Сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и HVOF устройств для газотермического напыления покрытий
Проведен сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного устройства для газотермического напыления покрытий с серийно выпускаемыми HVOF установками. Отличительной особенностью кумулятивно-детонационного устройства является наличие двух камер, где происходит сгорание горючих смесей с ча...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7948 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | равнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и HVOF устройств для газотермического напыления покрытий / Ю.Н. Тюрин, А.Д. Погребняк, О.В. Колисниченко // Физическая инженерия поверхности. — 2009. — Т. 7, № 1-2. — С. 39-45. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859716906723835904 |
|---|---|
| author | Тюрин, Ю.Н. Погребняк, А.Д. Колисниченко, О.В. |
| author_facet | Тюрин, Ю.Н. Погребняк, А.Д. Колисниченко, О.В. |
| citation_txt | равнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и HVOF устройств для газотермического напыления покрытий / Ю.Н. Тюрин, А.Д. Погребняк, О.В. Колисниченко // Физическая инженерия поверхности. — 2009. — Т. 7, № 1-2. — С. 39-45. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Проведен сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного устройства для газотермического напыления покрытий с серийно выпускаемыми HVOF установками. Отличительной особенностью кумулятивно-детонационного устройства является наличие двух камер, где происходит сгорание горючих смесей с частотой 10 – 30 Гц. Простоте в обслуживании технологическое оборудование обеспечивает низкую стоимость и высокую эффективность процесса напыления и экономное использование материально-энергетических ресурсов.
Проведено порівняльний аналіз ефективності кумулятивно-детонаційного пристрою для газотермічного напилення покриттів HVOF установками, які серійно випускаються. Відмінною рисою кумулятивно-детонаційного пристрою є наявність двох камер, де відбувається згоряння горючих сумішей із частотою 10 – 30 Гц. Простоті в обслуговуванні технологічне встаткування забезпечує низьку вартість і високу ефективність процесу напилення та ощадливе використання матеріально-енергетичних ресурсів.
A comparative analysis was performed for a cumulative-detonation device, which is applied for coating deposition, and HVOF devices of serial production. A peculiar feature of the cumulative-detonation device is an availability of two chambers, in which combustion mixtures are burning with 10 to 30 Hz frequency. Being simple in servicing, this technological equipment has a low cost and can provide highly efficient deposition process, allowing simultaneously essential economy of materials and energy.
|
| first_indexed | 2025-12-01T08:12:48Z |
| format | Article |
| fulltext |
ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 39
ВВЕДЕНИЕ
Преимуществами высокоскоростного газо-
пламенного метода HVOF по сравнению с
другими методами газотермического напыле-
ния являются достаточно высокая скорость
частиц (до 750 м/с) и минимальная порис-
тость получаемого покрытия (1 – 4%). На
практике широко используются такие выпус-
каемые серийно устройства HVOF как, JP-
5000/8000 (Tafa-Praxair, USA), DJ 2600/2700
(Sulzer Metco, USA), Intelli-Jet (Solid Spray
Technologies, USA), HV 50 HVOF (Flame
Spray Technologies, the Netherlands) и другие.
Как пример удачного совершенствования
устройства HVOF можно привести горелку
TOPGUN®AIRJET [1], которая может распы-
лять порошки и проволоки. Национальный
институт металлов (NIMS) в Японии разра-
ботал насадку на устройство для HVOF [2],
которая снижает температуру рабочего газа.
В эту насадку дополнительно подают до
30 м3/час азота. Наиболее интересна горелка
HVAF-Intelli-Jet, которая представлена Joint
Stock Company “Mashprom” (Екатеринбург,
Россия) [3]. Эта горелка использует более
300 м3/час воздуха и до 16 м3/час пропилена.
Охлаждение горелки осуществляется компо-
нентами горючей смеси, что повышает ее эко-
номичность.
