Si Ni Сr Fe
сплава
ПГ 0, 2- осн 13-
2,5-3,5 Менше 5
-СР3 4 0,7 3,8 ова 16,5 14
35
2.3 Технологічний процес відновлення деталей машин
газополум'яного напиленням
Маршрутна технологія обробки деталей машин
1. Очисна (підготовча) операція
 Очищення від забруднень:
Нанести миючий засіб МС-8 (концентрація 20 г/л) на поверхню пластини.
 Знежирення:
Занурити пластину у ванну з кальцинованою содою (концентрація 40-45 г/л) на
20-25 хвилин, температура ванни — 75-85°C.
 Промивання та сушіння:
1. Промити пластину гарячою проточною водою для видалення
залишків соди.
2. Промити холодною водою.
3. Просушити стисненим повітрям, нагрітим до 50°C.
2. Механічна обробка (абразивно-струменева)
 Підготовка:
Помістити деталі в камеру абразивно-струменевої обробки, використовуючи
заходи безпеки.
 Обробка:
Використовувати шліфувальне зерно електрокорунду марки 15А (зернистість
80Н).
Налаштувати установку, провести обробку струменем абразиву з урахуванням
часу та інтенсивності.
 Завершення:
Зняти оброблені деталі, покласти у контейнер та передати на наступний етап.
3. Контрольно-дефектовочна операція
 Визначення товщини покриття:
Застосувати мікрометр або аналогічний прилад.
36
 Зовнішній огляд:
Перевірити на наявність тріщин, відлущення, інших дефектів.
 Виявлення прихованих дефектів:
Використати неруйнівні методи контролю (наприклад, рентгенівське
випромінювання).
 Оцінка адгезійної міцності:
Виконати тести згину або розтягування.
4. Термічна операція
Помістити деталь в піч, нагріти до температури 350-400°C, витримати 30
хвилин.
5. Газополуменеве напилення
 Підготовка:
Закріпити пластину на столі зварювальника.
Встановити режими:
o Тиск ацетилену: 0,2 кг/см².
o Тиск кисню: 3-4 кг/см².
o Витрати ацетилену: 1500-1750 л/год.
o Витрати кисню: 1500-1750 л/год.
o Витрати порошку: 5 кг/год.
o Дистанція напилення: 60-80 мм.
 Напилення:
1. Нанести шар порошкового сплаву товщиною 0,2-0,3 мм.
2. Прогріти край робочої поверхні до стану "запотівання".
3. Повторити напилення до досягнення товщини 2,0-2,5
мм.
 Контроль:
Перевірити товщину напилення, оглянути на наявність раковин, пор, тріщин,
відшарувань.
6. Термічна операція
 Помістити пластину в піч, нагріти до температури 650-700°C.
37
7. Плоскошліфувальна обробка
 Процес шліфування:
1. Помістити пластину на стіл верстата 3Г71.
2. Досягти чистоти поверхні Rz10.
3. Параметри обробки:
 Швидкість подачі: 4,8 м/хв.
 Швидкість поперечної подачі: 0,02 мм/хід.
 Швидкість різання: 26 м/с.
8. Контрольна операція
 Фінальний контроль:
1. Визначення товщини покриття.
2. Зовнішній огляд напиленого шару.
3. Виявлення прихованих дефектів.
4. Оцінка адгезійної міцності.
 Пластина штампу передається на видачу згідно з технічними
вимогами.
Газополуменеве напилення порошком ПГ-СР3 забезпечує високу якість і
довговічність відновлених шестерень, що робить цей процес універсальним у
багатьох галузях промисловості.
38
2.4 Визначення товщини покриття
Товщину покриття можна визначати різними методами та за допомогою
різноманітних інструментів, таких як вагові пристрої, спеціальні товщиноміри
тощо. Для точного вимірювання важливо знати початкові розміри виробу. На
деталях простої форми та невеликих розмірів зазвичай використовують
штангенциркулі. Після механічної обробки для вимірювання товщини
покриттів часто застосовують мікрометри. На складних поверхнях малих
виробів вагові методи можуть бути ефективними, враховуючи початкову масу
деталі та площу напиленої поверхні.
Огляд поверхні покриття виконується для оцінки загального стану. Її
порівнюють з еталоном, щоб виявити тріщини, сколи, здуття чи інші дефекти.
Для детального аналізу використовується лупа з кратністю збільшення до 10
разів, що дозволяє перевірити важкодоступні ділянки та виявити мікротріщини
чи інші дефекти. У разі потреби можна застосовувати ультразвуковий метод
для виявлення прихованих недоліків, які не помітні при візуальному огляді.
Для більш глибокого дослідження використовують мікрошліфування, яке
допомагає знайти дефекти, невидимі неозброєним оком. Мікроскоп дозволяє
аналізувати мікроструктуру матеріалу й визначати найдрібніші пошкодження.
39
2.5 Визначення пористості покриттів
Пористість є ключовою характеристикою напилених покриттів, оскільки
вона впливає на їхні захисні функції, механічну міцність і інші експлуатаційні
властивості. Для оцінки пористості застосовують метод гідростатичного
зважування (відповідно до ГОСТ 18898-73). Щоб зменшити похибку цього
методу, використовується його удосконалена версія.
Удосконалений підхід до гідростатичного зважування дозволяє визначати
загальну пористість покриттів, відокремлених від основи. Відкриту пористість
встановлюють шляхом вимірювання проникності, яка оцінюється за швидкістю
проходження газу через шар матеріалу відповідного розміру за певної різниці
тиску на протилежних сторонах зразка.
Крім того, для визначення пористості використовують метод вакуумного
насичення водою зразків-свідків. Ще одним підходом є металографічний аналіз,
що включає виготовлення мікрошліфів і їхній огляд під мікроскопом.
Зчеплення частинок металу з основою забезпечується завдяки різним
механізмам, таким як механічне закріплення, адгезія, сили усадки та часткове
приварювання. З’єднання напиленого шару з підкладкою найчастіше
досягається через механічне закріплення розпорошених частинок у нерівностях
і шорсткостях, а також завдяки збільшенню площі контакту на обробленій
поверхні. На свіжо підготовленій поверхні, яка не вкрита пилом чи оксидами,
також виникає адгезія.
Сили усадки й напружений стан у покритті також сприяють утворенню
міцного зчеплення. Під впливом стискаючих напруг у шарі може виникнути
додаткове навантаження, спрямоване до основи, що створює загальний
напружений стан у напилюваному виробі. Осадкові напруження в напиленому
шарі можуть досягати значних величин.
Шорсткість поверхні підсилює розтягуючі напруги в покритті,
запобігаючи появі тріщин, особливо за умов великої усадки металу.
40
2.6 Вимірювання твердості покриттів
Перед проведенням випробування на мікротвердість необхідно
забезпечити, щоб поверхня шліфа була розташована у вимірювальній позиції
приладу строго перпендикулярно до напрямку переміщення піраміди під час
вдавлювання. Це запобігає утворенню неправильної форми відбитка та
суттєвим похибкам у вимірюваннях.
Для цього зразок укладається зворотною стороною на тонкий шар
пластиліну, нанесений на спеціальну установчу пластину. Підготовлена
поверхня шліфа притискається паралельно пластині ручного преса з невеликим
зусиллям. Потім пластину із зразком встановлюють і фіксують на предметному
столику приладу ПМТ-3, позиціюючи її під об’єктивом мікроскопа.
Збільшення мікроскопа при використанні встановлених робочих
об’єктива та окуляра становить 487 разів. Налаштування різкості зображення
шліфа виконується спочатку за допомогою ручки макропереміщення, а потім –
ручки мікропереміщення.
Для нанесення відбитка на ділянку покриття вибирають місце, де відстань
від центру відбитка до межі шару або сусіднього відбитка становить
щонайменше трикратну довжину його діагоналі. Обране місце розташовують у
центрі поля зору мікроскопа, переміщуючи верхню плиту столика
мікрометричними гвинтами.
Закріплення піраміди в патроні навантажувального пристрою
виконується після точного суміщення рисок на оправці піраміди та патроні.
