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
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9296| Title: | «Дослідження процесу відновлення деталей плазмовим напиленням » |
| Authors: | Коваленко, Юрій Іванович Простибоженко, Володимир Петрович |
| Keywords: | Плазмове напилення |
| Issue Date: | 2023 |
| Abstract: | На кваліфікаційну роботу магістра на тему: «Дослідження процесу відновлення деталей плазмовим напиленням». Виконавець: здобувач групи мНТ–81 Простибоженко Володимир Петрович. Керівник: кандидат технічних наук, доцент Коваленко Юрій Іванович. Кваліфікаційна робота містить 87 сторінку формату А4, 30 рисунків, 12 таблиць, 41 літературних джерел. В кваліфікаційній роботі магістра врезультаті проведеного літературного огляду визначено, що плазмове напилення є перспективним методом для відновлення зношених поверхонь деталей машин. Використання плазмового напилення дозволяє забезпечити високу ефективність та якість відновлення деталей. Плазмове напилення виступає важливим методом відновлення, що відповідає сучасним вимогам щодо міцності та ефективності. Проведено аналіз основного технологічного обладнання, для плазмового напилення, в роботі представлено принцип роботи, та основні технікоексплуатаційні характеристики і параметри даного обладнання. Також наведено технологічну послідовність процесу плазмового напилення. Розглянуто методику вимірювання мікротвердості. Проведено дослідженя зносостійкості отриманих покриттів, в умовах сухого тертя. Проведено дослідження поверхні покриттів отриманих плазмовим методом. Проведено дослідження пористості та мікротвердості плазмових покриттів. В розділі охорона праці розглянуто вимоги безпеки при нанесенні покриттів плазмовим методом, а також правовий режим воєнного стану. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9296 |
| Appears in Collections: | 131 Прикладна механіка (Обробка металів за спецтехнологіями) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Простибоженко .pdf Restricted Access | 3.66 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи магістра
на тему: «Дослідження процесу відновлення деталей плазмовим напиленням »
Виконав: здобувач 2 курсу, групи мНТ-81
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Обробка металів за
спецтехнологіями»
Простибоженко Володимир Петрович
Керівник: к.т.н., доцент Коваленко Ю. І.
Рецензент: головний інженер ДП «Семпал»
Якушев І.В.
Черкаси 2023 р.
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
Освітній рівень бакалаврський.
Спеціальність 131 «Прикладна механіка».
Освітня програма «Обробка металів за спецтехнологіями».
ЗАТВЕРДЖУЮ:
Завідувач кафедри ТОМВ
_________ Георгій КАНАШЕВИЧ
« » ____________20___р.
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу магістра
__________ Простибоженко Володимир Петрович ___________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи: Дослідження процесу відновлення деталей плазмовим_____
напиленням ______________________________________________________
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
«__10_» ___жовтня___________ 2023_____р. №_271/04_____
2. Термін подання здобувачем роботи ____________
3. Вихідні дані до роботи:______________________________________________
____________________________________________________________________
4. Зміст пояснювальної записки: електродугове напилення, високошвидкісне
напилення, імпульсне газодинамічне напилення, надзвукове напилення,
плазмове напилення, обладнання для плазмової напилення, матеріали для
напилення, технологічний процес плазмово-порошкового напилення, методика
по вимірюванню твердості, дослідження зносостійкості отриманих покриттів, в
умовах сухого тертя, дослідження поверхні покриттів отриманих плазмовим
методом, дослідження пористості та мікротвердості плазмових покриттів,
охорона праці
5. Перелік графічного матеріал(з точним зазначенням обов’язкових
креслеників, плакатів, презентацій тощо) тема, обладнання для відновлення
поверхонь плазмовим напиленням, послідовність технологічного процесу
відновлення поверхні, дослідження зносостійкості покриттів без оплавлення,
мікроструктура отриманих покриттів, дослідження зносостійкості покриттів з
оплавлення, дослідження мікротвердості отриманих покриттів, приклади
застосування плазмового напилення, охорона праці, висновки
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. 1,2,3
4 Цікановський В.Л. 4
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 ___________ Володимир ПРОСТИБОЖЕНКО
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
Керівник ___________ Юрій КОВАЛЕНКО
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
АНОТАЦІЯ
На кваліфікаційну роботу магістра на тему: «Дослідження процесу
відновлення деталей плазмовим напиленням».
Виконавець: здобувач групи мНТ–81 Простибоженко Володимир Петрович.
Керівник: кандидат технічних наук, доцент Коваленко Юрій Іванович.
Кваліфікаційна робота містить 87 сторінку формату А4, 30 рисунків, 12
таблиць, 41 літературних джерел.
В кваліфікаційній роботі магістра врезультаті проведеного літературного
огляду визначено, що плазмове напилення є перспективним методом для
відновлення зношених поверхонь деталей машин. Використання плазмового
напилення дозволяє забезпечити високу ефективність та якість відновлення
деталей. Плазмове напилення виступає важливим методом відновлення, що
відповідає сучасним вимогам щодо міцності та ефективності.
Проведено аналіз основного технологічного обладнання, для плазмового
напилення, в роботі представлено принцип роботи, та основні техніко-
експлуатаційні характеристики і параметри даного обладнання.
Також наведено технологічну послідовність процесу плазмового
напилення. Розглянуто методику вимірювання мікротвердості.
Проведено дослідженя зносостійкості отриманих покриттів, в умовах
сухого тертя. Проведено дослідження поверхні покриттів отриманих плазмовим
методом. Проведено дослідження пористості та мікротвердості плазмових
покриттів.
В розділі охорона праці розглянуто вимоги безпеки при нанесенні
покриттів плазмовим методом, а також правовий режим воєнного стану
3
ABSTRACT
For a master’s qualification work on the topic: “Investigation of the process of
updating plasma-filed parts.”
Vikonavets: zdobuvach groupi mNT-81 Prostibozhenko Volodymyr Petrovich.
Kerivnik: Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Yuriy
Ivanovich Kovalenko.
Qualified work contains 87 pages in A4 format, 30 figures, 12 tables, 41
literary pieces.
As a result of a literature review, it was determined that plasma filing is a
promising method for renewing the worn surfaces of machine parts. The use of
plasma filing technology ensures high efficiency and accuracy of parts renewal.
Plasma filing is an important method of renewal, which demonstrates the current
benefits of efficiency and effectiveness.
An analysis of the main technological equipment for plasma filing has been
carried out; the principle of operation, the main technical and operational
characteristics and parameters of this equipment are presented in the robot.
The technological consistency of the plasma filing process has also been
established. The technique of microhardness vibration is reviewed.
The wear resistance of the removed coatings was monitored in dry rubbish
washes. The surface of the coatings removed by the plasma method was examined.
The porosity and microhardness of plasma coatings were investigated.
The safety section examines the possible safety precautions when applying
coatings using the plasma method, as well as the legal regime of the military
4
Зміст
ст.
Вступ…………………………………………………………..………….....7
РОЗДІЛ 1. ОГЛЯДОВА ЧАСТИНА …………………………………….9
1.1. Газополум'яне напилення………………………………………………..12
1.2. Електродугове напилення ………………………………….……….....13
1.3. Високошвидкісне напилення (HVOF)……………….…………..…….17
1.4. Імпульсне газодинамічне напилення…………………………………..19
1.5. Надзвукове напилення…………………………………………………. 20
1.6. Плазмове напилення …………….……………………………………...23
Висновки до розділу 1……………………………………………………….30
РОЗДІЛ 2. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПЛАЗМОВОГО НАПИЛЕННЯ
2.1 Обладнання для плазмової напилення………………………………..….31
2.2 Матеріали для напилення…………………………………………………37
2.3. Технологічний процес плазмово-порошкового напилення ……………37
2.4 Методика по вимірюванню твердості…………………………………….44
Висновки до розділу 2………………………………………………………….47
РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
3.1. Дослідження зносостійкості отриманих покриттів, в умовах сухого
тертя ……………………………………………………………………………….48
3.2 Дослідження поверхні покриттів отриманих плазмовим методом…53
3.3. Дослідження пористості та мікротвердості плазмових покриттів…62
Висновки до розділу 3……………………………………………………..65
5
РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ
СИТУАЦІЯХ
4.1 Вимоги безпеки при нанесенні покриттів плазмовим методом….…67
4.2. Правовий режим воєнного стану ……………………………………73
Висновки до розділу 4……………………………………………………..82
Висновки…………………………………………………………………….82
Список використаної літератури ………………………...……….……..83
6
Вступ
Умови експлуатації машин ставлять високі вимоги до якості, надійності і
тривалості їхніх деталей як в умовах виробництва, так і під час технічного
обслуговування. Під час процесу зносу властивості деталей, як правило,
погіршуються. Це зумовлено тим, що укріплена робоча поверхня під час
експлуатації в умовах тертя піддається відпуску, що призводить до певного
зменшення твердості і погіршення їх властивостей. Одночасно відбувається
знос, накопичення і розвиток ушкоджень.
Для гарантування необхідних властивостей деталей та надійної роботи
машин і устаткування необхідно мати високоякісний робочий шар. Цього
можна досягти, обираючи ефективні матеріали, параметри та технології
обробки, які не змінювали геометричних розмірів під час обробки, не вимагали
б подальшого коригування, забезпечували стабільність структури та
властивостей матеріалу деталі, а також відповідали необхідним умовам
експлуатації з'єднання.
До найбільш ефективних технологічних процесів зміцнення і відновлення
деталей, передусім, відносяться методи, які використовують
висококонцентровані джерела енергії, такі як лазерна, плазмова,
електроннопроменева і електроіскрова обробка, які не викликають структурних
змін. Крім того, використання методу плазмово-порошкового напилення,
завдяки місцевому нагріванню поверхневого шару, не зменшує втомної
міцності відновлюваних деталей і забезпечує отримання необхідного за
товщиною покриття. У 90% деталей, особливо тих, що працюють в
сполученнях, рівень зносу не перевищує 1,5 мм.
Плазмово-порошкове напилення є найбільш доступним з точки зору
обладнання та вартості обробки. Цей метод дозволяє зміцнювати та
відновлювати зношений шар до 2,0 мм, при цьому не вимагаючи спеціального
екологічного захисту. Особливо ефективним виявляється використання цього
7
методу для деталей, які працюють при змінних навантаженнях, наприклад,
колінчастих валів автотракторних двигунів і хрестовин карданних валів.
Цей метод нанесення покриттів може бути застосований як на
різноманітних машинобудівних та ремонтних підприємствах, так і на
обладнанні, яке легко встановлюється на базі будь-якого механізму обертання
металорізального верстата.
Мета роботи полягає в досліджені процесу плазмового напилення для
відновлення зношених поверхонь деталей машин
Задачі магістерської роботи :
1. Провести літературний огляд сучасних методів відновлення
зношених поверхонь деталей машин
2. Дослідити процес відновлення деталей машин плазмовим
напиленням
3. Визначити методи дослідження відновлених поверхонь деталей
машин
4. Провести дослідження поверхні, визначити пористість,
зносостійкість та мікротвердість відновлених поверхонь деталей машин
5. В розділі охорона праці розглянути вимоги безпеки при нанесенні
покриттів плазмовим методом.
Об’єкт дослідження: процес плазмового напилення покриттів на деталі
машин.
Предмет дослідження: покриття на деталях машин отримані плазмовим
напиленням.
8
РОЗДІЛ 1. ОГЛЯДОВА ЧАСТИНА
В промисловості для підвищення фізико-механічних властивостей
поверхні виробів широко використовують технологічні методи, пов'язані із
застосуванням функціональних покриттів. При цьому процесі нанесення
покриттів важливо забезпечити збереження високого рівня міцності і
витривалості матеріалу підложки. Найбільш повно вимогам цього завдання
відповідають газотермічні методи напилення, під час яких шар покриття
формується дискретними частинками матеріалу у розплавленому або
пластичному стані. Під час їх зіткнення з основою або підшаром, які раніше
були напиленими, відбувається їх з'єднання за допомогою зварювання або
механічного зчеплення [1-11].
Основні особливості методів газотермічного напилення покриттів.
Ці методи дозволяють наносити покриття на різноманітні матеріали
( сплави, карбіди, нітриди, бориди, метали, оксиди) та комбінації матеріалів, з
температурою плавлення від 300 ° С до 3500 ° С, на поверхню із сталей,
чавунів, кольорових металів, без обмежень. Товщина шару може коливатися від
0,1 мм до 15,0 мм, з оптимальним значенням від 0,5 до 3,0 мм[2-10].
Процес отримання покриттів легко контролюється, і енергетичні
характеристики можуть змінюватися відповідно до вимог технології та потреб
отримання певних властивостей покриттів.
Склад покриття та його службові властивості, такі як твердість, корозійна
стійкість, зносостійкість і інші, можна регулювати шляхом комбінування різних
матеріалів.
При напиленні за умови невеликого нагрівання відсутні термічні
деформації і будь-які структурні зміни в матеріалі деталі. Температура деталі
під час нанесення покриття не перевищує 100 ° С, що гарантує відсутність
будь-яких структурних перетворень навіть у поверхневих шарах.
Можливість нанесення покриття на деталі без обмеження ваги і розмірів,
залежно від можливостей обертання і вантажопідйомних механізмів.
9
Вага покриття при зносі поверхонь 0,1 до 1,5 мм становить лише частку
відсотка від ваги відновленої деталі, що сприяє економічному використанню
матеріалів та ресурсів.
Мінімальні припуски під подальшу обробку становлять 10-15% від
товщини покриття, що зменшує час простоїв і витрати на обробку до мінімуму.
Поверхні можуть бути відновлені неодноразово, що забезпечує додаткові
можливості витрат та подовжує термін служби.
