По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 7/8
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101712 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 7/8 / В.М. Кислицын // Автоматическая сварка. — 2010. — № 6 (686). — С. 54-57. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859603510498164736 |
|---|---|
| author | Кислицын, В.М. |
| author_facet | Кислицын, В.М. |
| citation_txt | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 7/8 / В.М. Кислицын // Автоматическая сварка. — 2010. — № 6 (686). — С. 54-57. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| first_indexed | 2025-11-28T01:06:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
ПРЕИМУЩЕСТВА МЕТОДА ТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ. Fred Van Rodijnen, July
Способ термического напыления, запатентованный Шо-
опом почти сто лет назад, нашел применение во всех облас-
тях промышленности, обеспечивая не только сокращение по-
терь материалов в результате износа, окисления, коррозии и
других нежелательных процессов деградации их свойств,
связанных с эксплуатацией, но и увеличение их срока службы
при изготовлении изделий из более дешевого сырья. В отли-
чие от способов сварки, для которых характерно плавление
основного металла, при термическом напылении основной
материал не нагревается выше температуры термических
превращений. Толщина покрытия варьируется от 25 мкм до
25 мм. Термическое напыление обычно используют для вос-
становления изношенных поверхностей изделий нанесением
более износостойких металлов, сплавов и оксидов, чем ос-
новной материал.
Суть процесса термического напыления (рисунок) состо-
ит в плавлении напыляемого материала при его нагреве элек-
трической дугой или теплом окислительных реакций с пос-
ледующим нанесением его на основной материал, где про-
исходит затвердевание жидких частиц с формированием
сплошного слоя.
Примером практического применения процесса плазмен-
ного напыления в автомобильной промышленности является
нанесение тонкого (порядка 150…200 мкм толщиной) пок-
рытия на поверхности отверстий в блоке цилиндров, что
позволяет заменить отливку блоков из чугуна алюминиевым
сплавом или исключить запрессовку вкладышей цилиндров,
изготавливаемых из композитных материалов. Возможность
управления степенью пористости покрытия, нанесенного
способом плазменного напыления, способствует существен-
ному сокращению удельного расхода топлива в результате
снижения потерь на трение при заполнении микропор сма-
зочными веществами. Напыление внутренних поверхностей
цилиндров позволяет продлить пробег двигателей в пределах
400 тыс. км до первого ремонта и пригодно как для бензи-
новых, так и для дизельных двигателей транспортных сред-
ств, спортивных машин, поршневых авиадвигателей и дизе-
лей повышенной мощности. Другим примером эффективного
применения термического нанесения покрытий является
плазменное напыление сплава манганата лантаностронция на
хромовое покрытие промежуточных ячеек твердотельных
топливных элементов в атмосфере воздуха с использованием
пистолета ТриплексПро-200 фирмы «Зульцер Метко». К пре-
имуществам этой технологии относится высокая скорость
нанесения покрытий, возможность получения плотных пок-
рытий толщиной около 50 мкм с высокой степенью воспро-
изводимости качества, стабильность параметров процесса в
течение 200 ч непрерывной работы, сокращение до миниму-
ма количества инородных включений в составе покрытия,
обычно эмитируемых из материалов электродов и сопла плаз-
менного пис- толета.
Процессы хромирования гальваническим методом, обыч-
но применяемые для повышения износо- и коррозионной
стойкости изделий, целесообразно заменять методами газоп-
ламенного напыления, которые более соответствуют пос-
тоянно растущим требованиям по защите окружающей сре-
ды. Высокоскоростное нанесение карбидов кобальта и хрома
позволяет заменить гальваническое покрытие хромом по
всем параметрам, кроме зеркального блеска, что вынуждает
проводить последующее шлифование и притирку напылен-
ного слоя.
Газопламенное или электродуговое напыление на сталь-
ные конструкции цинка или алюминия толщиной 100…300
мкм в качестве анодного покрытия позволяет продлить срок
службы, например, трубопроводов до 25…30 лет и более.