Перед початком роботи перевіряють плавність дії пристрою, здійснюючи 2–3
пробних опускання штока без навантаження. Величина навантаження для
вдавлення індентора визначається залежно від розмірів об’єкта, мети
випробування, очікуваного рівня твердості та необхідної точності вимірювання.
Після вибору потрібного вантажу та його встановлення на шток столик зі
зразком повертають за годинниковою стрілкою до упору, щоб обране місце для
відбитка опинилося під віссю піраміди. Опускання піраміди проводять
41
повільним обертанням рукоятки аретира, забезпечуючи тривалість опускання
5–8 секунд, із витримкою під навантаженням протягом 5 секунд. По завершенні
витримки піраміду повертають у вихідне положення, а столик зі зразком
повертають проти годинникової стрілки, щоб отриманий відбиток з’явився в
полі зору мікроскопа.
Рисунок 2.2 1. Прилад для випробування мікротвердості ПМТ-3: 1 -
мікрометричний гвинт; 2 - пластина; 3 - предметний столик; 4 - ручка
макропереміщення мікроскопа; 5 - ручка мікропереміщення мікроскопа; 6 -
окуляр-мікрометр; 7 - маховичок окуляр мікрометра; 8 - мікроскоп; 9 - рукоятка
аретира; 10 - гвинти; 11 - грузик; 12 - об'єктив; 13 - патрон
Вимірювання діагоналей відбитка проводять для обчислення середнього
значення, що використовується для визначення числа мікротвердості. Точність
забезпечується точним центруванням відбитка в полі зору мікроскопа шляхом
переміщення нижньої частини мікроскопа з об’єктивом за допомогою гвинтів.
Окуляр-мікрометр повертають на насадці окуляра та фіксують у такому
42
положенні, щоб при обертанні маховичка центр рухомого перехрестя збігався з
вимірюваною діагоналлю.
Після цього рухоме перехрестя підводять до правого кінця діагоналі,
переміщуючи його справа наліво. Знімають відлік положення Zп за бі-штрихом,
використовуючи ціле число поділок нерухомої шкали окуляра (перша цифра) та
поділки кругової шкали маховичка (соті частки, друга і третя цифри).
Далі перехрестя переміщують у тому ж напрямку до лівого кінця
діагоналі та аналогічно визначають відлік. Довжину діагоналі z1обчислюють як
різницю між цими відліками:
z1 = Zп - Zл. (2.1)
Для вимірювання другої діагоналі повертають окуляр-мікрометр у
положення, яке забезпечує переміщення перехрестя вздовж другої діагоналі.
Вимірювання довжини Z2 проводять аналогічним методом.
Середню довжину діагоналі відбитка розраховують на основі значень
обох діагоналей.
Рисунок 2.3 Схема вимірювання довжини діагоналі відбитка: а -
положення перехрестя окуляр-мікрометра у правого кінця діагоналі, б -
положення перехрестя окуляр-мікрометра у лівого кінця діагоналі; 1 - рухливе
перехрестя, 2 - нерухома шкала окуляра, 3 - бі-штрих
43
Отримане значення довжини z у поділках кругової шкали окуляр-
мікрометра перетворюється у величину, виражену в мікрометрах, за формулою:
d = zq,
де: d — середня довжина діагоналі відбитка, мкм;
q = 0,3 — ціна поділки кругової шкали окуляр-мікрометра;
± 0,15 мкм — похибка вимірювання довжини діагоналі.
44
2.7 Методики вимірювання адгезії покриття до підложки
Зв'язок покриття з основою (підложкою) є найважливішою характери-
стикою покриття. Міцність зчеплення покриття з підложкою, міцність
міжшарових меж, а також власне, когезійна міцність окремих шарів відносяться
до показників, які визначають основні службові характеристики виробів з
покриттями. Різниця форм покриваючих деталей, умов їх експлуатації, методів
отримання покриттів, діапазонів їх товщини і рівнів міцності зумовлюють
різноманіття методик визначення характеристик міцності. По виду
навантаження використовують вигин, зсув, відрив і методи зі складним
напруженим станом.
В роботі дослідження адгезійної міцності покриттів проводилися
штифтовим методом з використанням установки для випробувань на розрив
(рис. 2.4). Цей метод дозволяє проводити вимірювання в широкому інтервалі
зусиль.

Рисунок 2.4 Установка для проведення випробувань на розрив
45
Рисунок 2.5 Схема підготовки (а) і проведення випробувань (б):
1 - блок; 2 - зразок; 3 - упорна гайка; 4 - гайка випробувального пристрою
Послідовність при цьому така: над випробуваним зразком відвертається
наполеглива гайка М27х3; на різьбову частину головки зразка М14х2
накидається гайка випробувального пристрою, до якої прикладається зусилля
на відрив, створюваний цим пристроєм (до 2 кН з точністю навантаження до
0,01 кН) – рис. 2.7 б. Випробування на відрив проводяться з кожним зразком
130 послідовно. При навантаженні зразка нормальним зусиллям (спрямованим
по осі) випробування можуть завершуватися у вигляді:
- відриву всієї площі торця штифта від покриття, при якому відбувається
розрив адгезійних зв'язків між поверхнями торця штифта і покриття;
- відриву всій площі торця штифта з покриттям, при якому покриття
руйнується зрізом по контуру отвору, тобто порушуються когезійні зв'язки в
покритті;
- відриву частини площі покриття з торцем штифту і збереження його
частини на корпусі блоку, при якому відбувається змішане руйнування
покриття, тобто руйнуються як когезійні так і адгезійні зв'язки.
Дуже важливо при напиленні покриття створити досить товстий шар, що
виключає пошкодження самого покриття. Міцність покриття при руйнуванні у
вигляді зрізу (когезійна) оцінювалася за формулою:
46
(2.2)
де Р - навантаження, Н; d - діаметр штифта, мм; h - товщина покриття,
мм. Міцність зчеплення покриття при руйнуванні у вигляді нормального
відриву (адгезійна) оцінювалася за формулою:
(2.3)
47
Висновки до розділу 2
Було розглянуте технологічне обладнання для газополум'яного
нанесення покриттів. В якості матеріалу для відновлення зношених поверхонь
деталей машин було використано порошкову суміш ПГ-СР3. Розглянуто
технологічну послідовність газополуменевого процесу відновлення деталей
машин Проведено аналіз сучасних методів дослідження та визначено необхідні
методики для дослідження відновлених поверхонь.
48
РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
3.1 Дослідження поверхні покриттів отриманих газополум'яним
методом
У структурі матеріалу покриття виділяють три основні фази:
матриця – основна складова, що забезпечує загальну стабільність
покриття.
фаза рожевого кольору (Ф1) – характеризується розвиненою поверхнею
та різним ступенем дисперсності. Вона займає 40–60% площі перерізу
покриття, як і матриця, та формує характерну скелетну структуру.
фаза сірувато-рожевого кольору (Ф2) – представлена у вигляді окремих
витягнутих включень із чітко окресленими межами, які займають менше 5%
площі перерізу покриття.
Покриття на різних зразках може відрізнятися ступенем дисперсності
фази Ф1, кількістю та розміром включень фази Ф2, а також параметрами,
такими як розмір і розташування пор.
Рисунок 3.1 Мікроструктура покриття отриманого при режимі
газополум'яного напилення №1
49
У режимі №1 отримані покриття товщиною 0,37 мм, мікроструктура яких
представлена на рисунку 3.1. У покритті розрізняються, окрім матриці дві фази.
Фаза 1 займає 30-40% площі перерізу покриття. Поблизу границі розподілу
покриття- основний метал площа фази 1 менша. Фаза Ф2 має чітко окреслені
межі і знаходиться в покритті у вигляді окремих невеликих включень.
Максимальний розмір пор складає 162 мкм. В покритті спостерігаються
радіальні несквозні тріщини.
У режимі №2 отримані покриття товщиною 0,95 мм, мікроструктура яких
представлена на рисунку 3.2. Максимальний розмір пор складає 437 мкм(окремі
пори мають діаметр, 1/3 товщини покриття). Дисперсна, з розвинутою
поверхнею фаза Ф1 займає 20-25% площі перерізу покриття. Фаза Ф2 сіровато-
розового кольору у вигляді окремих зерен або груп зерен розташовані довільно
в покритті.