Заміна дорогих конструкційних матеріалів більш доступними шляхом
нанесення спеціальних покриттів, що дозволяє заощаджувати ресурси.
Газотермічне напилення представляє собою ефективну альтернативу
"гальваніці" в промисловості. Головними перевагами цього підходу є
підвищення надійності виробів, зниження собівартості їх виготовлення і
обслуговування, а також продовження ресурсу експлуатації. Використання
сучасних технологій, зокрема газотермічного напилення, стало ключовим
напрямком для реновації та відновлення працездатності вузлів, що дозволяє
досягти рівня нових виробів. Застосування технологій нанесення захисних
покриттів, зокрема газотермічного напилення, вирізняється високою
ефективністю[2-10].
Газотермічне напилення забезпечує можливість значного зниження або
повного усунення впливу на знос деталей, який викликаний такими факторами,
як ерозія, корозія (включаючи високотемпературну), кавітація. Цей метод може
бути успішно використаний для нанесення покриттів зі специфічними
властивостями, такими як термобар'єрні шари, електроізоляційні властивості,
поглиблення випромінювання продуктів радіоактивного розпаду, оптичні
характеристики, селективне змочування, біологічно активні поверхневі
властивості для різних штучних органів та інше[3-8].
Технологічні можливості газотермічного напилення вражають своєю
різноманітністю та універсальністю. Такий метод можна успішно застосовувати
на об'єктах будь-яких розмірів, від мостів і суден до трубопроводів і
будівельних конструкцій. Товщина покриття може варіюватися від 0,01 до 10
10
мм та більше, при цьому можлива задана пористість від 0 до 30% та більше.
Нанесення покриттів може відбуватися на будь-які матеріали з точкою
плавлення або інтервалом розм'якшення, а підложкою може бути будь-що від
дерева і скла до металів чи композитних матеріалів. Процес нанесення не
вимагає значного нагрівання напиленої поверхні, що забезпечує збереження її
геометричних розмірів.
Газотермічне напилення широко використовується в промисловості, як
метод ремонту устаткування та зміцнення робочих поверхонь нових деталей.
Вимоги до точності параметрів покриття, таких як склад, товщина, щільність і
міцність зчеплення з підложкою, залежать від призначення покриття і умов
його роботи[10].
Різні технологічні процеси газотермічного напилення, такі як
високошвидкісне напилення, плазмове напилення з використанням газів, таких
як аргон, азот, гелій, або газодинамічне напилення, електродугова металізація
та інші, дозволяють використовувати цей метод на різноманітних об'єктах будь-
яких розмірів, таких як мости, судна, трубопроводи, будівельні конструкції,
котли, колінчаті вали, лопатки турбін і багато інших.
Цей метод також може бути використаний для створення покриттів зі
спеціальними властивостями, такими як термобар'єрні шари, електроізоляційні
властивості, оптичні характеристики, біологічно активні поверхневі властивості
та інші[9].
Незважаючи на те, що у минулому використання газотермічного
напилення може бути пов'язано із низькою якістю або недосконалістю
технологічного обладнання та контролю, сучасні підприємства в Україні
починають активно впроваджувати ці методи для підвищення якості своєї
продукції та конкурентоспроможності на ринку[9].
11
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[12]
1.1. Газополум'яне напилення
Газополум'яне напилення – це процес, при якому використовується
спеціальний пальник, що викликає екзотермічну хімічну реакцію горіння
газоподібного палива, такого як ацетилен, етилен, метан, пропан, бутан або
водень, у суміші з повітрям або киснем. У зону горіння подається матеріал для
напилення, який розплавляється полум'ям пальника, розпорошується та
наноситься газовим струменем на оброблювану поверхню[9,10,11,13,14].
Газополум'яне напилення породжує покриття з високою пористістю (від
5% до 12%) і не надто високою адгезією до підложки через малу швидкість
газового струменя (приблизно 50 м/с). Серед його переваг – простота та
надійність обладнання, а також мобільність. Цей метод може бути
використаний в полевих умовах, наприклад, на місці ремонту або на трасі.
Технології газополум'яного напилення успішно використовуються для ремонту
та відновлення геометрії деталей, які не піддаються серйозним навантаженням.
12
Рисунок 1.2 Схема газополум'яного напилення
До недоліків газополум'яного напилення слід віднести[10-14]:
1. В деяких випадках міцність зчеплення покриттів з основою може
бути недостатньою при випробуваннях на нормальний відрив і складати від 5
до 45 МПа. Покриття, отримані газополум'яним напиленням, мають пористість
зазвичай в межах 5-25%, що може ускладнювати їхнє застосування в
корозійних середовищах без додаткової обробки.
2. Коефіцієнт використання енергії газополум'яного струменя на
нагрів порошку зазвичай становить 2-12%, що може вважатися низьким.
3. Газополум'яне напилення не може бути використано для нанесення
покриттів з тугоплавких матеріалів з температурою плавлення понад 2800 °C.
1.2. Електродугове напилення
Електродугова металізація використовується для напилення
корозійностійких та зносостійких покриттів з металів. Процес полягає у
використанні багатоамперної дугою для плавлення матеріалу, який
розпилюється, і подальшого диспергування його швидкісним струменем газу.
Недоліком може бути непостійність довжини дуги та можливість недостатньої
13
міцності зчеплення покриттів з основою, що може виявитися недостатньою при
випробуваннях на нормальний відрив[3,9,10,14,16].
Рисунок 1.3 Схема процесу електродугового напилення: 1 – дуга
електрична; 2 – дріт, для напилення; 3 - сопло; 4 - механізм подачі дроту, для
напилення; 5 - контактні пристрої; 6 - струмінь матеріалу, що напилюється; lв -
довжина вильоту дроту, що напилюється[14,16]
Електродугове напилення основні характеристики[10,14,16]:
Електродугове напилення може досягати високої продуктивності, до 50
кг/год.
Енергетичний коефіцієнт корисного використання енергії розпилення
може бути високим, в діапазоні 0,7...0,9.
Великі значення ентальпії напилюваних часток можуть забезпечити
покриття з достатньою адгезійною та когезійною міцністю.
Недоліки:
Інтенсивна взаємодія часток з активною газовою фазою може привести до
насичення напилюваного металу киснем, азотом та великим вмістом оксидів у
покритті.
Для напилення використовують тільки дротяні матеріали.
14
Для підвищення якості покриття може бути необхідно вести процес в
ізольованій камері, використовувати захисні гази та додавати пальний газ до
повітря.
Збільшення тиску газу і його витрат, які підвищують швидкість струменя,
може вимагати великих тисків та великих витрат газу.
Важливий вплив на формування струменя має форма і розміри сопла.
Дуга є саморегулюючою системою, і може вимагати регулювання
швидкості подачі дроту для досягнення необхідної потужності.
Двоелектродна схема є найбільш поширеною, тоді як трьохелектродна
використовується тільки в дослідженнях.
Тиск розпилюючого газу зазвичай знаходиться в межах 0,35...0,55 МПа, а
його витрати 50...150 м3/год.
Застосування:
для отримання корозійностійких покриттів використовують
алюмінієвий або цинковий дроти;
зносостійкі покриття можна отримати напилюючи різні сталі,
бронзи або композиційні покриття з різних металів;
антифрикційні псевдосплави можна отримати використовуючи два
дроти з різних матеріалів або плаковані дроти.
Режими роботи сопел:
1. "Недорозширення": цей режим роботи сопла відзначається тим, що
статичний тиск газу на зрізі сопла вище атмосферного, і струмінь
дорозширюється за межами сопла. Цей режим належить до нерозрахункових.
2. Профільовані сопла з перемінним перерізом: для послаблення
недоліків циліндричних сопел можуть використовуватися профільовані сопла з
перемінним перерізом із розширенням. В розширеній конічній частині діаметр
може досягати dc=6,5...8,5 мм. Загальна довжина сопла становить 30...50 мм.
Діаметр дроту, який розпилюється, вибирається в межах 1,0...3,0 мм, і
частіше за все вибирається залежно від технічних характеристик металізатора
та стандартної номенклатури діаметрів дроту. Малий діаметр може призводити
15
до ускладнень процесу напилення через блукання кінців дроту в умовах високої
швидкості подачі. Великий діаметр може збільшувати турбулентність струменя.
Швидкість подачі дроту вибирається максимальною для встановленого режиму
роботи розпилювача і може бути в межах 0,05...0,35 м/с. Кут схрещення
електродів впливає на формування струменю напилюваних часток.
Оптимальний кут може бути близько 30°. Зі збільшенням довжини вильоту
інтенсифікується виділення джоулевої теплоти. Це особливо важливо для
металів з підвищеним питомим електричним опором, таких як сталь, титан,
нікель. Для цих металів швидкість плавлення дроту збільшується [3,9,10,16].
Вибір параметрів, таких як діаметр дроту, швидкість подачі, кут
схрещення електродів та інші, визначає ефективність і результативність
процесу електродугового напилення.
Зі збільшенням довжини контакту зменшується сумарне падіння напруги.
Найкращі конструкції забезпечують 0,2...0,3 В на 1000 А.
Розмір часток, які утворюються при розпиленні дроту, впливає на
міцність зчеплення і пористість. Менший розмір часток призводить до кращих
показників. З підвищенням струму середній розмір часток зменшується.
При великих витратах розпилюючого газу температура струменя швидко
падає. Турбулізація потоку призводить до охолодження часток. Максимальна
на зрізі сопла і залишається постійною на початковій дільниці, де відбувається
зривання з фронту плавлення рідкого металу та його диспергування. Швидкість
часток біля поверхні приблизно однакова, біля 50...150 м/с. Дистанція
напилення 60...150 мм. Швидкість переміщення плями напилення: 3,0...5,0 м/хв
[14,16]
Висока продуктивність розпилення визначає великі щільності потоку
напилюваних часток 103...105 часток/см².
Характеристики якості покриття для електродугового напилення (з
таблиці 1.1):
розмір часток: 40...100 мкм;
щільність потоку напилюваних часток: 103...105 часток/см².
16
Зміна параметрів, таких як струм, швидкість, розмір часток і температура,
впливає на результативність і якість напилення. Висока продуктивність
розпилення призводить до великої щільності потоку напилюваних часток.
Турбулізація потоку може впливати на охолодження часток і їхню поведінку
під час напилення. Міцність зчеплення і пористість залежать від розміру
утворених часток. Ці параметри визначають ефективність та якість процесу
електродугового напилення.
Таблиця 1.1 Характерні показники якості покриття при електродуговому
напиленні (за даним фірми Sulzer Metco) [14,16]
Властивості і характеристики Матеріал покриття Величини
чорні метали 28...41
Міцність зчеплення, МПа
кольорові метали 14...48
чорні метали 5...15
Пористість, %
кольорові метали 5...15
Рекомендовані товщини шару
чорні метали 0,5...2,5
покриття
1.3. Високошвидкісне напилення (HVOF)
Процес високошвидкісного напилення (HVOF) представляє собою
ефективний метод, який комбінує переваги газополум'яного та детонаційного
напилення. В порівнянні з іншими газотермічними методами, метод HVOF
характеризується такими основними характеристиками[3-8, 10-14]:
1. Швидкість процесу HVOF є високою і становить близько 800 м/с.
Це забезпечує ефективну дисперсію матеріалу та створює високошвидкісний
потік, який сприяє отриманню якісних покриттів.
2. У порівнянні з іншими методами, температура у HVOF є досить
низькою, приблизно 3000 К. Це важливо для запобігання займанню матеріалів
та збереження їхніх властивостей.
17
3. Однією з переваг методу HVOF є мінімальна пористість
отримуваних покриттів, яка зазвичай становить від 1% до 4%. Це важливо для
покращення властивостей покриття та його ефективності.
4. Однак важливим недоліком відомих пристроїв і технологій HVOF є
їхні високі енерговитрати. Вони використовують гази під тиском 4 МПа, що
ускладнює систему управління газами, підвищує вимоги до безпеки і знижує
ефективність газобалонних систем.
5. Використання великих тисків та газів може призводити до
забруднення атмосфери та вимагати складних систем охолодження. Це може
негативно впливати на процес формування покриття і збільшувати вартість
покриттів.
6. Поліпшення працездатності системи може ускладнити та зробити
більш енерговитратними системи охолодження, що призводить до збільшення
вартості покриттів.
Високошвидкісне напилення (HVOF) є технологічно ефективним
методом з великим потенціалом для отримання високоякісних покриттів, але
енергоефективність і вплив на довкілля є чинниками, які вимагають
подальшого удосконалення та розвитку
Рисунок 1.4 Високошвидкісне напилення [3,9,10]
18
1.4. Імпульсне газодинамічне напилення
Імпульсне газодинамічне напилення – це технологія, яка використовує
багатокамерний газодинамічний пристрій і відзначається наступними
характеристиками[14,16]:
1. З високою частотою ініціювання згоряння у пристрої (15-30 Гц),
можливе здійснення квазінеперервної технології нанесення покриттів. Це
дозволяє використовувати стандартні пристрої для подачі порошків і газів.
2. Знижена теплова потужність продуктів згоряння дозволяє
формувати покриття з невеликої дистанції (10 - 60 мм), що підвищує
ефективність напилення, знижує окислення і втрати напилюваного матеріалу.
3. Технологія дозволяє наносити покриття на вироби маленького
розміру і з тонкими стінками (0,3 - 1,0 мм), розширюючи область застосування.
4. Використання вихідних газів низького тиску (0,1 - 0,2 МПа) сприяє
використанню пристроїв з меншою вартістю і підвищує ефективність
газобалонних систем.
5. Знижена теплова напруженість стінок пристрою та використання
газів низького тиску сприяють підвищенню безпеки ведення робіт.
6. Застосування технології зменшує витрати, пов'язані з
енергоємністю та безпекою, що може призводити до підвищення вартості
покриттів.