Процессы термического напыления не заменимы при из-
готовлении и ремонте направляющих валков сталепрокатных
станов, нанесении покрытий на уплотнительные кольца пор-
шней в двигателях и компрессорах, головки клапанов, нап-
лавке баббитовых вкладышей подшипниковых узлов, изго-
товлении и ремонте аппаратуры теплоэлектростанций, обес-
печивая повышение эрозионной и коррозионной стойкости
металла.
ПО СТРАНИЦАМ
ЖУРНАЛА
«WELDING
JOURNAL»,
2010, № 7/8
54 6/2010
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
В КОТЛОСТРОЕНИИ
Juan Carlos Nana. — July
При эксплуатации электростанций особенно высока сто-
имость ремонта в случае непредвиденных выходов из строя
поверхностей теплообменников, выполняемых из сплавов на
основе железа, наиболее чувствительных к высокотемпера-
турному окислению и сульфитации.
Термическое нанесение покрытий является наиболее эко-
номически оправданным вариантом повышения работоспо-
собности паровых котлов и сведения к минимуму случайных
аварий оборудования. Разработка электродов требуемого
состава позволила наносить покрытия с характеристиками,
не уступающими покрытиям, полученным при использо-
вании более сложных в технологическом отношении спосо-
бов высокоскоростного газопламенного или плазменного на-
пыления.
Проведенные в EPRI (Electric Power Research Institute) в
1994–1999 гг. всесторонние испытания материалов, приме-
няемых в котлостроении, включая испытания защитных сло-
ев методами наплавки, диффузионным и термическим напы-
лением с целью выявления наиболее экономически эффек-
тивных и надежных методов нанесения покрытий,
обеспечивающих минимальный износ металла топочных эк-
ранов паровых котлов, показывают, что по степени износа
вариант термического напыления покрытий не уступает ду-
говой наплавке.
В одной из рекомендаций EPRI (доклад 1014805) указы-
вается, что для достижения приемлемого срока службы узлов
котельного оборудования необходимо использовать металлы
или сплавы, которые создают оксидные слои, защищающие
основной металл от высокотемпературной и химически аг-
рессивной среды.
Примером реализации этой рекомендации является сплав
АМС 3201, нанесенный методом дугового напыления, кото-
рый при температуре 800°С образует последовательное че-
редование слоев окалины, обогащенной хромом (рисунок).
При воздействии серосодержащих продуктов топочных газов
в напыленном слое происходит образование сульфидов хро-
ма, которые запечатывают поры, предохраняя основной ме-
талл от дальнейшего воздействия агрессивной среды. Более
равномерное расположение оксидных слоев по толщине пок-
рытия облегчает релаксацию механических напряжений, сни-
жает остаточные напряжения, которые предотвращают воз-
можность отслаивания покрытия от основного металла из-за
разницы коэффициентов термического расширения.
ТЕРМИЧЕСКИ НАПЫЛЕННЫЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ
Dave Wixson. — July
Как известно, с целью коррозионной защиты сталей во
всех отраслях промышленности в большинстве случаев в
качестве барьерного покрытия или катодной защиты исполь-
зуют алюминий, цинк или сплав 85/15 (цинк–алюминий),
который разрушается, защищая сталь, до тех пор пока не
растворится до последнего атома. Во многих случаях нане-
сение покрытий проводят методом термического напыления
с нагревом электрической дугой, горящей между двух рас-
ходуемых проволок или пламенем газовой горелки при сжи-
гании пропана или ацетилена в среде кислорода (рисунок).
В связи с тем, что термически нанесенный слой связан
с основой механическим типом соединения, подготовка по-
верхности к процессу напыления (дробеструйная обработка,
нарезка канавок) является достаточно ответственным этапом,
который необходимо проводить в соответствии со стандар-
тами (SSPC-SP), регламентирующими процесс подготовки в
зависимости от условий и срока эксплуатации изделия.
За один проход обычно напыляют площадь около 1 м2 с
перекрытием соседней площадки на 40 %, при этом толщина
покрытия не превышает 75 мкм. При необходимости нане-
сения покрытия толщиной 400 мкм (например, для случая
эксплуатации металла в морской воде в течение 10…20 лет)
проводят несколько проходов напыления, пересекающихся
под прямым углом, сохраняя расстояние между распылитель-
ным пистолетом и напыляемой поверхностью около 25 см.