Рисунок 3.2 Мікроструктура покриття отриманого при режимі
газополум'яного напилення №2
Мікроструктура покриття на сталі, отриманого за режимом №3,
представлена на рисунку 3.3. Товщина покриття 2,35 мм. Мікроструктура
покриття даного покриття однорідна, світлі ділянки матриці займають 50-60%
50
площі перерізу покриття. В покритті гарно спостерігається дифузійний шар
товщиною 6-12мкм. Величина перехідної зони під покриттям складає 120-
150мкм.
Мікроструктура покриття на сталі, отриманого за режимом №4,
представлена на рисунку 3.3. Товщина покриття складає 1,2 мм, дифузійного
шару 3-5 мкм. Спостерігаються деякі радіальні несквозні тріщини. Межа з
основним металом чиста та рівна. Максимальний розмір пор складає 525 мкм.
Не всі пори мають глобулярну форму. Структура покриття однорідна по
перерізу, дисперсна. Відношення між площами матриці та дисперсної фази, які
утворюють характерне скелтне утворення приблизно 50% на 50%.

Рисунок 3.3 Мікроструктура покриття отриманого при режимі
газополум'яного напилення №3
51
Рисунок 3.4 Мікроструктура покриття отриманого при режимі
газополум'яного напилення №4
а
52
б
Рисунок 3.5 Мікроструктура(ах63) та макроструктура(бх3) покриття
отриманого газополум'яним напиленням в оптимальному режимі
Вплив параметрів газополуменевого напилення на якість покриттів
наведено на графіках
53
8.6
8.4
8.2
8
7.8
7.6
7.4
7.2
7
100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
V, гор.
Рисунок 3.6 Залежність якості газополуменевих покриттів від швидкості
переміщення головки для напилення
9
8
7
6
5
4
7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
Gгаза.
Рисунок 3.7 Залежність якості газополуменевих покриттів від витрат
транспортуючого газу
54
К
К
9
8
7
6
5
4
120 128 136 144 152 160 168 176 184 192 200
l, мм
Рисунок 3.8 Залежність якості газополуменевих покриттів від зрізу
головки для напилення до поверхні
9
8
7
6
5
4
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Q О2
Рисунок 3.9 Залежність якості газополуменевих покриттів від витрат
кисню
55
К К
9
8
7
6
5
4
20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
G

Рисунок 3.10 Залежність якості газополуменевих покриттів фактичних
витрат порошку
56
К
3.2 Дослідження зносостійкості покриттів отриманих газополум'яним
напиленням
Покриття, отримані з самофлюсуючого нікелевого сплаву, були нанесені
на сталеві зразки методом газополум'яного напилення з подальшим
оплавленням. Випробування проводилися на машинах типу СМЦ-2 за схемою
«ролик (зразок із покриттям) – колодка (контртіло з сталі 45, твердість 50–55
HRC)». Питомий тиск становив 1,5 МПа. Швидкість ковзання обирали таким
чином, щоб запобігти нагріванню поверхонь, що труться, вище 250 °C, оскільки
за цієї температури відбувається значне розм'якшення контртіла і сталі 45, що
призводить до схоплювання поверхонь.
Для визначення температури поверхні тертя залежно від кількості обертів
і пройденого шляху використовували збірні колодки, обладнані хромель-
копелевими термопарами, спай яких розташовувався на поверхні тертя
(рисунок 3.7). Вимірювання термоелектричного сигналу здійснювали за
допомогою самопишучого компенсаційного потенціометра ЛКС-4-003.
Швидкість ковзання варіювалася в межах 0,32–0,79 м/с (125–300 об/хв).
- При швидкості 0,32 м/с температура поверхні підвищувалася до 160 °C,
після чого стабілізувалася .
- За швидкості 0,52 м/с (200 об/хв) температура досягала 220 °C.
- При 0,79 м/с температура підвищувалася до 300 °C.
Подальші випробування проводили при швидкості ковзання 0,52 м/с,
оскільки цей режим забезпечував прийнятні умови для оцінки зносостійкості
покриття.
57
Рисунок 3.11 Колодка з термопарою для вимірювання температури в
процесі тертя
Зносостійкість покриттів із оплавленням значно вища, ніж у покриттів без
оплавлення (різниця перевищує два порядки). У межах групи покриттів із
оплавленням інтенсивність зношування може відрізнятися в 3,6 рази, що
обумовлено особливостями складу матеріалу і режимів нанесення.
Інтенсивність зношування змінюється відповідно до типової схеми для
металевих матеріалів: початковий період (втрата ваги зразків підвищена через
процеси приробітки) , стадія стабільного зношування ( інтенсивність знижена і
залишається постійною з подальшим збільшенням шляху ковзання). Невелика
шорсткість зразків після механічної обробки. Скорочений період приробітки
завдяки високій якості поверхні.
Рельєф зношеної поверхні (рисунок 3.10) свідчить про комплексний
характер руйнування. Ймовірно, зношування відбувається через комбінацію
абразивного та адгезійного механізмів руйнування. Паралельно можуть мати
місце мікротріщини та процеси пластичної деформації.
Покриття з оплавленням демонструють значно вищу зносостійкість
завдяки стабільній структурі, щільності шару та механічній міцності.
Початковий період випробувань характеризується підвищеною інтенсивністю
зношування через приробіток поверхні, але цей етап нетривалий. Характер
рельєфу зношеної поверхні свідчить про багатокомпонентність процесів
58
руйнування, що вимагає подальшого аналізу для оптимізації параметрів
напилення і механічної обробки. Для покриттів без оплавлення рекомендується
вдосконалити технологію напилення для зниження пористості та підвищення
міцності. Подальший впливу параметрів приробітку та механічної обробки
може сприяти зниженню інтенсивності початкового зношування.
60
50
40
30
20
10
0
0 30 60 90
шлях тертя, мм
Рисунок 3.12 Залежність величини зносу покриття, отриманого
газополум'яним напиленням з подальшим оплавленням, від шляху тертя
(контртіло – сталь 45)
Багаторазове деформування поверхні покриття призводить до
викрошування фрагментів шару. Відокремлені частинки, що містять
зміцнювальні фази (карбіди, бориди), впроваджуються в контртіло, формуючи
закріплений абразив. Частинки, які закріпилися, під час наступних циклів
ковзання утворюють на поверхні зразка подряпини, деформують метал,
утворюючи навали, що стають джерелами мікротріщин. Мікротріщини
поступово зливаються, що спричиняє локальне руйнування поверхні та
відділення продуктів зношування. За сприятливого розташування абразивних
частинок відносно поверхні тертя (з точки зору їх здатності до різання),
59
Ш, мкм
можливе руйнування поверхні після одного контакту з частинкою. Основна
маса продуктів зношування має вигляд дрібних частинок (лусочок) розміром у
кілька мікрон. Ці частинки формуються через багаторазове пружне
деформування поверхні, що свідчить про циклічну втому матеріалу. Процес
багатоциклової втоми призводить до порівняно невисокої інтенсивності
зношування, оскільки руйнування відбувається поступово, через накопичення
мікропошкоджень.
Викрошування фрагментів напиленого шару і їх вплив як закріпленого
абразиву є ключовими механізмами зношування. Утворення мікротріщин, їх
злиття та поступова деградація поверхні вказують на складність і
багатофакторність процесів зношування. Знос супроводжується утворенням
дрібнодисперсних продуктів, що є наслідком багатоциклового пружного
деформування поверхні.
Підвищення щільності шару покриття, призводить до зменшення
викрошування частинок. Оптимізація мікроструктури покриття для підвищення
стійкості до утворення мікротріщин. - Використання мастильних матеріалів, які
знижують вплив абразивних частинок.