19
1.5. Детонаційне напилення
Процес детонаційного напилення покриттів (ДНП) включає в себе
формування на поверхні виробу шару з часток напилюваного порошку за
допомогою послідовних вибухів детонаційної хвилі. Основні особливості цього
процесу[23-25]:
1. Детонаційне напилення рекомендується для напилення продуктів з
порошків металів, їх сплавів, оксидів, тугоплавких з'єднань та інших, які не
розкладаються під час вибуху та не випаровуються в продуктах детонації.
2. Залежно від складу вибухової суміші, швидкість детонаційної хвилі
може сягати 3000 м/с, а температура продуктів детонації - 3200 °С.
В процесі детонаційного напилення (ДНП), продукти детонації
взаємодіють з частками напилюваного порошку, яке призводить до нагрівання
часток до пластичного або рідинного стану. Ці частки, виходячи зі ствола,
набувають великої швидкості (900-1500 м/с) і, зіткнувшись з поверхнею
виробу, утворюють щільну пляму покриття. Процес циклічний, і ці етапи
повторюються.
Фактори, які впливають на характеристики часток покриття[23-25]:
1. Вибір пального газу впливає на швидкість і температуру часток
покриття.
2. Оптимальне співвідношення газів у суміші важливо для контролю
параметрів часток.
3. Введення азоту або повітря в суміш може впливати на температуру
та інші характеристики часток.
4. Кількість та щільність порошку в суміші впливає на характеристики
часток покриття.
5. Розмір часток порошку також важливий для кінетики процесу та
формування покриття.
6. Особливості самої установки можуть впливати на обсяг та тиск в
суміші.
20
Детонаційне напилення є високотехнологічним процесом, який вимагає
уважного контролю різних факторів для досягнення бажаних властивостей
покриття. Оптимізація параметрів дозволяє досягти високої якості покриття і
підвищити ефективність напилювання[23-25].
Вплив додавання технологічного газу азоту на процес детонації
еквімолярної суміші наведено у табл. 1.2.
Таблиця 1.2 вплив домішки азоту на процес детонації вибухової суміші
Додаток азоту, моль 0 3 4
Тиск вибуху, МПа 0,5 0,23 0,22
Температура вибуху, К 4560 3300 3110
Швидкість звуку, м/с 1585 1290 1150
Швидкість продуктів детонації, м/с 1375 880 870
Швидкість Теоретична 2960 2170 2020
детонаційної Фактична 2920 – 2015
хвилі, м/с:
Характеристики детонаційного нанесення покриттів[3-6, 23-25]:
1. Детонаційне напилювання дозволяє отримувати покриття з низькою
пористістю (0,5–1,5%), що сприяє покращенню механічних властивостей.
Можливість отримання покриття з високою міцністю зчеплення (до 100 МПа)
забезпечує стійкість покриття на поверхні основи.
2. Детонаційне напилення може бути використане для нанесення
покриття на різні матеріали, такі як метали, кераміка, скло, пластмаси, інші, при
цьому уникаючи деформації напилюваної поверхні.
3. Можливість керувати хімічним складом продуктів детонації
(відновлювальний, нейтральний, окислювальний) та енергетичними
характеристиками процесу шляхом регулювання складу газової суміші.
4. Процес детонаційного напилення супроводжується високим рівнем
шуму в приміщенні (до 140 дБ), що може становити проблему для безпеки та
комфорту робітників. Присутність продуктів спалення може включати шкідливі
21
компоненти, такі як оксиди вуглецю, вуглеводні сполуки, оксиди азоту, що
можуть впливати на безпеку та довкілля. Процес може призводити до значної
концентрації часток напилюваного порошку в повітрі, що може бути
негативним для здоров'я працівників та довкілля.
5. Продуктивність по напилюваному порошку знаходиться в межах 0,5–
4,0 кг/год в залежності від потужності установок. Для одного циклу
відстрілюється від 100 до 300 мг порошку при завантаженість порошком
детонаційної суміші 0,2–0,6 кг/м3.
Результативність процесу залежить від умов введення порошку в ствол
гармати, і найвищі швидкості частинок досягаються при введенні порошку на
відстані 200–400 мм від зрізу детонаційного ствола гармати. Відстань
напилення обирається в межах від 50 до 200 мм і залежить від матеріалу
виробу, його розмірів, форми, розпилюваного матеріалу та товщини покриття.
Хоча детонаційне напилення має свої переваги, важливо враховувати
його обмеження та використовувати заходи безпеки при використанні цього
процесу.
Дотримання вказаних параметрів допомагає забезпечити ефективність та
якість процесу детонаційного напилення покриттів.
Стратегії стримання процесів окислення при детонаційному напиленні.
Зменшення часу, протягом якого частки перебувають у детонаційно-
газовому потоці, може стримати процеси окислення. Це може бути досягнуто
оптимізацією параметрів процесу та регулюванням швидкостей часток.
Збільшення об’ємної концентрації порошку в детонаційно-газовому
потоці сприяє збільшенню концентрації напилюваного матеріалу, що може
стримувати процеси окислення.
Використання детонаційно-газових потоків з відновлювальним або
нейтральним середовищем допомагає стримати окислення напилюваних
матеріалів.
Добавки інертних газів, таких як азот, можуть зменшити взаємодію
часток із середовищем, що сприяє стриманню окислення.
22
Регулювання вмісту пальної суміші по довжині стволу допомагає
контролювати умови детонації та впливає на окислювальний потенціал.
Використання заходів для вилучення або зменшення взаємодії
імпульсного потоку з повітрям допомагає утворювати захисні газові потоки, що
стримують окислення.
Ці стратегії взаємодіють для забезпечення оптимальних умов напилення
та максимізації якості отриманого покриття.
1.6. Плазмове напилення
Метод відрізняється мінімальним перемішуванням напилювального
матеріалу з основним металом, майже нульовою глибиною проплавлення (що
дозволяє досягти заданого складу тонкого покриття), а також мінімальною
окислюваністю напилювання за рахунок спеціального інертного або
відновлювального захисного середовища[26-33].
Ці переваги роблять плазмове напилення оптимальним методом для
різних застосувань в промисловості.
Метод плазмового напилення дозволяє досягати високої продуктивності,
що становить більше 25 кг/год. Це робить його ефективним для широкого
спектру застосувань.
Ефективність процесу плазмового напилення наближається до 85%, що
свідчить про високу конверсію матеріалів у якісне напилюване покриття.
Метод характеризується низькою розчинністю основного металу в
наплавленому шарі, що може бути менше 5%. Це сприяє формуванню чистих
покриттів з меншою кількістю дефектів.
Плазмове напилення забезпечує високу якість наплавленого металу, що
робить його популярним методом для різних застосувань, включаючи
промислові та науково-дослідні області.
Метод дозволяє напилювати тонкі шари покриття, що може бути від 0,5
до 5,0 мм. Це робить його придатним для різноманітних завдань[26-33].
23
Плазмове напилення відрізняється відмінним формуванням наплавлених
валиків, їх стабільністю і хорошою відтворюваністю розмірів. Висока точність
утворених покриттів дозволяє ефективно використовувати матеріали та
скорочувати витрати[26-33].
Взаємозв'язок між температурою оплавлення порошку та часом витримки
при температурі дозволяє регулювати і керувати властивостями покриття. Це
дозволяє досягти оптимальних результатів.
Плазмове порошкове напилення є ефективним методом, що дозволяє
отримувати високоякісні покриття з використанням гранульованих металевих
порошків. Основні переваги цього методу включають[26-33]:
Плазмове порошкове напилення забезпечує високу працездатність
деталей, завдяки відмінній якості наплавленого металу, його однорідності і
сприятливій структурі, що визначається умовами кристалізації металу
зварювальної ванни. Продуктивність плазмового напилення з введенням
порошкоподібного матеріалу в стовп дуги транспортуючим газом можна
підвищувати або за рахунок збільшення теплової потужності дуги, або за
рахунок більш ефективного нагріву порошку в дузі.
Застосування плазмового напилення металевим порошком дозволяє
отримати жаростійкі та зносостійкі покриття із сплавів на основі нікелю і
кобальту. Отримані покриття мають тонкий, рівномірний шар з гладкою,
безпористою поверхнею[26-33].
Плазмове напилення металевим порошком дозволяє використовувати
різні сплави, що є важко досяжними при використанні дроту як присадочного
матеріалу.
Плазмове напилення відрізняється високою точністю та однорідністю
утворених покриттів. У 95% наплавлених деталей відхилення товщини
наплавленого шару не перевищує 0,5 мм[26-33].
До матеріалів покриття при плазмовому напиленні використовують
тугоплавкі метали, оксиди металів, силіциди, карбіди, бориди тощо. Це
розширює можливості застосування методу для різноманітних завдань.
24
Для плазмового напилення використовується плазмова дуга побічної дії,
що горить між вольфрамовим катодом і мідним соплом (анодом), що дозволяє
досягти більшої продуктивності наплавлення при малій глибині проплавлення
основного металу.
Вибір композиційних порошків базується на властивостях, необхідних
для отримання покриття з високою корозійною, ударною, тепловою стійкістю і
стійкістю до зношування. Зазвичай використовують порошки на основі заліза
(включаючи нержавіючі сталі), кобальту, нікелю, в тому числі самофлюсуючі.
Для автоматизації процесу застосовуються роботизовані комплекси, які
забезпечують безперервність виготовлення зміцнених клапанів.
Надмірне підвищення температури оплавлення і часу витримки може
призводити до огрубіння структури, зниження механічних властивостей основи
і покриття.
Деталі при напиленні швидко нагріваються до високих температур, що
змінює теплові умови формування покриттів. Важливо контролювати глибину
проплавлення і ступінь перемішування матеріалів покриття і основи.
Плазмово-порошкове напилення надає можливість гнучкого регулювання
тепловкладення як у базовий метал, так і в наплавлений, що дозволяє
мінімізувати термічний вплив. Можливість гнучкого регулювання
тепловкладення, мінімізація зони термічного впливу, висока щільність і
міцність наплавленого металу, зменшення деформацій, висока продуктивність
та зручність нанесення покриттів - це ключові характеристики даного процесу.
[26-33].
Плазмово-порошкове напилення застосовується при виготовленні
клапанів, запірної арматури, шнеків екструдерів, термопластавтоматів,
інструменту та інших деталей. Деякі обмеження методу можуть виникати через
відсутність надійних високопродуктивних і різноманітних по конструкції
плазмотронів для деяких деталей[26-33].
25
Ефективність напилення підвищується завдяки схемі введення порошку
під кутом від 25 до 80 градусів. Цей кут визначає оптимальний напрямок
введення порошкової суміші в дугу.
Два компоненти, транспортуючий газ і порошок, концентруються в дузі.
Це призводить до збільшення концентрації матеріалів в області дуги, що може
поліпшити якість напилення.
Внутрішнє і зовнішнє сопла електрично ізольовані одне від одного. Це
запобігає шунтуванню дугового розряду соплами і утворенню каскадної дуги,
забезпечуючи стабільність процесу.
Для уникнення каскадної дуги і шунтування, внутрішнє і зовнішнє сопло
електрично ізольовані, що дозволяє утримувати електродний-виріб стабільним
у великій довжині внутрішньо-соплової ділянки дуги.
Схема сприяє підвищенню стабільності дуги, допомагаючи уникнути
негативних явищ, таких як шунтування і каскадна дуга.
Ця схема введення порошку в дугу має за мету оптимізувати процес
напилення, забезпечуючи ефективність, стабільність та високу якість
наплавленого матеріалу.
Рисунок 1.6 Схема плазмового напилення [14]
26
Характеристики дуги непрямого і прямого дії в процесі плазмового
напилення.
1. Дуга непрямої дії.
Горить між електродом і внутрішнім соплом, переважно для забезпечення
стійкої роботи плазмотрона.
Має невеликий внесок у нагріванні порошку, але важлива для
підтримання роботи плазмотрона.
2. Дуга прямої дії.
Забезпечує потужне нагрівання поверхні виробу, плавлення присадочного
металу та освітлення зварювальної ванни. Головна функція - нагрів поверхні
виробу для забезпечення необхідних умов для напилення.
Забезпечує розплавлення присадочного матеріалу для подальшого
нанесення на поверхню виробу.Важлива для контролю процесу і якості
напилення. Залежить від режиму роботи плазмотрона, який може бути
регульованим.
Різні методи введення порошку можуть впливати на інтенсивність і
тривалість нагрівання його частинок плазмою.
Дуга непрямої дії в основному служить для стабілізації роботи
плазмотрона. Дуга прямої дії забезпечує необхідне нагрівання для ефективного
напилення та плавлення присадочного матеріалу.
Зміна режиму роботи і методів введення порошку дозволяє регулювати
процес напилення для досягнення оптимальних результатів.
Використання напилених покриттів з високою зносостійкістю є
ефективним способом не лише для відновлення зношених деталей, але й для
підвищення експлуатаційних характеристик нових деталей. Заміна спеціальних
антифрикційних підшипникових сплавів напиленими покриттями дозволяє
отримати значне покращення в плані тертя, антифрикційних властивостей та
стійкості до зносу.
Напилювання може бути застосована для створення тонких шарів на
деталях, які піддаються інтенсивному тертю або зносу, таких як валки, валові
27
сідла, гідравлічні поршні тощо. Покриття може складатися з
високозносостійких матеріалів, таких як карбіди, нітриди або композитні
покриття, які поєднують в собі властивості кількох матеріалів для досягнення
оптимальних характеристик.
Цей підхід не лише подовжує термін служби обладнання, але також може
призвести до зменшення витрат на обслуговування та ремонт, що робить його
привабливим для різних галузей, таких як металургія, машинобудування,
транспорт та інші.
