Репозиторій ЧДТУ
Репозиторій ЧДТУ зберігає і дозволяє легкий і відкритий доступ до всіх видів цифрового контенту, включаючи текст, зображення, анімовані зображення, MPEG і набори даних
Дізнатися більше
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9313| Назва: | «Забезпечення багаторазової експлуатації виробів, шляхом плазмового нанесення ерозійностійких термозахисних покриттів» |
| Автори: | Мацепа, Сергій Михайлович Ігнатюк, Максим Васильович |
| Ключові слова: | Термозахисні покриття |
| Дата публікації: | 2023 |
| Короткий огляд (реферат): | Тема кваліфікаційної роботи магістра: «Забезпечення багаторазової експлуатації виробів, шляхом плазмового нанесення ерозійностійких термозахисних покриттів» Виконавець: студент групи мЗНТ-71 Ігнатюк Максим Васильович. Керівник: старший викладач Мацепа Сергій Михайлович. Кваліфікаційна робота містить 98 сторінок формату А4, 36 рисунків, 25 таблиць, 65 літературних джерела. Актуальність теми обумовлена тим, що довговічність теплонапружених деталей залежить від працездатності поверхневого шару, який можна формувати шляхом нанесення покриттів, що мають високу адгезійну та ерозійну стійкість при великих градієнтах температур. У двигунах авіакосмічної техніки температурні режими роботи покриттів постійно змінюються під час запуску двигунів, що стримує зростання температур, підвищують експлуатаційні характеристики виробів. У виробах нових поколінь застосовують все більш високі температури гарячої зони, а в космічній техніці з переходом на системи багаторазового використання виникла проблема посилення захисту від руйнування гарячої зони двигунів від неодноразових теплових ударів, ерозійного зносу і руйнування покриття. Для цього були створені багатошарові мінерало-керамічні покриття, що показали хороші результати зносостійкості та захисту від зовнішніх впливів. Враховуючи значущість досліджень у галузі дослідження теплових двигунів, тема роботи актуальна для багатьох галузей машинобудування. Перший розділ присвячено: Огляду досліджень в області нанесення багатошарових покриттів; дослідженню особливостей плазмового нанесення багатокомпонентних покриттів підвищеної товщини. Другий розділ присвячено: Аналізу методів та засобів для вирішення поставлених завдань. Механізм формування багатошарових ерозійностійких термостійких багатокомпонентних покриттів Третій розділ присвячено: Аналізу технологічного забезпечення процесу нанесення якісних покриттів, аналізу способів та пристроїв для нанесення покриттів. Четвертий розділ присвячено Охороні праці та безпеці в надзвичайних ситуаціях.Розглянуто питання Вимоги безпеки при плазмовій обробці металів та Правовий режим воєнного стану. |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9313 |
| Розташовується у зібраннях: | 131 Прикладна механіка (Обробка металів за спецтехнологіями) |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| Ігнатюк.pdf Restricted Access | 3.23 MB | Adobe PDF | Переглянути/Відкрити Запит копії |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.
Extracted text
Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
До захисту допущено:
Завідувач кафедри ТОМВ
____________Георгій КАНАШЕВИЧ
«_____»_____________2023р.
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи магістра
на тему: «Забезпечення багаторазової експлуатації виробів, шляхом плазмового
нанесення ерозійностійких термозахисних покриттів»
Виконав: здобувач 2 курсу, групи мЗНТ-71
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Обробка металів за
спецтехнологіями»
Ігнатюк Максим Васильович
Керівник: старший викладач Мацепа Сергій
Михайлович
Рецензент: інженер-технолог ПП «Фотоніка плюс»
м.Черкаси
Голуб Микола Васильович
Черкаси 2023 р.
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
Освітній рівень магістерський.
Спеціальність 131 «Прикладна механіка».
Освітня програма «Обробка металів за спецтехнологіями»
ЗАТВЕРДЖУЮ:
Завідувач кафедри ТОМВ
Георгій КАНАШЕВИЧ
« » ____________2023р.
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу магістра
_Ігнатюку Максиму Васильовичу_
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи «Забезпечення багаторазової експлуатації виробів, шляхом
плазмового нанесення ерозійностійких термозахисних покриттів».
Керівник роботи Мацепа Сергій Михайлович, ст. викладач
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджена наказом Черкаського державного технологічного університету від
«10» жовтня 2023р. №271/04
2. Термін подання здобувачем роботи 05. 12. 2023 р.
3. Вихідні дані до роботи: Технологія плазмової обробки; Завдання до розділу
охорона праці
4. Зміст пояснювальної записки: Огляд досліджень в області нанесення
багатошарових покриттів; Особливості плазмового нанесення
багатокомпонентних покриттів підвищеної товщини; Методи та засоби для
вирішення поставлених завдань. Механізм формування багатошарових
ерозійностійких термостійких багатокомпонентних покриттів; Технологічне
забезпечення процесу нанесення якісних покриттів; Охорона праці та безпека в
надзвичайних ситуаціях.
5. Перелік графічного матеріал(з точним зазначенням обов’язкових
креслеників, плакатів, презентацій тощо) Тема КРМ; Призначення та способи
отримання покриттів; Дослідні зразки із БрХ08; обладнання; Зміна товщини
шарів у багатошарових покриттях; Адгезійні показники покриттів; Поверхня
зразків після нанесення штучної шорсткості; Зміна товщини підшару; Вплив
полірування на адгезійну міцність; Мікрошліфи зразків; Фрактограма зразка;
Показники термостійкості; Охорона праці та безпека життєдіяльності;
Висновки
6. Керівники з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх стосується
Прізвище, ініціали та посада Підпис, дата
Розділ
консультанта завдання видав завдання прийняв
Розділ 1 Мацепа Сергій Михайлович
Розділ 2 Мацепа Сергій Михайлович
Розділ 3 Мацепа Сергій Михайлович
Розділ 4 Цікановський Володимир Леонідович
7. Дата видачі завдання 04.09.2023 р.
Календарний план
№ Назва етапів дипломного Строк
Примітка
з/п роботи виконання етапів роботи
1 Збір інформації для написання КРМ 04.09-01.10.2023
2 Написання І розділу КРМ 02.10.-15.10.2023
3 Написання ІІ розділу КРМ 16.10 – 24.10.2023
4 Написання ІІІ розділу КРМ 25.10 – 2.11.2023
5 Написання розділу з охорони праці 3.11 – 9.11.2023
6 Оформлення пояснювальної записки 10.11 – 30.11.2023
7 Оформлення графічної документації 30.11 – 04.12.2023
8 Захист роботи ___.12.2023р.
Здобувач ___________ __Максим ІГНАТЮК__
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
Керівник ___________ ___Сергій МАЦЕПА__
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
4
АНОТАЦІЯ
Тема кваліфікаційної роботи магістра: «Забезпечення багаторазової
експлуатації виробів, шляхом плазмового нанесення ерозійностійких
термозахисних покриттів»
Виконавець: студент групи мЗНТ-71 Ігнатюк Максим Васильович.
Керівник: старший викладач Мацепа Сергій Михайлович.
Кваліфікаційна робота містить 98 сторінок формату А4, 36 рисунків, 25
таблиць, 65 літературних джерела.
Актуальність теми обумовлена тим, що довговічність теплонапружених
деталей залежить від працездатності поверхневого шару, який можна формувати
шляхом нанесення покриттів, що мають високу адгезійну та ерозійну стійкість при
великих градієнтах температур. У двигунах авіакосмічної техніки температурні
режими роботи покриттів постійно змінюються під час запуску двигунів, що
стримує зростання температур, підвищують експлуатаційні характеристики
виробів. У виробах нових поколінь застосовують все більш високі температури
гарячої зони, а в космічній техніці з переходом на системи багаторазового
використання виникла проблема посилення захисту від руйнування гарячої зони
двигунів від неодноразових теплових ударів, ерозійного зносу і руйнування
покриття. Для цього були створені багатошарові мінерало-керамічні покриття, що
показали хороші результати зносостійкості та захисту від зовнішніх впливів.
Враховуючи значущість досліджень у галузі дослідження теплових двигунів, тема
роботи актуальна для багатьох галузей машинобудування.
Перший розділ присвячено: Огляду досліджень в області нанесення
багатошарових покриттів; дослідженню особливостей плазмового нанесення
багатокомпонентних покриттів підвищеної товщини.
Другий розділ присвячено: Аналізу методів та засобів для вирішення
поставлених завдань. Механізм формування багатошарових ерозійностійких
термостійких багатокомпонентних покриттів
Третій розділ присвячено: Аналізу технологічного забезпечення процесу
нанесення якісних покриттів, аналізу способів та пристроїв для нанесення
покриттів.
Четвертий розділ присвячено Охороні праці та безпеці в надзвичайних
ситуаціях.Розглянуто питання Вимоги безпеки при плазмовій обробці металів та
Правовий режим воєнного стану
5
ABSTRACT
The topic of the master's qualification work: " Ensuring multiple use of products
by plasma application of erosion-resistant thermal protective coatings "
Performer: student of the group mZNT-71 Maksym Ignatyuk.
Leader: senior teacher Serhiy Matsep.
The qualification paper contains 98 pages of A4 format, 36 figures, 24 tables, and
65 literary sources.
The relevance of the topic is due to the fact that the durability of heat-stressed parts
depends on the performance of the surface layer, which can be formed by applying
coatings that have high adhesion and erosion resistance at large temperature gradients. In
aerospace engines, the temperature regimes of coatings are constantly changing during
engine start-up, which restrains the temperature rise and improves the performance
characteristics of the products. In the products of new generations, increasingly high
temperatures of the hot zone are used, and in space technology, with the transition to
reusable systems, the problem of strengthening protection against the destruction of the
hot zone of engines from repeated thermal shocks, erosive wear and destruction of the
coating arose. For this, multilayer mineral-ceramic coatings were created, which showed
good results in wear resistance and protection against external influences. Given the
importance of research in the field of heat engine research, the topic of the work is
relevant for many branches of mechanical engineering.
The first chapter is devoted to: Review of research in the field of applying
multilayer coatings; study of the features of plasma application of multi-component
coatings of increased thickness.
The second section is dedicated to: Analysis of methods and means for solving the
tasks. The mechanism of formation of multi-layer erosion-resistant heat-resistant multi-
component coatings
The third section is devoted to: Analysis of technological support of the process of
applying high-quality coatings, analysis of methods and devices for applying coatings.
The fourth chapter is devoted to labor protection and safety in emergency
situations. The issues of safety requirements for plasma metal processing and the legal
regime of martial law are considered.
6
Зміст
Вступ ................................................................................................................................. 8
Розділ 1. Огляд досліджень в області нанесення багатошарових покриттів ...... 10
1.1 Основні види та призначення термозахисних ерозійностійких покриттів 10
1.2 Технологічні показники процесу нанесення захисних покриттів ............... 13
1.3 Формування якості поверхневого шару та забезпечення експлуатаційних
показників плазмових покриттів ................................................................................. 16
1.4 Особливості плазмового нанесення багатокомпонентних покриттів
підвищеної товщини ..................................................................................................... 20
1.5 Устаткування для нанесення термозахисних ерозійностійких покриттів з
різними експлуатаційними характеристиками ........................................................... 22
1.6 Механічна чистова обробка покриттів ........................................................... 24
Аналіз інформації з огляду літературних джерел .................................................. 33
Розділ 2. Методи та засоби для вирішення поставлених завдань. Механізм
формування багатошарових ерозійностійких термостійких багатокомпонентних
покриттів ........................................................................................................................ 34
2.1 Об'єкти дослідження ........................................................................................ 34
2.2 Експериментальне та дослідне обладнання ................................................... 36
2.3 Зміна товщини шарів у багатошарових покриттях ....................................... 44
2.4 Адгезійні показники покриттів ....................................................................... 45
2.5 Етапи виконання технологічних операцій при нанесенні багатошарових
покриттів ........................................................................................................................ 48
Висновок до розділу 2............................................................................................... 56
Розділ 3. Технологічне забезпечення процесу нанесення якісних покриттів ..... 58
3.1 Технологія підготовки поверхні під покриття ................................................. 58
3.2 Вплив технологічних факторів на якість підготовки вихідної поверхні ...... 62
3.3 Експлуатаційні характеристики деталей із покриттям ................................... 66
3.4 Способи та пристрої для нанесення покриттів ................................................ 71
7
Висновок до розділу 3............................................................................................... 75
Розділ 4. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях ............................ 76
4.1 Вимоги безпеки при плазмовій обробці металів ........................................... 76
4.2 Правовий режим воєнного стану .................................................................... 82
Загальні висновки ...................................................................................................... 90
Список використаної літератури ................................................................................. 92
8
Вступ
Довговічність теплонапружених деталей залежить від працездатності
поверхневого шару, який можна формувати шляхом нанесення покриттів, що
мають високу адгезійну та ерозійну стійкість при великих градієнтах температур.
У двигунах авіакосмічної техніки температурні режими роботи покриттів постійно
змінюються під час запуску двигунів, що стримує зростання температур,
підвищують експлуатаційні характеристики виробів. У виробах нових поколінь
застосовують все більш високі температури гарячої зони, а в космічній техніці з
переходом на системи багаторазового використання виникла проблема посилення
захисту від руйнування гарячої зони двигунів від неодноразових теплових ударів,
ерозійного зносу і руйнування покриття. Для цього були створені багатошарові
мінерало-керамічні покриття, що показали хороші результати зносостійкості та
захисту від зовнішніх впливів.
Однак, спроби застосування технології на матеріали деталей та умови
експлуатації теплових машин при багаторазових теплових ударах виявили значні
обмеження щодо їх застосування, до яких належать нестабільність
експлуатаційних показників, тріщиноутворення; ерозійне зношування і слабка
адгезія до матеріалів, що застосовуються для виготовлення деталей двигунів, що
викликає перегрів конструкції; сколи та неприпустиме прогорання стінок. Для
застосування в таких виробах термопокриттів потрібне використання способів,
обґрунтованих режимів та технологічних процесів, що забезпечують отримання
деталей із необхідними експлуатаційними характеристиками.
Враховуючи значущість досліджень у галузі дослідження теплових двигунів,
тема роботи актуальна для багатьох галузей машинобудування.
Мета роботи. Дослідження технології та засобів технологічного
забезпечення для формування покриттів, що забезпечують адгезійну стійкість та
ерозійну стійкість до зносу при експлуатації в умовах багатоциклових термічних
ударів.
Для вирішення мети – вирішувалися наступні задачі:
9
1. Аналіз впливів теплових навантажень на термостійкість поверхневого
шару теплонапружених деталей із покриттями при багаторазовому
впливу;
2. Дослідження шляхів підвищення ерозійної стійкості та засобів
технологічного оснащення для створення термозахисних покриттів із
локальною обробкою перехідних ділянок.
3. Дослідження механізму та способу виготовлення термонапружених
деталей з необхідними параметрами поверхневого шару термозахисних
покриттів.
4. Аналіз технологічного процесу плазмового нанесення багатошарових
покриттів із ефективним захистом від термічних ударів у процесі запусків
теплових двигунів багаторазового використання.
5. Аналіз стану поверхневого шару деталей з багатошаровими покриттями
та розширення області використання деталей, що працюють в умовах
термоударних впливів.
Об'єкт дослідження. Багатошарові термозахисні ерозійностійкі
металокерамічні покриття, що працюють у вогневій зоні теплових двигунів.
Предмет дослідження. Технологічні способи та технічне забезпечення для
отримання необхідних експлуатаційних характеристик виробів із нанесеними
покриттями.
10
Розділ 1. Огляд досліджень в області нанесення багатошарових
покриттів
1.1 Основні види та призначення термозахисних ерозійностійких
покриттів
Одним із найбільш затребуваних напрямків створення термостійких деталей є
нанесення захисних покриттів, зокрема одержання шарів із тугоплавкими
мінералокерамічними гранулами [11, 18, 28 та ін.].
Частина таких методів представлена таблиці 1.1 [24].
Аналіз матеріалів, наведених у таблиці 1.1, показує, що у промисловості
використовується понад двадцять різних способів отримання захисних покриттів.