К недостаткам известных устройств и тех-
нологий HVOF относится то, что они энерго-
емки и используют газы под давлением
4 МПа. Это усложняет системы управления
газами, повышает требования к безопасности
и снижает эффективность газобаллонных
систем. Анализ расходов энергии и газов в
устройствах для газотермического нанесения
покрытий показывает (табл. 1), что HVOF
технология на каждый килограмм покрытия
затрачивает более 10 м3 компонентов горючей
газовой смеси. Это необходимо для создания
в камере сгорания высокого давления и, как
следствие, формирование в сопле устройства
для HVOF высокоскоростной струи газа. Но,
этот газ имеет избыточную тепловую мощ-
ность, которая отрицательно влияет на про-
цесс формирования покрытия, снижает эф-
фективность напыления и увеличивает за-
грязнение атмосферы. Кроме того, высокая
плотность энергии в сопле устройства сильно
ограничивает его работоспособность, до 5 –
10 часов. Борьба за увеличение работоспособ-
ности сопел и всего устройства усложняет и
делает более энергозатратными системы ох-
лаждения. Анализ стоимости покрытия, при
использовании HVOF установок показал, что
текущие материально-энергетические затра-
ты на напыление установками HVOF соизме-
римы со стоимостью порошка и составляют
80 – 110 долларов на напыление одного
килограмма покрытия [4]. При расчете учи-
тывалась стоимость компонентов горючей
смеси, инертного газа, воздуха, электричес-
кой энергии и отчисления за стоимость обо-
рудования. В табл. 1 приведено сравнение
основных параметров разработанного нами
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ
КУМУЛЯТИВНО-ДЕТОНАЦИОННОГО И HVOF УСТРОЙСТВ ДЛЯ
ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
Ю.Н. Тюрин*, А.Д. Погребняк**, О.В. Колисниченко*
*Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины (Киев)
Украина
**Сумской институт модификации поверхности
Украина
Поступила в редакцию 03.04.2009
Проведен сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного устройства для
газотермического напыления покрытий с серийно выпускаемыми HVOF установками.
Отличительной особенностью кумулятивно-детонационного устройства является наличие двух
камер, где происходит сгорание горючих смесей с частотой 10 – 30 Гц. Простоте в обслужи-
вании технологическое оборудование обеспечивает низкую стоимость и высокую
эффективность процесса напыления и экономное использование материально-энергетических
ресурсов.
ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-240
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ КУМУЛЯТИВНО-ДЕТОНАЦИОННОГО И HVOF УСТРОЙСТВ ...
кумулятивно-детонационного устройства
(CDS) и нескольких серийно выпускаемых
устройств HVOF.
Практически все устройства HVOF расхо-
дуют 30 – 50 кВ электрической энергии на
работу системы охлаждения. Высокая эффек-
тивность покрытия окупает затраты на мате-
риалы и электрическую энергию, но пробле-
ма выбросов в атмосферу парниковых газов
и аэрозолей остается. Известные технологии
напыления покрытий сопровождаются боль-
шими выбросами парниковых газов и аэро-
золей, что усложняет и удорожает устройства
для их нейтрализации.
Известно, что для формирования качест-
венных покрытий необходимо не допускать
перегрева наносимого материала и обеспе-
чить его кинетической энергией, необхо-
димой для пластического деформирования,
а также создания высокой адгезионной и ко-
гезионной прочности. В устройствах HVOF
большая тепловая мощность газа обусловлена
необходимостью повышения его давления в
камере и обеспечения высокоскоростного ис-
течения через сопло, имеющее небольшое се-
чение.
В настоящее время достаточно активно
развивается направление Cold Spraying – тех-
нологии напыления покрытий из пластичных
материалов с использованием высокоскорос-
тной струи инертного газа или воздуха. Для
повышения эффективности технологии газ
нагревают. Несмотря на высокую энергоем-
кость, затраты только на нагрев газа состав-
ляют – 10 ÷ 35 кВ [6], эта технология эффек-
тивна для специального применения и посто-
янно совершенствуется [7 – 9]. Системы для
холодного нанесения покрытий обеспечива-
ют высокоскоростную струю газа за счет его
сжатия под высоким давлением – 1 ÷ 3 МПа
и истечения из сопла ограниченного диа-мет-
ра.