Зношені шнеки переробки насіння
Відновлені шнеки переробки насіння
Рисунок 1.7 Застосування методу плазмового напилення
28
Рисунок 1.8 Відновлені посадочні місця під сальник на 2-х парах
чавунних ступиць комбайна.
29
Висновки до розділу 1
До цього моменту розроблено значну кількість різних методів
відновлення деталей з використанням порошкових матеріалів. Більшість цих
методів, крім відновлення, забезпечують зміцнення робочих поверхонь і захист
від корозії, що є ефективним засобом підвищення надійності техніки. Потреба у
відновленні та зміцненні деталей обумовлена значними витратами на ремонт
техніки. Відновлення зношених деталей дозволяє досягти високого рівня
економічної ефективності.
В результаті проведеного літературного огляду визначено, що плазмове
напилення є перспективним методом для відновлення зношених поверхонь
деталей машин. Використання плазмового напилення дозволяє забезпечити
високу ефективність та якість відновлення деталей. Плазмове напилення
виступає важливим методом відновлення, що відповідає сучасним вимогам
щодо міцності та ефективності.
30
РОЗДІЛ 2. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПЛАЗМОВОГО НАПИЛЕННЯ
2.1 Обладнання для плазмової напилення
Рисунок 2.1 Установка для плазменно-порошкової наплавки з блоками
керування та живлення
31
Установка призначена для автоматизованої плазменно-порошкової
наплавки торцевих, циліндричних, конічних і плоских поверхонь різних
деталей з метою захисту від зносу, корозії або надання їм специфічних
властивостей. Можливість використання системи числового програмного
керування дозволяє автоматично наносити складні криволінійні шари. Ручні
операції обмежуються лише завантаженням і вивантаженням деталей. Система
забезпечує одночасне управління трьома осями та трьома технологічними
параметрами.
Історично камери для напилювання використовувалися з метою захисту
цеху від інтенсивного шуму, пилу, парів напилюваного матеріалу та
ультрафіолетового випромінювання, що виникає внаслідок роботи
газотермічного обладнання. Впровадження роботів призвело до розширення
функцій камер, які тепер виконують роль бар'єру для забезпечення безпеки
оператора від можливих травм, спричинених рухом робота. Повністю
автоматизовані камери для напилювання, які не вимагають присутності
оператора в безпосередній близькості до робочої зони, стають все більш
поширеними і в багатьох випадках є обов'язковими не лише з метою
підвищення безпеки персоналу. Наприклад, дуже тонкий струмінь розпилу
(діаметр близько 6 мм) не забезпечує належну якість покриття при ручному
нанесенні на поверхні складної форми.
Камери включають в себе різноманітне механічне обладнання, системи
контролю якості, вентиляційно-очисні системи, повітряні компресори,
випаровувачі пропану та інше допоміжне обладнання. Наявні різноманітні
конфігурації камер, які відповідають вимогам клієнтів. Також постачаються
окремі компоненти, як нові, так і бувші у вживанні, що можуть суттєво знизити
витрати на повний комплект обладнання. Установка обладнана захисним
щитовим огородженням з розсувними дверима, що надійно захищають
оператора та оточуючих від впливу світлового випромінювання плазмової дуги.
Для спостереження за процесом наплавлення у правій дверці передбачено вікно
32
зі світлофільтром. Для наплавлення різних типів деталей використовується
змінне технологічне обладнання, яке розробляється та постачається
споживачеві відповідно до його конкретного замовлення. Додатково установка
може бути комплектована плазмотронами інших моделей, необхідними для
вирішення різних технічних завдань.
Склад установки:
• наплавочний модуль з плазмотроном (базовий варіант);
• блок управління ;
• зварювальне джерело живлення;
• станина з захисним огородженням;
• блок охолодження;
• обертач з нахиляючою віссю;
• двокоординатний робочий стіл;
Приклади ефективного застосування: запірна енергетична і нафтова
арматура; штампи складної форми, лапи бурових доліт, склоформ, різні втулки,
плунжери, інші деталі.
Таблиця 2.1 Технічні дані
Живлення установки 3х380 В, 50 Гц
Максимальна споживана потужність 10 кВА
Діапазон регулювання струму основної дуги (пряма 30 - 300 А
полярність)
Газ плазмоутворюючий, транспортуючий і захисний аргон, суміш
Загальна витрата газу < 15 л/хв
Витрата охолоджуючої води > 4 - 6 л/хв
Фракція присадочного порошку 63 - 200 мкм
Продуктивність наплавлення 0,5 - 8,0 кг/год
Максимальні габарити деталей в залежності від типу наплавляючих поверхонь:
- торцеві діаметр 600 мм
33
висота 250 мм
- циліндричні діаметр 400 мм
довжина 350 мм
- плоскі 350х350 мм
Габарити (ДхШхВ):
Станина з наплавочним модулем 2000х1500х1800 мм
Блок керування 500х350х1400 мм
Зварювальне джерело живлення 570х300х400 мм
Блок охолодження 980х640х680 мм
Загальна маса 1000 кг
Рисунок 2.2 Обертач з електродвигуном для нахилу
34
Для наплавлення циліндричних і конічних поверхонь в цьому обладнанні
передбачений механізм нахилу планшайби. Цей механізм може бути
активований або вручну, або за допомогою електродвигуна (рисунок 2). У
випадку використання електродвигуна кут нахилу планшайби може
автоматично регулюватися програмою під час наплавлення складних деталей,
що розширює технологічні можливості обладнання. Для контролю кута нахилу
передбачена шкала. Крім того, встановлено механізм фіксації деталі у
вказаному нахиленим положенні. Деталь на планшайбі може бути закріплена за
допомогою спеціальних притисків або трикутного токарного патрона.
Таблиця 2.2 Технічні дані обертача для нахилу
Вантажопідйомність, кг, не більше 100
Діаметр наплавляємої деталі, мм, не більше 400
Крутний момент, на осі обертання деталі Н * м, не
100
більше:
Частота обертання деталі, 1 / хв 0,01 - 3,0
Кут нахилу, град 90±1
Рисунок 2.3 Плазмотрон
35
Плазмотрон призначений для плазменно-порошкової наплавки різних
деталей сплавами на основі Fe, Ni і Co з метою захисту їх від зносу, корозії і
т.д.
Конструктивно плазмотрон складається із двох частин: плазмотрону та
утримувача з вертикальним розташуванням комунікацій, який є невід'ємною
частиною цього пристрою. Плазмотрон кріпиться до утримувача за допомогою
чотирьох болтів, що дозволяє швидко приєднувати або від'єднувати його під
час монтажу та обслуговування. Для розширення можливостей використання,
до складу плазмотрона входять дві пари плазмоутворюючих і фокусуючих
сопел різного діаметру. Вибір необхідних комбінацій сопел визначається
відповідно до технологічних потужностей і концентрації плазмової дуги.
Таблиця 2.3 Рекомендовані комбінації сопел
Діаметр Основні робочі параметри
вихідного Витрати робочого газу, л/хв
Струм Фракція
отвору сопел:
прямої дуги, порошку, мкм
плазм./фокус., плазма транспорт захист
A
мм/мм
3 / 6* 30 - 150 1,0 3,0 8,0 63 - 125
4 / 8 80 - 220 2,0 3,0 10,0 63 - 200
5 / 9 150 - 300 2,5 3,5 10,0 80 - 200
6 / 10* 200 - 350 3,0 4,0 12,0 80 - 200
Таблиця 2.4 Технічні дані плазмотрона
Струм непрямої дуги, A 30 - 50
Струм прямої дуги, A 30 - 350
Подача присадочного порошку, кг / 0,5 - 8,0
Фракція порошку, мкм 63 - 200
Втрати порошку,% < 5
Витрата робочого газу (аргон), л / хв 12 - 19
Витрата охолоджуючої води, л / > 6
Діаметр х висота, мм 60 х 238
36
2.2 Матеріали для напилення
Порошок для напилення ПГ-10-Н-01 призначений для відновлення та
зміцнення деталей, які піддаються зношуванню від тертя та абразивного зносу з
окисленням при температурі до 700⁰С.
Залежно від марки порошку, межі робочих температур можуть
коливатися від 600 до 700⁰С. Температура плавлення порошків знаходиться у
діапазоні від 1000 до 1200⁰С. Обробка виконується за допомогою абразивного
інструменту. Рекомендована товщина наплавленого шару становить до 2 мм.
Таблиця 2.5 Склад порошкової суміші ПГ-10-Н-01
Марка
С В Si Ni Сr Fe
сплава
ПГ-10Н-01 0,6 1,0 2,8-3,4 4,0-4,5 основа 14-20 4-4,5
2.3. Технологічний процес плазмово-порошкового напилення
При здійсненні плазменно-порошкового наплавлення формування
геометричних параметрів і механічних властивостей переважно піддається
впливу не менше шести параметрів (зокрема, при відсутності коливань).
В процесі наплавлення ключовою ролью у формуванні наплавленого
валика відіграють різні параметри. Один із найважливіших - це погонна енергія,
що визначається як результат комбінації кількох факторів, таких як швидкість
переміщення плазмотрона та швидкість подачі наплавочного порошку. Велика
погонна енергія, хоча і ефективна, може призводити до невикористання
частини її потужності, що витрачається на плавлення основного металу. Це
може збільшити глибину проплавлення основного металу, але водночас
знизити механічні властивості наплавлених зносостійких покриттів.
37
Щодо швидкості наплавлення, велика швидкість може зменшити глибину
проплавлення, але в той же час, через короткі часові інтервали, коли
наплавочний матеріал знаходиться в розплавленому стані, може виникнути
проблема з його розтіканням по основному металу, що знижує ширину
наплавленого валика.
Щодо швидкості подачі наплавочного матеріалу, вона впливає на глибину
проплавлення та швидкість наплавлення. Збільшення швидкості може
зменшити глибину проплавлення та призвести до втрати зчеплення з основним
металом, тоді як її зменшення може звузити валик. Урахування цих параметрів
визначає оптимальні умови для ефективного наплавлення.
Основними технологічними параметрами плазмово-порошкового
наплавлення є:
1. Сила струму (I, А). Міра електричного струму, який подається до
плазмотрона.
2. Напруга (U, В). Напруга, при якій відбувається наплавлення.
3. Швидкість наплавлення (νн, м/год). Швидкість переміщення
плазмотрона над поверхнею виробу.
4. Грануляція порошку (d, мкм). Розмір часток наплавочного порошку.
5. Масова швидкість подачі порошку (Gп, кг/год). Кількість
наплавочного порошку, що подається за одиницю часу.
6. Плазмоутворюючий, транспортуючий і захисний гази і їх витрата
(qпл, qтр, qз,л/хв). Витрата різних газів, необхідних для формування плазмового
струменя та захисту від окислення.
7. Відстань від плазмотрона до виробу (h, мм). Відстань між
плазмотроном і поверхнею виробу.
8. Діаметр внутрішнього (dвн, мм) і зовнішнього сопел плазматрона
(dн, мм). Розміри сопел, через які подаються гази.
9. Температура підігріву наплавлюваної деталі (Тпод, °С).
Температура, до якої підігрівається основний метал перед наплавленням.
38
10. Ефективна теплова потужність плазмового струменя. Потужність,
яка забезпечує розплавлення порошку і проплавлення основного металу на
необхідну ширину наплавленого валика.
Ефективна теплова потужність плазмового струменя повинна бути
достатньою для забезпечення розплавлення порошку і проплавлення основного
металу на ширину наплавленого валика [34-35]:
q Gпрhv
n (2.1)
=
ηт
де - Gnp швидкість подачі порошку г / с; hv - питома ентальпія
наплавляємого сплаву Дж / г; т- термічний коефіцієнт корисної дії процесу
наплавлення.
При встановленні технологічних параметрів плазмово-порошкового
наплавлення важливо враховувати і витрату газів, оскільки вона грає ключову
роль. Зі збільшенням витрати плазмоутворюючого газу спостерігається
збільшення частки основного металу у наплавленому шарі, що суттєво впливає
на механічні властивості наплавленого металу (див. рисунок 2.4).
Транспортуючий газ відіграє важливу роль у переміщенні присадочного
матеріалу в газовому потоці. Зміна витрати транспортуючого газу від 4 до 9
л/хв також впливає на частку основного металу в наплавленому шарі, але цей
ефект помітно менший.
39
.
Рисунок. 2.4 Залежність частки основного металу у0 в наплавленому від
витрати плазмоутворюючого газу qпл і транспортуючого q газів.
Таблиця 2.6 Режими ППН матеріалами системи
№ I,A q пл, л/хв qxp, л/хв q з,
л/хв
1 90-100 1,2 8,0 2,5
2 105-115 1,2 8,0 2,5
3 120-140 1,2 8,0 2,5
40
Ɣ0,%50
40
30
20
10
0
100 120 140 160 180 200 220 240 260
Іn, А
1,2кг/год 2кг/год 3,5 кг/год 6кг/год
Іn, А
220
200
180
160 Ɣ0=10%
Ɣ0=2%
140
120
100
0 1 2 3 4 5 6
Gпр,кг/год
Рисунок 2.5 Вплив сили струму: а - на ступінь проплавлення основного
металу; б - на ступінь проплавлення основного металу при збільшенні
швидкості подачі присадочного порошку
Як відомо, головним і найбільш впливаючим параметром є сила струму,
яка має найбільший вплив на частку основного металу в наплавленому шарі
(див. рис. 2.5 а). Зі збільшенням швидкості подачі порошку ступінь
проплавлення зменшується, оскільки більша кількість погонної енергії
витрачається на плавлення порошку, і менше залишається для розплаву
41
основного металу (див. рис. 2.5 б). Взаємозв'язок між висотою наплавленого
шару і часткою основного металу в залежності від продуктивності наплавлення
представлений на рис. 2.6.