До найбільш затребуваних можна віднести:
- сучасні газотермічні технології напилення (газополуменеве, електродугова
металізація, плазмове, високошвидкісне напилення, детонаційне …);
- плазмове загартування та модифікування;
- електроіскрове легування;
- фінішне плазмове напилення;
- вакуумні методи конденсаційного осадження покриттів [1, 2, 7, 9, 24].
Серед представлених способів отримання захисних покриттів напилення з
використанням плазмової дуги є одним із найефективніших і має низку переваг.
Таблиця 1.1 – Призначення та способи отримання покриттів
Призначення Спосіб застосування Технологічні прийоми
Тонкі захисні поверхневі Осадження із пари Катодно-іонне
покриття бомбардування, пряме
електронно-променеве
випаровування
Напилення зносостійких Плазмове, детонаційне,
сполук електродугове, лазерне
напилення, сучасні види
наплавлення
Модифікація Дифузійне насичення Електроіскрове
поверхневого шару за легування, легування
хімічним складом малопотужними пучками
іонів
11
Структурна зміна Фізико-термічна обробка Лазерна, електронно-
поверхневого шару променева, іонно-
матеріалу деталі променева обробка,
плазмове, газополум'яне
загартування
Електрофізична обробка Електромеханічна,
електрогідроімпульсна,
ультразвукова обробка
Механічна обробка Вібраційно-ударна,
гідроабразивна,
фрикційно-зміцнююча,
шліфувально-зміцнююча,
спеціальне точіння,
зміцнення вибухом
Наплавлення легованим Газовим полум'ям,
металом електричною дугою,
плазмою, лазерним
променем, пучком іонів,
електроконтактним
способом
Сучасними напрямками його застосування є отримання багатошарових
покриттів, де поєднується попереднє нанесення металевого підшару, з подальшим
закріпленням в ньому мінералокерамічних гранул. Раніше, при цьому, робочим
інструментом були спеціальні хімічні процеси [5], пізніше [24, 51, 54, 55]
різноманітні види плазмового напилення, одношарове та поєднання різних шарів у
комбінованому напиленні. Найбільш поширені способи газотермічної та плазмової
обробки поверхонь представлені рисунку 1.1.
12
Рисунок 1.1 - Застосовувані газотермічні та плазмові методи нанесення
покриттів та поверхневого зміцнення деталей машин у сучасній промисловості
Розглянуті на рисунку 1.1 види покриттів можна впевнено віднести до
передових сучасних технологій, які забезпечують значне підвищення
продуктивності та стабільне підвищення надійності деталей та вузлів виробу в
цілому, та збільшення тривалості використання, зокрема [25, 29 та ін.].
Представлені способи отримання покриттів дозволяють підвищити зносостійкість
поверхонь деталей при їх виробництві, а також знизити вплив різних агресивних
впливів під час роботи виробу, зокрема, термічного впливу полум'я. При отриманні
різних захисних покриттів необхідно забезпечити міцність зчеплення з матеріалом
деталей. Також покриттям необхідно забезпечити високу надійність деталей при
багаторазових циклах роботи в умовах експлуатації (термічних, динамічних,
впливу абразиву, корозійного, ерозійного, високотемпературного або іншого
впливу).
Над можливістю отримання сучасного та якісного процесу газополум'яного та
плазмового напилення покриттів працюють багато зарубіжних та вітчизняних
дослідників, які представляють різні наукові школи США, Канади, Німеччини,
Англії, Франції, Китаю, Японії, Австралії, Італії, Польщі, Чехословаччини,
України, та інших країн. У тому числі: University of Minnesota, Industrial Materials
Research Institute, Electrical Engineering University of Stuttgart, University of Salford,
Department of Mechanical Engineering University of Kagoshima, Composites and
Coatings Center, National Institute for Materials Science, Інститут електрозварювання
ім. Е. О. Патона, Інститут проблем матеріалознавства і газу ім. І. Н. Францевича та
ін.
У галузі створення перспективних технологічних процесів отримання
плазмових покриттів відомі роботи вітчизняних та зарубіжних наукових шкіл, до
яких за [25] можна віднести дослідження Інституту електрозварювання ім. Є. О.
Патона НАН України, Інституту проблем матеріалознавства та інституту газу ім. І.
Н. Францевича, низки зарубіжних дослідників та ін. Проте проблема отримання
якісних термостійких ерозійностійких багатошарових покриттів до кінця не
13
вирішена і потребує поглиблених досліджень з урахуванням специфіки
експлуатації деталей у гарячій зоні теплових двигунів. .
1.2 Технологічні показники процесу нанесення захисних покриттів
Основні умови застосування технологій плазмового одержання покриттів, їх
можливостей при різних технологічних параметрах та умови у різноманітних
поєднаннях схем процесу показані в таблиці 1.2 [24, 51, 54, 55 та ін.]. Таблиця 1.2
наочно показує, що до основних переваг плазмового напилення та наплавлення
можна віднести: можливість застосування широкого спектра різних матеріалів, що
дозволяє поєднувати застосування металів, кераміки та мінералокераміки;
незначне нагрівання поверхні деталей та локальна зона теплового впливу; здатність
отримувати покриття у всіх просторових положеннях деталі.
Недоліками покриттів, отриманих методами плазмового напилення є менша, в
порівнянні з іншими способами, міцність зчеплення з матеріалом деталей,
залежність показників термостійкості від неоднорідності структури покриття,
наявність пористості в покритті ефект накопичення залишкових напруг при
накладенні кожного наступного шару в покритті та локалізація впливу термічних
циклів. Наплавлення при застосуванні лише однієї плазмової дуги може
забезпечити отримання високоякісних багатошарових покриттів, але тягне у себе
ретельну підготовку поверхні деталей (підкладки). Також використання
плазмового однодугового наплавлення призводить до значного термічного впливу
і може призвести до обвального зниження властивостей міцності самого виробу.
Таблиця 1.2 – Основні параметри плазмового нанесення покриттів при різних
технологічних схем
Плазмове
напилення
Параметри режимів і
Комбінований
характеристики покриттів, що Наплавка
процес
наносяться
Ar-N2 Повітря
1 2 3 4 5
Температура дуги, °К 6000- 3000- 15000- 15000-
14
20000 12000 25000 25000
Температура деталі, °С 300-400 300-500 1300
(≤ 700)
(≤ 150) (≤ 150) ( ≤ 700)
Дистанція нанесення
80- 100- приблизно 10-20
покриття, мм
140 180 10
Швидкість струменю, м/с 800- 200-
– –
1400 2500
Швидкість напилюваних 40-150 40-250 – –
частин, м/с
Товщина покриття, мм 0,1-50,0 шарами
0,1-50,0 0,5-4,0
(≤ 1,0) ≤ 4,0
Пористість покриття, % -
(≤ 10) ≤ 5 0,3
Міцність зчеплення, МПа 20-80 15-100 (повне сплавлення)
Розчинення покриття у
(відсутнє) (≤ 5)
матеріалі підкладки, %
Структура (шарувата) (лита)
Зона термічного впливу, мм (< 0,5) (3-4) (приблизно
0,5)
Положення поверхні при (У всіх (У (У всіх
нанесенні покриття положеннях) нижньому положеннях)
положенні)
Продуктивність нанесення * **
покриття, кг/год. 5-15 3-25 до 12 2-30
Вартість енерговитрат на
*** 0,49 0,19 0,25
нанесення покриття .
* – при використанні порошкових матеріалів;
** – при використанні струмопровідного дроту;
*** – для нанесення покриття розміром 10 х 10 мм та товщиною 0,1 мм без
урахування вартості матеріалу
Застосування дводугового плазмового процесу при нанесенні захисних
покриттів за рахунок узгодженого підбору потужностей дуг забезпечує зниження
негативних факторів від перегріву підкладки і забезпечує підвищення міцнісних і
експлуатаційних властивостей деталей і вузлів, збільшує їх надійність. Основним
завданням технології для різних схем і методів нанесення покриттів є проблема
вибору та обґрунтування режимів процесу, а також виявлення найбільш суттєвих
параметрів, які мають бути взяті як головні показники, що відповідають за
15
управління процесом формування захисних шарів та необхідних для подальшого
вивчення.
На рисунку 1.2 в вигляді схеми показано вплив основних технологічних
параметрів на показники процесу. Для оцінки процесу в основному
використовуються такі показники [22, 24, 22, 38, 39 та ін.], як якість покриттів, його
адгезія з основним матеріалом і міцність зчеплення між шарами, жаростійкість,
пористість, ступінь шорсткості, співвідношення товщин, рівні виникаючих
напружень, однорідність складу мікро- і макроструктури. Разом з тим, у цих
роботах дуже мало розглядається процес підготовки поверхні під нанесення
захисних покриттів та оцінка його працездатності при багаторазовому впливі
високих температур.
Рисунок 1.2 – Основні етапи технології отримання покриттів плазмовим
методом
В якості визначальних показників технології отримання покриттів [24] є
наступні параметри:
- конструктивні, що включають влаштування сопла плазмового пальника;
- технологічні, що включають енергетичні характеристики роботи плазмового
пальника; фізико-механічні властивості застосовуваного матеріалу та умови його
16
транспортування в зону формування покриття; умови та способи підготовки
підкладки деталей та вузлів;
- способи отримання необхідної шорсткості перехідних ділянок, вплив
зовнішніх факторів на напилення, структура та властивості плазмового струменя.
По [24, 38, 39, 47 та ін.] на якість технології плазмового напилення впливає від
10 до 50 факторів, а іноді і більше 100. Найбільш критичними є фактори, що
безпосередньо впливають на якість технологічних операцій: фізична та хімічна
активація підкладки перед нанесенням покриття; енергетичні параметри плазми;
механічна обробка локальних ділянок покриття (за наявності вимог у технічних
умовах виробів), взаємний вплив товщини шарів покриттів з урахуванням їхнього
експлуатаційного призначення. Ці фактори необхідно розділити на дві групи:
керовані та некеровані. І провести роботи з оцінки механізму взаємного впливу як
окремих некерованих чинників, які впливають на якісні показники покриттів, і
керованих – визначальних можливість досягати необхідної якості захисних
покриттів.
Показана на рисунку 1.2 структурна схема включає зв'язок вихідних факторів
з механізмом протікання процесу будь-якого шару покриття, обгрунтовує
необхідність постановки в роботі задачі, що розкриває взаємозв'язки, що
впливають на формування покриття, що відповідає експлуатаційним вимогам до
виробу, наприклад, до двигунів авіаційно-космічних систем.
1.3 Формування якості поверхневого шару та забезпечення
експлуатаційних показників плазмових покриттів
На формування показників якості покриттів (рисунок 1.3) основний вплив
мають [24]:
- параметри струменя газу, що мають значну швидкість і температуру;
- швидкість і кількість подачі порошку, що напилюється, в плазмовий потік
для кожного шару, потужність джерела нагріву;
- процес гальмування плазмового потоку та напилюваних частинок перед
поверхнею;
17
- процес формування шарів покриття, швидкості охолодження та кристалізації
частинок;
- адгезійні та когезійні процеси всередині та між шарами та інші фактори.
Від параметрів плазми залежить якість покриття. Так, при переміщенні
частинок [24, 29, 38 та ін] у струмені плазми відбувається їх подрібнення.
Передумовами для цього є: хвильова нестійкість стану розплавленої частки (числа
Вебера при плазмовому напилюванні покриття в 10...110 разів вищі за критичне
значення); зміна тиску газового потоку по перерізу, що сприяє деформації та
руйнуванню краплі; поділ рідкої та твердої фази частинок у потоці та утворення
несуцільності, що знижують міцність покриття.
Дослідження показують, що використання порошку нікелю в плазмі, що
горить в атмосфері, призводить до збільшення вмісту оксиду нікелю.
Процес азотування та окислення частинок нікелевого порошку сприяє
переокисленню нітридів. Реакція з азотом викликає процес горіння нікелю серед
атмосфери, що впливає на характеристики покриття. Зі зменшенням грануляції
порошку відбувається збільшення контактуючої з газом поверхні, що так само
змінює структуру шарів.
Фізико-механічні властивості та товщина захисного шару залежать від
ентальпії та потужності плазми, що визначається дистанцією напилення. При
рекомендованих відстанях напилення від 100 до 200 мм не завжди забезпечується
повне розплавлення частинок. Це вносить коригування до складу покриття, а отже,
і його експлуатаційні властивості.
Вплив додавання в струмінь плазми вуглеводневмісних газів на підвищення
властивостей покриттів, що можна пояснити збільшенням рівня енергії частинок,
наявністю захисної або відновлювальної атмосфери струменя плазми та
стабілізацією полів швидкостей та температур частинок порошку при контакті з
підкладкою.
На рисунку 1.3 наведено основні чинники, що визначають експлуатаційні
показники плазмових покриттів.
18
Одним із основних показників якості термостійких багатошарових покриттів
(рисунок 1.3) є міцність з'єднання шарів покриття з підкладкою та один з одним.
Недостатня адгезійна міцність порушує ефективність роботи покриттів. Цей
параметр залежить від міцності зчеплення між межами гранул [24]. Поява меж
поділу між гранулами покриття пов'язана з різною теплопровідністю та часом
перебування в зоні нагріву та охолодження.
В процесі напилення матеріалу та його осадження на поверхню деталі
можлива поява [23, 40,58] чужорідних частинок, що переносяться з анодного сопла.
Це призводить до зниження термостійкості захисного шару. Крім того, на якість
покриття впливає [24] величина адсорбованого шару між частинками покриття і на
межі між основним матеріалом і захисним шаром.
Утворення цих кордонів залежить від швидкості охолодження між шарами, що
напилюються. Наявність тимчасового проміжку між нанесенням шарів призводить
до утворення окисної плівки, яку частинки наступного шару не можуть
проплавити, що зменшує адгезійну міцність покриття. Тому необхідно створення
нових пристроїв та способів, що забезпечать стабільність термодифузійних
процесів при напиленні багатошарових захисних покриттів.
На значення адгезійної міцності впливають молекулярні, донорно-акцепторні
та механічні процеси між елементами, а також зміна термодеформаційного стану
основного та напилюваного матеріалу.
Досліди показують, що на міцність дифузії впливає дія всіх факторів, що треба
враховувати при постановці дослідницьких завдань.
Міцність зчеплення покриттів [24], отриманих на оптимальних режимах та
перевірена методом відриву конусного штифта, становить 15...90 МПа.
Недоліком процесу плазмового напилення є наявність у покритті залишкових
розтягуючих напружень, які в поєднання з експлуатаційними напруженнями,
призводять до додаткових навантажень на деталь і можуть призвести до її поломки.
При досягненні критичних значень напружень відбувається утворення тріщин у
покритті і починається його відшарування. Значення залишкових напружень
19
залежить від режимів нанесення покриття, необхідні отримання необхідних
теплових процесів, фізичних властивостей, хімічного складу і структури покриття.
Потрібно врахувати коефіцієнти термічного розширення матеріалів, модулі
їхньої пружності та вплив на них температурного впливу. Для підтвердження
правильності вибору захисного матеріалу для деталі виробу необхідно провести
натурні випробування.
Відомо [24], що захисні покриття на основі нікелевих сплавів мають
розтягуючі напруження, незалежно від їх товщини, які пропорційно зростають з її
збільшенням. За незадовільних властивостей покриття це призводить до
порушення його цілісності.
В [24] для збільшення ККД від 20 до 50% і підвищення міцності зчеплення
покриття з основою в 1,2-2,3 рази рекомендується додавати в плазму водень, що
володіє високою теплопровідністю. Введення водню в плазму дозволяє знизити
пористість від 5% до 8% зменшити наявність оксидної фази в покритті.
Підбір електричних характеристик плазмотрона [24] забезпечує підвищення
якості покриття, одержуваного плазмовим способом:
- знижується пористість покриття до 10 разів;
- збільшується міцність зчеплення від 1,1 до 1,5 разів;
- підвищується зносостійкість покриття до 60%;
- зменшується кількість окисидів між шарами;
- підвищується стабільність горіння плазмової дуги.
Застосування газових присадок у плазмоутворюючому газі та підбір
параметрів напилення забезпечують результативне керування якістю покриття, що
необхідно застосовувати при виборі технологічних режимів плазмового процесу.