Таблиця 3.1 Інтенсивність зношування покриттів
Спосіб Марка Середня Абсолютна Відносна
нанесення порошку величина похибка, мкм похибка, %
покриття зносу за 900м,
мкм
Газополум'яне ПГ-СР3 3,82 0,3 7,9
напилення з
оплавленням
60
Рисунок 3.13 Поверхня тертя газополум'яного покриття з оплавленням
після досліджень збільшення х6
Рисунок 3.14 Залежність втрати маси зразків від шляху тертя зразок з
покриттям
61
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Шлях тертя, м
Рисунок 3.15 Залежність втрати маси зразків від шляху тертя зразок без
покриття
Виявлена розбіжність між мікротвердістю та зносостійкістю покриттів
пояснюється особливостями їх мікроструктури, концентрацією оксидів і
наявністю пор. Зносостійкість покриттів вдвічі перевищує показники вихідного
матеріалу при будь-якому куті атаки., це пов’язано з наявність метастабільного
хромистого аустеніту, карбідних і карбоборидних фаз, які під дією деформації
перетворюються, зміцнюючи структуру. Газополуменеве напилення сприяє
утворенню метастабільного аустеніту., забезпеченню високих адгезійних і
когезійних властивостей покриттів. Пластичні деформації спричиняють розпад
аустеніту з утворенням мартенситу. Чим вища мікротвердість мартенситу й
вторинних фаз, тим менше частинок зносу відділяється з поверхні, що підвищує
зносостійкість. Утримання крихких фаз (карбідів, карборидів) у структурі
аустеніту є критичним для покращення зносостійкості. Метастабільний
аустеніт стабілізується завдяки хімічному складу порошкових дротів і високій
швидкості частинок під час напилення.
Наявність пор сприяє утриманню мастила, що підвищує зносостійкість у
триботехнічних вузлах і збільшує допустиму потужність тертя.
62
Втрати ваги, г
Циклічність вагового зносу пов’язана з деградацією поверхневого шару
через тертя. У дисперсних структурах (частинки 5-20 мкм) руйнування на
межі між частинками проявляється інтенсивніше через високу щільність
граничних поверхонь. У грубих структурах (частинки 20-40 мкм) швидкість
деградації менша.
Отже оптимізація мікроструктури покриттів шляхом технологічних
регулювань (режимів напилення, складу порошків) є ключем до підвищення їх
зносостійкості. Метастабільний аустеніт і крихкі фази відіграють центральну
роль у забезпеченні високої ефективності покриттів. Використання таких
покриттів у триботехнічних вузлах дозволяє значно підвищити довговічність і
працездатність деталей.

Рисунок 3.16 Мікроструктура покриття отриманого газополум'яним
напиленням з подальщим оплавленням СВЧ
Аналіз структури та процесу формування покриття показав, що
спостерігається однорідна структура по всій товщині, що підтверджує
стабільність процесу напилення. Висока швидкість кристалізації сталевих
частинок забезпечує швидке формування структури покриття. Сповільнене
охолодження в межах температур мартенситного і бейнітного перетворень
сприяє стабілізації аустеніту. Значна частина аустеніту перетворюється в
мартенсит уже під час нанесення через високу деформацію від наступних
шарів. Розмір частинок визначає їх швидкість у газовому потоці. Менші
частинки відповідно висока швидкість та щільніший шар. Більші частинки -
63
низька швидкість, утворюють грубу структуру з меншою щільністю і
підвищеною пористістю. ідвищена пористість негативно впливає на щільність і
міцність шару.
Однорідна структура покриття свідчить про ефективність режимів
напилення. Розмір частинок матеріалу істотно впливає на механічні
властивості покриття: для забезпечення високої щільності і низької пористості
слід використовувати дрібнодисперсні порошки. Контроль швидкості
охолодження покриття дозволяє стабілізувати аустеніт і покращити загальну
міцність покриттів.
Таблиця 3.2 Пористість досліджуваних покриттів, об'ємна частка і
розміри пор
№ Пористість,% Максимальний Товщина Наявність
режиму розмір пор, мкм покриття, мм тріщин
1 3,2 162 0,5-0,55 +
2 14,0 437 0,85-1,3 -
3 14,8 525 0,8-1,0 -
4 18,9 475 2,05- -
2,65
Таблиця 3.3 Характеристики міцності та мікротвердості досліджуваних
покриттів
№ режиму Мікротвердість, Н/мм2 Міцність зчеплення покриття з
основою, G, Н/мм2
1 3940 306
2 6160 320
3 5580 334
4 4570 342
Вимірювання твердості покриття проводилося аналогічно з компактним
матеріалом, без будь-яких перерахунків і коригувань пористості.
64
Рисунок 3.17 Мікроструктура покриття після випробувань на
мікротвердість
8
7
6
5
0 2.5 5 7.5 10 12.5 15
відстань від поверхності
Рисунок 3.18 Зміна мікротвердості поверхневого шару по глибині
65
Но, ГПа
6500
6000
5500
5000
4500
4000
3500
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Товщина покриття, мм
Рисунок 3.19 Залежність мікротвердості від товщини покриття
350
345
340
335
330
325
320
315
310
305
300
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Товщина покриття, мм
Рисунок 3.20 Залежність міцності зчеплення з основою від товщини
покриття
66
Міцність зчеплення покриття з основою, Мікротвердість, Н/мм2
G
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Товщина покриття, мм
Рисунок 3.21 Залежність пористості від товщини покриття
67
Пористість,%
3.3 Застосування газополум'яного напилення
Технологія газополум'яного напилення характеризується стабільністю
процесу та дозволяє отримувати покриття із заданими властивостями. Зокрема,
твердість покриття, нанесеного цим методом, становить 48–52 HRC. Завдяки
цьому покриття, отримані методом газополум'яного напилення, ефективно
застосовуються для ремонту та підвищення зносостійкості деталей машин.
Рисунок 3.22 Ролик рольганга після напилення
Рисунок 3.23 Деталі відновлені газополуменевим напиленням
68
Висновки по розділу 3
В результаті проведеного мікроструктурного аналізу отриманих
покриттів було встановлено:
у режимі №1 отримані покриття товщиною 0,37 мм. У покритті
розрізняються, окрім матриці дві фази. Фаза 1 займає 30-40% площі перерізу
покриття. Поблизу границі розподілу покриття- основний метал площа фази 1
менша. Фаза Ф2 має чітко окреслені межі і знаходиться в покритті у вигляді
окремих невеликих включень. Максимальний розмір пор складає 162 мкм. В
покритті спостерігаються радіальні несквозні тріщини.
у режимі №2 отримані покриття товщиною 0,95 мм. Максимальний
розмір пор складає 437 мкм(окремі пори мають діаметр, 1/3 товщини покриття).
Дисперсна, з розвинутою поверхнею фаза Ф1 займає 20-25% площі перерізу
покриття. Фаза Ф2 сіровато-розового кольору у вигляді окремих зерен або груп
зерен розташовані довільно в покритті.
мікроструктура покриття за режимом №3 однорідна, світлі ділянки
матриці займають 50-60% площі перерізу покриття. В покритті гарно
спостерігається дифузійний шар товщиною 6-12мкм. Величина перехідної зони
під покриттям складає 120-150мкм.
У мікроструктура покриття на сталі, отриманого за режимом №4,
товщиною покриття 1,2 мм, дифузійного шару 3-5 мкм, спостерігаються деякі
радіальні несквозні тріщини. Межа з основним металом чиста та рівна.
Максимальний розмір пор складає 525 мкм. Не всі пори мають глобулярну
форму. Структура покриття однорідна по перерізу, дисперсна. Відношення між
площами матриці та дисперсної фази, які утворюють характерне скелтне
утворення приблизно 50% на 50%.
Було встановлено, що оптимізація мікроструктури покриттів шляхом
технологічних регулювань (режимів напилення, складу порошків) є ключем до
підвищення їх зносостійкості. Метастабільний аустеніт і крихкі фази відіграють
центральну роль у забезпеченні високої ефективності покриттів. Використання
69
таких покриттів у триботехнічних вузлах дозволяє значно підвищити
довговічність і працездатність деталей.
Були проведені вимірювання мікротвердості отриманих зразків, а також
досліджено зміну мікротвердості поверхневого шару по глибині.
Було визначено значення мікротвердості, які свідчить про рівномірність
поширення зміцнюючих фаз в покритті.