Альтернативой технологиям Cold Spraying
и HVOF служат импульсные, например дето-
национные системы, которые обеспечивают
формирование высокоскоростной струи газа,
имеющего достаточно низкую тепловую
мощность. В импульсных системах высокая
мощность струи газа имеет преимущественно
кинетическую составляющую. В этих струях
порошки приобретают большую кинетичес-
кую энергию без перегрева. Это обеспечивает
формирование ламельной структуры покры-
тия на твердой подложке. Низкая тепловая
мощность, высокая скорость газа и порош-
кового материала позволяет не перегреваться
соплу, что увеличивает его работоспособ-
ность на несколько порядков.
Проведенный анализ показывает, что для
газотермического нанесения покрытий наи-
более эффективно использовать технологии,
где осуществляется детонационное сгорание
горючих смесей. В данном случае большая
часть энергии затрачивается на ускорение
продуктов сгорания, что обеспечивает их
высокую скорость с минимальным нагревом.
Известны детонационные устройства раз-
личной конфигурации. Например, Aerostar
Coatings использует высокочастотные уст-
ройства HHDS [10]. В России ОАО “Нии-
Химмаш” (г. Новосибирск) производит и ак-
тивно продвигает на рынок устройства типа
“Гром”. На Украине широко используют
установки типа “Perun”. Эти устройства ис-
Параметры
напыления
Единица
измере-
ния
Название устройств
для высокоскоростного
газопламенного напы-
ления (HVOF)
CDS
Jet-DJ9W
[4]
JP500
[4]
DZ900E
[5]
Азот
Кислород
Воздух
м3/час
м3/час
м3/час
0,8
1,8
–
0,8
60
–
–
20
2
–
3,5
2,3
Пропан
Метан
Керосин
Пропилен
м3/час
м3/час
л/час
м3/час
–
12
–
–
–
–
19
–
5,4
–
–
–
0,7
–
–
–
Электричество кВт 7* 10* 28** 3**
Сопло устройства шт/час 0,12 0,12 0,1 0,001
Ким
Производи-
тельность
%
кг/час
55 - 70
3,2
40 -60
3
60 -70
3
80
1
Дистанция
напыления мм 250 - 300 300 -
400
150 -
200
30 -
80
Таблица 1
Основные параметры устройств при
напылении металлокерамических покрытий
* Затраты электроэнергии включают затраты на
работу компрессора, осушителя воздуха и пульта
управления.
** Затраты электроэнергии включают затраты на
работу компрессора, пульта управления и систе-
мы охлаждения
ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 41
пользуют для нанесения покрытий из твердо-
го сплава, металлокерамики и пр. К недостат-
кам детонационной технологии, можно от-
нести небольшую производительность и ог-
раничения по использованию компонентов
горючей смеси. В детонационной технологии
используют смеси близкие к стехиометрии.
Это не позволяет формировать низкотемпера-
турные газовые струи. Кроме того, имеются
ограничения по созданию струи с восстано-
вительным составом продуктов сгорания.
Разработаны устройства, где продуктам дето-
национного сгорания горючих газовых сме-
сей придают дополнительную кинетическую
и тепловую энергию, используя мощный
преобразователь электрической энегргии (до
20 кВт), который подключался к специаль-
ному электроду в детонационной камере [11].
Мы предлагаем новую конструкцию
энергосберегающего кумулятивно –
детонационного устройства для нанесения
покрытий [12], которое обеспечивает
формирование качественного покрытия при
меньших затратах электроэнергии и компо-
нентов горючей газовой смеси (см. табл. 1).
ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА CDS
В кумулятивно-детонационном устройстве
реализован режим детонационного сгорания
горючих смесей.
Устройство состоит (рис. 1) из детонаци-
онной камеры – 1, где реализуется детонаци-
онный режим сгорания горючей газовой сме-
си. Кроме того, устройство содержит кумуля-
тивно-детонационную камеру – 2, работаю-
щую с использованием горючих смесей лю-
бой концентрации, что позволяет формиро-
вать высокоскоростную струю газа с избыт-
ком азота, углерода и т.д. Цилиндрическое
сопло – 3 предназначено для нагрева и уско-
рения порошковых материалов. Оно изготав-
ливается из медных трубок и может иметь
любую конфигурацию сечения и выходной
диаметр от 10 до 30 мм. Кроме того, CDS име-
ет узел – 4 для ввода и газовой отсечки газо-
порошковой смеси, автомобильную свечу за-
жигания – 5 для инициирования детонацион-
ного режима сгорания, и систему трубопро-
водов – 6 для ввода компонентов горючей
газовой смеси.
