Введение к работе
-2-
Актуальность темы. Многие рабочие параметры изделий авиационной техники определяются состоянием поверхностного слоя, поэтому использование конструкционных материалов дефицитных и дорогих во всем объеме изделия нецелесообразно, а в некоторых случаях невозможно. Одним из путей решения данной проблемы является нанесение специальных покрытий на конструкционные материалы.
В конструкциях роторно-поршневых двигателей (РПД) малой мощности широко используют алюминиевые сплавы, которые обеспечивают высокую теплопроводность, коррозионную стойкость и минимальный вес основных корпусных деталей. Однако, алюминиевые сплавы имеют низкие триботехнические характеристики, поэтому на трущихся поверхностях различных деталей двигателя применяют защитные износостойкие покрытия.
Известны работы, в которых для корпусных деталей РПД было разработано газотермическое покрытие из порошка карбида титана, плакированного никелемлі его смесей с порошком НА67. Замена применяемого для этих целей за рубежом гальванического покрытия Ni-SiC позволила снизить трудоемкость процесса, ликвидировать токсичность производства, уменьшить площадь под оборудование и его стоимость.
Дальнейшее повышение эксплуатационных характеристик разработанного покрытия возможно за счет уточнения состава и усовершенствования технологии напыления.
Цель работы. Совершенствование технологии плазменного напыления и состава износостойкого покрытия на основе карбида титана, плакированного никелем, с целью повышения эксплуатационных характеристик РПД.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следмощне задачи:
- разработать математическую модель определения температур в систем
покрытие-основа при плазменном напылении с учетом процесса наращивани
покрытия, периодичности перемещения плазмотрона на поверхности, а такж
корректного учета влияния передачи тепла в напыляемой системе;
провести расчетные и экспериментальные исследования распределена температур в системе покрытие-основа;
выбрать оптимальный состав покрытия с учетом материала трущей» ответной пары;
изучить влияние параметров режима напыления на свойства покрытий і основе карбида титана, плакированного никелем, с использованием методі математического планирования эксперимента;
исследовать основные эксплуатационные характеристики покрытий зависимости от параметров режима напыления;
разработать технологию нанесения покрытий из карбида титаї плакированного никелем, на детали роторно-поршневого двигателя внедрить ее в производство.
Научная новизна. Предложена математическая модель определи температур в системе покрытие-основа с учетом процесса наращивания покрыт периодичности перемещения плазмотрона на поверхности, а также корректн учета влияния передачи тепла в напыляемой системе, что позволило определ диапазон регулирования основных параметров режима напыления. Проведе расчетные и экспериментальные исследования распределения температур системе покрытие-основа и экспериментально подтверждена достовернс предложенной модели. Исследовано влияние технологических факторов распределение температур в системе покрытие-основа.
Выбран оптимальный по износостойкости состав композициош материала для напыления на статор роторно-поршневого двигателя с уче износа материала трущейся ответной пары. Изучено влияние параметров реж
-4-генерации аргоно-водородной плазменной струи на физико-механические и эксплуатационные характеристики композиционного покрытия и получены уравнения регрессии, описывающие характер установленных зависимостей. Проведен анализ работоспособности покрытия, полученного по разработанной технологии в составе роторно-поршневого двигателя.
Практическая ценность. Разработана методика расчета температур в системе покрытие-основа. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования по оценке температур, программа расчета на ЭВМ могут быть рекомендованы для использования их в инженерной практике плазменного напыления, что позволит снизить трудоемкость определения оптимальных режимов напыления покрытий. Совершенствование технологии плазменного напыления композиционного покрытия на основе карбида титана, плакированного никелем, и выбор оптимального состава покрытия в соответствии с материалом ответной трущейся пары позволили обеспечить повышение эксплуатационных характеристик роторно-поршневых двигателей.
Полученные данные о зависимости свойств покрытия от дисперсности напыляемого порошка карбида титана, плакированного никелем, позволили обосновать требования к гранулометрическому составу напыляемого материала.
Результаты исследования физико-механических и эксплуатационных характеристик композиционного износостойкого покрытия в зависимости от параметров процесса плазменного напыления позволили расширить область применения выполненных разработок применительно к другим условиям эксплуатации.
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены на ОАО «Моторостроитель», что подтверждено актом внедрения, приложенным к диссертации.
-5-Апробация работы. Основные результаты работы докладывались і
международных конференциях: Самара (1992г.), Китай (1994г.), на Всероссинскс
научно-технической конференции по двигателестроению (1996г.), на совещавд
по температуроустойчивым покрытиям Санкт-Петербург (1997г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных статей.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введени
пяти глав, основных выводов и приложений, изложена на страниц