70
РОЗДІЛ 4.ОХОРОНА ПРАЦІ
4.1 Вимоги до систем пожежної сигналізації на підприємстві при
газополуменевому напиленні покриттів на деталі машин
Системи пожежної сигналізації призначені для раннього виявлення
пожежі та подавання сигналу тривоги для вживання необхідних заходів
(наприклад: евакуація людей, виклик пожежно-рятувальних підрозділів, запуск
систем димо- та тепловидалення, підпору повітря, пожежогасіння, здійснення
управління протипожежними клапанами, протипожежними дверима, воротами
та завісами (екранами), відключенням або блокуванням (розблокуванням)
інших інженерних систем та устаткування при сигналі «пожежа», тощо).
Системи пожежної сигналізації повинні :
а) виявляти ознаки пожежі на ранній стадії;
б) передавати тривожні сповіщення до пристроїв передавання пожежної
тривоги та попередження про несправність;
в) формувати сигнали управління для систем протипожежного захисту та
іншого інженерного обладнання, що задіяне при пожежі;
г) сигналізувати про виявлену несправність, яка може негативно впливати
на нормальну роботу СПС.
При побудові, проектуванні, монтуванні, уведенні до експлуатування, і
технічному обслуговуванні систем пожежної сигналізації необхідно
керуватися вимогами ДСТУ-Н CEN/TS 54-14.
При виборі пожежних сповіщувачів необхідно керуватися вимогами
ДСТУ-Н CEN/TS 54-14
При проектуванні контролю приміщень пожежними сповіщувачами їх
рекомендується розташовувати за схемами трикутного(рисунок 4.1) або
квадратного розміщення (рисунок 4.2)
71
Рисунок 4.1 Схема трикутного розміщення сповіщувачів
Рисунок 4.2 Схема квадратного розміщення сповіщувачів: а - відстань
між сповіщувачами; б - відстань від стіни до сповіщувача
Максимальна відстань між тепловими пожежними сповіщувачами,
сповіщувачами і стіною, визначаються за таблицею 4.1, не повинні
перевищувати значень, вказаних у технічній документації на сповіщувачі.
Таблиця 4.1 Відстань між тепловими пожежними сповіщувачами
72
Висота Схема квадратного розміщення Схема трикутного
приміщення, сповіщувачів розміщення сповіщувачів
що захищаєть- Максимальна відстань, м Максимальна відстань, м
ся, м
між сповіщува- від сповіщу- Між сповіщу- від сповіщу-
чами а (м) вача до стіни вачами а (м) вача до стіни
б (м) б (м)
До 8,0 7,0 3,5 8,6 2,5
Понад 8,0 до Дивись Дивись Дивись Дивись
11,0 примітку 2 примітку 2 примітку 2 примітку 2
Необхідно додатково встановлювати точкові пожежні сповіщувачі під
технологічними площадками, платформами, коробами, що мають суцільну
конструкцію в залежності від значень довжини l, ширини b та площі F, що
перевищує вказані в таблиці 4.2 значення з урахуванням висоти розміщення
пожежних сповіщувачів h .
Таблиця 4.2 Характеристики пожежних сповіщувачів
Тип автома- Висота Довжина Шири Площа
тичного h l на F
пожежного b
F Площадки
сповіщувача
Тепловий до 7,5 від 2 м від 2 м від 9 м
сповіщувач м
ДСТУ EN
54-5
до 6 м від 2 м від 2 м від 16
Димовий м
сповіщувач
ДСТУ EN
73
54-7 від 6 від 7,5 м від 7,5 від
до 12 м м 71,5 м
4.2 Автоматичні системи пожежогасіння на підприємстві
Цілий ряд нормативних документів, наприклад, «Норми пожежної
безпеки» (НПБ), «Перелік будівель, споруд, приміщень та обладнання, які
підлягають захисту автоматичними установками пожежогасіння та
автоматичною пожежною сигналізацією» прямо передбачають наявність на
певних об'єктах систем автоматичного пожежогасіння. Це найчастіше пов'язано
зі специфікою функціонування таких об'єктів (автостоянки закритого типу,
архіви, складські та торгові приміщення і т.д.). ГОСТ визначає автоматичну
систему для гасіння пожежі як сукупність стаціонарно встановлених
спеціальних технічних засобів пожежогасіння, які гасять осередки спалаху за
рахунок спеціальної речовини. Саме за типом вогнегасної речовини і
виробляють класифікацію автоматичних систем пожежогасіння:
 Газове пожежогасіння. У системах застосовують аргон, хладон (23,
125, 218, 227е, 318ц), азот, СО2, шестіфосфорная сірка, NOVEC 1230, двоокис
вуглецю, аргон, інерген і т.д.
 Водяна система пожежогасіння (вода, водяна пара), пінне і водно-
пінне автоматичне пожежогасіння, системи тонкодисперсного розпилення води.
 Системи порошкового пожежогасіння.
 Аерозольні автоматичні системи пожежогасіння.
 Комбіновані автоматичні системи пожежогасіння.
Природно, що від типу речовини, яка застосовується для гасіння пожежі і
розмірів приміщення багато в чому залежатиме вартість всієї установки
автоматичного гасіння пожежі.
Газові системи автоматичного пожежогасіння
74
Рисунок 4.3 Вогнегасники
Автоматичні системи газового пожежогасіння є найбільш дорогими, але й
одними з найбільш перспективних систем пожежогасіння. Справа в тому, що
застосування спеціальних газів завдає мінімальної шкоди майну, яке перебуває
в зоні спалаху. Крім того, застосування газів повністю виключає виникнення
короткого замикання в системі електропроводки, що також важливо в сучасних
будівлях та спорудах. Проте збиток, який може завдати інші системи
автоматичного пожежогасіння (водяні, порошкові і т.д.) в результаті
помилкового спрацьовування навіть не доводиться говорити.
Газові системи автоматичного пожежогасіння бувають
центрального і модульного типу. Складаються такі системи з подаючого
газопроводу з спеціальними насадками, системи виявлення вогнища спалаху,
ресиверів для зберігання газу, заправної станції, блоків керування системою
(датчики, система безперебійного електропостачання, система зв'язку і
т.д.). Крім того, що газ витісняє кисень із зони спалаху, він при виході з газової
магістралі має властивість знижувати температуру навколишнього середовища,
що дозволяє більш ефективно боротися з вогнем. Газові установки
пожежогасіння можуть використовуватися при температурі від - 45 до + 55
градусів. Сучасні гази, які розроблені для застосування в системах
автоматичного пожежогасіння, дозволяють людям перебувати в зоні
використання газу, що дозволяє не тільки проводити евакуацію персоналу із
75
зони спалаху, але і вести боротьбу з вогнем. До таких газів можна віднести
інерген. До недоліків подібних систем пожежогасіння можна віднести жорсткі
вимоги до герметичності системи пожежогасіння та вимоги до максимальної
герметичності приміщень, де змонтовані подібні установки. В іншому випадку
дані системи пожежогасіння виявляться не ефективними. Також не ефективні
газові системи пожежогасіння в тих місцях, де можуть знаходитися речовини,
здатні горіти без доступу кисню, самозаймисті, при гасінні різного роду
порошкових металів (титан, натрій і т.д.).
Водяна система автоматичного пожежогасіння
Водяні системи автоматичного пожежогасіння є найбільш
поширеними в силу їх досить низької вартості і високої ефективності. Водні
системи діляться в свою чергу на:
 Установки для гасіння локальних ділянок загоряння (спринклерні
установки пожежогасіння);
 Установки для гасіння пожежі по всій території об'єкта (дренчерні
системи гасіння пожежі).
Локальні (спринклерні) системи пожежогасіння спрацьовують
безпосередньо на ділянці спалаху, вузли розпилення води в таких системах
бувають «сухого» і «мокрого» типу. Це залежить від специфіки об'єкта -
опалюване, або не опалюване приміщення. Дані системи мають слабку
чутливістю. Дренчерні системи пожежогасіння часто застосовують у
виробничих цехах і на складах.