Н, мм
6
5
4
1кг/год
3 2кг/год
4кг/год
2 6кг/год
1
0
0 10 20 30 40 50 60
Ɣ0,%
Рисунок 2.6 Товщина наплавленого шару H і частка основного γ0 0 в на-
плавленні при різній продуктивності наплавлення
Додаткове збільшення не впливає на зростання частки основного металу.
Тим не менш, це значно впливає на ККД процесу наплавлення, знижуючи його
через інтенсивний розгін часток в каналах, що приводить до їх виходу за межі
плазмової дуги. Надто значне зниження призводить до недостатньої швидкості і
призводить до забивання каналів подачі присадочного порошку. Важливо, щоб
відстань від плазмотрона до виробу залишалася в діапазоні 8-15 мм. Це
пов'язано, з одного боку, і з необхідністю підтримки мінімальної довжини дуги,
а з іншого боку - з оптимізацією якості захисту зварювальної ванни і
зменшенням втрат присадочного порошку.
Вимоги до підготовки поверхні перед наплавленням включають в себе
зачищення поверхні до металевого блиску, видалення нерівностей по всій
площі основного металу для наплавлення. Також проводиться знежирення
поверхні та видалення частинок абразиву, якщо зачистка виконується
абразивним інструментом.
42
Таблиця 2.7 Схема технологічного процесу відновлення плазмовим
Найменування
Перелік технологічних переходів Обладнання
операцій
1. Вийняти деталі з контейнера та
розмістити їх в гніздо мийної
машини.
2. Провести знежирення в миючій
машині. Машина для миття
Очистка деталей
3. Провести сортування деталей та деталей
обдування їх стислим повітрям.
4. Передати оброблені деталі на
наступний етап виробничого
процесу.
Сушка 1. Вийняти деталі з контейнера та Камера сушильна
розмістити їх в сушильну установку.
2. Запустити установку та
провести процес сушіння.
3. Вийняти сухі деталі та
розмістити їх у контейнер.
Передати контейнер з сухими
деталями на наступний етап
виробничого процесу
1. Вийняти деталі з контейнера та
розмістити їх в камеру абразивно-
струменевої обробки.
2. Запустити установку та обробити
поверхню деталей. Обладнання для
Механічна
3. Вийняти оброблені деталі та абразивно-
обробка
розміщувати їх у контейнер. струменевої обробки
4. Передати контейнер з
обробленими деталями на наступний
етап виробничого процесу.
Ізоляція поверхонь, які не підлягають напиленню
Вийняти деталі з контейнера та
встановити їх в пристосування для
напилення, розміщуючи між ними
прокладки.
Плазмове Виконати напилення поверхні Установка плазмового
напилення деталей. напиленнянапилення
Вийняти оброблені деталі з
пристосування та передати їх на
наступний етап виробничого
процесу.
43
Видалення масок і ізолюючих елементів
Помістити деталь в піч при
електрична піч з
Термічна температурі 1100-1200 0С і
селективним
витримувати протягом 60 хвилин.
нагріванням
1. Вийняти декілька деталей
(вибірково) з контейнера та
Контроль якості Стіл контролера
розмістити їх на стіл контролю
відновлення Мікрометр МК-50-75
2. Перевірити всі геометричні
розміри деталі
1. Розмістити деталь в
Механічна шліфувальному верстаті
Шліфувальний
обробка 2.Зняти оброблену деталь та
верстат
передати на наступний етап
виробничого процесу
. Вийняти декілька деталей
Контроль якості (вибірково) з контейнера та
Стіл контролера
відновленох розмістити їх на стіл контролю
Мікрометр МК-50-75
поверхні 2. Перевірити всі геометричні
розміри деталі
2.4 Методика по вимірюванню твердості
Використання даного пристрою є необхідним і достатнім для проведення
експериментальних досліджень згідно з даною роботою. Технічні
характеристики приладу ПМТ-3 подані в таблиці 2.2. Мікротвердомір є
мікроскопом, призначеним для вимірювання мікротвердості металів, скла,
абразивів, мінералів та інших матеріалів[39].
Робочий принцип приладу ПМТ-3 базується на вдавлюванні алмазного
індентора у досліджуваний матеріал. Цей індентор має квадратну основу
чотиригранної піраміди, що забезпечує геометричну та механічну схожість
відбитків при зануренні індентора під дією навантаження. Вимірюється
лінійний розмір діагоналей цих відбитків[39].
44
Число мікротвердості Н (виражене в МПа) визначається як відношення
навантаження F (в ньютонах) до квадрату середньоарифметичного значення
довжини (в мікрометрах) двох діагоналей відбитка, з урахуванням
поправочного коефіцієнта, що враховує кут при вершині індентора[39].
(2.2)
Процедура визначення мікротвердості включає такі кроки[39]:
1. Закріпити предмет пластиліном на платівці так, щоб його
досліджувана поверхня була паралельна робочій площині столика.
2. Покласти вантаж на потовщену частину штока.
3. Вибрати місце на предметі для виробництва відбитка, забезпечуючи
відстань від центру відбитка до краю предмета або між центрами сусідніх
відбитків не менше двох діагоналей відбитка.
4. Повернути предметний столик проти годинникової стрілки до
упору, не допускаючи поштовхів, і закріпити столик в цьому положенні.
5. Повільно опустити шток так, щоб алмаз торкнувся поверхні
предмета. Обертати рукоятку проти годинникової стрілки протягом 10-15
секунд, потім повернути рукоятку у вихідне положення.
6. Виміряти діагональ відбитка за допомогою окуляр-мікрометра.
Забезпечити суміщення перехрестя окуляра з обома сторонами відбитка.
7. Зробити відлік по вимірювальному барабану окуляр-мікрометра,
обертаючи його до суміщення перехрестя з протилежними сторонами відбитка.
Різниця відліків, помножена на ціну поділки вимірювального барабана,
дозволяє визначити реальну величину діагоналі відбитка.
45
Рисунок 2.7 Вимірювання діагоналі відбитку мікротвердості[39]
Таблиця 2.8 Технічні характеристики приладу «ПМТ-3» [39]
Параметр Значення
Діапазон навантаження, Н 0,0196...4,9
Управління навантаження Ручне
Збільшення мікроскопу мікротвердоміра 130, 500, 800
Габаритні розміри, не більш, мм 270х290х470
Маса, не більш, кг 22
46
Висновки по розділу 2
В другому розділі було розглянуто обладнання для плазмово-
порошкового напилення. Розглянуто технологічний процес плазмово-
порошкового напилення Розглянуто методику по визначенню мікротвердості
47
РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
3.1. Дослідження зносостійкості отриманих покриттів, в умовах
сухого тертя
Покриття, виготовлені з самофлюсуючого сплаву ПГ-10Н-01 на нікелевій
основі і нанесені за допомогою плазмового напилення з подальшим
оплавленням, піддавалися випробуванням на машинах типу СМЦ-2 за схемою
"ролик (зразок з покриттям) - колодка (контртіло, сталь 45, 50-55 НРС)".
Питомий тиск на зразок складає 1,5 МПа. Швидкість ковзання вибирали так,
щоб уникнути нагрівання поверхонь, які труться, понад 250 °C. Це було
важливо, оскільки вища температура призводила до значного розм'якшення
контртіла і сталі 45, а також спричиняла злипання поверхонь. Для визначення
температури поверхні тертя в залежності від кількості обертів і шляху тертя
використовували збірні колодки з хромель-копелевими термопарами. Спай цих
термопар розташований на поверхні тертя. Виміри термоелектричного сигналу
проводились за допомогою самопишучого компенсаційного потенціометра
ЛКС-4-003. Швидкість ковзання змінювалася в межах 0,32-0,79 м/с (125-300
об/хв).
Дослідження стійкості зразків до сухого тертя здійснюють за швидкості
ковзання 0,52 м/с.
Оцінка лінійного зносу здійснювалась за допомогою оптиметра з шкалою
поділу 0,001 мм, а вагового зносу - на аналітичних вагах АДВ з точністю до
0,0001 г. Пробіг під час випробувань склав 1200 метрів, що дозволяє провести
кілька вимірів зносу на ділянках з постійною інтенсивністю зношування.
Дослідження показали, що плазмові покриття отриманні без оплавлення
не підходять для роботи в умовах сухого тертя без змазування(рисунок 3.1).
Аналіз характерних пошкоджень поверхонь тертя показав, що знос такого
покриття відбувається практично тільки в результаті викришування
несплавившихся частинок початкового порошку(рисунок 3.2). В результаті
48
досліджень було встановлено, що покриття отримані плазмовим напиленням
без оплавлення не придатні для роботи в умовах сухого тертя.
200
150
100
50
0
0 30 60 90 120
Шлях тертя, м
Рисунок 3.1 Залежність величини зносу покриття, отриманого плазмовим
напиленням без оплавлення, від шляху тертя (контртіло – сталь45)
а б
Рисунок 3.2 поверхня тертя плазмового неоплавленого покриття після
досліджень: а(збільшення х3), б(збільшення х100)
49
Знос,мнм
40
30
20
10
0
0 30 60 90 120
Шлях тертя, м
Рисунок 3.3 Залежність величини зносу покриття, отриманого плазмовим
напиленням з наступним оплавленням, від шляху тертя (контртіло – сталь45)
а
б
Рисунок 3.4 Поверхня тертя плазмового покриття з оплавленням після
проведених досліджень: а(збільшення х6), б(збільшення х100)
50
Знос,мнм
Характер зміни інтенсивності зношування від шляху тертя покриття з
оплавленням є типовим для металевих матеріалів. У початковому етапі
випробувань втрати ваги зразків трохи перевищують очікувані значення, після
чого, зі збільшенням шляху ковзання, вони зменшуються і стають стабільними.
Важливо зазначити, що інтенсивність зношування на початку випробувань і на
ділянці стійкої зносостійкості є невеликими. Це може пояснюватися тим, що
після попередньої механічної обробки для тестувань на зносостійкість,
шорсткість зразків є низькою, що призводить до порівняно короткого періоду
адаптації і збільшеної інтенсивності зношування.
Таблиця 3.1 Інтенсивність зношування покриттів
Спосіб Марка Середня Абсолютна Відносна
нанесення порошку величина похибка, мкм похибка, %
покриття зносу за
1200м, мкм
Плазмове ПГ-10Н-01 51 7 13,7
напилення без
оплавлення
Плазмове ПГ-10Н-01 3,36 0,3 8,9
напилення з
оплавленням
Повторне деформування поверхні може викликати викрошування
частинок напиленого шару. З високою твердістю деякі частинки покриття, які
відокремилися, потрапляють у контртіло і під час подальших циклів взаємного
ковзання впливають на шар, діючи як абразив. Це може призводити до
утворення подряпин на поверхні зразка. Метал, видавлений у вигляді навалів на
поверхні, під впливом подальших багаторазових деформацій, може викликати
утворення мікротріщин, які поступово об'єднуються, це відповідно призводить
до локального руйнування поверхні та відділення продуктів зношування.
За сприятливих умов, коли абразивні частинки та поверхня тертя мають
відповідне розташування (враховуючи їх здатність до різання), може відбутися
51
руйнування поверхні після єдиного впливу на метал. Основна частина зносу
представлена дрібними частинками у вигляді лусочок, розмір яких становить
декілька мікрон. Ці частинки утворюються внаслідок багаторазового пружного
деформування поверхні, що представляє собою процес багатоциклової втоми з
невисокою інтенсивністю зношування.
Аналіз стану зношеної поверхні (рисунок 3.3) показав, що і в даному
випадку мають місце процеси полідеформаційного руйнування і, навіть,
прямого різання. Проте частка їх участі в загальному процесі зношування
поверхні покриття значно менша. У продуктах зношування переважають
дрібнодисперсні частинки з інших сплавів у вигляді лусочок.
Підвищена опірність зношування цього сплаву обумовлена, очевидно,
більш високим вмістом вуглецю та бору
Підвищена концентрація цих елементів у сплаві сприяє збільшенню
міцності твердого розчину і, крім того, в структурі цих покриттів помітно
більше зміцнюючої фази боридів, карбідів.
Завдяки підвищеній міцності твердого розчину - матриці сплаву і
підвищеному вмісту зміцнюючої фази у цього покриття помітно вища вихідна
мікротвердість.
Випробування на зносостійкість є одними з основних механічних
випробувань, оскільки без них неможливо виявити зміни стійкості до
абразивного зносу, що дозволяють судити про підвищення експлуатаційних
характеристик отриманого покриття.
Принцип випробувань полягає в порівняльному аналізі зразка еталона
сталь 40 і зразка з зі зносостійким покриттям.
52
0.6
0.55
0.5
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
-5.55111512312578E-17
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Час, хв
Рисунок 3.5 Результати випробувань плазмових покриттів на
зносостійкість
3.2 Дослідження поверхні покриттів отриманих плазмовим методом
Структура матеріалу покриття включає три основні фази: матриця,
рожево-кольорова фаза (Ф1) з розвиненою поверхнею, що може мати різний
ступінь дисперсності і займає приблизно 40-60% площі перерізу покриття,
утворюючи характерні скелетні структури, а також фаза сірувато-рожевого
кольору (Ф2) у вигляді окремих витягнутих включень з чітко окресленими
межами, яка займає менше 5% площі перерізу покриття. На окремих зразках
може спостерігатися різна дисперсність фази Ф1, а також різна кількість та
розмір включень фази Ф2, а також різне їх розташування.
