Введение к работе
Актуальность темы. Проблемы повышения качества напыленных покрытий шются приоритетными во многих областях техники, включая создание более со-шенных конструкций летательных аппаратов (ЛА).
Применяемые в настоящее время в авиации и ракетостроении плазменнона-ленные теплозащитные, отражающие и электроизоляционные покрытия не в шой мере удовлетворяют современным требованиям по физико-механическим йствам и структуре, значительно уступают своим компактным аналогам по экс-'атационным характеристикам и надежности. Вследствие этого область исполь-ания таких покрытий в различных системах ЛА несколько снижается.
Вместе с тем, существующая потребность производства в применении по-ітий, обладающих свойствами специального назначения (экранирующие, погло-ощие, резистивные), вызывает необходимость дальнейшего развития и совер-їствования данного метода напыления. В связи с этим, проблема формирования змеиных покрытий с более высокими эксплуатационными характеристиками яется весьма актуальной.
К одному из перспективных направлений в области решения проблемы чшения свойств и повышения эксплуатационных характеристик формируемых рытий следует отнести возможность изменения термической активности осаж-мых частиц в пятне при увеличении их плотности за счет компактирования уи. Проводимые в этой области исследования носят ограниченный характер, а меняемое оборудование пока не обеспечивает необходимую плотность потока гиц в струе и стабильности параметров процесса.
Настоящая работа выполнялась в соответствии с "Отраслевым планом вне-ния новой техники ГП "Красноярский машиностроительный завод", НПО "При-іная механика", планом научных исследований САА.
Целью работы является повышение уровня эксплуатационных характери-< плазменных металлокерамических и оксидных покрытий в технологии произ-:тва ЛА за счет компактирования струи напыляемых частиц.
Задачи исследований:
- изучить влияние компактности струи напыляемых частиц на тепловое со-іние покрытий. Разработать метод расчета температурного поля в объеме по-тия и выявить основные технологические параметры, влияющие на процесс модействия осаждаемых частиц;
исследовать и развить метод оценки удельного распределения (коэффици-. сосредоточенности) напыляемого материала на поверхности;
разработать и создать комплекс нового оборудования, обеспечивающего жую концентрацию дисперсных частиц в сжатом двухфазном потоке и ста-.ность параметров процесса напыления;
выявить роль и влияние компактности струи напыляемых частиц на изменение структуры, фазового состава и повышение эксплуатационных характеристш напыляемых покрытий;
оценить возможность практического использования разработанного оборудования и плазменной технологии при формировании резистивных покрытий специального назначения для систем ЛА и их промышленного внедрения.
Научная новизна. Предложен метод расчета нестационарного температурного поля в объеме формируемого покрытия при различной компактности струи v граничных условиях, учитывающих теплообменные, теплофизические, расходные v газодинамические параметры процесса напыления.
Установлена связь условий модификации характера взаимодействия расплавленных частиц в объеме покрытия ( от твердофазного к жидкофазному ) с удельной производительностью напыления.
Разработан метод оценки удельного распределения (коэффициента сосредоточенности) напыляемого материала на поверхности , основанный на использовании расходных параметров процесса напыления и массогабаритных характеристик покрытия.
Изучена и раскрыта степень влияния создаваемого предварительно напряженного состояния в напыленных покрытиях на повышение их надежности при эксплуатации.
Практическая ценность. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны:
техническая документация, создан и внедрен комплекс технологического оборудования (аксиальный плазмотрон и дозирующие устройства), характеризующийся неравномерностью транспортирования порошковых материалов в пределах 1,5 - 3%, коэффициентом использования до 72 - 85%, тепловым КПД до 70%, коэффициентом сосредоточенности от 4,5 до 8,6 см"2 и втрое меньшими (в сравнении со стандартными установками) затратами энергии;
способ изготовления резистивных элементов напылением в тепловых условиях, адекватных условиям эксплуатации;
-технологические процессы и технические условия нанесения электроизоляционных, экранирующих и резистивных покрытий на поверхности сложного профиля для изделий ЛА.
Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты работы нашли практическое применение на ряде предприятий приборо- и машиностроительной промышленности: НПО "Прикладная механика", НПО "Композит", НПО "Ротор", НПО "Электромеханика", ВИАМ, Мосжиркомбинат, АО "Красноярский металлургический завод", МГАТУ им. К.Э. Циолковского, СФТИ (г. Сухуми) и др.
Разработанные рекомендации по технологии напыления резистивных покрытий плазменным методом использованы при создании опытных партий СБ и электронагревательных устройств (ЭНУ) для систем ЛА и электроприборов бытового назначения, что подтверждено актами о внедрении.
Апробаиия работы. Основные положения диссертационной работы докла-івались и обсуждались на Х-ХП Всесоюзных совещаниях по теории и практике зотермического нанесения покрытий (Дмитров, 1985; Севастополь, 1988; Дмит-в, 1992), на II научно-техн.конф. "Применение плазменных процессов и порош-вых покрытий в промышленности" (Свердловск, 1988), на межд. научно-кн.конф. "Проблемы обеспечения качества изделий в машиностроении" (Красно-ск, 1994), на семинарах кафедры "Порошковая металлургия и композиционные териалы" (МГАТУ, Москва, 1987) и "Технология машиностроения" (САА, Крас-ярск,1996). На Всероссийской выставке "Машиностроительная технология-87" фа, 1987) результаты работы отмечены дипломом II степени.
Публикации. Основные результаты выполненных исследований по теме дис-этации опубликованы в 4-х депонированных отчетах по НИР и 25 печатных рабо-с, из них 3 авторских свидетельства на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 184 стра-цах машинописного текста, в т.ч. содержит 10 таблиц, 53 рисунка и состоит из :дения, пяти глав, заключения, списка литературы из 139 наименований и прило-ний на 7 страницах.