76
Рисунок 4.4 Спринклерна система
Зараз з'явилися спеціальні розпилювачі, які не просто розбризкують воду,
а створюють водяний туман, що дозволяє ефективно боротися з вогнищами
спалаху. Однак водні системи пожежогасіння мають один недолік - обмеження
сфер застосування. Є цілий ряд матеріалів, які не можна гасити
водою. Набагато менше обмежень мають піноутворюючі системи. Такими
системами обладнають нафтосховища, заводи з виробництва і переробки нафти,
спирту, різні хімічні виробництва.
Аерозольні та порошкові системи пожежогасіння
Дані системи використовуються як в автономних системах
пожежогасіння, так і в мобільних засобах. Автономні системи пожежогасіння в
яких використовується порошок, як гасячий склад, оснащують
високочутливими датчиками, які дозволяють локалізувати вогнище спалаху на
самих початкових стадіях.
До недоліків таких систем відноситься той факт, що після певного
періоду часу потрібно міняти порошок, так як він має властивість
злежуватися. Так само заборонено встановлювати аерозольні системи
пожежогасіння в приміщеннях, які персонал не може покинути до початку
роботи подібних установок, в місцях великого скупчення народу, у спорудах 3
та нижче ступенях вогнестійкості.
Комбіновані системи автоматичного пожежогасіння
Саме комбіновані системи пожежогасіння найбільш ефективні в боротьбі
з вогнем. Дана система дозволяє максимально повно використати всі позитивні
властивості того або іншого способу гасіння вогню і в той же час дозволяє
значно економити гроші. До негативних властивостям можна віднести хіба що
складність даної системи.
Від правильності вибору системи, якісного проекту і точності монтажу
буде залежати працездатність автоматичної системи пожежогасіння. Варто
уважніше ставитися до підприємств, які виробляють постачання і монтаж
77
подібного обладнання. В іншому випадку збиток, який може бути заподіяна
Вашому майну буде просто величезний. І причиною цього може бути навіть не
пожежа, а просте помилкове спрацьовування системи
пожежогасіння. Основними документами, якими керуються при обслуговуванні
автоматичних систем пожежогасіння є ГОСТ Р 50800, ГОСТ Р 50680, НПБ,
Методичні рекомендації з обслуговування (ВНІІПО).
АСПГ, окрім спринклерних, повинні оснащуватись ручним пуском:
- дистанційним – від пристроїв, що розміщуються біля входу до
захищуваного приміщення та з приміщення пожежного поста. При цьому
пристрої дистанційного пуску установок повинні бути забезпечені захистом від
випадкового приведення їх в дію або механічного пошкодження;
- місцевим – від пристроїв, встановлених на вузлі управління та (або)
на станції пожежогасіння.
Для захисту окремих пожежонебезпечних ділянок, які згідно з НД не
підлягають обов’язковому оснащенню автоматичними системами
пожежогасіння, можуть застосовуватись автономні модульні системи
пожежогасіння, які незалежно від зовнішніх джерел живлення і систем
управління автоматично здійснюють функції виявлення, локалізації або гасіння
пожежі.
Проектування, монтування, експлуатування і технічне обслуговування
автономних модульних систем пожежогасіння слід здійснювати відповідно до
чинних НД та технічної документації підприємств-виготовлювачів цих систем.
Для захисту окремих пожежонебезпечних ділянок, які згідно з НД не
підлягають обов’язковому оснащенню автоматичними системами
пожежогасіння, можуть застосовуватись автономні модульні системи
пожежогасіння, які незалежно від зовнішніх джерел живлення і систем
управління автоматично здійснюють функції виявлення, локалізації або гасіння
пожежі.
78
Проектування, монтування, експлуатування і технічне обслуговування
автономних модульних систем пожежогасіння слід здійснювати відповідно до
чинних НД та технічної документації підприємств-виготовлювачів цих систем.
Двері приміщень, які обладнуються об’ємними АСПГ повинні бути
обладнанні пристроями самозачинення. Час повного закриття клапанів системи
примусової вентиляції (якщо така є у цьому приміщенні) не повинен
перевищувати 30 с.
Приміщення станції пожежогасіння забороняється розташовувати
безпосередньо над і під приміщеннями категорій А, Б, В, за винятком
приміщень категорії В, обладнаних автоматичними системами пожежогасіння.
Вихід з приміщення станції належить передбачати назовні, у вестибюль
або коридор за умови, що відстань від виходу із станції до сходової клітки, яка
має вихід безпосередньо назовні, не перевищує 25 м, а в коридор не має виходу
приміщень категорії А, Б, В за винятком приміщень категорії В, обладнаних
автоматичними системами пожежогасіння.
Двері в приміщення станції пожежогасіння повинні бути постійно
замкненими.
Ключі від приміщення станції пожежогасіння повинні знаходитися в
приміщені пожежного посту, про що, при вході в приміщення станції
пожежогасіння, повинна бути відповідна інформація.
Автоматичні системи водяного та пінного пожежогасіння
Проектування автоматичних спринклерних систем водяного
пожежогасіння здійснюється відповідно до вимог ДСТУ EN 12845
Проектування автоматичних дренчерних систем водяного та пінного
пожежогасіння здійснюється відповідно до вимог ДСТУ СЕN/NS 14816.
Проектування, монтування та технічне обслуговування системи пінного
пожежогасіння здійснюється відповідно до вимог ДСТУ ЕN
13565-2 Піноутворювачі та їх розчини мають відповідати вимогам ДСТУ 3789,
ДСТУ 4041 та іншим НД.
79
Прийняття до експлуатування здійснюється згідно з вимогами ДСТУ за
видами АСПГ будівельних норм.
Таблиця 4.3 Вогнегасні речовини для автоматичних систем газового
пожежогасіння дозволені до застосування
Класифікац Національ
Вогнегасна
Хімічна назва Хімічна формула ійний ний
речовина
номер стандарт
FK-5-1-12 Додекафтор-2- CF3CF2C(O)CF(CF3)2 756-13-8 ДСТУ
метилпентан-3-он 4466-5
HFC 125 Пентафторетан CHF2CF3 354-33-6 ДСТУ
4466-8
HFC 227ea Гептафторпропан CF3CHFCF3 2252-84-8 ДСТУ
4466-9
IG-01 Аргон Ar 74040-37-1 ДСТУ
4466-12
IG-100 Азот N2 7727-37-9 ДСТУ
4466-13
IG-55 Азот (50%) N2 7727-37-9 ДСТУ
Аргон (50%) Ar 74040-37-1 4466-14
IG-541 Азот (52%) N2 7727-37-9 ДСТУ
Аргон (40%) Ar 74040-37-1 4466-15
Діоксид вуглецю СО2 24-38-9
(8%)
CO2 Діоксид вуглецю CO2 124-38-9 ДСТУ
5092
Примітка: В разі застосування інших типів газів необхідно керуватися
вимогами ДСТУ 4466 частини - 1; 2; 6; 10; 11.
Під час проведення технічного обслуговування необхідно виконувати
вимоги ДСТУ-Н CEN/TS 54-14 будівельних норм.
Система пожежогасіння (СПГ) повинна функціонувати в усіх режимах
роботи об'єкта, включаючи аварійні (аж до максимальної розрахункової
80
аварії). СПГ повинна зберігати працездатність при максимальному
розрахунковому землетрусі і після нього. СПГ повинна бути оснащена
елементами контролю спрацьовування виконавчих механізмів.
Спонукальна система (система пуску) реалізується, виходячи з необхідної
швидкодії установок пожежогасіння. Для приміщень, що не є
вибухонебезпечними, доцільно застосовувати систему електропуску з
димовими сповіщувачами або сповіщувачами полум'я.
Вид вогнегасної речовини (вода, піна, газ, порошок та ін.) для конкретних
приміщень і технологічного устаткування об'єкта повинен бути обґрунтований
технологами розробника АСПВБ за узгодженням із замовником.
Проектні показники надійності розраховуються з урахуванням вимог
пріоритету з резервування устаткування пожежогасіння. Забезпечується
резервування всіх основних елементів СПГ. Вибір методу гасіння (локальний,
об'ємний, комбінований) проводиться з урахуванням виду і характеристик
технологічного устаткування, особливостей об'ємно-планувальних рішень
приміщень, що захищаються, наявності і характеру поширення конвективних
потоків та ін.