Существенным отличием работы кумуля-
тивно-детонационного устройства от детона-
ционного является то, что в нем осуществля-
ется суммирование энергии продуктов дето-
национного сгорания горючих газовых сме-
сей от нескольких специально профилиро-
ванных детонационных камер. Кумуляция
энергии позволяет сформировать высокоско-
ростной поток рабочего газа, имеющий не-
сколько ударных волн, что обеспечивает эф-
фективное взаимодействие их с порошковым
материалом. Это обеспечивает рациональное
использование энергии горючей газовой сме-
си. Скорость и температура продуктов сгора-
ния зависят только от режима сгорания в каж-
дой из камер.
Экспериментальные работы показали, что
сопла кумулятивно-детонационного устройс-
тва имеют работоспособность более 1000 ча-
сов. Высокая частота инициирования сгора-
ния (15 – 30 Гц) в CDS обеспечивает возмож-
ность осуществления квазинепрерывной тех-
нологии нанесения покрытий, что позволяет
использовать стандартные устройства для по-
дачи порошков и газов. Низкая тепловая мощ-
ность продуктов сгорания делает возможным
формирования покрытия с небольшой дис-
танции (10 – 60 мм), что существенно по-
вышает эффективность напыления, снижает
окисление и потери напыляемого материала.
Имеется возможность нанесения покрытий
на изделии маленького размера и с тонкими
стенкам (0,3 – 1,0 мм), что увеличивает об-
ласть применения технологии. Технология
импульсная, продукты сгорания и порошок
имеют контакт со стенками устройства 1 – 2
– 10–3 сек, что снижает тепловую напряжен-
ность стенок и, соответственно, затраты на
их охлаждение. Кроме того, использова-
ние исходных газов низкого давления 0,1 –
0,2 МПа позволяет комплектовать пульты уп-
Рис. 1. Вид кумулятивно-детонационного устройства
для нанесения покрытий
Ю.Н. ТЮРИН, А.Д. ПОГРЕБНЯК, О.В. КОЛИСНИЧЕНКО
ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-242
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ КУМУЛЯТИВНО-ДЕТОНАЦИОННОГО И HVOF УСТРОЙСТВ ...
равления соответствующими дешевыми уст-
ройствами, что снижает их стоимость и, са-
мое главное, повышает безопасность ведения
работ. Использование технологических газов
низкого давления существенно повышает эф-
фективность использования газобаллонных
систем.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ
Для оценки диапазона фракций порошка
усваиваемых при нанесении покрытий с ис-
пользованием CDS был взят порошок:
ПC-12НВК-01 (Ni-основа; Cr – 14 – 20%;
B – 3,5%; Si – 4,3%; Fe < 7%; C – 0,8%,
WC – 35%). Фракция порошка: 40 мкм – 50%;
40 – 63 мкм – 15%; 63 – 80 – 7%; +80 мкм –
28%.
Использование механической смеси с
большим разбросом по сечению фракций по-
зволяет оценить возможность нагрева и ус-
корения порошков различных фракций. Рас-
стояние от среза сопла СDS до поверхности
образца – 50 мм, скорость перемещения об-
разца 13 мм/сек. Покрытие наносилось по-
слойно за пять проходов, толщина слоя за
один проход составляла 30 мкм. В качестве
материала подложки использовали медь М1.
Расход газов при нанесении покрытия сос-
тавлял – GC3H8 = 0,47 м3/ч; GО2 = 2,6 м3/ч;
Gвозд. = 3,13 м3/ч. Порошковый питатель
обеспечивал при нанесении покрытий расход
порошка 1,0 кг/час. Частота следования им-
пульсов – Ѕ = 12 Hz. В качестве транспор-
тирующего газа использовался воздух.
На рис. 2, 3 приведен поперечный вид по-
крытия из ПC-12НВК-01. При анализе по-
крытий на сканирующем микроскопе наблю-
дается перемешивание материала покрытия
и подложки в слое, размер которого превос-
ходит в 3 раза фракцию напыляемого порош-
ка. В переходной зоне наблюдается до 52%
меди (табл. 2) [13].