Качество напыленного покрытия оценивается по резуль-
татам испытаний на растяжение, изгиб и срез в соответствии
с рекомендациями Американского общества специалистов по
испытаниям и материалам (ASTM).
НАНОПОРОШКИ ПОВЫШАЮТ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ НАПЫЛЕННЫХ ПОКРЫТИЙ
C. Melnik et al. — July
Как известно, материалы, получаемые методами горячего
спекания (консолидации) порошков нанокристаллического
размера, например, методом изостатического прессования
(HIP — hot isostatic pressing) или плазменно-дуговым спека-
6/2010 55
нием (SPS — spark plasma sintering), обладают повышенной
прочностью и твердостью по сравнению с материалами, по-
лученными спеканием порошков обычного размера (порядка
десятка микрон). Например, твердость алюминиевого нано-
порошка, полученного в криомельнице, превосходит твер-
дость исходного порошка микронных размеров в три раза, а
прочность на срез — в два раза. Твердость образцов, изго-
товленных методом плазменно-дугового спекания нанопо-
рошков WC–12Co, в полтора раза выше твердости образцов
из порошков самого тонкого помола микронного размера.
Степень повышения физических свойств консолидиро-
ванных материалов при снижении размеров спекаемого по-
рошка оценивается в соответствии с уравнением Холла–Пет-
ча (Hall-Petch relationship):
σy = σ0 + kd–1/2,
H = H0 + k′d–1/2,
где σy, H — предел текучести и твердость материала; d —
размер зерна; k, k′ — коэффициенты, характеризующие фи-
зико-химические свойства материала.
На основании механизма повышения физических свойств
материалов, получаемых методом спекания, можно прогно-
зировать перспективы повышения качества термических пок-
рытий, получаемых с помощью нанопорошков. Например,
при термическом напылении нанопорошков состава WC–
17Co износостойкость покрытия возрастает на 30 %, а твер-
дость — на 20…25 % по сравнению с аналогичными пара-
метрами покрытия, полученного при напылении порошка
WC–10Co–4Cr обычного (микронного) размера.
Очевидно, что соотношения Холла–Петча, устанавлива-
ющие зависимость физических свойств консолидированных
материалов от размеров порошка, могут быть применимы и
в процессах термического напыления при использовании на-
нопорошков.
СВАРКА УЗЛОВ ВЕТРОУСТАНОВОК С ПРИМЕНЕНИЕМ МОДУЛЕЙ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
August
Перспективы развития ветроэнергетики, которой прочат
большое будущее, во многом определяются традиционными
технологиями изготовления металлоконструкций, в частнос-
ти, совершенствованием способов сварки и сварочного обо-
рудования.
Например, башни ветроустановок, достигающие в высоту
до 90 м, изготавливают сваркой отдельных цилиндрических
обечаек диаметром 2,4…4,5 м длиной до 3 м на стационар-
ных сварочных установках при вращении обечайки.
Установка для дуговой сварки под флюсом, разработанная
AMET, Inc. (www.ametinc.com), состоит из сварочной головки,
расположенной на направляющем рельсе с возможностью ее
дополнительного перемещения на небольшое расстояние по
трем осям для коррекции своего положения во время сварки
внутренних и наружных кольцевых, а также продольных
швов (рисунок).
Отличительной особенностью установки является точ-
ность позиционирования сварочной головки на уровне
25 мкм, благодаря чему исключается как появление брака в
сварных соединениях, так и трудоемкая операция по его
ликвидации, экономится время и материальные средства. Ус-
тановка способна выдерживать динамические нагрузки, пре-
вышающие 20000 Н, и обеспечивает плавное перемещение
сварочной головки со скоростью 1,5 м/мин с возможностью
перемещения с ускорением до 3 м/с2.
СВАРКА ОЦИНКОВАННОЙ СТАЛИ DP980.