Для приміщень з наявністю шаф електронного устаткування
передбачається подача вогнегасної речовини в об’єм приміщення, в об’єми всіх
шаф і в кабельні підпілля. Шафи доцільно захищати за допомогою
малогабаритних модульних автоматичних установок пожежогасіння (АУП), які
розташовуються безпосередньо біля стінок шаф і забезпечують подачу
вогнегасної речовини у дві суміжні шафи. Відкриті шафи доцільно захищати
цими ж АУП з подачею вогнегасної речовини через перфорований трубопровід
(по периметру шафи).
Тривалість випуску вогнегасної речовини доцільно визначати
диференційовано залежно від призначення і ступеня пожежної небезпеки
приміщень, що захищаються, з контролем протікання процесу гасіння
системою пожежної сигналізації.
81
Для випуску вогнегасної речовини в об’єм приміщення, що захищається,
застосовуються двострумінні насадки, для локального захисту шаф
електронного устаткування – чотирьохструмінні насадки.
Для установок газового пожежогасіння з електропуском передбачається
автоматичне включення пускових пристроїв (запірно-пускових головок,
розподільних пристроїв по напрямках, що захищаються). З метою виключення
помилкових спрацьовувань установок газового пожежогасіння при стрибках
напруги в ланцюзі живлення у схемі електропуску передбачається
використання стабілізаторів напруги.
Функціонування системи пожежогасіння здійснюється автоматично за
сигналами системи сигналізації й автоматизовано за командами персоналу
об'єкта.
В СПГ передбачається превентивне запровадження в дію виконавчих
механізмів за прогнозами оперативної обстановки системою пожежної
сигналізації.
Зниження числа помилкових спрацьовувань виконавчих механізмів
досягається за рахунок стабілізації живильних напруг та підвищення
перешкодозахищеності пристроїв управління.
Підвищення швидкодії виконавчих механізмів досягається за рахунок
зниження оперативного часу обробки, передачі інформації і підвищення
швидкодії механізмів.
Система пожежогасіння повинна зберігати часткову працездатність для
забезпечення пожежогасіння устаткування, важливого для безпеки об'єкта, при
повному її знеструмленні.
Система пожежогасіння повинна зберігати працездатність в аварійних
режимах, аж до максимальної розрахункової аварії. Виконавчі механізми
повинні зберігати працездатність при максимальному розрахунковому
землетрусі.
Засоби пожежогасіння та елементи їх включення забезпечуються
датчиками сигналізації про їх спрацьовування.
82
Роботизовані пристрої пожежогасіння включають рухливі лафетні
установки і рухливі роботи-розвідники, керовані як автономно, так і за
командами оператора з пульта, що входить до складу цього пристрою.
Стаціонарно встановлені лафетні стволи працюють у двох режимах:
самонаведення від датчиків, що включаються за командами від системи
сигналізації, які дозволяють задавати траєкторію руху ствола, і управління
оператором.
Локальні пристрої пожежогасіння. Локальні пристрої пожежогасіння
підрозділяються на:
 пристрої гасіння технологічного устаткування з вогнегасними
речовинами;
 дрібнорозпилена вода, піна, порошок;
 пристрої гасіння герметизованих стійок і шаф електротехнічного й
електронного устаткування з вогнегасними речовинами
 інертний газ, суміші-інгібітори, порошок.
Способи подачі вогнегасної речовини при локальному гасінні
визначаються на стадії технічного проектування з урахуванням технічних і
технологічних особливостей, застосовуваних методів.
Локальні пристрої пожежогасіння включають шафи, що
самогерметизуються і самоізолюються, за підвищення внутрішньої
температури. Ці пристрої повинні функціонувати в режимах: автоматичному,
автоматизованому, дистанційному і за місцем. В окремих випадках для
управління локальними пристроями пожежогасіння повинні бути створені
додаткові лінії зв'язку.
Локальні пристрої пожежогасіння систем вентиляції функціонують у двох
режимах: в автономному (за спрацьовуванням спеціальних датчиків) і
автоматизованому (за командами оператора АСПГ і сигналами системи
пожежної сигналізації).
Як вогнегасна речовина при локальному пожежогасінні у
повітропроводах можуть бути використані пара, перегріта вода, інертний газ,
83
піна. Способи подачі вогнегасної речовини при локальному пожежогасінні у
повітропроводах визначаються на стадії технічного проектування СПВБ.
У локальних пристроях пожежогасіння у повітропроводах поряд з
вогнегасною речовиною застосовуються керовані вогнестійкі заслінки.
Спрацьовування цих заслінок повинно проводитися або автоматично за
підвищення температури, або за командами оператора АСПГ і сигналами
системи пожежної сигналізації.
Локальні пристрої пожежогасіння систем вентиляції мають у своєму
складі засоби виявлення пожежі, обробки інформації, прийняття рішень і
пожежогасіння. Управління заслінками проводиться контролерами,
розташовуваними в приміщеннях з розвинутою мережею повітропроводів.
Установка автоматичних заслінок допускається тільки в тих місцях, де це
не суперечить функціонуванню системи протидимного захисту.
Технічні засоби активного пожежогасіння створюються на базі установок
газового, порошкового, водяного і пінного пожежогасіння. Вид вогнегасної
речовини повинен бути обґрунтований технологами замовника відповідно до
офіційних довідкових даних.
Група приміщень, що захищаються, за ступенем небезпеки розвитку
пожежі визначається відповідно до нормативних документів.
Водяне пожежогасіння в кабельних приміщеннях (напівповерхах)
здійснюється зрошувачами, що утворюють струмені з діаметром крапель не
більше 100 мкм. Компонування і кількість зрошувачів повинні забезпечувати
ефективний захист приміщення.
Локалізація пожежі в приміщеннях здійснюється застосуванням заслінок,
а у повітропроводах вентиляційних систем – заслінок і клапанів.
Гасіння пожежі в кабельних коробах доцільно здійснювати
слабоактивними чи інертними газами (азот, неон, аргон).
Для придушення осередку пожежі в силових трансформаторах доцільно
використовувати імпульсні стаціонарні установки порошкового пожежогасіння
з автоматичним, дистанційним і за місцем розташування приводів управлінням,
84
а як додатковий захід використовувати сухотруби з установленими на них
розпилювачами для підключення пересувної пожежної автотехніки.
Для придушення осередків пожеж у щитах управління і приміщеннях з
електронною й електричною апаратурою доцільно використовувати модульні
установки локального газового пожежогасіння.
Площа для визначення витрати води або розчину піноутворювача, що
захищається одним зрошувачем, і відстань між зрошувачами повинні
відповідати ДБН В.2.5-13-98. Вимогам цього документа повинні задовольняти
мінімальна витрата вогнегасної речовини, розрахункова тривалість роботи
установок пожежогасіння, повинен бути відповідний запас вогнегасної
речовини, водопостачання установок водяного і пінного пожежогасіння, вузли
управління (клапани, електрозадвижки і пристрої ручного пуску – дистанційні і
за місцем розташування насосів), трубопроводи і запірна арматура
85
Висновки до розділу 4
В розділі було розглянуто вимоги до систем пожежної сигналізації на
підприємстві при газополуменевому напиленні покриттів на деталі машин та
автоматичні системи пожежогасіння на підприємстві
86
Висновки
1. Проведено літературний огляд по сучасним методам, які
використовуються для відновлення зношених робочих поверхонь деталей
машин
2. Розглянуто обладнання для газополуменевого напилення, а також
сучасні методи та методики дослідження характеристик робочих поверхонь
після їх відновлення
В результаті проведеного мікроструктурного аналізу отриманих
покриттів було встановлено:
у режимі №1 отримані покриття товщиною 0,37 мм. У покритті
розрізняються, окрім матриці дві фази. Фаза 1 займає 30-40% площі перерізу
покриття. Поблизу границі розподілу покриття- основний метал площа фази 1
менша. Фаза Ф2 має чітко окреслені межі і знаходиться в покритті у вигляді
окремих невеликих включень. Максимальний розмір пор складає 162 мкм. В
покритті спостерігаються радіальні несквозні тріщини.