20
Рисунок 1.3 - Основні чинники, що впливають на якість плазмових покриттів
1.4 Особливості плазмового нанесення багатокомпонентних покриттів
підвищеної товщини
Розгляд цих питань виконувався у [22, 24, 28, 50]. В основному процес
плазмового отримання покриття та його подальшої обробки включає подачу
21
напилюваного матеріалу (у вигляді порошку або дроту) в плазмовий факел,
створюваний плазмотроном, прогрівання матеріалу до розплавленого або
пластичного стану і перенесення на поверхню деталі і, при необхідності, наступним
(повним або частковим) ) оплавленням одержуваних шарів.
Рисунок 1.4 – Схема отримання плазмового покриття
1 – катод; 2 – анод; 3 – непряма (пілотна) дуга;
4 – пряма (винесена) дуга; 5 – підкладка; 6 – покриття;
ДЖ-1, ДЖ-2 – джерело живлення непрямої та прямої дуги
відповідно;
V – швидкість переміщення (подання) плазмотрону;
ṁпл , ṁп , ṁтр – витрата плазмоутворюючого газу, матеріалу
покриття та транспортуючого газу відповідно;
h – товщина покриття;
L – дистанція нанесення та/або зміцнення покриття
Джерелом енергії тут є одна або кілька електричних концентрованих дуг,
прямої чи непрямої дії. Є кілька стандартних електричних схем плазмового
напилення багатошарових комбінованих покриттів. Загальна схема плазмового
одержання та зміцнення захисного покриття з використанням плазмового пальника
без додаткових пристроїв представлена на рисунку 1.4 [24], з якого видно три
можливі варіанти процесу.
У перший варіант схеми (рисунок 1.4) передбачає застосування непрямої дуги
3, що горить між анодом і катодом 1 і 2 плазмотрона. Цей варіант представляє
класичний варіант плазмового напилення. Відстань між деталлю та торцем сопла
(дистанція напилення на рисунку 1.4) L при цьому знаходиться в межах від 100 мм
до 180 мм. Проведені досліди з отримання багатошарових захисних покриттів
22
показують, що при наявності в порошковому матеріалі тугоплавких і досить
теплоємних гранул - дистанцію напилення необхідно підбирати індивідуально.
Другий варіант схеми передбачає використання прямої дуги 4, що горить між
плазмотроном і деталлю 5. Цей процес відноситься до плазмового наплавлення, з
його допомогою отримують покриття більшої товщини. Він зручніший при
отриманні товстих покриттів, але при виборі даної технології необхідно
проведення досліджень призначених режимів для забезпечення вимог експлуатації
до деталей виробу. Необхідно уточнити відстань від сопла до деталі, яка може бути
від 10 мм до 15 мм.
Третій варіант схеми [24] це комбінований процес, відомий під назвою РТА-
процес (plasma transferred arch), при якому використовується одночасно пряма і
непряма (пілотна) дуга, що забезпечують процес плазмового напилення-
наплавлення. При необхідності одержанні спеціальних властивостей покриття або
поверхні деталі (загартування, модифікація, оплавлення), можливі наступні
варіанти РТА-процесу: без застосування присадок, що подаються в плазмовий
струмінь, так і з використанням присадок.
1.5 Устаткування для нанесення термозахисних ерозійностійких
покриттів з різними експлуатаційними характеристиками
У техніці використовується велика кількість плазмових установок [7, 9, 24, 35,
38 та ін.]. На думку [24] найбільшими можливостями володіє обладнання, що
працює з використанням модуляції в системі «джерело живлення – дуга –
плазмовий струмінь», підтвердженого патентами.
Підвищення якості покриття при використанні модуляції параметрів
плазмового напилення відбувається за рахунок оптимізації способу та умов у
системі «джерело живлення – дуга плазмотрона – плазмовий струмінь».
Схема роботи модульаторів струму дуги полягає у накладенні імпульсів
струму прямої чи зворотної полярності на постійний струм дуги.
Модулятори - це пристрої для накопичення електричного заряду ємнісного
інверторного типу, що складаються з тиристорних вентилів, баластових реостатів,
дроселів і блоків управління. Для отримання імпульсу необхідно відкрити
23
тиристори в одній з ліній модулятора, внаслідок чого відбувається розрядка заряду,
накопиченого в ємностях від джерела постійного струму, або на дугу (імпульс
прямої полярності), або на паралельну дузі лінію (імпульс зворотної полярності).
Простота реалізації модульаторів струму дуги плазмового пальника перед
зовнішніми джерелами акустичного поля є значною перевагою. Не потрібне
конструктивне ускладнення плазмового пальника та забезпечується вищий ККД
хвильового впливу [24].
Отримати модульовану дію на дугу плазмового пальника можна за допомогою
інтенсивного акустичного поля або накладанням пульсацій потужності на середню
потужність дуги.
При модуляції імпульсом струму прямої полярності електричного дугового
плазмотрона прямої дії теплова ефективна потужність і ефективний ККД вище, ніж
для постійної плазмової дуги при тому ж середньому значенні струму приблизно
на 20% і 10% відповідно.
Там же йдеться про появу ударної радіальної хвилі при крутості переднього
фронту імпульсу 500 кА/с, амплітуді – до 800 А та черговому струмі дуги - 25 А.
На рисунку 1.5 наведено [22] схему плазмової установки з імпульсними
модуляторами струму дуги.
Рисунок 1.5 – Електричні структурні схеми плазмової установки з
імпульсними модуляторами струму дуги
24
а, б – пряма полярність; в – зворотна полярність;
ІП - джерело живлення постійного струму; П – плазмотрон;
ФІР - фазоімпульсний регулятор; Т1…Т4 – тиристори;
R1…R3 – баластові опори;
С – конденсатор; L - дросель
Так як наростання струму розряду у випадку, показаному на рисунку 1.5, не
перевищує швидкості 108 А/с, відбувається утворення малопотужної ударної хвилі.
За таких швидкостей наростання струму починається стабілізація параметрів дуги
внаслідок саморегулювання за принципом Ле-Шательє-Брауна. Цей принцип у
тому, що характеристики дуги змінюються у бік ослаблення зовнішнього впливу.
Збільшення розряду з допомогою трансформації струму зі швидкістю менше
108 А/с не виявляє істотних коливань щільності струму, температури дуги і
напруженості електричного поля, тобто забезпечується стабільність плазмового
процесу, що потрібно при отриманні комбінованих багатошарових покриттів з
термозахисними властивостями.
1.6 Механічна чистова обробка покриттів
Проблема місцевого видалення мікронерівності з обробкою виступів гранул з
високоміцної мінералокераміки вимагає проведення досліджень, пов'язаних з
вибором способу видалення припуску, засобів виконання операції, техніко-
економічного обґрунтування обраного варіанту. Для цього проведено укрупнений
аналіз [33] загальноприйнятих способів чистової обробки:
1. Шліфування.
З проблеми остаточної обробки як металевих, так і неметалевих матеріалів
опубліковано значну кількість робіт [33, 34, 35, 39 та ін.]. До них можна віднести
розроблені фірмами Японії, США, Німеччини, Англії, Швеції та інших країн нові
методи та пристрої.
Остаточна обробка з використанням абразивних матеріалів включає
шліфування, полірування абразивним інструментом і чистове доведення поверхонь
(у тому числі притиранням).
Для отримання необхідної якості поверхні під час остаточної обробки частіше
застосовують шліфування [55]. По відношенню об’єму матеріалу, що видаляється,
25
до довжини лінії контакту заготовки з інструментом (мм3/хв мм) визначають
ефективність процесу [39]. Прийнято такі показники за видами:
- обдирниа 1000-2500;
- попередня 200-1000;
- напівчистова 80-200;
- остаточна 30-80;
- тонка 10-30.
Для забезпечення висоти нерівностей Ra = 0,025-0,1 мкм на остаточному етапі
шліфування достатньо забезпечити припуск на фінішну обробку від 15 мкм до 25
мкм [33]. Для виключення припалів, що викликають брак деталей, забезпечення
послідовного знімання припуску мінімальними частинами необхідно
застосовувати осцилююче шліфування.
Для серійного виготовлення [33, 34, 54] необхідно використовувати
багатоопераційну обробку (із забезпеченням інтенсивності знімання припуску,
показаного вище), а при одиничному виготовленні необхідно поєднати операції
(що використовують для фінішної обробки поверхонь у гнучкоструктурних
виробництвах).
Із застосуванням довідкових відомостей призначаються параметри круглого
шліфування обробки поверхонь з гладким профілем.
Для сталей та сплавів на основі заліза, залежно від властивостей матеріалу,
величина зернистості для попереднього шліфування – 40 одиниць, для остаточного
від 15 до 25 одиниць.
На вибір марки матеріалу робочого інструменту (ріжучих зерен, зв'язки,
структури, твердості), зміна характеристик кіл надає значний вплив накладення
електричного поля.
У таблиці 1.3 наведено [33] рекомендації щодо вибору припусків для
виконання операції шліфування.
Дані таблиці 1.3 показують, що після чистового шліфування потрібно
притирання. При обробці покриттів такий припуск, як правило, неможливий.
Таблиця 1.3 – Припуски на шліфування на сторону
26
У міліметрах
Діаметр Довжина отвору
отвору До 25 26 - 50 51 - 100 101 - 150 151 - 200 Вище 200
До 10 0,035 - 0,05 0,05 – 0,06 --- --- --- ---
10 – 30 0,06 – 0,075 0,06 – 0,09 0,075 – 0,11 0,1 – 0,125 0,11 – 0,135 ---
30 – 80 0,075 – 0,125 0,1 – 0,15 0,125 – 0,15 0,125 - 0,175 0,135 – 0,2 0,15 – 0,225
80 – 120 0,125 – 0,15 0,125 – 0,14 – 0,19 0,15 – 0,19 0,175 – 0,23 0,2 – 0,28
0,175
120 – 180 0,15 – 0,168 0,15 – 0,2 0,2 – 0,23 0,2 – 0,225 0,23 – 0,27 0,25 – 0,3
Вище 0,2 – 0,25 0,22 – 0,27 0,23 – 0,28 0,25 – 0,3 0,3 – 0,35 0,33 – 0,38
180
2. Притирання.
По формоутворенню процес притирання схожий зі шліфуванням торцем кола.
Операції притирання зазвичай застосовують у дрібносерійному та одиничному
виробництві. Цей процес доведення поверхні [39] рідко застосовується для
масового виробництва.
Для обробки покриттів він не знайшов широкого застосування через слабку
механізацію і низьку продуктивність, хоча малі припуски на обробку становлять
безперечний інтерес для технологів.
3. Полірування.
Особливий інтерес для остаточної обробки поверхонь становить обробка
поліруванням з мінімальним припуском. По [23,33] можна виділити такі способи
полірування:
- контактне механічне знімання мікрозернами;
- знімання механічне з хімічним впливом;
- знімання матеріалу за рахунок хімічного та фізичного впливу. Для цього
різновиду обробки слід використовувати дрібні (до нанорозмірів) абразиви, що
застосовуються у зв'язаному або вільному вигляді (таблиця 1.4) [39].
Таблиця 1.4 - Основні характеристики абразивів для полірування
27
Хімічна Твердіст Мікротвер Темпера- тура Модуль
Абразивний
формула ь по дість, Нμ, плавлення або пружнос
матеріал
формула Моосу ГПа розкладання, К ті, ГПа
Кварц Si02 7,0 9,8-12,5 1883 10
Корунд Аl203 9,0 18,6-21,6 2323 332
Наждак — 9,0 18,6-21,6 — —0
Карбід бору В13С2 9,3 36,3-44,1 1873 29
Карбід кремнію SiC 9,5-9,8 50-58 2473-2873 366
Аl 0 358
Електрокорунд 2 3
9,0 17,6-23,5 2323
(до 97%) 0
Крокус Fe203 5,0-6,0 — 1838 —
Полірит Ge02 6,0-7,0 — 2973 —
Окис торію Th02 6,5 — 3473 —
Двооксид
Zr0 — — 2973 —
цирконію 2
Окис хрому Cr03 9,0 — 2608 —
Алмаз С 10,0 84,3-98,0 4273-3273 90
Кубічний 702
BN — 78,4-88,2 3273
нітрид бору 0
Показані в таблиці 1.4 абразиви володіють такими властивостями:
- зносостійкість;
- необхідною пружністю матеріалів;
- якісним закріпленням чи подачею зерен абразиву;
- забезпеченням необхідних характеристик покриття.
Відповідно до [33, 38, 59] є полірувальники струмопровідні, що
використовують лімітований об’єм обробних зерен, у тому числі струмопровідних,
що виготовляються з вибіленого чавуну. При класичних методах полірування
вживаються абразивні гранули з гострими кромками. Недоліками є схильність до
шаржування, що є неприпустимим при обробці покриттів. Застосування
комбінованих способів з використанням електричного поля має перевагу, тут
абразив поряд з функціями різання забезпечує депасивацію поверхні та гранули
можуть бути гладкими.
Для розрахунку параметра концентрації абразивних гранул (може доходити до
70%) в [36] кількість (К⃗ ) зерен абразиву в інструменті одержують за формулою
28
де К⃗ - кількість абразиву у суспензії;
n-число зерен на елементарній площі поверхні обробки;
v – швидкість протікання суспензії через зону обробки, м/с;
t - час перенесення через площу, с;
s – подача, м/с;
k - експериментальний коефіцієнт, який враховує умови протікання процесу
полірування.
У зону обробки абразив подається за допомогою суспензії. Суспензія видаляє
продукти обробки з робочої зони, охолоджує поверхню, а при комбінованих
способах забезпечує проходження електричних імпульсів та перебіг хімічних
реакцій [90].
Зниження в'язкості розчинів та підвищення змочуваності абразиву ефективні
для полірування комбінованими способами.
По [33, 39, 90] при виборі робочого середовища треба досягти хорошого
поверхневого натягу рідини, забезпечити змочуваність.
Суспензія повинна унеможливити окислення матеріалу, бути екологічно
безпечною.
Застосовувані полырувальны пасти [33, 39], представлені у таблиці 1.5.
29
Таблиця 1.5 - Склад полірувальних паст без абразивних складових
№ пас- Неабразивні матеріали
ти
Абразив (%)
1 Оксид хрому (73) 14 — — — — — — — — — — — 13
2 Оксид хрому (80,3) 17 1 — — — — — — — — 1,7 — —
3 Оксид хрому (75) 15 2 6 — 2 — — — — — — — —
4 Оксид хрому (70) — 5 3 22 — — — — — — — — —
5 Глинозем (77) 19 4 — — — — — — — — — — —
6 Оксид заліза (36); Оксид 23 — 5 — — — — — — — — — —
хрому (36)
7 Глинозем (55); Оксид хрому (8) 30 7 — — — — — — — — — — —
8 Оксид заліза (73,1) 18,5 1 — 5,4 2,0 — — — — — — — —
9 Глинозем (75) 10 — 4,5 — — — 8,0 2,5 — — — — —
10 Оксид заліза (36,8); каолін (36,8) 13,2 — — — — — — — — — — 13,2 —
11 Оксид заліза (36,5); 20,5 4,4 — 2,1 — — — — — — — — —
Оксид хрому (36,5)
12 Каолін (36,8); Оксид хрому (36.8) 13,2 — — — — — — — — — — 13,2 —
13 Каолін (68) 17 — — — — — — — — — — 15 —
14 Глинозем (35,6); Оксид хрому 8,8 — 4,4 — 13,4 — — 2,2 — — — — —
(35,6 )
Стеаринова
кислота
Олеінова
кислота
Жир технічний
Парафін
Церезин
Каніфоль
Бджолиний віск
Скіпідар
Жирна кислота
(фракції до 10)
Жирна кислота
(фракції більше 10)
Мастило УС-3
Гудронне сало
Петролатум
30
Найбільш поширені полірування пасти ДОІ, у складі яких застосовуються
хімічно активні складові (таблиця 1.6).
Таблиця 1.6 - Зернистість та склади паст ГОІ
Склад, % (мас.)