53
Відносна втрата вагиі
а
б
Рисунок 3.6 Загальний вигляд покриття, отриманого після плазмового
напилення в режимі №1: а підготовка поверні перед напиленням з утворенням
«рваної різьби», х50; б – піскоструйна обробка поверхні перед нанесенням
покриттів, х100
54
а
б
Рисунок 3.7 Загальний вигляд покриття, отриманого після плазмового
напилення в режимі №2: а підготовка поверні перед напиленням з утворенням
«рваної різьби», х50; б – піскоструйна обробка поверхні перед нанесенням
покриттів, х100
55
а
б
Рисунок 3.8 Загальний вигляд покриття, отриманого після плазмового
напилення в режимі №3: а підготовка поверні перед напиленням з утворенням
«рваної різьби», х50; б – піскоструйна обробка поверхні перед нанесенням
покриттів, х100
56
а
б
Рисунок 3.9 Загальний вигляд покриття, отриманого після плазмового
напилення в режимі №4: а підготовка поверні перед напиленням з утворенням
«рваної різьби», х50; б – піскоструйна обробка поверхні перед нанесенням
покриттів, х100
З метою отримання кристалічної структури покриття, зразки після
плазмового напилення нагрівали в електричній печі з селективним нагріванням
в повітряній атмосфері до температури 1150 0С і 1080 0С, витримували при цих
температурах на протязі години, а потім охолоджували до кімнатної
температури разом з піччю.
57
Рисунок 3.10 Загальний вигляд оплавленої поверхні плазмового покриття
При температурі 1150 0С відбулося часткове оплавлення напиленого
шару, як видно з рисунка 3.5, часткове напливання матеріалу покриття на
нижню частину зразка. Одночасно з цим відбулася кристалізація напиленого
шару(рисунок 3.6) і утворення на межі «під ложка покриття» дифузійної зони
товщиною 200мкм(рисунок 3.12)
Рисунок 3.10 Мікроструктура плазмового покриття після нагріву до
температури 1150 0С і витримці на протязі однієї години, х625
58
Рисунок 3.11 Мікроструктура плазмового покриття після нагріву до
температури 1150 0С і витримці на протязі однієї години, х100
При нагріві до температурі 1080 0С оплавлення напиленого шару не
спостерігається. В покритті чітко спостерігається дифузійний шар товщиною 30
мкм (рисунка 3.12). Структура покриття кристалічна(рисунок 3.13), на фоні
матриці чітко спостерігаються дві фази, які відрізняться мікротвердістю.
Рисунок 3.12 Мікроструктура плазмового покриття після нагріву до
температури 1080 0С і витримці на протязі однієї години, х100
59
Рисунок 3.13 Мікроструктура плазмового покриття після нагріву до
температури 1080 0С і витримці на протязі однієї години, х500
а б
Рисунок 3.14 Мікроструктура плазмового покриття до (а) та після(б)
термообробки при температурі 1080 0С і витримці на протязі однієї години,
х500
60
Рисунок 3.15 Мікроструктура плазмового покриття, отриманого при
оптимальному режимі з подальшою термообробкою при температурі 1080 0С і
витримці на протязі однієї години, х100
Усюди в покритті можна виявити рівномірну структуру, що свідчить про
стійкість процесу нанесення. Це можна пояснити тим, що під час напилення
частинки матеріалу транспортуються високошвидкісним газовим струменем, і
коли вони зіткнуться з поверхнею підкладки, розсіюються та змішуються,
піддаючись значній пластичній деформації.
Швидкість кристалізації сталевих частинок під час формування
напиленого шару є високою, і швидкість охолодження покриття
сповільнюється в межах мартенситного і бейнітного перетворень під час
охолодження. Це призводить до стабілізації аустеніту, причому значна частина
аустеніту переходить в мартенсит навіть під час напилення через високі ступені
деформації, що виникають при нанесенні наступних шарів.
Наявність в покриттях значної кількості метастабільного аустеніту
пояснюється, переважно, особливостями методу їхнього нанесення та хімічним
складом застосовуваних порошкових дротів. Велика швидкість частинок під
час процесу напилення не тільки сприяє стабілізації аустеніту, але й створює
умови для утворення покриттів із високою міцністю адгезії та когезії.
61
Наявність невеликої кількості пор в покритті призводить до його високої
маслостійкості в порівнянні з густими матеріалами. Внаслідок цього, у умовах
тертя з використанням мастила, напилені покриття суттєво підвищують опір
зносу і максимальну допустиму потужність тертя для деталей триботехнічних
вузлів.
Виявлене явище циклічності вагового зносу напилених покриттів,
ймовірно, пов'язане з деградацією їхнього поверхневого шару під час тертя, і
може бути пояснене з точки зору фізичної мезомеханіки твердих тіл. Оскільки
руйнування покриття переважно відбувається на межах між напиленими
частинками, то в шарах з дисперсною структурою (частинки розміром 5-20
мкм), що відзначаються високою щільністю граничних поверхонь,
інтенсивність відшаровування великих мезофрагментів на етапі прискореного
зношування може бути більшою, ніж у покриттях з грубою структурою
(частинки розміром 20-40 мкм).
3.3. Дослідження пористості та мікротвердості плазмових покриттів
Очевидно, що ступінь пористості покриття залежить від розміру часток, з
яких воно формується. Чим більше розмір цих часток, тим менше їхня
швидкість. Зменшення швидкості часток призводить до утворення більш грубої
структури, зниження щільності напиленого шару і збільшення кількості пор.
Таблиця 3.2 Пористість досліджуваних покриттів, об'ємна частка і
розміри пор
№ режиму Пористість,% Товщина Наявність
покриття, мм тріщин
1 6,3 0,44-0,71 -
2 26,8 0,18-0,27 +
3 14,7 0,51-0,62 -
4 9,3 0,1-0,19 ненаскрізні
Вимірювання мікротвердості покриття здійснювалось на приладі ПМТ-3.
62
Метою було встановити, чи існує зміна мікротвердості і міцності
зчеплення покриття з основою в залежності від технологічних режимів
отримання покриття.
Таблиця 3.3 Характеристики міцності та мікротвердості досліджуваних
покриттів
№ режиму Мікротвердість, Н/мм2 Міцність зчеплення покриття з
основою, G, , Н/мм2
1 4590 20,8
2 4510 16,8
3 7540 18,6
4 5500 17,6
Н
9
8
7
6
5
0 5 10 15
Відстань від поверхні, мкм
Рисунок 3.16 Зміна мікротвердості поверхневого шару по глибині
плазмового покриття з оплавленням
Важливим фактором для підвищення стійкості до зношування
досліджуваних покриттів є їхня здатність утримувати тендітні карбідні і
карборидні фази в аустеніті, відмінно від мартенситної основи.
63
Рисунок 3.17 Відновлений вал після плазмового напилення
64
Висновки по розділу 3
Аналіз характерних пошкоджень поверхонь тертя показав, що знос
покриття без оплавлення відбувається практично тільки в результаті
викришування несплавившихся частинок початкового порошку. В результаті
досліджень було встановлено, що покриття отримані плазмовим напиленням
без оплавлення не придатні для роботи в умовах сухого тертя.
Характер зміни інтенсивності зношування від шляху тертя покриття з
оплавленням є типовим для металевих матеріалів. У початковому етапі
випробувань втрати ваги зразків трохи перевищують очікувані значення, після
чого, зі збільшенням шляху ковзання, вони зменшуються і стають стабільними.
Важливо зазначити, що інтенсивність зношування на початку випробувань і на
ділянці стійкої зносостійкості є невеликими. Це може пояснюватися тим, що
після попередньої механічної обробки для тестувань на зносостійкість,
шорсткість зразків є низькою, що призводить до порівняно короткого періоду
адаптації і збільшеної інтенсивності зношування.
Аналіз стану зношеної поверхні показав, що в даному випадку мають
місце процеси полідеформаційного руйнування і, навіть, прямого різання.
Проте частка їх участі в загальному процесі зношування поверхні покриття
значно менша. У продуктах зношування переважають дрібнодисперсні
частинки з інших сплавів у вигляді лусочок.
Випробування на зносостійкість є одними з основних механічних
випробувань, оскільки без них неможливо виявити зміни стійкості до
абразивного зносу, що дозволяють судити про підвищення експлуатаційних
характеристик отриманого покриття. Підвищена опірність зношування цього
сплаву обумовлена, очевидно, більш високим вмістом вуглецю та бору
Підвищена концентрація цих елементів у сплаві сприяє збільшенню міцності
твердого розчину і, крім того, в структурі цих покриттів помітно більше
зміцнюючої фази боридів, карбідів.
В результаті проведеного мікроструктурного аналізу отриманих
покриттів було встановлено: що, структура матеріалу покриття включає три
65
основні фази: матриця, рожево-кольорова фаза (Ф1) з розвиненою поверхнею,
що може мати різний ступінь дисперсності і займає приблизно 40-60% площі
перерізу покриття, утворюючи характерні скелетні структури, а також фаза
сірувато-рожевого кольору (Ф2) у вигляді окремих витягнутих включень з чітко
окресленими межами, яка займає менше 5% площі перерізу покриття. На
окремих зразках може спостерігатися різна дисперсність фази Ф1, а також різна
кількість та розмір включень фази Ф2, а також різне їх розташування.
В результаті проведених досліджень поверхні зразка після нагрівання
було встановлено:
що при температурі 1150 0С відбувається часткове оплавлення
напиленого шару, а також, часткове напливання матеріалу покриття на нижню
частину зразка. Одночасно з цим відбувається кристалізація напиленого шару і
утворення на межі «під ложка покриття» дифузійної зони товщиною 200мкм.
що при нагріві до температурі 1080 0С оплавлення напиленого шару не
спостерігається. В покритті чітко спостерігається дифузійний шар товщиною 30
мкм. Структура покриття кристалічна, на фоні матриці чітко спостерігаються
дві фази, які відрізняться мікротвердістю.
66
РОЗДІЛ 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ
СИТУАЦІЯХ
4.1 Вимоги безпеки при нанесенні покриттів плазмовим методом
Перелік небезпечних і шкідливих виробничих факторів, що виникають
при плазмовій обробці металів:
1. Рухомі машини та механізми, пересуваються вироби, заготовки та
матеріали.
2. Підвищена запиленість і загазованість повітря робочої зони.
3. Підвищена температура поверхонь обладнання, матеріалів.
4. Підвищена температура повітря робочої зони.
5. Підвищений рівень шуму на робочому місці.
6. Підвищений рівень ультразвуку.
7. Небезпечний рівень напруги.
8. Підвищений рівень електромагнітних випромінювань.
9. Підвищена яскравість світла.
10. Підвищений рівень ультрафіолетової радіації.
11. Підвищений рівень інфрачервоної радіації.
12. Підвищений рівень аероіонів.
13. Хімічні фактори (зварювальні аерозолі).
14. Фізичні перевантаження.
15. Нервово психічні перевантаження.
Рівні небезпечних і шкідливих виробничих факторів у робочій зоні не
повинні перевищувати встановлених значень: вміст шкідливих речовин у
повітрі робочої зони, температура, вологість і швидкість руху повітря - за ГОСТ
12.1.005, рівень шуму - по ГОСТ 12.1.003, рівень ультразвуку - по ГОСТ
12.1.001, температура поверхні обладнання і теплового випромінювання на
робочих місцях - за ГОСТ 12.4.123.
67
При розробці технологічних процесів плазмової обробки металів слід
передбачати:
механізацію та автоматизацію процесів;
заходи щодо запобігання надходження у повітря робочої зони
шкідливих речовин;
зниження рівнів шуму і світлового випромінювання;
раціональну організацію робочих місць.
Управління обладнанням повинно бути автоматизовано і здійснюватися
дистанційно.
Конструкція пультів управління повинна виключати можливість
випадкового пуску обладнання.
Обладнання, призначене для виконання процесів плазмової обробки
металів, повинно відповідати вимогам ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.2.049, ГОСТ
12.2.007.8.
Органи управління та контрольна апаратура - по ГОСТ 23000, ГОСТ
12.2.064 і ГОСТ 12.4.040.
Символи органів управління - за ГОСТ 12.4.040.
Плазмову обробку металів проводять при діючій витяжної вентиляції.
Місцеві витяжні пристрої максимально наближають до зони виділення
шкідливих речовин.
Допускається використання місцевих витяжних пристроїв, не пов'язаних з
обладнанням і оснащенням.
При різанні листового прокату необхідно використовувати місцеві
витяжні пристрої.
Вибір конструкції місцевого витяжного пристрою і обсяги випаровувань
визначаються типом і розміром розкроювальної рами, стола.
При плазменно-механічній обробці металів на металорізальних верстатах
слід передбачати повне укриття або місцевий витяжний пристрій, що
переміщується синхронно з плазмотроном.
68
При обробці великогабаритних виробів повинні застосовуватися
технологічні режими, що виключають деформацію виробів, яка може служити
причиною травм.
Плазмове напилення проводять в укриттях (камерах), виконаних з
негорючих звукопоглинальних матеріалів і обладнаних витяжною вентиляцією.
Плазмове напилення ручним способом дрібних деталей проводять в
звуконепроникних укриттях (камерах), передні стінки яких мають бути
обладнані світлофільтрами і прорізами для рук працюючого, що знаходиться
поза укриття (камери).
Повітря, що видаляється місцевою витяжною вентиляцією від обладнання
для плазмової обробки металів, повинно підлягати очищенню перед викидом в
атмосферу.
Експлуатація судин і газопроводів, що працюють під тиском, повинна
здійснюватися відповідно до правил будови і безпечної експлуатації посудин,
що працюють під тиском, та правилами безпеки в газовому господарстві.
При плазмовій обробці виробів, пофарбованих, облицьованих або
покритих пастами, герметиком і т.п., місця обробки повинні бути очищені від
цих матеріалів на 200 мм з обох сторін від меж обробки.
Прилеглі до району обробки облицювальні матеріали повинні бути укриті
екранами з вогнестійких матеріалів (азбест, склотканина та ін.).