S. L. Yang, R. Kovacevic. — August
Исследована возможность получения бездефектных сое-
динений внахлестку оцинкованной двухфазной стали DР980
с использованием гибридного способа сварки при одновре-
менном вводе в сварочную ванну энергии лазерного луча и
энергии электрической дуги.
Проблема сварки внахлестку оцинкованной стали, широ-
ко применяемой в автомобиле- и судостроении, а также в
других отраслях промышленности, заключается в образо-
вании в зоне контакта свариваемых листов высокого давле-
ния паров цинка, которые приводят к разбрызгиванию ме-
талла расплавленной ванны, пористости соединения, налипа-
нию брызг и другим дефектам.
За последние несколько десятилетий предложено нес-
колько способов, среди которых наиболее простым является
механическое удаление цинкового покрытия с поверхностей
соединяемых металлов, что и было заложено в основу реко-
мендации, разработанной Американским обществом специ-
алистов по сварке. Известны предложения формировать в
свариваемых листах специальные щели, применять новые типы
нахлесточного соединения для выхода паров цинка, использо-
вать в зоне контакта прослойку меди или алюминия, наносить
56 6/2010
в зоне контакта никелевое покрытие, использовать пульса-
цию лазерного луча, сдваивание лазерных лучей, увеличение
длины сварочной ванны и многие другие варианты, включа-
ющие гибридные способы сварки с предварительной прорез-
кой лазерным лучом щелей в верхнем листе для выхода паров
цинка, однако ни один из рассмотренных вариантов не уст-
ранял пористость сварного шва и разбрызгивание металла.
К основным недостаткам лазерной сварки стали или алю-
миния относятся существенные потери энергии из-за отра-
жения лазерного луча от свариваемых поверхностей.
Однако в комбинированном способе сварки оцинко-
ванной стали при использовании дуговой сварки вольфра-
мовым электродом в защитном газе (GTAW) в качестве
вспомогательного источника тепловой энергии и энергии
лазера, вводимой в зону сварки с помощью оптоволокон-
ной системы, частицы оксидов металлов, образующиеся в
процессе предварительного дугового нагрева, существен-
но повышают поглощение энергии лазерного луча в зоне
свариваемого металла.
Отличительной особенностью нового гибридного спосо-
ба сварки является формирование под действием лазерного
луча в свариваемом металле сквозных отверстий, через ко-
торые пары цинка удаляются из плоскости контакта двух
свариваемых листов.
Для выявления зависимости механических свойств свар-
ных соединений от параметров сварки проведены исследо-
вания прочности металла на растяжение и срез, распределе-
ния микротвердости металла по сечению сварного шва, ис-
следования микроструктуры металла сварного шва методами
электронной и рентгеновской микроскопии, проведен мик-
роструктурный анализ распределения элементов по сечению
сварного шва и съемка процесса сварки цифровой видеока-
мерой.
Внешний вид сварного шва и микрошлифов, свидетель-
ствуют о преимуществах предложенного комбинированного
способа по сравнению с известными способами сварки оцин-
кованных листов.
Материал подготовил
канд. техн. наук В. М. Кислицын
6/2010 57
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101712 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T01:06:35Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кислицын, В.М. 2016-06-06T18:35:58Z 2016-06-06T18:35:58Z 2010 По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 7/8 / В.М. Кислицын // Автоматическая сварка. — 2010. — № 6 (686). — С. 54-57. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101712 ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Краткие сообщения По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 7/8 Review of journal «Welding Journal» No.7/8, 2009 Article published earlier |
| spellingShingle | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 7/8 Кислицын, В.М. Краткие сообщения |
| title | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 7/8 |
| title_alt | Review of journal «Welding Journal» No.7/8, 2009 |
| title_full | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 7/8 |
| title_fullStr | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 7/8 |
| title_full_unstemmed | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 7/8 |
| title_short | По страницам журнала «Welding Journal», 2009, № 7/8 |
| title_sort | по страницам журнала «welding journal», 2009, № 7/8 |
| topic | Краткие сообщения |
| topic_facet | Краткие сообщения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101712 |
| work_keys_str_mv | AT kislicynvm postranicamžurnalaweldingjournal200978 AT kislicynvm reviewofjournalweldingjournalno782009 |