Група Номер
Оксид Силі- Розщеплен Олеіно- Двовугл Керо- Стеарин
паст
хрому кагель ий жир ва екисла син
кислота сода
Грубі 50 86 2 5 - - 2 5
40 85 2 5 - - 2 5
35 81 2 5 - - 2 10
30 81 2 5 - - 2 10
25 81 2 5 - - 2 10
20 81 2 5 - - 2 10
Средні 15 80 2 10 - - 2 6
10 75 2 10 - - 2 11
Тонкі 7 75 1,8 10 2 0,2 2 9
4 73 1,8 10 2 0,2 2 11
11 70 1,8 10 2 0,2 2 14
У таблиці 1.7 представлений технологічний процес оздоблювальної обробки,
з етапами полірування.
Таблиця 1.7 – Етапи технологічного процесу з етапами полірування [39]
Операції, характеристики Режим обробки Параметри шорсткості
абразиву поверхні Rz, мкм
ʋ, м/с р, кПа
Шліфування, АСМ 14/10 0,18 200 0,050
Шліфування, АСМ 10/7 0,18 180 0,050
Шліфування, АСМ7/5 0,15 120 0,040
Полірування, АСМ5/3 0,12 100 0,032
Полірування, АСМЗ/2 0,10 80 0,025
Полірування, АСМ 1/0 0,08 40 0,025
В [39] показано, що нерівність поверхні до 24 нм (0,024 мкм) з неплощинністю
1 мкм процес полірування забезпечує.
4. Доводка [33,39].
31
Одержання нерівності Rz = 0,04 – 0,01 мкм (10 нм) та неплощинності в межах
від 50 нм до 300 нм забезпечує процес абразивного доведення. При тонкій обробці
абразивом застосовуються пасти, суспензії. Також використовується інструмент із
вдавленим абразивним зерном М1 – М3.
Після виконання етапу попередньої чистової обробки проводять доведення
поверхонь деталей:
- при попередньому етапі, якщо на деталях отримана шорсткість (Ra) від 0,07
мкм до 0,15 мкм, похибка від 3мкм до 5 мкм. Тут припуск на обробку менше 50
мкм;
- на етапі напівчистового доведення при шорсткості Ra від 0,03 до 0,08 мкм;
похибки від 1мкм до 2мкм, з припуском до 12мкм;
- на етапі чистового доведення, де Ra від 0,08 мкм до 0,02 мкм; похибка менше
1 мкм; припуск до 5 мкм;
- на етапі тонкого доведення з Ra від 0,02 до 0,0015 мкм; похибкою від 0,01 до
0,5 мкм мкм, припуском менше 1 мкм.
Під час проведення операцій доведення використовуються притирки з
феритних чавунів, шаржованих абразивами із зернистістю М1- М3, і навіть
суспензії, пасти, дрібнозернисті кола, притири та ін.
На параметри доведення впливають:
- характеристики абразивів і рідин, що застосовуються, якість суспензій,
матеріали притирів і деталей, що застосовуються, вихідний стан їх поверхні;
- грануляція абразиву, пружних властивостей матеріалів деталі та притирів,
стан контактуючих поверхонь та матеріалів, зернистості абразиву, твердості
матеріалу притиру та заготовки, кількість рідкої та твердої складової у робочій
суспензії;
- зміна швидкості та траєкторії руху контактуючих поверхонь, що залежать від
кутових швидкостей та лінійних розмірів робочого механізму;
- відхилення розмірів оброблюваних деталей у партії, похибки під час
виготовлення заготовки та притира (його робочої поверхні) та інших.
При розробці технологічного процесу доведення потрібно:
32
- визначити величину та напрямок сили різання;
- забезпечити напрям сили опору різанню протилежно вектору переміщення
робочого інструменту, паралельно поверхні деталі;
- врахувати параметри оброблюваного шару при призначенні величини
силового імпульсного впливу;
- знати, що отримання необхідних технологічних параметрів у всіх зонах
обробки (точність, якість поверхні, стійкість інструменту та ін) забезпечується
доведенням;
- знати, що для оцінки роботи абразивних зерен існують середні показники;
- врахувати зношування інструменту на всіх етапах технології для оцінки його
впливу на похибку обробки.
5. Особливості обробки алмазними порошками.
Зазвичай деталі надходять на операції алмазної обробки після попереднього
етапу, на якому вони досягають необхідної точності та якості поверхневого шару.
Попереднє тонке шліфування алмазним інструментом дає можливість
отримання точних поверхонь, що відповідають вимогам полірування. До
особливостей тонкої алмазної обробки відноситься можливість використовувати
всього два переходи: грубого та тонкого. Тому можна скоротити трудомісткість
обробки виробу на завершальному етапі.
При виконанні тонкого шліфування застосовуються алмазні порошки, що
мають жорсткі вимоги щодо однорідності та чистоти алмазних та металевих
добавок, що формують робочий шар. При тонкому шліфуванні робочий шар
інструменту виготовляють із синтетичних алмазів, що мають форму таблеток.
Після складання притирів проводитися розтин за допомогою абразиву,
алмазоносного шару на робочій частині з необхідною точністю. При розтині
окружна швидкість кола становить від 8 до 20 м/с, питомий тиск у межах від 0,15
МПа до 0,20 МПа.
Наявність мікроподряпин на полірованій поверхні пов'язана з наявністю в
алмазній шихті конгломерату алмазних зерен, здатних завдавати ризиків. На якість
33
поверхневого шару при поліруванні хімічно впливає склад зв'язки алмазного
інструменту.
Аналіз інформації з огляду літературних джерел
В результаті вивчення стану питання плазмового нанесення ерозійностійких
термозахисних покриттів встановлено:
1. Термостійкість та інші експлуатаційні характеристики покриттів
залежать від поєднання матеріалів, адгезійних показників, зносостійкості
захисного шару, початкової товщини покриття, сумісності фізичних та хіміко-
механічних властивостей матеріалів заготовки та шарів, що наносяться, що
потрібно враховувати при дослідженні технології виготовлення деталей гарячої
зони теплових двигунів при багаторазових пусках.
2. Необхідні експлуатаційні властивості найповніше можуть забезпечити
багатошарові покриття, де кожен шар виконує задане функціональне призначення
та зберігає працездатність покриття при багаторазових теплових ударах.
3. Використовувані під час експлуатації ракетних двигунів способи
підвищення ерозійної стійкості термозахисних покриттів досить повно
відповідають заданим вимогам при одиничних пусках, але обмежують кількість
повторних теплових ударів, що вимагає створення нових способів та технологічних
процесів нанесення поверхневих шарів.
4. Методи локальної зачистки перехідних ділянок з мінералокерамічними
покриттями, що застосовуються в промисловості, мають високу трудомісткість і
можуть порушувати якість поверхневого шару, тому потрібний пошук і
обґрунтування нових технологічних способів і режимів виконання таких операцій.
5. Частина необхідних експлуатаційних показників багатошарових
покриттів може бути надійно встановлена лише за натурних випробувань виробів.
Це вимагає створення матеріальної бази та програми вогневих випробувань, що
дозволяє відтворити рекомендації щодо розширення галузі використання деталей,
що працюють в умовах термоударних впливів.
34
Розділ 2. Методи та засоби для вирішення поставлених завдань.
Механізм формування багатошарових ерозійностійких термостійких
багатокомпонентних покриттів
2.1 Об'єкти дослідження
2.1.1 Дослідні зразки
Було виготовлено партії від 15 до 25 штук круглих та плоских бронзових
зразків (рисунок 2.1) з БрХ08, відомості про які наведені в таблицях 2.1 та 2. 2.
Рисунок 2.1- Зразки для нанесення покриттів та проведення випробувань
Таблиця 2.1 - Склад матеріалу зразків із БрХ08
Хімічний склад, %
Основні Домішки, не більше
компоненти
Cr Cu Fe Pb Zn Mg P Si Bi Всего
0,4-1,0 Ост. 0,060 0,005 0,030 0,002 0,010 0,050 0,001 0,2
Розміри, кількість зразків, призначених для проведення випробувань,
наведено у таблиці 2. 2.
Таблиця 2.2 - Типорозміри та кількість зразків з нанесеним плазмовим
теплозахисним покриттям
Партії дослідних зразків Визначальна Кількість зразків у
характеристика вихідному стані
Перша (70х50х8 мм) Товщина одержуваного 21
покриття
Друга (70х70х5мм) Термостійкість 20
Жаростійкість
35
Дослідні зразки (діаметр 25 Адгезійна міцність
мм) для вогневих 10
випробувань
Зразки, наведені у таблиці 2.2, повинні задовольняти наступним вимогам:
- робоча температура на поверхні покриття – 1800 К;
- температура під покриттям – 970 К;
- час роботи – не менше 400 секунд;
- термостійкість, циклів – не менше 10;
- межа міцності при відриві МПа – щонайменше 10.
Параметри існуючого покриття на основі ZrO2:
- щільність, г/см3 – 4,8…5,7;
- пористість відкрита, не більше 15%;
- коефіцієнт теплопровідності при температурі 290 К (таблиця 2.3);
- коефіцієнт термічного розширення в інтервалі температур 300-1500 К;
- відносне подовження, не більше 0,5%.
Таблиця 2.3 – Теплопровідність матеріалу деталі
Кельвін 1273 1573 1873 12073
ккал/м.год. град 0,4 – 0,6 1,2 – 1,4 1,4 – 1,6 1,5 – 1,7
Таблиця 2.4 – Коефіцієнт термічного розширення матеріалу деталі
Кельвін 300 – 1500 1200 – 1500
6
α×10 / К 9,8 – 10,3 7 – 7,5
Технологічні параметри:
- температура під покриттям (при напиленні) – 420 К.
2.1.2 Макетні випробування
Вогневі випробування проводилися на макеті камери згоряння, наведеному на
рисунку 2.2.
36
Рисунок 2.2 - Макет камери згоряння
А – зона нанесення теплозахисного покриття
У макеті виконані вікна в проблемних ділянках, в яких кріпляться знімні
зразки.
2.2 Експериментальне та дослідне обладнання
2.2.1 Використовуване обладнання
Нанесення теплозахисного покриття здійснювалося на установці Sulzer Metco
(рисунок 2.3). Установка Sulzer Metco являє собою комплекс обладнання, що
складається з джерела живлення плазмової дуги, система подачі порошку і газів,
блоку охолодження плазматрона, маніпуляторів, що забезпечують переміщення
плазмотрону і виробу та системи керування Unicoat, що забезпечують синхронне
та взаємопов'язане керування процесом напилення.
37
Рисунок 2.3 – Зовнішній вигляд установки Sulzer Metco
Основні характеристики установки Sulzer Metco Unicoat наведені у таблиці
2.5.
Таблиця 2.5 – Технічні характеристики установки Sulzer Metco
Назва характеристики Значення
Потужність установки, кВт 100,0
Максимальний струм плазмотрона, А 1000
Габарити напилюваного виробу, мм внешний ≤1500,
внутренний ≤200,
длина≤2000
Маса напилюваного виробу, кг 260
Живильник порошку Twin-120-АН волюметричного типу, що
включає дві лінії транспортного газу з мас
витратомірами
для плазмового напилення
Плазмотрони F-100 Connex, F-4 МВ
Система маніпуляторів стандартний робот Sulzer Metco ABB
IRB4600 з 6-ма осями, вантажопідйомністю
40 кг, поворотний стіл RoвAX-400
Система теплообміна установки SM-40 вода-повітря, холодоагент R407
38
Випробування на адгезійну міцність проводили на зразках, на машині для
механічних випробувань фірми Negewald & Peshke моделі Inspekt 150 kN (рисунок
2.4.).
Машина Inspekt 150 kN є універсальним засобом вимірювання навантаження
та переміщення при виконанні випробувань фізичних властивостей твердих
матеріалів на статичне розтягування (ГОСТ 1497, ГОСТ 9651, ASTVE8) за
кімнатної та підвищеної температури (до 1100оС) в атмосферному середовищі;
тривалу міцність (ГОСТ 10145); статичний вигин (ГОСТ 14019); статичний стиск
(ГОСТ 8462). Машина оснащена керуючим комплексом на базі ПЕОМ, що
дозволяє задавати вихідні параметри випробування, а також розраховувати
результати за отриманими діаграмами навантаження - переміщення. У комплекті
використовують п'єзоелектричний тензометр для визначення лінійних переміщень
з точністю до 0,01%.
Рисунок 2.4 – Зовнішній вигляд установки Inspekt 150 kN. Технічні
характеристики представлені у таблиці 2.6.
39
Таблиця 2.6 – Технічні характеристики машини Inspekt 150 kN
Назва характеристики Значення
Габаритні розміри, м 2,2 х 4,1 х 2,5
Маса установки, кг 850,0
Максимальне навантаження, тон 15,0
Швидкість прикладання навантаження, від 0,0001 до 100
мм/хв
Габарити робочої зони без урахування 850
оснащення, мм
2.2.2 Засоби вимірювань.
Шорсткість поверхні визначали на профілометрі "Perthometcr" фірми Mahr.
Прилад призначений для вимірювання параметрів шорсткості, профілів різних
деталей, а також визначення у виміряних профілях геометричних параметрів:
радіусів дуг, координат точок, відстаней, кутів та топографії поверхонь. Основні
метрологічні характеристики представлені у таблиці 2.7.
Назва параметра Значення
Межі допустимої систематичної складової основної похибки ±3
приладу за параметром Н.., %
Межі допустимої випадкової складової основної похибки ±0,3
приладу за параметром, Ra, %
Відхилення від прямолінійності референтної площини 0,2 мкм/20 мм
Можливість нахилу вимірювальної системи під час 10 мкм/мм
вимірювання
Роздільна здатність щупової головки 50 нм
Для дослідження структури, хімічного аналізу та розподілу елементів
використовували наступне обладнання:
- скануючий растровий електронний мікроскоп JEOL модель JSM6300,
оснащений аналізатором рентгенівського випромінювання марки Oxford Instrument
модель XMax20 – для вивчення мікроструктури межі розділу між основним
матеріалом та покриттям (рисунок 2.5).
40
Рисунок 2.5 – Скануючий растровий електронний мікроскоп JEOL модель
JSM6300
Принцип роботи полягає у створенні зображень шляхом сканування
досліджуваної поверхні спрямованим пучком електронів. Електрони взаємодіють з
атомами у зразку, створюючи різні сигнали, які містять інформацію про рельєф та
склад поверхні зразка. Скануючий (растровий) електронний мікроскоп може
отримувати зображення з роздільною здатністю вище 1 нм. Найбільш поширеним
режимом роботи мікроскопа є виявлення вторинних електронів, що випускаються
атомами, що збуджуються електронним пучком. Скануючи зразок та збираючи
вторинні електрони, що випускаються за допомогою спеціального детектора,
створюється зображення, що відображає топографію поверхні.
У таблиці 2.8. подано основні характеристики.
Таблиця 2.8 – Характеристики електронного мікроскопа JEOL модель
JSM6300
Режим роботи Високовакуумний режим /
низьковакуумний режим
Роздільна здатність в режимі високого 4,0 нм (20 кВ), 8нм (3 кВ),
вакууму 15 нм (1 кВ)
Роздільна здатність в режимі низького 5,0 нм (20 кВ)
вакууму
41
Прискорююча напруга 0,5-20 кВ
Діапазон збільшень від х5 до х300 000
Столик Евцентричний гоніометричний
столик з моторизацією по 3 осях
Діапазон переміщення столика Х: 80 мм; Y: 40 мм; Z: 43 мм;
о о о
нахил от -10 до 90 , обертання 360
Система откачки автоматична (турбомолекулярний
насос + ротаційний насос)
Для оцінки кількості включень карбіду кремнію на одиницю відпіскоструєної
поверхні та металографічного контролю товщини структурних складових
плазмових покриттів застосовувався інвертований металографічний мікроскоп
фірми CurL Zeiss Axio Observer Z1M (рисунок 2.6).
