10.4.3. Жаростойкие и теплоизоляционные характеристики покрытий

На рис. 10.16 показаны результаты испытаний образцов на жаростойкость в плазменной струе.

Рис. 10.16. Испытание различных образцов на жаростойкость в плазменной струе (цифрами обозначена продолжительность после начала нагрева): а – низкоуглеродистая сталь без покрытия; б – покрытие из оксида алюминия с диоксидом титана, нанесённое на нихромовый подслой; в – покрытие из диоксида циркония, нанесённое на нихромовый подслой

Покрытия из диоксида циркония, оксида алюминия с диоксидом циркония, напылённые плазменным методом на пластины из низкоуглеродистой стали толщиной 3 мм, были подвергнуты испытаниям на жаростойкость в плазменной струе, температура которой в точке нагрева составляла 2200…2300^оС.

На рис. 10.16, а показан контрольный образец в виде пластины основного металла (низкоуглеродистой стали) без покрытия. Этот образец бал прожжён насквозь через 34 с после начала нагрева. На рис. 10.16, б представлен образец с покрытием из оксида алюминия с диоксидом титана, нанесённым на подслой нихрома толщиной 0,1 мм, а на рис. 10.16, в – образец с покрытием из диоксида циркония, также нанесённым на нихромовый подслой. Образец с покрытием из оксида алюминия с диоксидом титана, для сквозного прожога которого потребовалось 140 с, показал более высокую жаростойкость по сравнению с контрольным образцом, а образец с покрытием из диоксида циркония не был прожжён после 1200 с нагрева.

В таблице 10.3 приведены результаты испытания на стойкость к термическому влиянию (циклическое повторение нагрева до 1000^оС в течение 5 мин с последующим охлаждением струёй сжатого воздуха в течение 5 мин) для керамических покрытий в сочетании с промежуточными слоями, наносимыми на основной металл плакированным порошком.

Таблица 10.3

Стойкость покрытий, напылённых оксидом алюминия и диоксидом циркония, к термическому влиянию (среднее число циклов до разрушения покрытия)

Напыляемый материал (толщина покрытия 0,3…0,4 мм)	Промежуточный слой, нанесённый плакированным порошком
	Толщина подслоя системы Ni – Al		Толщина подслоя системы Ni – Cr
	0,05 мм	0,1 мм	0,05 мм	0,1 мм
Al2O3+3,5% TiO2	3,8	4,2	3,7	7
Al2O3+20% Ni	1,3	2	6,2	4
Al2O3+20% Ni+5% Al	11	9,1	5	8,2
ZrO2+5% CaO	9	18	7	19
ZrO2+10% CaO	17	20	19	>20
ZrO2+10% CaO+20% Al – Ni	18,3	19,5	-	-
ZrO2+10% CaO+20% Ni – Cr	-	-	18	18

Заключение

Учебное пособие по курсу «Пластическое деформирование, наплавка и напыление для восстановления и упрочнения деталей машин» предназначено для студентов по подготовке инженеров по специальности «Металлургические машины и оборудование» по направлению «Технологические машины и оборудование», бакалавров по направлению «Технологические машины и оборудование», инженеров по специальности «Оборудование и технология сварочного производства» по направлению «Машиностроительные технологии и оборудование», бакалавров по профилю «Оборудование и технология сварочного производства» по направлению «Машиностроение». В нём рассмотрены вопросы истории развития теории и практики восстановления и упрочнения быстроизнашивающихся деталей оборудования. Даны представления об условиях и характере износа деталей оборудования и технологического инструмента, о видах изнашивания.

В пособии дана классификация и сущность способов восстановления и упрочнения рабочих поверхностей, показаны пути выбора состава и свойств упрочняющих покрытий, области применения различных покрытий.

Подробно изложены понятия о современных наплавочных материалах: о материалах для восстановительной и износостойкой наплавки, о коррозионно-стойких наплавочных материалах. Представлены характеристика, свойства и область их применения.

Даны теоретические основы наплавки, понятия об основном металле, его свариваемости, доле основного металла в металле наплавки, о погонной энергии, скорости охлаждения, режимах наплавки и термообработке после наплавки.

Приведены общая характеристика технологии напыления, способы напыления и их сущность, сведения о напыляемых материалах. Изложены теоретические сведения о прочности сцепления покрытия с основным материалом и между собой, о плотности покрытия. Показана роль термообработки после нанесения покрытия напылением.

Представлена технология восстановления и упрочнения наплавкой и напылением деталей металлургического и горнорудного оборудования.

Показаны сущность, технические возможности, параметры и область применения упрочнения деталей машин поверхностным пластическим деформированием. Раскрыты суть формирования упрочнённого слоя деталей методом ППД, роль остаточных напряжений и связь состояния поверхности с эксплуатационными свойствами деталей.

Представлено оборудование и технология ППД методами обкатывания, выглаживания, ультразвуковой обработки, чеканки, упрочнения проволочным инструментом, обкатки дробью и др.

Показаны дефекты наплавок и напыления, причины их образования и методы обнаружения.

Все эти сведения дают студентам представление о восстановлении и упрочнении деталей машин и позволяют практически использовать полученные знания при изготовлении и ремонте любых деталей и механизмов машин различного назначения.