Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.


  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Шлифование никелевых плазменных покрытий, оплавленных токами высокой частоты
23 июня 2020             

А.Г. МАЛИКОВ, с.н.с., канд. техн. наук; А.А. ГОЛЫШЕВ, н.с., канд. физм.-мат. наук; И.Е. ВИТОШКИН, лаборант (ИТПМ СО РАН, г. Новосибирск); Маликов А.Г. – 630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, д. 4/1, Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, e-mail: smalik@ngs.ru

Введение

Согласно технологическому процессу нанесения износостойких плазменных покрытий на поверхности деталей машин требуется финишная механическая обработка, которая необходима для обеспечения требуемых размерной точности и шероховатости поверхности. Чаще всего в качестве финишной обработки применяется абразивное шлифование.
В последнее время для повышения качества плазменных покрытий применяются комбинированные технологии, суть которых сводится к оплавлению напыленного слоя посредством источника высококонцентрированной энергии. Одним из перспективных методов оплавления является высокоэнергетический нагрев токами высокой частоты (ТВЧ).
Существенным достоинством данного метода является технологическая возможность управления глубиной проникновения индукционного нагрева в зависимости от толщины нанесенного покрытия.
В работах показано, что при нагреве ТВЧ в структуре износостойких плазменных покрытий происходит повышение качественных характеристик: сокращение количества пор и нерасплавленных частицы порошка. Также, наблюдается увеличение адгезионной прочности и износостойкости.
Учитывая, что данная комбинированная технология существенно влияет на характеристики напыленного слоя, то и финишная обработка имеет свои особенности, выявление которых требует проведения исследований.
Целью данной работы является исследование шероховатости поверхности оплавленных плазменных покрытий из никелевого порошка после процесса финишного абразивного шлифования.

Методика проведения экспериментов

Исследования шероховатости поверхности после финишной механической обработки проводились на примере износостойких покрытий из самофлюсующегося никелевого порошка марки ПГ-12Н-01 (фракционный размер частиц 50...100 мкм). 
Технологическое оборудование и режимные параметры плазменного напыления и последующего оплавления покрытий с помощью ТВЧ описаны в опубликованных ранее работах.
Механическая финишная обработка проводилась на плоскошлифовальном станке модели 3Г71. Заготовки крепились на столе станка с помощью магнитной плиты.
Шлифование производилось абразивным кругом диаметром 300 мм из карбида кремния зеленого зернистостью 80 (F24). Использовался круг средней твердости (L), с открытой структурой (8), на бакелитовой связке (B). Режимные параметры выбирались с учетом опыта чистовой обработки износостойких плазменных покрытий.
Частота вращения шпинделя составляла 2250 мин-1 (при скорости резания 35 м/с).
Поперечная подача соответствовала 0,3 мм на двойной ход стола. С учетом длины детали и перебегов рабочий ход был равен 100 мм, а скорость перемещения стола в продольном направлении составляла 11...14 м/мин, что соответствовало частоте 55...70 двойных ходов в минуту. Глубина резания принималась равной 0,02 мм, снимаемый припуск составлял 0,12...0,15 мм, при толщине напыленного покрытия 0,65...0,70 мм. Смазочно-охлаждающей жидкостью служил раствор на основе воды с добавлением NaNO3 (2%) с расходом равном 2,4 л/мин. Шлифование производилось за несколько проходов и завершалось процессом выхаживания.
Изучение топографии и измерение шероховатости поверхности покрытий после финишной механической обработки производились с помощью исследовательского комплекса Zygo New View 7300.

Результаты исследований

На рисунке 1 изображены снимки неоплавленной и оплавленной поверхностей плазменных никелевых покрытий, полученных с помощью растрового микроскопа марки Carl Zeiss Axio Observer Alm.
 
Шлифование никелевых плазменных покрытий, оплавленных токами высокой частоты Шлифование никелевых плазменных покрытий, оплавленных токами высокой частоты
Рис. 1. Снимки плазменных никелевых покрытий:
а - неоплавленная поверхность; б - оплавленная поверхность
 
 
Грубая структура поверхности напыленного покрытия (рис. 1, а) характеризуется неравномерной проплавленностью частиц порошка и наличием пор. На рисунке 1, б показан снимок поверхности покрытия после высокоэнергетического воздействия ТВЧ при рациональных режимах оплавления. Анализируя снимок, можно сделать вывод, что в данном случае формируется плотная и равномерная структура, в
которой практически в полной мере исчезают поры и нерасплавленные частицы.
В работе отмечено, что при металлографическом анализе поперечных шлифов на переходной границе между покрытием и основой наблюдается равномерный характер, практически отсутствуют дефекты несплошности, что, безусловно, отражается на повышении адгезионной прочности.
На рисунке 2 представлены типовые профилограмма и топография поверхности оплавленного никелевого покрытия после шлифования.
 
Шлифование никелевых плазменных покрытий, оплавленных токами высокой частоты Шлифование никелевых плазменных покрытий, оплавленных токами высокой частоты
Рис. 2. Поверхность оплавленного покрытия после шлифования:
а - топография; б - профилограмма
 
Поверхность оплавленного никелевого покрытия после шлифования в данном случае имеет низкую шероховатость Ra = 0,24 мкм, что соответствует уровню чистовой обработки.
Шлифованная поверхность покрытия имеет регулярный характер, не наблюдается открытой пористости, что существенно сказывается на микрорельефе, поскольку повышение качественных характеристик структуры покрытия за счет оплавления ТВЧ оказывает существенное влияние и на итоговую шероховатость поверхности.