Мікроскоп є основним інструментом для виконання металографічних
досліджень мікроструктури, фазових складових металевих матеріалів, спеціально
підготовлених (полірованих) для дослідження. Максимальна вага досліджуваного
зразка 0,5 кг, діаметр не більше 300 мм. Прилад оснащений моторизованим
предметним столиком для переміщення зразка по осях: Z, Х. Швидкість
переміщення визначається від джойстика, мінімальна швидкість 10 мкм/хв,
максимальна 10 мм/хв. Прилад оснащений автоматичною поворотною туреллю з
планахроматичними об'єктивами для збільшення від 25х до 2500х. Доступні три
варіанти освітлення: темне поле, поляризоване світло, освітлене поле.
Для обробки даних використовується ПЕОМ із програмним забезпеченням
Axio Observer. За допомогою зазначеного програмного забезпечення відбувається
передача зображення з цифрової НD камери мікроскопа на монітор ПЕОМ та
подальша обробка зображення: визначення дійсного розміру зерна, вимірювання
необхідних відстаней та площ, побудова гістограм розподілу кольору та ін.
42
Рисунок 2.6 – Мікроскоп марки CurL Zeiss Axio Observer Z1M
Для вимірювання товщини нанесеного плазмового теплозахисного покриття
на імітаторі КС використовується товщиномір «Константа К-5» із датчиком
перетворювачем «ПД-1» (рисунок 2.7).
Рисунок 2.7 - Товщиномір «Константа К-5» із датчиком перетворювачем
«ПД-1»
В основу роботи приладу покладено вихрострумовий фазовий,
вихрострумовий параметричний та імпульсний індукційний методи отримання
первинної інформації.
Діапазон вимірювання товщин покриття для індукційних перетворювачів ВД
(неферомагнітні покриття на феромагнітних основах) становить від 0 мм до 0,100
мм.
43
Межа основної допустимої похибки вимірювання товщин покриття при
шорсткості основи Rа ≤1±0,1 мкм становить ± (0,02h + 0,002) мм, де h - номінальне
значення товщини.
Для визначення жаростійкості нанесеного покриття застосовувався апарат
плазмовий «Мультіплаз-3500» (рис. 2.8).
Портативний плазмовий апарат «Мультіплаз-3500» є генератором
низькотемпературної плазми, отриманої шляхом нагрівання до температури
іонізації парів робочої рідини, що заливається в пальник перед проведенням робіт.
Апарат складається з плазмового пальника та блоку живлення. Може працювати в
режимі дуги непрямої чи прямої дії. Технічні характеристики представлені у
таблиці 2.9.
Таблиця 2.9 – Технічні характеристики плазмового апарату «Мультиплаз
3500»
Назва характеристики Значення
Напруга мережі живлення, В 100÷253
Споживана потужність, кВт
для мережі 100 В 2,0
для мережі 220 В 3,5
Витрата робочої рідини, max, л/год 0,25
Напруга холостого ходу, В 68
Тиск парів у пальнику, атм 0,4÷1,0
Коефіцієнт робочого циклу, ПВ, % 100
Рисунок 2.8 – Апарат плазмовий «Мультіплаз – 3500»
44
Автономний реєстратор температури Testo 176-T4 використовувався для
контролю та реєстрації температури нагрівання підкладки при нанесенні
плазмового теплозахисного покриття на імітатор.
За допомогою Testo 176-T4 можна вимірювати температуру лінії подачі та
зворотної лінії одночасно на 4-х ділянках. Діапазон вимірювань температури
(термопари типу К (NiCr-Ni) становить: від 195оС до 1000 оС, похибка вимірювання
±1 % від вимірюваного значення (-200…-100 оС); ±0,3 % від вимірюваного
значення ( ‒100…+ 70 оС); ±0,5 % від вимірюваного значення (+70…+1000оС),
роздільна здатність 0,1о С. Прилад має пам'ять на 2 000 000 вимірювань.
Для розшифровки отриманих термограм та обробки результатів контролю
температури нагріву підкладки при нанесенні плазмового теплозахисного покриття
використовувався ноутбук Lenovo.
2.3 Зміна товщини шарів у багатошарових покриттях
На рисунку 2.9 наведені мікрошліфи зразків з бронзового сплаву БрХ08 з
покриттям з порошкового матеріалу ПХ20Н80 56-26 з боку підкладки і шаром
керметної суміші ДЦН 80/20, що складається з 80% порошку діоксиду цирконію,
стабілізованого 8% оксиду ітрію, і 20 % порошку ПТ-Ю10Н, який складається з
нікелю та хрому.
а) б)
45
в)
Рисунок 2.9 - Фотографія мікрошліфів зразків (х100)
a) з підшаром;
б) з підшаром і шаром гранул із керметної суміші; в) загальний вигляд
покриття
Аналіз рисунка 2.9 показує, що товщина підшару (рисунок 2.9 а) без покриття
значно більше, ніж на рисунку 2.9 б. Це може бути пояснено тим, що при нанесенні
другого шару відбувається занурення гранул у розплавлений підшар і його товщина
знижується. Цьому сприяє вигоряння частини металу, хоча його зменшення
компенсується порошком ПТ-Ю10Н.
2.4 Адгезійні показники покриттів
Якщо розглядати формування шарів без урахування властивостей рідкого
металу, то гранули повинні витісняти більшу частину розплаву та досягати
поверхні підкладки. Проте це не выдбуваэться, так як проявляється капілярний
ефект, який [64] для неньютонівських рідин (до них відносяться метали) викликає
зниження висоти меніска в капілярі і видавлювання частини підшару у бік
підкладки, що може знижувати адгезійні сили між шарами і викликати відрив
покриття по кордону шарів. Крім того, за рахунок капілярного ефекту збільшується
висота мікронерівності покриття, що викликає необхідність коригування величини
припуску на його подальше полірування.
46
З рисунка 2.10 видно, що адгезійні властивості підшару (рисунок 2.10, а) до
нанесення гранул помітно поступаються тим самим показникам після отримання
поверхневого шару (рисунок 2.10 б).
На рисунку 2.10 наведено зразки після випробування адгезійної міцності.
Покриття складається з керметної суміші, що включає від 75 до 80% порошку
діоксиду цирконію стабілізованого від 10 до 12% оксиду ітрію, і 20% порошку ПТ-
Ю10Н.
У всіх зразків з більшою товщиною шару (рисунок 2.10 а) відрив покриття
відбувався по межі між підшаром і зовнішнім шаром, що показує необхідність
підтримки оптимального співвідношення товщини шарів.
а) б)
Рисунок 2.10 – Поверхня розділу підкладки та покриття після випробувань на
адгезійну міцність
а) товщина підшару 80 мкм, шару мінералокераміки 150 мкм; б) підшар ~ 80
мкм, покриття ~ 110 мкм.
Це підтверджується результатами експериментів по дослідженню адгезійних
властивостей багатошарових покриттів, наведених на рисунку 2.11.
47
Рисунок 2.11 - Адгезійна міцність (МПа) покриттів різної товщини А-150
мкм (рисунок 2.11 а);
Б – товщина покриття 110 мкм (рисунок 2.11, б)
Були виконані випробування адгезійної міцності між підкладкою та підшаром,
а також між шарами. Результати наведено рисунку 2.12.
Рисунок 2.12 – Адгезійна міцність (МПа) між шарами покриття
А - між підкладкою та підшаром з ПТ-Ю10Н; підшаром та покриттям складу;
48
Б - 75 - 80% порошку діоксиду цирконію, стабілізованого 10 - 12% оксиду
ітрію, та 20% порошку ПТ-Ю10Н;
В - 78 - 80% порошку діоксиду цирконію, стабілізованого 7-8% оксиду ітрію,
та 20% порошку ПТ-Ю10Н.
Режими плазмового покриття:
А-1 – сила струму 360 А, напруга 40 В;
А-2 - сила струму 380 А, напруга 45 В;
Б-1, В-1 – сила струму 380 А, напруга 70В;
Б-2, В-2 – сила струму 400 А, напруга 75 В
Аналіз рисунка 2.12 показує, що навіть при незначному збільшенні
потужності дуги її режимні параметри помітно (до 17 %) змінюють адгезійну
міцність покриттів, що потребує коригування технологічних режимів на стадії
відпрацьовування технологічності.
2.5 Етапи виконання технологічних операцій при нанесенні
багатошарових покриттів
Перший етап включає підготовку під покриття поверхні деталі або зразка
(підкладки) при відпрацюванні технологічності виробу. Метою цього етапу є
забезпечення адгезійної міцності між деталлю та підшаром (у нашому випадку між
бронзовим та ніхромовим сплавами). Для цього, поряд з іншими заходами,
потрібно підвищити площу сполучення підкладки з першим шаром покриття
шляхом створення штучної шорсткості, наприклад, обдуванням піском, дробом.
Однак зі збільшенням висоти нерівностей, що сприяють підвищенню адгезійної
міцності, зростає наклеп і внутрішні напруження, що викликають
мікророзтріскування. Це може знижувати межу міцності втоми виробів [58].
Проведені дослідження показали, що для групи матеріалів висота мікронерівностей
може змінюватися в межах Rz від 60 мкм до 120 мкм. Подальше збільшення цього
показника методом обдування важко здійснити, тому потрібен пошук інших
методів формування мікронерівностей. Одним із них може бути електроерозійна
обробка на «грубих» технологічних режимах. Для застосування такого методу
доцільно використовувати спосіб [46], схема якого наведена на рисунку 2.13.
49
Спосіб (рисунок 2.13) здійснюють у два етапи: спочатку електроімпульсним
методом (рисунок 2.13 а) при зворотній полярності (деталь-катод) електродом-
інструментом 1, що має робочу поверхню, адекватну геометрії ділянки деталі,
призначеного під покриття, на заготовку електрода-інструменту 2 наносять
електроерозійним методом на грубому режимі від джерела струму 6 глибокі
поглиблення 3 де параметр Rz може досягати від 300 мкм до 400 мкм.
а)
б)
Рисунок 2.13 - Електроерозійне отримання штучної шорсткості:
а) виготовлення електрода для електроіскрової обробки;
б) виготовлення штучної шорсткості на деталі
Цей спосіб можна здыйснити в один етап, коли замість електрода-інструменту
2 обробляють ділянку деталі 5 (рисунок 2.13, б) під покриття. Але при цьому на
електроді-інструменті 2 може формуватися дефектний поверхневий шар 4, не
допустимий на виробі з покриттям. Тому потрібен другий етап обробки (рисунок
2.13 б), при якому електродом-інструментом 2 при м'якому електроіскровому
50
режимі (деталь-анод) з подачею енергії від джерела струму 8 виконують
поглиблення 7, з геометрією, що дзеркально відображає профіль нерівностей 3.
По [91] шорсткість заглиблень не перевищує Rа= 1,25 мкм й у досліджуваного
матеріалу розтріскування не спостерігається. Зазвичай глибина нерівностей під
покриття не перевищує 300 мкм, і крок між поглибленнями може змінюватись в
залежності від їхньої глибини. При цьому площа сполучення підшару з підкладкою
збільшується від 1,5 до 2 разів у порівнянні з обробкою піскоструминним методом.
Відповідно, збільшується адгезійна міцність при випробуванні покриття на відрив.
В даний час, коли стійкість покриття повинна забезпечувати не менше 8 пусків
виробу, задана адгезійна міцність покриття (не нижче 6 МПА) забезпечує
необхідний ресурс виробу. Для перспективних двигунів багаторазового
використання планується підвищення кількості пусків до 20-50 і розглянутий
спосіб може виявитися затребуваним.
а) б)
Рисунок 2.14 – Поверхня зразків після нанесення штучної шорсткості
а) круглі; б) плоскі зразки
На рисунку 2.14 наведено поверхні зразків після створення штучної
шорсткості. Підготовка поверхні здійснювалася на установці для піскоструминної
обробки карбідом кремнію марки 53С зернистістю F-20, що випускається за ТУ 2-
036-0220937-004-90. Така підготовка поверхні забезпечує необхідну (Rz ≥ 50 мкм)
шорсткість поверхні.
На другому етапі виконується нанесення першого шару (підшару) з
розплавленого металу (в даному випадку - ніхрому). Тут потрібно забезпечити
51
високу адгезійну міцність з підкладкою і отримати товщину шару, достатню для
закріплення гранул з мінералокераміки. Товщина цього шару впливає на
експлуатаційні характеристики покриттів, так як його теплозахисні властивості
значно нижчі, ніж зовнішнього шару. Тому потрібно обмежити зміну товщини в
межах, що враховують висоту нерівностей підкладки, об'єм першого шару, який
необхідний для закріплення гранул.
Порівняльний аналіз мікрошліфів зразків з підшарами, виконаними різними
матеріалами, показує, що використання сплаву ПТЮ-10Н забезпечує
рівномірніший його розподіл по поверхні основного матеріалу (рисунок 2.15).
а) ПХ20Н80 б) ПТЮ-10Н
Рисунок 2.15 - Мікрошліфи зразків з підшарам, нанесеними з різних
матеріалів (х100)
Сучасні плазмові установки (наприклад, УПУ-3М) дозволяють отримувати
підшари в широкому діапазоні товщин (рисунок 2.16).
Рисунок 2.16 - Зміна товщини підшару (мкм) при різних подачах (v, г/хв)
порошку ПТЮ-10Н
52
Для конкретних випадків нанесення ТЗП потрібно обґрунтувати раціональний
діапазон товщини підшару.
За результатами випробувань на міцність зчеплення покриття було
встановлено оптимальний діапазон товщини підшару, що дозволяє отримувати
максимальне значення міцності. Цьому діапазону відповідають значення товщини
від 80 мкм до 100 мкм. Формування підшару необхідної товщини здійснювалося
зміною швидкості подачі порошку шляхом зміни напруги двигуна порошкового
дозатора.
В результаті було встановлено, що для отримання підшару оптимальної
товщини, витрата порошку повинна знаходитись у діапазоні від 35 до 45 г/хв при
швидкості напилення 4,6 дм2/хв та відстані 90 мм від зрізу сопла.
Третій етап включає нанесення захисного шару з мінералокерамічними
гранулами, що визначає теплозахисні властивості всього покриття для ефективного
захисту теплонапружених деталей, що працюють у камерах згоряння при
температурах до 2000 К.
У перспективних двигунах тривалість впливу факела полум'я може досягати
400 секунд за один пуск, а кількість пусків ракетних систем багаторазової дії
постійно зростає. Для збереження працездатності двигуна при постійній ерозійній
дії гарячого струменя потрібно збільшення товщини теплозахисного шару.
Однак, поряд із зносом шару, на працездатність впливає локальне руйнування
та відшаровування самого покриття. На рисунку 2.17 показано зміну дифузної
міцності покриття залежно від його товщини зовнішнього шару при товщині
підшару 80 мкм.
53
Рисунок 2.17 - Зміна дифузійної міцності (МПа) покриття залежно від
товщини зовнішнього шару
А – товщина 150 мкм; Б – товщина 110 мкм;
1 – мінімальна, 2 – найбільший результат, 3 – середнє значення.
Для випадку, представленого рисунку 2.17, видно, що із збільшенням товщини
зовнішнього шару на 36 % адгезійна міцність знизилася на 21%.
Вогневі випробування зразків показали, що при значенні товщини
поверхневого теплозахисного шару від 100 мкм до 110 мкм надійний пуск
можливий від 8 до 12 разів, що відповідає сучасним заданим умовам, але для
перспективних виробів ракетної техніки потрібно збільшення запусків до 20 і вище.
Детальні дослідження товщини покриттів (рис. 2.18) підтвердили встановлену на
рисунку 2.17 закономірність.
54
Рисунок 2.18 - Вплив товщини зовнішнього шару на адгезійну міцність
(G,МПа) покриттів
1. товщина підшару;
2. захисний шар;
3. співвідношення товщин покриттів (зовнішнього до підшару)
Аналіз Рисунка 2.18 показує, що при існуючій межі адгезійної міцності
покриття (за галузевим стандартом 6,0 МПа) є можливість збільшити товщину
захисного шару до 1,5-2 разів і досягти кількості запусків ракетних двигунів
багаторазового використання до 50 і більше.
Аналіз шліфів та рисунка 2.18 показує, що після нанесення теплозахисного
шару товщина підшару, що утворюється в результаті капілярних явищ та
потовщення підшару, повинна становити не більше 100-110 мкм.