Засипка і прибирання порошків в бункери установок для плазмового
напилення і наплавлення повинні проводитися з використанням місцевих
витяжних пристроїв або в спеціальних камерах і кабінах, забезпечених
витяжною вентиляцією.
Вимоги до виробничих приміщень
Виробничі приміщення для плазмової обробки металів повинні бути
обладнані системами припливно-витяжної вентиляції та опалення у
відповідності з будівельними нормами і правилами на опалення, вентиляцію і
кондиціонування повітря, а також норм проектування промислових
підприємств.
69
Стіни і стелі виробничих приміщень, де виконується плазмова обробка,
повинні мати звукопоглинаюче облицювання із захисним покриттям з
негорючого перфорованого матеріалу, що поглинає ультрафіолетове
випромінювання.
Висота облицювання при відсутності звукопоглинаючого захисту на
обладнанні повинна бути не менше 2,7 м.
При напиленні покриттів на вироби або деталі великих розмірів в
приміщеннях слід застосовувати звукоізолюючі кожухи, розраховані відповідно
до будівельних норм і правил щодо захисту від шуму.
Для обробки виробничих приміщень слід застосовувати матеріали, які не
сприяють накопиченню пилу, сорбції парів і газів, а також допускають
прибирання поверхонь вологим способом.
Кольорове оформлення приміщень та обладнання слід виконувати з
урахуванням найменшого коефіцієнту відбиття (не більше 0,4).
Цехи, дільниці та відділення для плазмової обробки повинні бути
обладнані засобами пожежогасіння згідно з ГОСТ 12.4.009.
Вимоги до вихідних матеріалів, готової продукції та відходів, їх
збереження і транспортування
Поверхні оброблюваних заготовок і деталей повинні бути сухими,
очищеними від окалини, мастила та інших забруднень. Кромки заготовок і
деталей не повинні мати задирок.
Знежирення поверхонь виробів перед плазмовою обробкою металів
повинно проводитися сертифікованими розчинами і розчинниками.
Зберігання матеріалів і готової продукції повинно здійснюватися на
складах, обладнаних відповідно до вимог будівельних, санітарних та
протипожежних норм і правил.
Короткочасне зберігання відходів металу, що утворилися в процесі
плазмової обробки, повинно проводитися у спеціально відведених ємностях.
70
Не допускається наявність у повітрі складських приміщень, де
зберігаються матеріали, що застосовуються при плазмовій обробці (порошки,
дріт тощо), парів лугів, кислот та інших агресивних речовин.
Вантажно-розвантажувальні і транспортні роботи слід проводити
відповідно до вимог ГОСТ 12.3.009, ГОСТ 12.3.020 і правил будови і безпечної
експлуатації вантажопідіймальних кранів.
Вимоги до розміщення виробничого обладнання організації робочих
місць
Просторове планування робочого місця при механізованих і
автоматизованих процесах плазмової обробки металів з урахуванням
угруповання, розташування органів управління (важелі, вмикачі і перемикачі) і
засобів відображення інформації повинні відповідати ГОСТ 12.2.032, ГОСТ
12.2.033. Загальні вимоги безпеки до робочих місць - за ГОСТ 12.2.061.
Місця проведення плазмової обробки металів можуть бути постійними,
організованими в спеціально обладнаних для цих цілей ділянках або на
відкритих майданчиках, і тимчасовими, організованими на території
підприємств з метою ремонту обладнання, а також монтажу будівельних та
інших конструкцій.
На кожне постійне робоче місце для плазмової обробки металів має бути
відведено не менше 10 м відповідно до санітарних правил на влаштування та
експлуатацію обладнання для плазмової обробки матеріалів, а при роботі в
кабіні - не менше 3 м.
Проходи повинні мати ширину не менше 1 м.
Організація робочих місць при зварюванні, різанні, загартуванню,
зачистці і нагріванні повинна виключати нагрів струмоведучих пристроїв. На
постійних робочих місцях плазмотрони для плазмової обробки повинні бути
укріплені на консолях і не повинні мати відкритих струмопровідних частин,
крім сопла.
71
Постійне робоче місце при роботі сидячи повинно бути оснащено
поворотним стільцем зі змінною регульованою висотою і підставкою для ніг з
похилою площиною опори.
При різанні постійне робоче місце має бути екрановане шумоізолюючими
і світлозахищаючими екранами.
Зони з наявністю небезпечного виробничого фактора повинні бути
огороджені відповідно до вимог ГОСТ 23407 і ГОСТ 12.2.062. Знаки безпеки -
за ГОСТ 12.4.026.
При розміщенні на ділянці декількох плазмових установок необхідно
виключити можливість підсумовування інтенсивності несприятливих факторів
шляхом застосування камер (кабін) або огорожі кожної з установок.
Робочі місця для зварювання, різання, наплавлення, зачистки та ін.
повинні бути оснащені засобами колективного захисту від шуму, інфрачервоної
радіації і бризок розплавленого металу екранами і ширмами з негорючих
матеріалів.
Робочі місця для плазмової обробки металів в монтажних умовах,
розташовані на дерев'яних помостах (настилах), повинні бути очищені від
горючих матеріалів (клоччя, стружки та ін.) в радіусі не менше 5 м і покриті
металевими листами. На них повинні бути встановлені ємності з водою.
При організації робочого місця для плазмової обробки всередині
замкнутих і важкодоступних просторів необхідно:
наявність не менше двох отворів (вікон, дверей, люків);
проводити роботи тільки після ретельного очищення та перевірки
на вміст шкідливих речовин у повітрі робочої зони - за ГОСТ 12.1.005;
дотримуватися пожежну безпеку - по ГОСТ 12.1.004, при
концентрації вибухонебезпечних речовин не вище 20% від нижньої межі
вибуховості;
забезпечувати приплив свіжого і видалення забрудненого повітря з
нижньої і верхньої зон замкнутого і важкодоступного простору безперервно
працюючою приточно-витяжною та місцевою вентиляцією.
72
Температура нагріву поверхонь обладнання або захисних огороджень при
плазмовій обробці металів не повинна перевищувати 45°С. Повинні бути
передбачені заходи захисту працюючих від можливого перегріву (кабіни,
екрани, повітряне душування, високодисперсне розпилення води та ін.).
Розташування трубопроводів, шлангів для подачі повітря, газу та ін., а
також вентиляційних пристроїв не повинно ускладнювати обслуговування
обладнання.
Штуцери шлангів повинні забезпечувати зручне міцне кріплення і
герметичне з'єднання.
Вимоги до застосування засобів індивідуального захисту
Особи, які обслуговують плазмові установки, повинні бути забезпечені
спецодягом та іншими засобами індивідуального захисту відповідно до типових
галузевих норм, затверджених у встановленому порядку, з урахуванням умов
проведення робіт.
Зберігання, періодичний ремонт, чистку та інші види профілактичної
обробки засобів індивідуального захисту працюючих слід проводити за
нормативно - технічної документації на ці вироби.
4.2. Правовий режим воєнного стану
Воєнний стан - це особливий правовий режим, що вводиться в Україні
або в окремих її місцевостях у разі збройної агресії чи загрози нападу,
небезпеки державній незалежності України, її територіальній цілісності та
передбачає надання відповідним органам державної влади, військовому
командуванню та органам місцевого самоврядування повноважень,
необхідних для відвернення загрози та забезпечення національної безпеки, а
також тимчасове, зумовлене загрозою, обмеження конституційних прав і
свобод людини і громадянина та прав і законних інтересів юридичних осіб
із зазначенням строку дії цих обмежень.
73
Метою введення воєнного стану є створення умов для здійснення
органами державної влади, військовим командуванням, органами місцевого
самоврядування, підприємствами, установами та організаціями наданих їм
повноважень у разі збройної агресії чи загрози нападу, небезпеки державній
незалежності України, її територіальній цілісності.
Правовою основою введення воєнного стану є Конституція України,
цей Закон, інші закони України та Указ Президента України про введення
воєнного стану в Україні або в окремих її місцевостях, затверджений
Верховною Радою України.
Військовим командуванням, якому цим Законом надається право разом з
органами виконавчої влади, Радою міністрів Автономної Республіки Крим
та органами місцевого самоврядування запроваджувати та здійснювати
заходи правового режиму воєнного стану, є:
Генеральний штаб Збройних Сил України;
командування видів Збройних Сил України;
об'єднане оперативне командування, управління оперативних
командувань, територіальні управління, командування військових з'єднань,
частин Збройних Сил України та інших утворених відповідно до законів
України військових формувань.
Воєнний стан в Україні або в окремих її місцевостях вводиться Указом
Президента України, який підлягає затвердженню Верховною Радою України
протягом двох днів з моменту звернення Президента України.
Указ Президента України про введення воєнного стану,
затверджений Верховною Радою України, негайно оголошується через засоби
масової інформації. Пропозиції щодо введення воєнного стану в Україні або
в окремих її місцевостях Президентові України подає Рада національної
безпеки і оборони України.
В Указі Президента України про введення воєнного стану
зазначаються:
1) обґрунтування необхідності введення воєнного стану;
74
2) межі території, на якій вводиться воєнний стан, час введення і
строк, на який він вводиться;
3) завдання військового командування, органів державної влади та
органів місцевого самоврядування щодо запровадження і здійснення
заходів правового режиму воєнного стану;
4) вичерпний перелік конституційних прав і свобод людини і
громадянина, які тимчасово обмежуються у зв'язку з введенням воєнного
стану, а також перелік тимчасових обмежень прав і законних інтересів
юридичних осіб із зазначенням строку дії цих обмежень;
5) інші питання, що випливають із цього Закону.
Воєнний стан на всій території України або в окремих її місцевостях
скасовується Указом Президента України за пропозицією Ради національної
безпеки і оборони України в разі усунення загрози нападу чи небезпеки
державній незалежності України, її територіальній цілісності, про що
негайно оголошується через засоби масової інформації. З пропозицією про
скасування воєнного стану до Президента України може звернутися
Верховна Рада України.
В умовах воєнного стану Президент України, Верховна Рада України,
органи державної влади, військове командування, Верховна Рада Автономної
Республіки Крим, Рада міністрів Автономної Республіки Крим, органи
місцевого самоврядування, підприємства, установи та організації
здійснюють повноваження, надані їм Конституцією України та законами
України, і забезпечують виконання заходів, передбачених цим Законом.
Президент України як Верховний Головнокомандувач Збройних Сил України в
умовах воєнного стану здійснює керівництво стратегічним плануванням
застосування Збройних Сил України та інших утворених відповідно до законів
України військових формувань, запровадженням та здійсненням заходів
правового режиму воєнного стану через робочий орган Ставку Верховного
Головнокомандувача - Генеральний штаб Збройних Сил України.
75
Міністерство оборони України у зв'язку з введенням воєнного стану діє
відповідно до Положення про Міністерство оборони України, яке
затверджується Президентом України.
У період воєнного стану не можуть бути припинені повноваження
Верховної Ради України, Уповноваженого Верховної Ради України з прав
людини, Верховної Ради Автономної Республіки Крим, міністерств, інших
центральних і місцевих органів виконавчої влади та органів місцевого
самоврядування, а також судів, органів прокуратури України, органів, що
здійснюють оперативно-розшукову діяльність, досудове розслідування.
Верховна Рада України в разі введення воєнного стану в Україні або
в окремих її місцевостях збирається у дводенний строк без скликання і працює
у сесійному режимі.
Керівники органів державної влади та органів місцевого
самоврядування, підприємств, установ та організацій усіх форм власності
зобов'язані сприяти негайному прибуттю народних депутатів України на
засідання Верховної Ради України та здійсненню їх повноважень. У разі
закінчення строку повноважень Верховної Ради України під час дії воєнного
стану її повноваження продовжуються до дня першого засідання першої
сесії Верховної Ради України, обраної після скасування воєнного стану.
Повноваження Верховної Ради України, передбачені Конституцією України, в
період воєнного стану не можуть бути обмежені.
В Україні або в окремих її місцевостях, де введено воєнний стан,
керівництво у сфері оборони та забезпечення громадського порядку і
безпеки, у запровадженні заходів, здійснюється відповідним військовим
командуванням у тісній взаємодії з органами виконавчої влади, Радою
міністрів Автономної Республіки Крим та органами місцевого самоврядування.
У місцевостях, де ведуться бойові дії, запровадження та здійснення
заходів правового режиму воєнного стану покладається безпосередньо на
військове командування. Військове командування під час дії воєнного стану
76
вживає всіх заходів для забезпечення захисту безпеки населення та інтересів
держави і несе відповідальність за їх запровадження на відповідній території.
Органи, зазначені в статті 10 цього Закону, та військове командування
мають право видавати в межах своєї компетенції обов'язкові для
виконання, у тому числі спільні, рішення, розпорядження, накази та
директиви з питань запровадження та здійснення заходів правового режиму
воєнного стану.