Выводы

После финишного абразивного шлифования поверхность оплавленных плазменных никелевых покрытий обладает низким уровнем шероховатости, что достигается не только процессом механической обработки, но и уровнем качества структуры покрытий, полученным за счет высокоэнергетического оплавления ТВЧ в диапазоне рациональных режимов.
Важно отметить, что при чрезмерно высоком температурном воздействии в поверхностном слое происходит дефектообразование, приводящее к противоположному эффекту.
 
Список литературы
 
1. Исследование структурных факторов, обеспечивающих повышение механических свойств поверхностных слоев, модифицированных импульсным электронно-пучковым облучением / И.С. Коноваленко, Е.В. Шилько, В.Е. Овчаренко, С.Г. Псахье // Обработка
металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2019. - Т. 21, № 1. - С. 93-107. - DOI:10.17212/1994-6309-2019- 21.1-93-107.
2. Получение упрочняющих покрытий из аморфизируемых сплавов Fe-Cr-Si-B-С лазерно-плазменными методами / М.Н. Хомяков, П.А. Пинаев, П.А. Стаценко, И.Б. Мирошниченко, Г.Н. Грачев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2018. - Т. 20, № 4. - С. 21-34. - DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.4-21-34.
3. Effect of Electron Beam Power Density on the Structure of Titanium Under Non-Vacuum Electron-Beam Treatment / I.V. Ivanov, A. Thoemmes, V.Y. Skiba, A.A. Ruktuev, I.A. Bataev // Metal Science and Heat Treatment. - 2019. - Vol. 60, iss. 9-10. - P. 625-632. - DOI: 10.1007/s11041-019-00329-x.
4. Skeeba V., Pushnin V., Kornev D. Quality improvement of wear-resistant coatings in plasma spraying integrated with high-energy heating by high frequency currents // Applied Mechanics and Materials. - 2015. - Vol. 788. - P. 88-94. - DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.788.88.
5. Hybrid processing: the impact of mechanical and surface thermal treatment integration onto the machine parts quality / V.Yu. Skeeba, V.V. Ivancivsky, A.V. Kutyshkin, K.A. Parts // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2016. - Vol. 126. - Art. 012016. - DOI: 10.1088/1757-899X/126/1/ 012016.
6. Иванцивский В.В., Скиба В.Ю. Повышение поверхностной микротвердости стали при интеграции поверхностно-термической и финишной механической обработок // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. - 2006. - №3 (24). - С. 187-192.
7. Скиба В.Ю. Обеспечение требуемого характера распределения остаточных напряжений при упрочнении высокоэнергетическим нагревом токами высокой частоты // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2007. - № 2 (35). - С. 25-27.
8. Иванцивский В.В., Скиба В.Ю., Зуб Н.П. Методика назначения режимов обработки, обеспечивающих рациональное распределение остаточных напряжений при поверхностной закалке ВЭН ТВЧ // Научный вестник Новосибирского государственного технического
университета. - 2008. - № 3 (32). - С. 83-94.
9. Increase in wear resistance of nickel plasma coatings under traditional and combined treatment conditions / V.V. Ivancivsky, V.Y. Skeeba, E.A. Zverev, N.V. Vakhrushev, K.A. Parts // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2018. - Vol. 194, iss. 4. - Art. 042006 (5 p.). - DOI: 10.1088/1755-1315/194/4/042006.
10. Воздействие токов высокой частоты на структуру напыленных никелевых покрытий / Е.А. Зверев, В.Ю. Скиба, Т.Г. Мартынова, Н.В. Вахрушев // Технология машиностроения и материаловедение. - 2018. - № 2. - С. 84-87.
11. Определение технологических режимов оплавления плазменных никелевых покрытий токами высокой частоты / Е.А. Зверев, В.Ю. Скиба, Н.В. Вахрушев, К.А. Титова, Д.Р. Цыплухина // Современные технологии в машиностроении и литейном производстве: материалы 4 междунар. науч.-практ. конф., Чебоксары, 18-20 дек. 2018 г. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2018. - С. 201-206. - ISBN 978-5-7677-2778-0.
12. Surface quality of the plasma cermet coatings after grind finishing / E.A. Zverev, V.Y. Skeeba, N.V. Vakhrushev, D.V. Lobanov, N.V. Martyushev // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2019. - Vol. 378: International Conference on Innovations and Prospects
of Development of Mining Machinery and Electrical Engineering. - Art. 012035 (4 p.). - DOI: 10.1088/1755-1315/378/1/012035.
13. Исследование микрорельефа поверхности плазменных никель-керамических покрытий после финишного абразивного шлифования / Е.А. Зверев, Н.В. Вахрушев, С.Д. Бурдуков, И.Ю. Гулин // Актуальные проблемы в машиностроении. - 2019. - Т. 6, № 1-4. -С. 174-178.
14. The research into the effect of conditions of combined electric powered diamond
processing on cutting power / D.V. Lobanov, P.V. Arkhipov, A.S. Yanyushkin, V.Yu. Skeeba // Key Engineering Materials. - 2017. - Vol. 736. - P. 81-85.
15. Оценка износостойкости плазменных никелевых покрытий после нагрева токами высокой частоты / Е.А. Зверев, Н.В. Вахрушев, К.А. Титова, Д.Р. Цыплухина // Инновации в машиностроении (ИнМаш-2019): сб. тр. 10 междунар. науч.-практ. конф., Кемерово, Шерегеш, 26-29 нояб. 2019 г. - Кемерово: Изд-во КузГТУ, 2019. - С. 485-488. - ISBN 978-5-00137-104-5.
 
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 7. № 1-2. 2020 ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Обсудить статью на Форуме Машиностроителей






Комментариев пока нет
{c_navigation}

Написать комментарий

Другие публикации по теме





Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
(495) 662-43-70
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
(495) 668-13-58
ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
(495) 668-13-58 доб. 4
Реклама на сайте и-Маш Реклама на сайте и-Маш      
pr()i-mash.ru