Четвертий етап включає локальне зачищення (полірування) перехідних
ділянок вже нанесеного покриття. Це спричинено необхідністю зниження
55
гідравлічних втрат при протіканні через ділянку газоплазмового потоку горючої
суміші.
На рисунку 2.19 наведено експериментальні результати, що показують вплив
на адгезійну міцність покриття, видалення припуску при поліруванні. При цьому
товщина покриття витримувалася в межах: підшар від 90 до 110 мкм, зовнішній
шар від 130 до 150 мкм. Після полірування висота нерівностей покриття (Ra) не
перевищує 2,5 мкм.
Рисунок 2.19 - Вплив полірування на адгезійну міцність (МПа) покриття А -
до полірування;
Б – з припуском на полірування 8-20 мкм; В – після видалення припуску 60-70
мкм; 1 - нижня межа зміни параметра; 2 – верхня межа параметра.
Аналіз рисунка 2.20 показав, що зміна припуску під полірування впливає на
міцність зчеплення з підкладкою покриття. Це може пояснюватися зміною
залишкових напружень в поверхневому шарі, тому призначення припуску під
полірування слід виконувати з урахуванням можливостей досягнення необхідної
товщини зовнішнього шару.
56
Рисунок 2.20 - Зміна адгезійної міцності покриття (МПа) від величини
припуску (мкм) на полірування
1 – нижня межа для оцінки адгезійної міцності покриття;
2 - результати експериментів
В даний час нижня межа дифузійної міцності покриттів встановлена 6 МПа,
але фактично рівень цього показника досяг 9 МПа, тому доцільно переглянути цей
норматив із введенням нижньої межі 8 МПа. Далі йдуть етапи контролю,
випробувань, покриттів та коригування технологічного процесу нанесення
покриттів.
Висновок до розділу 2
1. Проведений аналіз стану питання на тему роботи дозволив
обґрунтувати наукові гіпотези, які дали можливість побудувати систему
вирішення поставлених завдань.
2. Обґрунтовано вибір об'єктів та предмета досліджень, що дозволило
конкретизувати обсяг досліджень на тему роботи. Запропоновано принцип
критеріальної оцінки рівня корисності можливих технологічних впливів на
поверхневий шар виробів, що дозволило встановити найбільш перспективні (як
правило, виконані на рівні винаходів) способи, що визначають напрями
досліджень по удосконаленню поверхневого шару.
57
3. Розглянуто фактори, що визначають механізм формування
багатошарових ерозійностійких термостійких багатокомпонентних покриттів,
що включають мінералокерамічні гранули, що дозволяє проектувати
технологічні режими отримання якісних деталей, що працюють у гарячій зоні
теплових двигунів при багаторазових термічних ударах, що виникають у період
їх запуску.
4. Розглянуто динаміку зміни товщини шарів у багатошарових
покриттях та їх взаємодію, що дозволило обґрунтувати діапазони товщин
металевого підшару та термозахисного зовнішнього шару, здатного
підтримувати працездатність двигуна багаторазового використання при числі
заданих пусків та розкрити шляхи збільшення цього показника для
перспективних виробів.
5. Встановлено формальні зв'язки між етапами виконання
технологічних операцій при нанесенні багатошарових покриттів, для керування
процесом отримання багатошарових покриттів із необхідними
експлуатаційними характеристиками.
6. Оцінка зносу захисного покриття з використанням вогневих
випробувань - дозволила прогнозувати призначення мінімальної товщини
шарів покриттів на експлуатовані та створювані теплові двигуни.
58
Розділ 3. Технологічне забезпечення процесу нанесення якісних
покриттів
3.1 Технологія підготовки поверхні під покриття
3.1.1 Поверхневий шар підкладки
Проаналізовано застосовувані матеріали та обладнання, обґрунтовано обрані
методи проведення досліджень. Для виготовлення камер згоряння
використовуються нержавіючі сталі, мідні сплави (бронза БрХ0.8 та ін.) де товщина
стінки близько 5 мм. Дослідження проводилися на плоских зразках з розмірами
70х70х5 мм, поверхню яких відпіскоструювали карбідом кремнію до отримання
шорсткості не нижче Rz=30 мкм. Для оптимізації профілю заглиблень під покриття
досліджували такі параметри:
- Rа ‒ (середнє відхилення профілю);
- Rz ‒ (висота нерівностей профілю по п'яти найбільшим виступам і впадинам),
- Sm ‒ (середній крок нерівностей профілю в межах базової довжини).
Процес здійснювали струменевим методом в повітряному струменю з тиском
0,5МПа при відстані від зрізу сопла 90 мм.
Результати визначення параметрів Rа, Rz та Sm надані у таблиці 3.1.
Таблиця 3.1 – Параметри шорсткості
Карбід кремнію чорний марки 54С, зернистістю F-20,
відстань до оброблюваної поверхні 90 мм.
Тиск, атм 4 5 6
Параметри Ra Rz Sm Ra Rz Sm Ra Rz Sm
шорсткості
Величина, мкм 16÷21 101÷ 240÷ 16,8÷ 99÷ 220÷ 19,2÷ 105÷ 250÷
120 330 18,8 111 290 21,1 123 350
Карбід кремнію чорний марки 54С, зернистістю F-46,
відстань до оброблюваної поверхні 90 мм.
Тиск, атм 4 5 6
Параметри Ra Rz Sm Ra Rz Sm Ra Rz Sm
Шорсткості
Величина, мкм 9,8÷ 68÷ 150÷ 10÷ 67÷ 170÷ 9,8÷ 64÷ 170÷
10,8 74 170 11,2 73 190 10,6 75 190
59
Застосування абразивного порошку з більшою грануляцією призводить до
збільшення шорсткості оброблюваної поверхні, середній крок між нерівностями
збільшується.
Оцінка кількості включень карбіду кремнію на поверхні основного матеріалу
виконувалася на оптичному мікроскопі «Альтамі». При обробці поверхні карбідом
кремнію фракції F-20 включення, що залишаються, займають від 13% до 20% від
обробленої площі, при використанні фракції F-46 - від 2,5% до 3,6%.
На сканувальному растровом електронному мікроскопі JEOL проведено
дослідження поперечних шліфів обробленої поверхні з метою визначення природи
та складу включень, наявності мікротріщин та мікропористості.
При піскоструминній обробці порошками більшої фракції кількість
мікродефектів, їх глибина та довжина збільшується.
Так на рисунку 3.1 між підкладкою та покриттям у поверхневому шарі шліфу
є ділянка розміром 170 мкм, яка спочатку характеризується як пора. Але
дослідження на електронному мікроскопі в режимі відбитих електронів показує,
що це включення карбіду кремнію, що залишається після абразивної обробки.
Виконані роботи говорять про недоцільність застосування карбіду кремнію
фракції F-20 при піскоструминній обробці.
а) зйомка у режимі відбитих електронів б) зйомка у режимі вторинних
електронів
60
в) зйомка ділянки з часткою у характеристичному випромінюванні кремнію
Рисунок 3.1 - Поперечні мікрошліфи (х300)
3.1.2 Вплив шорсткості поверхні на адгезійну міцність між підкладкою та
ніхромовим підшаром.
Для визначення адгезійної міцності на зразки, відпіскоструйні карбідом
кремнію марки 54С фракції F-46 і F-20, був нанесений ніхромовий підшар та
основний шар мінералокерамічного теплозахисного покриття.
Аналіз отриманих результатів міцності зразків показав, що при виконанні
піскоструминної обробки карбідом кремнію фракції F-20 середня адгезійна
міцність становить 103кг/см2, а при використанні фракції піску F-46 125кг/см2.
Отримані результати узгоджуються з довідковими даними, що підтверджують,
що оптимальна адгезія покриття до підкладки досягається, коли шорсткість
поверхні можна порівняти з товщиною розплавлених шарів матеріалу в структурі
покриття.
В результаті металографічних досліджень встановлено, що адгезія покриття
до основного металу вища, коли є керметний шар (див. рисунок 3.2). Отримані
результати показують, що застосування карбіду кремнію F-46 позитивно впливає
на адгезійні властивості покриття.
61
а) з підшаром б) с подслоем и наружным слоем
Рисунок 3.2 - Мікрошліфи зразків (х100)
3.1.3 Вплив матеріалу проміжного шару на адгезійні властивості.
Як змінну величину в дослідженні були використані два типи порошку для
нанесення підшару: ПХ20Н80 і ПТЮ-10Н. Підготовка поверхні підкладки всіх
зразків перед напилюванням виконувалася карбідом кремнію чорним марки 54С із
зернистістю F-46.
Випробування на адгезійну міцність показали, що використання підшару з
матеріалу ПТЮ-10Н забезпечує середнє значення 144,2 кг/см2 проти 109,5кг/см2
для підшару ПХ20Н80. Застосування в якості проміжного шару - композиційного
порошку системи Ni-Al (сплав ПТЮ-10Н) може істотно підвищити службові
характеристики ТЗП за рахунок додаткового виділення тепла в плямі напилення.
Максимальний тепловий ефект реакцій досягається в діапазоні температур від
970 К до 1170 К. Ентальпія частинок, що напилюються, при завершенні реакції
може досягати 150-300 кДж/моль, що дозволить підвищити адгезійні та
характеристики ТЗП.
Застосування в якості підшару порошку ПТЮ-10Н дозволяє досягти
рівномірного його розподілу по всій поверхні підкладки, що можна побачити при
порівнянні 2-х мікрошліфів зразків (див. рисунок 3.3).
62
а) підшар ПХ20Н80 б) подслой ПТЮ-10Н
Рисунок 3.3 - Мікрошліфи зразків з підшарами з різних матеріалів (х100)
3.2 Вплив технологічних факторів на якість підготовки вихідної
поверхні
Будь-які включення здатні змінювати адгезійні властивості покриттів. Було
проведено комплекс випробувань зразків, що містять вкраплення після
піскоструминної обробки на режимах: при тиску струменя 0,6МПа, відстань до
оброблюваної поверхні 90 мм, кут атаки ≈ 550, 3 проходи.
Кількість включень адсорбуючого матеріалу розраховували візуально під
мікроскопом. Зразки були опіскоструйні різними матеріалами: електрокорундом
білим зернистістю F-22; електрокорунд білим зернистістю F-30 (рисунок 3.4).
Рисунок 3.4 - Поверхня зразка, що відпіскоструєний електрокорундом білим
зернистістю F-30 (збільшення ≈х25)
63
Якість поверхні після піскоструминної обробки оцінювалося шляхом обробки
результатів за 8 зразками на кожну точку вимірювань (таблиці 3.2 та 3.3). Від
кожної групи відібрали по 1 зразку для дослідження отриманої поверхні на
профілактографі-профілометрі з визначенням параметрів шорсткості поверхні (Sm,
Rа і Rz).
Таблиця 3.2 - Досліджувані параметри шорсткості
Матеріал Електрокорунд білий фракції Електрокорунд білий фракції
F-22 F-30
Параметри Rа Rz Sm Rа Rz Sm
шорсткості
Величина, мкм 13,6 – 16,8 97 - 107 223 - 283 14,6 – 17,0 89 - 99 222 - 282
На зразки, попередньо відпіскоструєні білим електрокорундом фракції F-22 і
F-30, був нанесений ніхромовий підшар, після чого було виконано визначення
адгезійної міцності нанесеного покриття. Результати отриманої адгезійної міцності
представлені у таблиці 3.3.
Таблиця 3.3 – Адгезійна міцність покриття, МПа
Материал Електрокорунд білий фракції Електрокорунд білий фракції
F-22 F-30
Величина 11,84 9,18 11,84 12,65 10,20 8,77 9,59 10,00
адгезії
Среднє 11,38 9,64
значення
Аналіз таблиць 3.3 та 3.4 показує, що адгезійна міцність покриття F-22
перевищує ті ж показники електрокорунду білого фракції F-30.
У ракетній техніці для захисту вогневих стінок камер згоряння від тривалого
впливу високої температури використовуються ерозійностійкі теплозахисні
покриття (ЕТЗП), що мають високу адгезію з матеріалом напилюваної деталі.
При цьому міцність зчеплення покриття з підкладкою залежить від
властивостей шарів на деталі перед покриттям. До них відносяться:
- гранулометричні властивості матеріалів, що використовуються для
підготовки поверхні;
64
- хімічного складу сумішей, що використовуються для напилення проміжних
шарів.
В роботі досліджено вплив технології підготовки поверхні, що створюється
проміжними шарами, на зносостійкість та термічну стійкість покриттів на базі
тугоплавких оксидів ZrO2.
Основними факторами, що визначають властивості оброблюваної поверхні під
покриття, є вид, розмір і форма твердих частинок, а також їх швидкість зіткнення з
поверхнею деталі, витрата частинок на одиницю площі поверхні та кут їх атаки.
Очищення зразків виконувалася піскоструминною обробкою з тиском повітря
0,4; 0,5 і 0,6 МПа при відстані 90 мм від сопла до оброблюваної поверхні і
здійснювалася в два проходи гранулами з карбіду кремнію чорного марки 54 С
фракції F20 (режим 1) і F46 (режим 2). Результати наведено у таблиці 3.4.
З таблиці 3.4 видно, що використання порошку з гранулами великої фракції,
значно збільшує шорсткість поверхні матеріалу деталі, призводить до збільшення
середнього кроку між нерівностями.
Таблиця 3.4 - Вплив режимів очищення поверхні на шорсткість зразків
Режим Тиск Параметри шорсткості, мкм
повітря, Ra Rz Sm
МПа
1 0,4 16÷21 101÷120 240÷330
0,5 16,8÷18,8 99÷111 220÷290
0,6 19,2÷21,1 105÷123 250÷350
2 04 9,8÷10,8 68÷74 150÷170
0,5 10÷11,2 67÷73 170÷190
0,6 9,8÷10,6 64÷75 170÷190
Візуально на мікроскопі «Альтамі» було визначено залишкову кількість
гранул карбіду кремнію на очищеній поверхні: кількість включень на зразку,
обробленому карбідом кремнію фракції F-20, становить від 12,5% до 19,2% площі
поверхні, для фракції F-46 від 2,5% до 3,6%.
Дослідження на скануючому електронному мікроскопі JEOL поверхні
поперечних шліфів дозволило встановити природу і склад включень, наявність
мікропористості, поперечних мікротріщин (рисунок 3.5).
65
а) б)
Рисунок 3.5 – Фотографія мікрошліфів зразків (х100).
а) піскоструминна обробка порошком SiC фракція F46; б) піскоструминна
обробка порошком SiC фракція F20
В результаті встановлено, що при абразивній обробці гранулами великої
фракції кількість мікродефектів збільшується, зростає їх розмір та довжина
(рисунок 3.6).
Рисунок 3.6 ‒ Фрактограма зразка з піскоструминною обробкою порошком
SiC фракція F20 (зйомка у вторинних електронах)
На підставі цього було зроблено висновок, що використання обробки порошку
карбіду кремнію фракції F-20 недоцільно.
Для визначення впливу шорсткості поверхні на адгезійну міцність підкладки з
ніхромовим підшаром, на зразки, очищені карбідом кремнію марки 54С фракції F-
66
46 та F-20, був нанесений ніхромовий підшар та основний захисний
мінералокерамічний шар.
Аналіз отриманих результатів міцності зразків показав, що при очищенні
карбідом кремнію фракції F-20 середня міцність адгезійної становить 10,3Мпа, а
при використанні фракції піску F-46 12,5 МПа.
Отримані результати узгоджуються з довідковими даними, що підтверджують,
що оптимальна адгезія покриття до підкладки досягається, коли шорсткість
поверхні можна порівняти з товщиною розплавлених шарів матеріалу в структурі
покриття.
Вивчено вплив матеріалу проміжного шару на адгезійні характеристики, яке
показало, що використання підшару з матеріалу ПТЮ-10Н забезпечує середнє
значення 14,42 МПа проти 10,95 МПа для підшару ПХ20Н80. Застосування як
проміжний шар композиційного порошку системи Ni-Al (сплав ПТЮ-10Н) може
істотно підвищити службові характеристики ТЗП за рахунок додаткового
виділення тепла в плямі напилення.
В результаті металографічних досліджень встановлено, що адгезія покриття
до основного металу вища, коли є керметний шар. Отримані результати показують,
що застосування карбіду кремнію F-46 позитивно впливає на адгезійні властивості
покриття.
3.3 Експлуатаційні характеристики деталей із покриттям
3.3.1 Вплив співвідношення товщини шарів покриття на міцність зчеплення
із основою.
Вибір оптимальної товщини проміжного шару є одним із напрямків
підвищення міцності зчеплення ТЗП «Кермет» за рахунок збільшення адгезії
підшару та основи. Товщина підшару, що забезпечує найбільше значення
адгезивної міцності, вибрано за результатами дослідних робіт.
Максимальній міцності відповідає товщина підшару від 80 до 100 мкм.
Формування необхідної товщини підшару виконується за рахунок зміни витрати
порошку (Vпп) шляхом зміни напруги, на двигуні (Uдв) дозатора порошку.
67
Результати відпрацювання режимів подано на рисунку3.7.
Рисунок 3.7 – Зміна товщини проміжного шару покриття залежно від
швидкості подачі порошку
Встановлено, що при витраті порошкового матеріалу в діапазоні від 35 до 45
г/хв виходить оптимальна товщина підшару. При цьому дистанція напилення має
становити 90 мм, а швидкість напилення 460 мм2/хв.
Можна припустити, що підвищення міцності адгезії при отриманні мінімально
допустимої товщини підшару пов'язане зі зменшенням мікронапруження у
покритті від напилюваних частинок.
Для знаходження оптимального співвідношення товщини підшару та
керметного шару на міцність зчеплення покриття виконано напилення двох партій
зразків. Товщина ніхрому в першій групі становила приблизно 80 мкм, товщина
керметного шару приблизно 150 мкм (міцність покриття 7,21МПа), друга група:
ніхром приблизно 80 мкм, керметний шар приблизно 110 мкм (міцність зчеплення
10,13 МПа).
Згідно з отриманими результатами робіт, представленими на рисунку 3.8,
найбільші значення міцності покриття відповідають поєднанню товщин
ніхромового підшару від 80 до 90 мкм та керметного шару від 90 до 120 мкм.
68
Рисунок 3.8 – Зміна міцності залежно від товщини покриття
Для отримання оптимальної товщини кермета було підібрано режими подачі
порошку. Підсумки відпрацювання режимів представлені рисунку 3.9. Для
отримання товщини кермета в діапазоні від 90 до 120 мкм необхідно забезпечити
витрату порошку від 50 до 60 г/хв, при швидкості напилення 460 мм2/хв та відстані
від зрізу сопла плазмотрона до 90 мм.
Рисунок 4.14 – Залежність товщини покриття «Кермет» від швидкості подачі
порошку
3.3.2 Вплив електричних властивостей напилення.
Оцінка впливу електричних параметрів напилення ніхромового підшару на
міцність покриття виконувалася на 4 партіях зразків у межах зміни потужності
плазмової дуги від 12,9 до 17,5 кВт. Результати робіт у різних режимах
представлені у таблиці 3.5.
69
Таблиця 3.5 - Вплив режимів напилення ніхромового підшару на міцність
захисного покриття
Група I, А U, В P, кВт σср, МПа
1 група 390 33 12,9 9,59
2 група 320 55 17,6 6,33
3 група 380 44 16,4 7,62
4 група 350 50 17,5 8,10
Можна зробити висновок, що напилення на режимах потужністю 17,5 і 16,4
кВт утворює покриття з низькою або середньою міцністю.
Напилення на максимальній потужності призводить до окислення
ніхромового підшару, про що свідчить темний колір покриття, що визначається
візуально. Вигоряння порошку та його окиснення в плазмі призводить до такого
ефекту.
Напилення ніхрому з потужністю 12,9 кВт забезпечує отримання покриття з
найбільшою міцністю. При цьому ніхромовий підшар виходить світлого кольору,
без слідів окислення.
4.7.3 Вплив гранулометричного складу застосовуваного порошкового
матеріалу підшару на міцність та термостійкість покриття.
Для проведення робіт було визначено три види гранулометричного складу
порошкового матеріалу ніхромового підшару:
1. ПХ20Н80 56-26 ГОСТ 13084-88 (від 0 до 280 мкм);
2. ПХ20Н80 з грануляцією менше 56 мкм;
3. ПХ20Н80 з грануляцією понад 56 мкм.
Склади № 2 та № 3 отримані методом розсіювання ситовим методом порошку
ПХ20Н80 56-26 ГОСТ 13084-88.
В ефективному інтервалі потужності роботи плазмового розпилювача (від 12
до 17 кВт) визначено основні режими (таблиця 3.6) для напилення підшару, що
дозволяють оцінити вплив зміни величини напруги та струму плазмової дуги на
70
властивості покриття. Напилення керметного шару проводилося на потужності 21
кВт на всі групи зразків.
Таблиця 3.6 – Основні режими напилення ніхромового підшару
QAr, QH2, QAr, V подачи
Номер
I, А U, В плазмообр., плазмообр., транспорт., порошка,
зразка
л/хв л/хв л/хв г/хв
1 340 - 360 40 - 45
до заданої
2 380 - 400 30 - 35 28 - 30 7 - 8 30 - 64
напруги
3 340 А 50 В
Напилення ніхромового підшару здійснено з товщиною приблизно 100 мкм,
керметного шару приблизно 130 мкм.
Результати напилення представлені у таблиці 3.7.
Таблиця 3.7 – Значення адгезійної міцності залежно від режимів напилення
ніхрому
Група
Порошок NiCr Режими σ
зразків ср, МПа
1 340-360 А; 40-45 В 9,83
ПХ20Н80 56-26
2 380-400 А; 30-35 В 9,92
ГОСТ 13084-88
3 340 А; 50 В 10,61
4 ПХ20Н80 340-360 А; 40-45 В 10,29
з грануляцією
5 більше 56 мкм 380-400 А; 30-35 В 1045
6 ПХ20Н80 340-360 А; 40-45 В 9,30
з грануляцією
7 менше 56 мкм 380-400 А; 30-35 В 10,45
Подані у таблиці 3.7 групи порошку ніхрому, що мають різний
гранулометричний склад для напилення проміжного шару, не показали значної
переваги використання порошків підшару з грануляцією, що відрізняється від
штатної при однакових режимах роботи.
71
Міцність руйнування на отриманих зразках відбувається по лінії зчеплення
основного матеріалу з проміжним ніхромовим шаром, з незначними залишками
ніхрому на поверхні зразка (див. рисунок 2.10, б).
Термостійкість оцінювалася на покриттях, одержаних із застосуванням
стандартної грануляції порошку. Для перевірки термостійкості вибрано режими:
- №1 J – 340 А, U – 50 В;
- №2 J – 380 – 400 А; U – 30 – 35 В.
Зразки для термостійкості виготовляються розміром 70×70×7 мм. На відстані
0,5 мм від напилюваної поверхні встановлюється термопара.
Результати випробувань у таблиці 3.8.
Таблиця 3.8 – Показники термостійкості за різних режимів напилення ніхрому
ср
Група σ , Термостійкість,
Порошок NiCr Режими напилення
зразків МПа циклів
1 ПХ20Н80 56-26 340 А; 50 В 8,49 8; 9; 11
2 ГОСТ 13084-88 380 – 400 А, 30 – 35 В 10,32 12; 12; 12
Видно, що потужність плазмової дуги впливає на міцність з'єднання підшару
з підкладкою. Робота плазмотрона на мінімальній напрузі забезпечує отримання
кращих показників за міцністю та термостійкістю захисного покриття.
3.4 Способи та пристрої для нанесення покриттів
Спосіб ерозійно-променевого зміцнення здійснюється з електроерозійним
нанесенням електродом-інструментом на поверхню деталі гранул зносостійкого
сплаву, з використанням мікрочастинок порошку, що подаються струменем газу,
при променевому нагріванні та оплавленні шару порошку. При цьому
мікрочастинки порошку вибирають із в'язкого матеріалу і наносять шаром, з
товщиною не більше розмірів гранул зносостійкого сплаву, що наноситься
електродом-інструментом. Положення осей електрода-інструменту, променя
джерела променевої енергії поєднують у зоні оплавлення мікрочастинок порошку,
де вимірюється температура закінчення оплавлення мікрочастинок і за цим
72
сигналом вимірюють швидкість переміщення електрода-інструменту та променя
джерела нагріву. Кількість поданих мікрочастинок порошку регулюють
вимірюванням тиску газу, що формує променеве нагрівання листа обробки, після
чого надлишки мікрочастинок направляють у збірник під кутом, що забезпечує
його збереження.
Пристрій для використання способу містить корпус, диференціальний датчик
температури, сопло для подачі в зону зміцнення мікрочастинок порошку,
технологічний лазер, ємність з мікропорошком. При цьому електрод-інструмент
для зміцнення електроерозійного зміцнення і сопло для подачі мікрочастинок
порошку і променя енергії містить на корпусі вузли повороту для налаштування
точки збігу осей електрода-інструменту, сопла і диференціального датчика
температури на поверхні мікрочастинок порошку в зоні його оплавлення. Сопло
пов'язане з регулятором тиску подачі мікрочастинок через датчик витрати порошку
на зміцнювану поверхню, а на виході із зони зміцнення деталі під кутом до вектора
подачі мікрочастинок порошку встановлений відбивач з в'язкого матеріалу,
заглиблений у збірник на величину, що виключає втрати мікрочастинок порошку.
Пристрій для використання способу містить корпус, диференціальний датчик
температури, сопло для подачі в зону зміцнення мікрочастинок порошку,
технологічний лазер, ємність з мікропорошком і відрізняється тим, що електрод-
інструмент для зміцнення електроерозійного зміцнення і сопло для подачі
мікрочастинок порошку і променя енергії містить на корпусі вузли повороту для
налаштування точки збігу осей електрода-інструменту, сопла і диференціального
датчика температури на поверхні мікрочастинок порошку в зоні його оплавлення,
при цьому сопло пов'язане з регулятором тиску подачі мікрочастинок через датчик
витрати порошку на зміцнювану поверхню, а на виході із зони зміцнення деталі під
кутом до вектора подачі мікрочастинок порошку встановлений відбивач з в'язкого
матеріалу, поглиблений у збірник на величину, що виключає втрати мікрочастинок
порошку.
На рисунках 3.10 та 3.11 наведено пояснення до способу та пристрою.
73
Рисунок 3.10 ‒ Схема виконання зміцнення та елементи пристрою
Сопло 2, електрод-інструмент 4, датчик 5 мають в корпусі 1 вузли повороту 7;
8; 9 для налаштування осей сопла 2, електрода-інструменту 4 і датчика 5 на
зміцнюючій поверхні деталі 6. До електроду-інструменту 4 і деталі 6 підключений
електроерозійний генератор імпульсів 10. До сопла 2 і деталі 6 підключено джерело
променевої енергії 11 (наприклад, плазмотрон, технологічний лазер).
Рисунок 3.11 - Положення осей сопла, електрода-інструменту та
диференційованого датчика температури
74
На рисунку 3.11 показано положення осей сопла, електрода-інструменту та
диференційованого датчика температури при отриманні зміцненого зносостійкого
поверхневого шару деталі.
При електроерозійному зміцненні формуються гранули 12 (рисунок 3.11), які
покривають на висоту гранул 12 шаром мікрочастинок порошку 13, після чого
утворюється оплавлений поверхневий шар 14. Для одночасної дії всіх етапів
зміцнення необхідно налаштовувати пристрій так, щоб осі 15 сопла 2, 16 електрода-
інструменту 4 і вісь 17 датчика 5 поєдналися в точці оплавлення мікрочастинок 13
порошку на поверхні деталі 6.
Швидкість переміщення корпусу 1 з соплом, електродом-інструментом 4 та
датчиком 5 змінюється регулятором 18.
Мікрочастинки 13 порошку після проходження над деталлю 6 ударяються в
відбивач 19 і під кутом α переміщуються до збірника 20 мікрочастинок 13, які
проходять через датчик 21 витрати мікрочастинок регулятора 22 тиску газу у
форсунці 2 і надходять у зону зміцнення деталі 6.
Спосіб здійснюють наступним чином: підбирають твердий зносостійкий
матеріал (наприклад, твердий сплав) для електрода інструменту 4, підбирають
склад газу (наприклад, аргону) і встановлюють розміри гранул 12 при
рекомендованих режимах електроерозійного зміцнення. Вибирають марку та
розмір мікрочастинок 13 порошку (наприклад, нікель, що має високу в'язкість). При
виборі мікрочастинок 13 слід вибирати їхню величину менше порівняно з
товщиною шару 14. Поєднання твердих гранул і в'язких мікропорошків
забезпечують мінімальні коефіцієнти тертя деталей і підвищують їх зносостійкість.
Після цього налаштовують датчик 21 і регулятор 22 тиск газу Pr (3) при якому
мікрочастинки 13 повністю заповнюють простір між гранулами 12, але не
закривають їх (рисунок 3.11). Налаштовують положення осей 15 сопла 2, 16
електрода-інструменту 4 і 17 датчика 5 шляхом повороту цих деталей відносно осей
7; 8; 9 (рисунок 3.11). Включають регулятор 18 переміщення корпусу 1 з соплом 2
електродом-інструментом 4 (Vе) і датчиком 5. Підключають генератор імпульсів
75
10 для електроерозійного зміцнення, джерело променевої енергії 11. При
необхідності коригують показання датчиків 5, 21.
Повертають відбивач 19 в положення, при якому кут забезпечує переміщення
всіх зайвих мікрочастинок 13 у збірник 20, для чого поглиблюють нижню частину
відбивача 19 у збірник 20 до виключення інерційного виносу мікрочастинок 13
порошку зі збірника 20.
Наявність одночасного нагрівання гранул 12 мікрочастинок 13 порошку
забезпечує мінімальні витрати енергії на процес без істотного охолодження шару в
період його утворення, виключає необхідність підігріву деталі перед впливом
променя, а виключення перестановки деталі 6 знижує час обробки.
Висновок до розділу 3
1. Встановлено взаємозв'язки між підготовкою поверхні та
застосовуваними проміжними шарами на зносостійкість та термічну стійкість
одержаних покриттів на основі тугоплавких оксидів ZrO2.
2. Показано, що використання карбіду кремнію дрібнішої фракції F-46
забезпечує збільшення адгезійної міцності покриття за рахунок отримання
найбільш оптимальної шорсткості поверхні та зменшення кількості включень в
основному матеріалі.
3. Доведено, що застосування в якості проміжного шару матеріалу з
терморегулюючого сплаву типу ПТЮ-10Н забезпечує підвищення рівня відривної
міцності керметного покриття.
4. Обґрунтовано вибір режимних показників переміщення сопла
плазмотрону, раціональної витрати матеріалів покриття, розмірів гранул, величини
припуску на полірування перехідних ділянок покриття.
5. При розробці режимів враховані особливості перебігу розплавленого
металу підшару покриття на формування технологічних показників процесу
нанесення двошарового покриття, зовнішній шар яких містить мінералокерамічні
гранули.
76
Розділ 4. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях
4.1 Вимоги безпеки при плазмовій обробці металів
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.
При розробці технологічних процесів плазмової обробки металів слід
передбачати:
− механізацію та автоматизацію процесів;
77
− 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.
При обробці великогабаритних виробів повинні застосовуватися
технологічні режими, що виключають деформацію виробів, яка може служити
причиною травм.
78
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.
Стіни і стелі виробничих приміщень, де виконується плазмова обробка,
повинні мати звукопоглинаюче облицювання із захисним покриттям з негорючого
перфорованого матеріалу, що поглинає ультрафіолетове випромінювання.
79
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.
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.
80
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.
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.
81
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.
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.).
82
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.
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
83
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;
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,
84
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.
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
85
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 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.
86
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 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,
87
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 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;
88
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;
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;
89
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 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.
90
Загальні висновки
Розроблено та освоєно в промисловості технологію плазмового нанесення та
чистової обробки багатошарових теплозахисних ерозійностійких якісних покриттів
з мінералокерамічними гранулами. Технологія побудована на науково
обґрунтованих позитивних результатах технологічних досліджень, створенні
нових способів та пристроїв для нанесення плазмового покриття та на результатах
вогневих випробувань виробів при багаторазових термічних ударах, що виникають
у період повторних запусків теплових двигунів.
Отримані результати дозволяють зробити такі висновки:
1. Встановлено вимоги до вихідної поверхні деталей під покриття, де
шорсткість Rz не повинна перевищувати товщини підшару та призначатися в
межах від 50 до 60 мкм, що забезпечує необхідну адгезійну міцність
багатошарового покриття в умовах багаторазових теплових ударів.
2. Для зниження рівня концентрації напружень в поверхні заготовки
доцільно використання струминного методу обробки гранулами з карбіду кремнію
чорного марки 54С при тиску 0,5 МПа в 2 проходи, що забезпечує втомну міцність
деталей при багаторазових навантаженнях в процесі експлуатації і підвищує
збереження працездатності покриття при багаторазових запусках виробу.
3. Механізм формування шорсткості поверхні покриття, коли вперше
обгрунтовано підвищення висоти нерівностей, що спостерігається, за наявності в
поверхневому шарі гранул, яке можна розглядати як результат впливу капілярних
явищ при протіканні неньютонівських рідин, для яких має місце зниження межі
меніска у вузькому каналі між гранулами.
4. Обґрунтовано призначення припуску на локальне полірування
проблемних ділянок вогневого тракту з урахуванням корекції рівня підшару у
покритті, що дозволило обмежити цю величину (залежно від складу шарів) 10-15
мкм та зберегти ерозійну та адгезійну міцність покриття.
5. Технологічні режими, способи та пристрої для плазмового нанесення
багатошарових покриттів забезпечують стабільність їх експлуатаційних показників
91
на весь ресурсний термін експлуатації виробів. Це дозволяє створювати двигуни
багаторазового запуску для використання в нових поколіннях літальних апаратів,
де потрібно досягти 20 штатних запусків, а в перспективних двигунах косічних
апаратів забезпечити можливість підвищення цього показника до 50.
6. Встановлено, що раціональними режимами плазмового нанесення
підшару захисного покриття є: напруга 35+2, струм плазмової дуги 380+20, що
забезпечує задану якість покриття в діапазоні значень:
- товщина підшару - від 60 мкм до 70 мкм,
- товщина шару з мінералокерамічними гранулами від 100 до 180 мкм.
7. Аналіз ефективності використання товстих багатошарових покриттів, що
містять мінеролокерамічні гранули, на прикладах типових виробів транспортного
машинобудування довів перспективність застосування запропонованих способів та
розроблених технологічних процесів у наукомістких виробах нових поколінь
техніки.
92
Список використаної літератури
1. Вігіліанська Н. В., Філоненко Д. В., Ющенко А. О., Senderowski C., Grivel
J.-C. Thermal spraying of coatings, containing Cr2AlC MAX phase (Review) // The
Paton Welding Journal. – 2024. – No. 3. – P. 24–32. – DOI: 10.37434/tpwj2024.03.04.
2. Борисов Ю. С., Вігіліанська Н. В., Коломицев М. В., Янцевич К. В.,
Бурлаченко О. М., Цимбаліста Т. В. Formation of composite coatings by the method of
supersonic plasma spraying of powders based on TiAl intermetallic with non-metallic
refractory compounds SiC and Si3N4 // The Paton Welding Journal. – 2022. – No. 6. –
P. 12–20. – DOI: 10.37434/tpwj2022.06.02.
3. Цимбаліста Т. В. Application of thermal barrier coatings for internal
combustion engines (Review) // The Paton Welding Journal. – 2012. – No. 6.
4. Пащенко В. М. Specialized plasma devices for producing gradient coatings by
plasma-powder spraying // The Paton Welding Journal. – 2022. – No. 10. – DOI:
10.37434/tpwj2022.10.07.
5. Строгонов Д. В. Отримання сферичних гранул і покриттів при плазмово-
дуговому розпиленні струмопровідних дротових матеріалів : дис. ... д-ра філософії
: 132 Матеріалознавство. – Київ : Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН
України, 2023.
6. Степанович О. О. Дослідження якісних показників покриттів з
використанням інтерметалідів системи Fe-Al при плазмовому напиленні :
магістерська дис. : 131 Матеріалознавство. – Київ, 2018. – 85 с.
7. Мальований І. І. Вплив технологічних параметрів надзвукового
плазмового напилення на структуру та властивості покриттів на основі титану :
магістерська дис. – Київ, 2021.
8. Малюга В. Ю. Зміцнення штоку бурового насосу плазмовим напиленням :
магістерська дис. – Київ, 2018.
9. Дячук Ю. М. Розробка установки для нанесення покриття з
альтернативним джерелом енергії : магістерська дис. – Київ, 2024.
93
10. Mahade S., Curry N., Björklund S., et al. Erosion Performance of Atmospheric
Plasma Sprayed Thermal Barrier Coatings with Diverse Porosity Levels // Coatings. –
2021. – Vol. 11, No. 1. – Art. 86. – DOI: 10.3390/coatings11010086.
11. Vaßen R., Jarligo M. O., Steinke T., Mack D. E., Stöver D. A Perspective on
Thermally Sprayed Thermal Barrier Coatings: Current Status and Trends // Journal of
Thermal Spray Technology. – 2022. – Vol. 31. – P. 685–698. – DOI: 10.1007/s11666-
022-01330-2.
12. Prashar G., Vasudev H., Thakur L. A comprehensive review on the hot
corrosion and erosion performance of thermal barrier coatings // Protection of Metals and
Physical Chemistry of Surfaces. – 2023. – Vol. 59, No. 3. – P. 461–492. – DOI:
10.1134/S2070205122060132.
13. Wang Y., Cui S. Y., Yu Q. M., et al. The effect of pore structure on the erosion
resistance of air plasma sprayed thermal barrier coatings on finite element simulation //
Scientific Reports. – 2025. – Vol. 15. – Art. 26032. – DOI: 10.1038/s41598-025-11612-
8.
14. Łatka L. Thermal Barrier Coatings Manufactured by Suspension Plasma
Spraying - A Review // Advances in Materials Science. – 2018. – Vol. 18, No. 3. – P. 95–
117. – DOI: 10.1515/adms-2017-0044.
15. Lima R. S. Perspectives on Thermal Gradients in Porous ZrO2-7–8 wt.% Y2O3
(YSZ) Thermal Barrier Coatings Manufactured by Air Plasma Spray // Coatings. – 2020.
– Vol. 10, No. 9. – Art. 812. – DOI: 10.3390/coatings10090812.
16. Nicholls J. R., Deakin M. J., Rickerby D. S. A comparison between the erosion
behaviour of thermal spray and electron beam physical vapour deposition thermal barrier
coatings // Wear. – 1999. – Vol. 233–235. – P. 352–361. – DOI: 10.1016/S0043-
1648(99)00214-8.
17. Guo H., Kuroda S., Murakami H. Microstructures and Properties of Plasma-
Sprayed Segmented Thermal Barrier Coatings // Journal of the American Ceramic
Society. – 2006. – Vol. 89. – P. 1432–1439. – DOI: 10.1111/j.1551-2916.2005.00912.x.
94
18. Vaßen R., Guo H., Szulc M., Stöver D. Manufacture and Properties of
Segmented Thermal Barrier Coatings // Thermal Spray 2005: Proceedings of the
International Thermal Spray Conference. – 2005. – P. 37–45.
19. Mauer G., Vassen R., Stöver D. Plasma spraying porous thermal barrier
coatings with high deposition efficiency and thermal insulation capability // Surface and
Coatings Technology. – 2022.
20. Presby M. J., et al. High-Temperature Solid Particle Erosion of Environmental
and Thermal Barrier Coatings: A Review // Coatings. – 2023. – Vol. 13, No. 5. – Art.
902.
21. Zhang F., Yan S., Li C., et al. Synthesis and characterization of MAX phase
Cr2AlC based composite coatings by plasma spraying and post annealing // Journal of
the European Ceramic Society. – 2019. – Vol. 39, No. 16. – P. 5132–5139. – DOI:
10.1016/j.jeurceramsoc.2019.08.039.
22. Vigilianska N., Iantsevitch C., Tsymbalista T., et al. Formation of coatings
containing Cr2AlC MAX phase during plasma spraying of mixture of Cr3C2 + Al
powders // Coatings. – 2024. – Vol. 14, No. 12. – Art. 1584. – DOI:
10.3390/coatings14121584.
23. Gonzalez-Julian J., Mauer G., Sebold D., et al. Cr2AlC MAX phase as bond
coat for thermal barrier coatings // Journal of the European Ceramic Society. – 2020.
24. Padture N. P., Gell M., Jordan E. H. Thermal barrier coatings for gas-turbine
engine applications // Science. – 2002. – Vol. 296. – P. 280–284. – DOI:
10.1126/science.1068609.
25. Clarke D. R., Oechsner M., Padture N. P. Thermal-barrier coatings for more
efficient gas-turbine engines // MRS Bulletin. – 2012. – Vol. 37. – P. 891–898. – DOI:
10.1557/mrs.2012.232.
26. Curry N., et al. Erosion performance of suspension plasma spray thermal barrier
coatings under high temperature burner rig test conditions // Materials and Design. –
2022.
95
27. Toma F.-L., Berger L.-M., Scheitz S., et al. Comparative study of the electrical
and mechanical properties of thermally sprayed ceramic coatings // Journal of Thermal
Spray Technology. – 2011.
28. Fauchais P., Heberlein J. V. R., Boulos M. I. Thermal Spray Fundamentals:
From Powder to Part. – New York : Springer, 2014. – 1566 p. – DOI: 10.1007/978-0-
387-68991-3.
29. Pawlowski L. The Science and Engineering of Thermal Spray Coatings. 2nd
ed. – Chichester : John Wiley & Sons, 2008. – 648 p.
30. Davis J. R. Handbook of Thermal Spray Technology. – Materials Park, OH :
ASM International, 2004. – 338 p.
31. ASM Handbook. Vol. 5A. Thermal Spray Technology / ed. by R. C. Tucker Jr.
– Materials Park, OH : ASM International, 2013.
32. Tucker R. C. Thermal Spray Coatings // ASM Handbook. Vol. 5. Surface
Engineering. – Materials Park, OH : ASM International, 1994.
33. Bai Y., Fan W. Review of suspension and solution precursor plasma sprayed
thermal barrier coatings // Ceramics International. – 2016. – Vol. 42. – P. 14299–14312.
34. Vassen R., Cao X., Tietz F., Basu D., Stöver D. Zirconates as new materials for
thermal barrier coatings // Journal of the American Ceramic Society. – 2000. – Vol. 83. –
P. 2023–2028.
35. Levi C. G. Emerging materials and processes for thermal barrier systems //
Current Opinion in Solid State and Materials Science. – 2004. – Vol. 8. – P. 77–91.
36. Evans A. G., Mumm D. R., Hutchinson J. W., et al. Mechanisms controlling
the durability of thermal barrier coatings // Progress in Materials Science. – 2001. – Vol.
46. – P. 505–553.
37. Miller R. A. Thermal barrier coatings for aircraft engines: history and directions
// Journal of Thermal Spray Technology. – 1997. – Vol. 6. – P. 35–42.
38. Bose S. High Temperature Coatings. 2nd ed. – Amsterdam : Butterworth-
Heinemann, 2017.
96
39. Bose S. Thermal Barrier Coatings. – Oxford : Elsevier, 2007.
40. Gupta M. Design of Thermal Barrier Coatings: A Modeling Approach. – Cham
: Springer, 2015.
41. Zhu D., Miller R. A. Thermal conductivity and elastic modulus evolution of
thermal barrier coatings under high heat flux conditions // Journal of Thermal Spray
Technology. – 2000.
42. Karlsson A. M., Levi C. G., Evans A. G. A model study of displacement
instabilities during cyclic thermal loading of thermal barrier systems // Acta Materialia. –
2002.
43. Schulz U., Fritscher K., Peters M. Erosion behaviour of various thermal barrier
coatings under elevated temperature conditions // Surface and Coatings Technology. –
2003.
44. Sosnowy P., Góral M., Kotowski S., et al. The influence of temperature on
erosion resistance of carbide coatings deposited by APS method // Solid State
Phenomena. – 2015. – Vol. 227. – P. 251–254. – DOI:
10.4028/www.scientific.net/SSP.227.251.
45. Toscano J., Vaßen R., Gil A., et al. Parameters affecting TGO growth and
adherence on MCrAlY bond coats for TBCs // Surface and Coatings Technology. – 2006.
– Vol. 201. – P. 3906–3910.
46. Cernuschi F., Bison P. Thermophysical properties and thermal characterization
of plasma-sprayed thermal barrier coatings // Journal of the European Ceramic Society. –
2011.
47. Rampon R., Bernard B., Romand M., et al. Suspension plasma sprayed YSZ
thermal barrier coatings: microstructure, porosity and thermal properties // Surface and
Coatings Technology. – 2015.
48. ASTM C633-13(2021). Standard Test Method for Adhesion or Cohesion
Strength of Thermal Spray Coatings. – West Conshohocken, PA : ASTM International,
2021.
97
49. ISO 14916:2017. Thermal spraying – Determination of tensile adhesive
strength. – Geneva : ISO, 2017.
50. ISO 14917:2017. Thermal spraying – Terminology, classification. – Geneva :
ISO, 2017.
51. ISO 14918:2018. Thermal spraying – Qualification testing of thermal sprayers.
– Geneva : ISO, 2018.
52. ISO 14923:2003. Thermal spraying – Characterization and testing of thermally
sprayed coatings. – Geneva : ISO, 2003.
53. ISO 14924:2005. Thermal spraying – Post-treatment and finishing of thermally
sprayed coatings. – Geneva : ISO, 2005.
54. ISO 12670:2011. Thermal spraying – Components with thermally sprayed
coatings – Technical supply conditions. – Geneva : ISO, 2011.
55. ISO 12671:2021. Thermal spraying – Thermally sprayed coatings – Symbolic
representation on drawings. – Geneva : ISO, 2021.
56. ISO 13123:2011. Metallic and other inorganic coatings – Test method of cyclic
heating for thermal-barrier coatings under temperature gradient. – Geneva : ISO, 2011.
57. ISO 14232-1:2017. Thermal spraying – Powders – Part 1: Characterization and
technical supply conditions. – Geneva : ISO, 2017.
58. ISO 17834:2003. Thermal spraying – Coatings for protection against corrosion
and oxidation at elevated temperatures. – Geneva : ISO, 2003.
59. ДСТУ 3008:2015. Звіти у сфері науки і техніки. Структура та правила
оформлення. – Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2016.
60. ДСТУ 8302:2015. Бібліографічне посилання. Загальні положення та
правила складання. – Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2016.
61. Morelli S., Rinaldi A., Bolelli G., et al. CMAS corrosion of YSZ thermal barrier
coatings obtained by plasma spraying: a review of materials and architectures // Surface
and Coatings Technology. – 2020.
98
62. Mahade S., Curry N., Björklund S., et al. Relationship between porosity
descriptors and erosion mechanisms in APS thermal barrier coatings // Journal of Thermal
Spray Technology. – 2022.
63. Gryshchenko O. P., Borysov Yu. S., Tsymbalista T. V., et al. Nanostructured
intermetallic coatings produced by plasma spraying of mechanochemically synthesized
powders // The Paton Welding Journal. – 2023. – No. 10.
64. Lobanov L. M., Borysov Yu. S., Vihilianska N. V., et al. Corrosion resistance
and service life prediction of plasma coatings based on TiAl intermetallics with ceramic
additions // The Paton Welding Journal. – 2022. – No. 7.
65. Методичні рекомендації до підготовки, написання та захисту
кваліфікаційної роботи для здобувачів освітнього рівня «магістр» за спеціальністю
131 - «Прикладна механіка», освітні програми «Технології машинобудування» та
«Обробка металів за спецтехнологіями» усіх форм навчання [Електроне видання]
/ Уклад.: Г.В. Канашевич, О.О. Коваленко, Є.В. Хижняк; М-во освіти і науки
України, Черкас. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ, 2023