"Механики XXI веку" №16 2017

247 / 397

Материаловедение, динамика и прочность машин и механизмов
247
УДК 621.793.74
Влияние режимов плазменного напыления на остаточные
напряжения в износостойких покрытиях
Зверев Е.А.а, Скиба В.Ю.b, Вахрушев Н.В.c, Гаврилов А.К.d
Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса 20, г. Новосибирск, 630073,
Россия
а , b , , d
Ключевые слова: плазменное напыление, износостойкое покрытие, остаточные напряжения,
высокохромистый чугун
В работе представлены результаты исследования характера влияния режимов плазменного
напыления на уровень остаточных напряжений в покрытиях. Одной из причин низкой прочности
сцепления покрытий с основой является формирование остаточных напряжений в покрытии. Уро-
вень остаточных напряжений существенным образом зависит от режимов напыления. Анализ по-
лученных экспериментальных данных показал, что в процессе напыления знак напряжений не изме-
няется. Величина растягивающих напряжений главным образом зависит от температуры нагрева
образцов, а наибольшее влияние на нее оказывает ток дуги плазмотрона. Увеличение силы тока при-
водит к росту температуры основы, что объясняется ростом тепловой мощности плазменной
струи. Повышение расхода плазмообразующего газа влечет за собой снижение температуры образ-
цов, поскольку уменьшается теплосодержание плазмы. Увеличение дистанции напыления оказывает
схожее воздействие, и ее увеличение приводит к снижению температуры основы.
Введение. Для формирования поверхностных слоев деталей машин с заданными по-
казателями качества в настоящее время применяются самые различные методы упрочнения.
Важное место среди них занимает плазменное напыление износостойких покрытий [1-3].
Сочетание покрытия, обладающего высоким уровнем физико-механических и эксплуатаци-
онных свойств, с пластичной, вязкой и трещиностойкой основой является одним из наиболее
перспективных направлений развития современной технологии машиностроения, поскольку
позволяет получить большой экономический эффект. В общем случае качество покрытий
характеризуется следующими показателями: адгезионной прочностью (прочностью сцепле-
ния покрытия с основой), когезионной прочностью (прочностью соединения частиц порошка
между собой), пористостью, равномерностью толщины покрытия, а также уровнем остаточ-
ных напряжений.
Как известно, одной из причин относительно низкой прочности сцепления покрытий с
основой является формирование в слое больших остаточных напряжений [4], которые имеют
знакопеременный характер (чаще всего они растягивающие). Их возникновение – следствие
напыления расплавленных частиц порошка на поверхность детали, обладающую значитель-
но более низкой температурой, различия в коэффициентах теплового расширения, усадки
при кристаллизации частиц, деформации и наклепа частиц при ударе с упрочняемой поверх-
ностью. На практике уровень остаточных напряжений существенным образом зависит от ре-
жимов напыления и жесткости системы "покрытие-основа". При высокой жесткости основы
и большой толщине покрытия напряжения могут привести к образованию трещин в слое или
даже к его отслоению от основы.
Работа выполнена при финансовой поддержке в рамках Тематического плана НИР НГТУ по проекту
ТП-ПТМ-1_17.