В Україні або в окремих її місцевостях, де введено воєнний стан,
військовому командуванню надається право разом з органами виконавчої
влади, Радою міністрів Автономної Республіки Крим та органами місцевого
самоврядування, а якщо це неможливо, самостійно запроваджувати та
здійснювати такі заходи правового режиму воєнного стану:
1) запроваджувати трудову повинність для працездатних осіб, не
залучених до роботи в оборонній сфері та сфері забезпечення
життєдіяльності населення і не заброньованих за підприємствами, установами
та організаціями на період мобілізації і воєнного часу з метою виконання
робіт, що мають оборонний характер, а також ліквідації надзвичайних
ситуацій техногенного, природного та воєнного характеру, які виникли в
період дії воєнного стану, і їх наслідків, та залучати їх в умовах воєнного
стану до суспільно корисних робіт, що виконуються для задоволення потреб
Збройних Сил України, інших військових формувань і сил цивільного
захисту, забезпечення функціонування національної економіки та системи
забезпечення життєдіяльності населення і не потребують, як правило,
спеціальної професійної підготовки осіб. Працівникам, залученим до
виконання суспільно корисних робіт, після закінчення таких робіт надається
попередня робота (посада), а в разі її відсутності - інша рівноцінна робота
(посада) на тому самому або, за згодою працівника, на іншому
підприємстві, в установі, організації. Порядок залучення працездатних осіб в
умовах воєнного стану до суспільно корисних робіт ( 753-2011-п ) з
визначенням орієнтовного переліку таких робіт та механізму надання
77
компенсації (винагороди) за їх виконання встановлюється Кабінетом
Міністрів України;
2) використовувати потужності та трудові ресурси підприємств,
установ і організацій усіх форм власності для потреб оборони, змінювати
режим їх роботи, проводити інші зміни виробничої діяльності, а також
умов праці відповідно до законодавства про працю;
3) вилучати для тимчасового використання необхідне для потреб
оборони майно міністерств, інших центральних та місцевих органів
виконавчої влади, територіальних громад, підприємств, установ і організацій
усіх форм власності та громадян, у тому числі згідно з Положенням про
військово-транспортний обов'язок - транспортні засоби, споруди, машини,
механізми, обладнання та інші об'єкти, пов'язані з обслуговуванням
транспорту, та видавати про це відповідні документи встановленого зразка;
4) встановлювати охорону важливих об'єктів національної
економіки України, які забезпечують життєдіяльність населення;
5) запроваджувати комендантську годину (заборону перебування
у певний період доби на вулицях та в інших громадських місцях без
спеціально виданих перепусток і посвідчень), а також встановлювати
спеціальний режим світломаскування;
6) встановлювати особливий режим в'їзду і виїзду, обмежувати
свободу пересування громадян, іноземців та осіб без громадянства, а також рух
транспортних засобів;
7) перевіряти документи у громадян, а в разі потреби проводити
огляд речей, транспортних засобів, багажу та вантажів, службових приміщень
і житла громадян, за винятком обмежень, встановлених Конституцією
України;
8) у порядку, визначеному Конституцією і законами України,
порушувати питання про заборону діяльності політичних партій,
громадських організацій, якщо вона загрожує суверенітету, національній
78
безпеці України, її державній незалежності і територіальній цілісності,
життю громадян;
9) здійснювати контроль за роботою підприємств зв'язку,
поліграфічних підприємств, видавництв, телерадіоорганізацій, театральних,
концертно-видовищних та інших підприємств, установ і організацій культури,
використовувати місцеві радіостанції, телевізійні центри та друкарні для
військових потреб і проведення роз'яснювальної роботи серед військ і
населення; регулювати роботу цивільних телерадіоцентрів, забороняти роботу
аматорських приймально-передавальних радіостанцій особистого і
колективного користування та передачу інформації через комп'ютерні мережі;
10) у разі порушення вимог або невиконання заходів правового
режиму воєнного стану вилучати у підприємств, установ і організацій
усіх форм власності, окремих громадян радіопередавальне
обладнання, телевізійну, відео- і аудіоапаратуру, комп'ютери, а також у
разі потреби інші технічні засоби зв'язку;
11) забороняти торгівлю зброєю, сильнодіючими хімічними і
отруйними речовинами, а також алкогольними напоями та речовинами,
виробленими на спиртовій основі;
12) вилучати у громадян вогнепальну зброю та боєприпаси, холодну
зброю, а у підприємств, установ і організацій також навчальну та бойову
техніку, вибухові, радіоактивні речовини і матеріали, сильнодіючі хімічні та
отруйні речовини;
13) забороняти призовникам і військовозобов'язаним змінювати місце
проживання без відома військового командування;
14) встановлювати для фізичних і юридичних осіб військово-
квартирну повинність з розквартирування військовослужбовців та
розміщення військових частин, підрозділів і установ;
15) встановлювати порядок використання сховищ, споруд та
інших об'єктів для захисту населення, а також для задоволення потреб
оборони;
79
16) проводити евакуацію населення з місць і районів,
небезпечних для проживання, а також підприємств, установ, організацій
та матеріальних цінностей, які мають важливе державне, господарське і
культурне значення;
17) запроваджувати в разі необхідності нормоване забезпечення
населення основними продовольчими і непродовольчими товарами,
ліками;
18) усувати з посад керівників державних підприємств, установ і
організацій за неналежне виконання ними своїх обов'язків, призначати
виконуючих обов'язки керівників зазначених підприємств, установ і
організацій;
19) примусово відчужувати або вилучати майно у юридичних і
фізичних осіб для потреб оборони.
Порядок встановлення обмежень прав і свобод людини і
громадянина та прав і законних інтересів юридичних осіб в умовах воєнного
стану визначається законами України.
Органи державної влади України, Верховна Рада Автономної
Республіки Крим, Рада міністрів Автономної Республіки Крим та органи
місцевого самоврядування, підприємства, установи, організації, об'єднання
громадян, а також громадяни зобов'язані сприяти військовому командуванню
у запровадженні та здійсненні заходів правового режиму воєнного стану на
відповідній території.
За рішенням Ради національної безпеки і оборони України, введеним в
дію в установленому порядку Указом Президента України, утворені
відповідно до законів України військові формування залучаються до
вирішення завдань, пов'язаних із запровадженням і здійсненням заходів
правового режиму воєнного стану відповідно до їх призначення та специфіки
діяльності.
В умовах воєнного стану військове командування виконує свої завдання
у тісній взаємодії із Службою безпеки України, іншими утвореними
80
відповідно до законів України військовими формуваннями, органами
внутрішніх справ та органами управління і силами цивільного захисту, а
також може приймати в підпорядкування чи в оперативне підпорядкування
інші військові формування або їх з'єднання, військові частини, установи та
організації.
81
Висновки до розділу 4:
В даному розділі було проведено аналіз умов праці при плазмовому
напиленні, а також розглянуто правовий режим воєнного стану.
82
Висновки
1. Проведено літературний огляд сучасних методів, які використовуються
для відновлення зношених поверхонь деталей машин
2. Розглянуто сучасні методи та методики дослідження характеристик
поверхонь після плазмового напилення
3. В результаті проведених досліджень визначено, що:
мікротвердість вказує на рівномірність поширення зміцнюючих фаз в
покритті.;
середня величина зносу, в умовах сухого тертя, за 1200м складає 51 мкм
для неоплавнехих покриттів;
середня величина зносу, в умовах сухого тертя, за 1200м складає 3,36 мкм
для оплавнехих покриттів.
при температурі 1150 0С відбувається часткове оплавлення напиленого
шару, а також, часткове напливання матеріалу покриття на нижню частину
зразка. Одночасно з цим відбувається кристалізація напиленого шару і
утворення на межі «під ложка покриття» дифузійної зони товщиною 200мкм.
при нагріві до температурі 1080 0С оплавлення напиленого шару не
спостерігається. В покритті чітко спостерігається дифузійний шар товщиною 30
мкм.
В результаті проведеного мікроструктурного аналізу отриманих
покриттів було встановлено: що, структура матеріалу покриття включає три
основні фази: матриця, рожево-кольорова фаза (Ф1) з розвиненою поверхнею,
що може мати різний ступінь дисперсності і займає приблизно 40-60% площі
перерізу покриття, утворюючи характерні скелетні структури, а також фаза
сірувато-рожевого кольору (Ф2) у вигляді окремих витягнутих включень з чітко
окресленими межами, яка займає менше 5% площі перерізу покриття. На
окремих зразках може спостерігатися різна дисперсність фази Ф1, а також різна
кількість та розмір включень фази Ф2, а також різне їх розташування.
4. В розділі охорона праці було розглянуто вимоги безпеки при нанесенні
покриттів плазмовим методом
83
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. 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.
2. Геворкян Е. С., Тимофеєва Л. А., Нерубацький В. П., Мельник О. М.
Інтегровані технології обробки матеріалів : підручник. Харків : УкрДУЗТ, 2016.
238 с.
3. Венцель Є.С., Лисіков Є.М., Євтушенко А.В. Основи трибології та
хімотології: Навч. посібник. Харків: УкрДАЗТ, 2007. 242 с.
4. 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.
5. Інженерія поверхні: Підручник / Ющенко К. А., Борисов Ю. С.,
Кузнецов В. Д., Корж В. М. К.: Наукова думка, 2007. 559 с.
6. Шиліна О.П., Савуляк В.І.,. Осадчук А.Ю Вакуумно-конденсаційне
напилювання покрить., навчальний посібник. Вінниця: ВНТУ, 2007. 96с.
7. 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.
8. 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
9. Герук С.М. Сукманюк О.М. Відновлення деталей
сільськогосподарських машин зварюванням і наплавленням: становлення і
розвиток: монографія – К.: 2011. – 198 с.
10. Сіньковський А. С. Теорія та методи напилення: курс лекцій. Одес.
нац. політехн. ун-т. Одеса: Наука і техніка, 2003. 171 с.
11. Надійність сільськогосподарської техніки: Підручник. / М.І.
84
Черновол, В.Ю. Черкун, В.В. Аулін та ін.; За заг. ред. М.І. Черновола.
Кіровоград: ТОВ «КОД», 2010. 320 с.
12. Хітров І.О. Гавриш В.С. Ремонт машин і обладнання: Навч.
посібник. Рівне: НУВГП, 2012. 184 с.
13. 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.
14. Погребна Н. Е., Куцова В. З., Котова Т. В.. Способи зміцнення
металів. навч. посіб. Дніпро : НМетАУ, 2021. 89 с
15. 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.
16. Камель Г.І. Технологічні процеси та комплекси відновлення і
зміцнення деталей: Навч. посібник. Дніпродзержинськ : ДДТУ, 2015. 496 с.
17. Корж В. М. Технологія та обладнання для напилення: Навчальний
посібник. К.: НМЦВО, 2000. 152 с.
18. 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.
19. Восстановление и повышение износостойкости и срока службы
деталей машин / под ред. В. С. Попова. Запорожье : Изд-во ОАО «Мотор Сич»,
2000. 394 с.
20. Рябцев И. А. Наплавка деталей машин и механизмов. К.:
Екотехнологія, 2004. 160 с.
21. Дубовий О. М., Степанчук А. М. Технологія напилення покриттів :
підручник. Миколаїв: НУК, 2007. 236 с.
22. Davis J. R. Handbook of Thermal Spray Technology. Materials Park :
ASM International, 2004. 338 p.
23. Lima R., Marple B. Thermal Spray Coatings Engineering. New York :
Springer, 2017. 350 p.
85
24. Астахов Є.А., Артемчук В.В. Особливості застосування
газотермічного нанесення відновлювальних покриттів. Восточно-Европейский
журнал передовых технологий. № 3/5 (57) 2012. С.4-10.
25. Кучеренко Ю. С., Матвійчук В. А. Основні технології та способи
нанесення покриттів газотермічним напиленням. Вісник Хмельницького
національного університету. 2021. №6. с. 240-242.
26. Титаренко В.И, Титаренко A.B., Ткаченко О.В. Восстановление
деталей машин металлургического и горнодобывающего оборудования./
Титаренко В.И., Титаренко A.B., Ткаченко О.В. г. Днепропетровск, 2011. с. 4 –
8
27. Ильяшенко М. В. Структура и свойства керамических покрытий,
нанесенных высокоскоростной импульсной струей плазмы на металлические
подложки: дис… канд. физ.-мат. наук: специальность: 01.04.07. Сумы. 2003.
159 с.
28. Азаренко Н.А., Береснев В.А., Погребняк А.Д. Структура и
свойства защитных покритий и модифицированых слоев материалов. – Харьков
: ХНУ им. Каразина, 2007. – 576 с.
29. Вельбой В.П., Каплун П.В. Технологія і обладнання для напилення.
Конспект лекцій. Хмельницький: ХНУ, 2006. 142 с
30. Погребняк, А.Д., Тюрин Ю. Н. Импульсно-плазменная
модификация свойств поверхности и нанесение покрытий. Успехи физики
металлов. 2003. Т.4. №1. С. 1-72.
31. Закалов, О.В. Триботехніка і підвищення надійності машин .
Тернопіль: ТДТУ, 2000. 354 с.
32. High-frequency plasma at atmospheric pressure as a means of
depositions of thin films / P.P. Melnychuk, V.A.Rudnitskyi // Технічна інженерія,
2019. № 2(84).
33. Лащенко Г. И. Плазменное упрочнение и напыление. К.:
Екотехнологія, 2003. 64с.
34. Лебедєв В. О., Дубовий О. М., Лой С. А. Особливості формування
86
та властивості теплозахисних покриттів при плазмовому напиленні. Технічні
науки та технології, 2020. с. 32-41.
35. Кравченко Ю.А. Расчет контактной температуры в процессе
плазменно-детонационного напыления порошковых покрытий // Матеріали
науково-технічної конференції викладачів, співробітників, аспірантів і
студентів факультету технічних систем та енергоефективних технологій :
конференція присвячена Дню науки в Україні. - Суми. - СумДУ.-2009. 4.II. с.
70-71.
36. Колисниченко О.В. Формирование модифицированных слоев при
плазменно-детонационной обработке углеродистых сталей : автореф. дис. канд.
тех. наук,: 05.03.06 . Київ, 2009. 20 с.
37. Гладкий П.В., Переплетчиков Е.Ф., Рябцев И.А. Плазменная
наплавка. К.: „Екотехнологія”, 2007. 292 с.
38. Паспорт на плазмову установку ОПН-11. 1986
39. Інструкція мікротвердомір ПМТ-3, 1989
40. 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.
41. ДСТУ. 3008-95 Документація. Звіти у сфері науки і техніки.
Структура і правила оформлення.
87