у режимі №2 отримані покриття товщиною 0,95 мм. Максимальний
розмір пор складає 437 мкм(окремі пори мають діаметр, 1/3 товщини покриття).
Дисперсна, з розвинутою поверхнею фаза Ф1 займає 20-25% площі перерізу
покриття. Фаза Ф2 сіровато-розового кольору у вигляді окремих зерен або груп
зерен розташовані довільно в покритті.
мікроструктура покриття за режимом №3 однорідна, світлі ділянки
матриці займають 50-60% площі перерізу покриття. В покритті гарно
спостерігається дифузійний шар товщиною 6-12мкм. Величина перехідної зони
під покриттям складає 120-150мкм.
у мікроструктура покриття на сталі, отриманого за режимом №4,
товщиною покриття 1,2 мм, дифузійного шару 3-5 мкм, спостерігаються деякі
радіальні несквозні тріщини. Межа з основним металом чиста та рівна.
Максимальний розмір пор складає 525 мкм. Не всі пори мають глобулярну
форму. Структура покриття однорідна по перерізу, дисперсна. Відношення між
87
площами матриці та дисперсної фази, які утворюють характерне скелтне
утворення приблизно 50% на 50%.
3. Було встановлено, що оптимізація мікроструктури покриттів шляхом
технологічних регулювань (режимів напилення, складу порошків) є ключем до
підвищення їх зносостійкості. Метастабільний аустеніт і крихкі фази відіграють
центральну роль у забезпеченні високої ефективності покриттів. Використання
таких покриттів у триботехнічних вузлах дозволяє значно підвищити
довговічність і працездатність деталей.
4. Були проведені вимірювання мікротвердості отриманих зразків, а
також досліджено зміну мікротвердості поверхневого шару по глибині.
5. Було визначено значення мікротвердості, які свідчить про
рівномірність поширення зміцнюючих фаз в покритті.
6. В розділі охорона праці було розглянуто вимоги безпеки до систем
пожежної сигналізації на підприємстві при газополуменевому напиленні
покриттів
88
Список використаної літератури
1. Камель Г.І. Технологічні процеси та комплекси відновлення і
зміцнення деталей: Навч. посібник. Дніпродзержинськ : ДДТУ, 2015. 496 с
2. Інженерія поверхні: Підручник / Ющенко К. А., Борисов Ю. С.,
Кузнецов В. Д., Корж В. М. К.: Наукова думка, 2007. 559 с.
3. Корж В. М. Технологія та обладнання для напилення: Навчальний
посібник. К.: НМЦВО, 2000. 152 с.
4. Надійність машин та обладнання : навчальний посібник. Ч. 2. Ремонт
машин та відновлення деталей / З. В. Ружило та ін. К. : Видавничий центр
НУБіП України, 2023. 310 с.
5. Нанесення покриття: навчальний посібник / Корж В.М., Кузнецов В.Д.,
Борисов Ю.С., Ющенко К.А. за редакцією НАН України К.А. Ющенка К.:
Арістей, 2005 р. 204 с.
6. Геворкян Е. С., Тимофеєва Л. А., Нерубацький В. П., Мельник О. М.
Інтегровані технології обробки матеріалів : підручник. Харків : УкрДУЗТ, 2016.
238 с.
7. Сіньковський А. С. Теорія та методи напилення: курс лекцій. Одес.
нац. політехн. ун-т. Одеса: Наука і техніка, 2003. 171 с.
8. Ремонт машин та обладнання: підручник. / О.І. Сідашенко, О.А.
Науменко, Т.С. Скобло, О.В. Тіхонов та ін.; За ред. проф. О.І. Сідашенка, О.А.
Науменка. – 2-е вид. перероб. доп. Х.: “Міськдрук”, 2014. - 742 с..
9. Дубовий О. М., Степанчук А. М. Технологія напилення покриттів :
підручник. Миколаїв : НУК, 2007. 236 с.
10. Колисниченко, О.В. Формирование модифицированных слоев при
плазменно-детонационной обработке углеродистых сталей : автореф. дис. канд.
тех. наук, : 05.03.06 . Київ, 2009. 20 с.
11. Надійність машин та обладнання : навчальний посібник. Ч. 1.
Оцінка та забезпечення надійності машин та обладнання / А. В. Новицький та
ін. К.: Видавничий центр НУБіП України, 2023. 209 с.
89
12. Восстановление и повышение износостойкости и срока службы
деталей машин / под ред. В. С. Попова. Запорожье : Изд-во ОАО «Мотор Сич»,
2000. 394 с.
13. Хітров І.О. Гавриш В.С. Ремонт машин і обладнання: Навч.
посібник. Рівне: НУВГП, 2012. 184 с.
14. Лащенко Г. И. Плазменное упрочнение и напыление. К.:
Екотехнологія, 2003. 64с.
15. Астахов Є.А., Артемчук В.В. Особливості застосування
газотермічного нанесення відновлювальних покриттів. Восточно-Европейский
журнал передовых технологий. № 3/5 (57) 2012. С.4-10.
16. Гладкий П.В., Переплетчиков Е.Ф., Рябцев И.А. Плазменная
наплавка. К.: „Екотехнологія”, 2007. 292 с.
17. Лебедєв В. О., Дубовий О. М., Лой С. А. Особливості формування
та властивості теплозахисних покриттів при плазмовому напиленні. Технічні
науки та технології, 2020. с. 32-41.
18. Кукуевицкий В. А. Применение газотермических покрытий при
изготовлении и ремонте машин. К.: Техніка, 1989. 174 с.
19. Кучеренко Ю. С., Матвійчук В. А. Основні технології та способи
нанесення покриттів газотермічним напиленням. Вісник Хмельницького
національного університету. 2021. №6. –С. 240-242.
20. Надійність сільськогосподарської техніки: Підручник. / М.І.
Черновол, В.Ю. Черкун, В.В. Аулін та ін.; За заг. ред. М.І. Черновола.
Кіровоград: ТОВ «КОД», 2010. 320 с.
21. Харламов Ю.О., Будагьянц Н.А. Основы технологии
восстановления и упрочнения деталей машин. Учебное пособие в 2т. Луганск:
изд-во Восточно- укр. Национ. ун-та им. В. Даля. 2003.
22. Борисов Ю.С., Харламов Ю.А.,Сидорченко С.Л., Ардатовская Е.Н.
Газотермические покрытия из порошковых материалов. Киев: Наукова думка,
1987, 544 с.
23. Davis J. R. Handbook of Thermal Spray Technology. Materials Park :
90
ASM International, 2004. 338 p.
24. Погребна Н. Е., Куцова В. З., Котова Т. В.. Способи зміцнення
металів. навч. посіб. Дніпро : НМетАУ, 2021. 89 с
25. Lima R., Marple B. Thermal Spray Coatings Engineering. New York :
Springer, 2017. 350 p.
26. Основи технології виробництва та ремонту: навчальний посібник
автомобілів/ Гевко І. Б., Рогатинський Р. М., Ляшук О. Л., Гудь В. З., Левкович
М. Г., Сташків М. Я., Сіправська М. Д.:. Тернопіль : Вид-во ТНТУ імені Івана
Пулюя, 2021. 544 с.
27. Рябцев И. А. Наплавка деталей машин и механизмов. К.:
Екотехнологія, 2004. 160 с.
28. РТМ 3-90. Газотермическое напыление покрытий: сб. руков. техн.
матер. К.: ИЭС им. Е. О. Патона, 1990. 176 с.
29. Інструкція мікротвердомір ПМТ-3, 1989
30. ДСТУ ГОСТ 7.1:2006. Бібліографічний запис, бібліографічний
опис. Загальні вимоги та правила складання»: методичні рекомендації з
впровадження/уклали: Галевич О.К., Штогрин І.М. Львів, 2008 20с.
31. ДСТУ. 3008-95 Документація. Звіти у сфері науки і техніки.
Структура і правила оформлення.
91

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets