Введение к работе
Актуальность темы. Ежегодные потери металла от коррозии составляют порядка 10%. Эффективный, но еще недостаточно используемый в Украине способ повышения срока службы металлопроката и труб - защита их различными металлическими покрытиями. Большой интерес представляет способ "холодпого" газодинамического напыления, который заключается в разгоне частиц порошка высокоскоростной газовой струей и формировании покрытая при их взаимодействии с напыляемой поверхностью. Важными преимуществами способа является отсутствие высокотемпературных струй, что позволяет наносить покрытия в широком диапазоне толщин, в том числе из легкоплавких материалов, а также достаточно высокая производительность и безопасность технологического процесса. Характерной особенностью способа газодинамического напыления является то, что частицы разгоняются в потоке холодного или слабоподогретого газа, поэтому, образование прочного сцепления на контакте с основой возможно только за счет пластической деформащги и разогрева частиц при удяре. Актуальной задачей является исследование контактного взамодейст-вия частиц с основой и определение оптимальных параметров процесса газодинамического напыления.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Работа выполнялась в соответствии с проіраммой № 21 (на 1992—1995гг.) и координационным планом № 17 (на 1997—1999гг.) Министерства образования Украины.
Цель и задачи исследования. Разработка рациональных параметров технологии нанесения металлических покрытий способом газодинамического напыления на базе математического моделирования соударения частиц порошка с основой и создания программы расчета технологических параметров процесса напыления.
Научная новизна полученных результатов. Разработана математическая модель определения характеристик напряженно-деформированного состояния частицы при ударе об основу с применением пакета конечноэлементных программ IMPACT и с учетом влияния деформационного разогрева и реологических свойств материала при высоких скоростях деформации. Определены зависимости температуры на контакте частица-основа, продолжительности деформирования и формоизменения частиц при ударе о жесткую основу от размерен и свойств материала частиц, а также скорости и температуры частиц перед ударом.
Разработана общая математическая модель процесса газодинамического напыления металлических порошков, учитывающая особенности силового взаимодействия частиц порошка с основой при ударе.
Получены экспериментальные данные о влиянии режимов процесса нане-
сения покрытия на прочность сцепления, пористость, производительность процесса, а также сведения о коррозионной стойкости покрытий и о влиянии последующей прокатки образцов с покрытием на его свойства.
Практическое значение полученных результатов. Разработан алгоритм и программа расчета параметров процесса газодинамического напыления металлических порошков, позволяющие определять рациональные технологические параметры нанесения покрытий на металлическую основу. Теоретически установлены взаимные зависимости технологических параметров газодинамического напыления и их влияние на прочность сцепления покрытия с основой.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволили определить рациональные параметры технологии процесса нанесения алюминиевых покрытий на наружную поверхность стальных труб.
Результаты работы использованы при проектировании НЛП "Прецизион-труб-Юг" технологии и опытного образца оборудования для нанесения защитных покрытий на наружную поверхность труб способом газодинамического напыления для участка напыления покрытий цеха 5 Никопольского Южнотрубного завода.
Личный вклад соискателя. Все результаты, составляющие основное содержание диссертационной работы, были получены автором самостоятельно, в частности те, которые составляют общие выводы и научную новизну.
Апробация результатов диссертации. Материалы работы доложены и обсуждены на: Первой международной конференции "Конструкційні та функціональні матеріали" (г. Львов, "Львівська політехніка", 1993г.), научно-технической конференции "Теория и технология процессов пластической деформации - 96" (г. Москва, МИСиС, 1996г.), научной конференции "Наука і освіта" (г.Киев, АНВШ Украины, 1997г.); научных семинарах кафедры обработки металлов давлением Государственной металлургической академии Украины (Днепропетровск, 1994, 1996, 1998 гг.). Комплексная научная работа "Развитие научных основ и разработка технологических процессов получения легированных металлических порошков и нанесения защитных покрытий способом газодинамического напыления" авторов П.Н.Острика, В.Н.Данченко, А.Н.Головко, в которую вошли разработки, представленные в диссертационной работе, в 1997 г. получила награду Ярослава Мудрого АНВШ Украины.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 10 опубликованных в печати работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованных источников, 5 приложений. Полный объем диссертации 204 страницы, из них 176 стр. текста, включая 60 иллюстраций и 20 таблиц, список использованных источников из 124 наименований и 17 стр. приложений.