Часть порошкового материала глубоко (до
100 мкм) проникла и прочно соединена с
материалом подложки, см. рис. 2. По-види-
мому, скорость дискретных частиц порошка
так высока, что при столкновении с подлож-
кой образуются напряжения превосходящие
предел прочности материала подложки. На-
блюдается также перемешивание материалов
покрытия и подложки. В покрытии видны
твердые включения, характерные для карби-
дов вольфрама. Основная масса порошка
материала покрытия деформирована и плот-
но упакована, но имеются включения в виде
холодных, недеформированных порошинок,
большого сечения > 50 мкм, рис. 3. Порис-
тость покрытия обусловлена наличием не-
деформированных частиц, которые при под-
готовке шлифа выкрашивались.
Экспериментальные исследования пока-
зали, что коэффициент использования мате-
риала, при нанесении покрытий из порошка
ПC-12НВК-01, составляет только 50%. Боль-
Рис. 2. Вид косого шлифа (7°) покрытия из порошка
ПC-2НВК-01 на медной подложке.
Рис. 3. Сечение покрытия ПC-12НВК-01 с видом на
отпечаток выкрошенной частицы порошка.
ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 43
шая часть порошка не успевает прогреваться
в сопле CDS и отражается от твердой поверх-
ности покрытия. Некоторые частицы порош-
ка, деформируя поверхность, внедряются в
слой покрытия, но не образуют компактного
материала. Частицы материала, имеющего
размер ниже 40 мкм, прогреваются и при фор-
мировании покрытия деформируются, обра-
зуя плотный материал с включениями карби-
дов вольфрама.
На основе проведенного эксперимента бы-
ло сделано заключение, что дисперсность по-
рошкового материалы для нанесения покры-
тий с использованием устройства CDS долж-
на быть в пределах 20 – 40 мкм.
Для дальнейшего проведения работ был
взят стандартный порошок, используемый в
устройствах HVOF, имеющий дисперсность
20 – 40 мкм (AMPERIT 584.054 Cr3C2-NiCr
75% – 25%). На основе опубликованных ре-
зультатов проведена сравнительная оценка
эффективности разработанного устройства
CDS с известными устройствами HVOF.
Покрытия наносили на образцы из матери-
ала ст. 3. Расход газов при нанесении покры-
тия составлял – GC3H8= 0,57м3/ч; GО2= 2,6м3/ч;
Gвозд. = 1,8 м3/ч. Производительность –
0,8 кг/час. Расход транспортирующего газа
(воздух) – 0,65 м3/ч. Частота следования им-
пульсов – Ѕ = 12 Hz.
Металлографический анализ показал, что
при толщине покрытия 0,3 мм, твердость
HV(300) =1000 – 1200 МПа (рис. 4). Коэффи-
циент использования материала свыше 80%.
Металлографический анализ показывает,
что покрытие Cr2C3-NiCr плотное (порис-
тость < 1,8%), имеет хорошее прилегание к
подложке (рис. 5). Под слоем покрытия про-
сматриваются деформированные зерна под-
ложки, что, по-видимому, является следст-
Элемент
Концентрация элементов,
интегральное значение в масс.%
Покрытие Переходнаязона Подложка
С 1,11 0,77 –
Al 0,10 1,42 –
Si 2,31 0,84 –
Cr 19,88 8,77 –
Fe 4,09 1,55 –
Co 3,21 1,86 –
Ni 59,60 25,81 –
W 9,71 7,06 –
Cu – 51,93 100
Таблица 2
Распределение химических элементов
Рис. 4. Микротвердость покрытия, полученного CDS
из порошка (AMPERIT 584.054 Cr3C2-NiCr).
Рис. 5. Вид шлифа покрытия из порошка Cr2C3-NiCr,
нанесенного кумулятивно-детонационным устройст-
вом. а) – вид границы покрытия Х250 после травления
основы в 3% HNO3; б) – вид покрытия Х400 после
электролитического травления в хромовом ангидриде.
а)
б)
Ю.Н. ТЮРИН, А.Д. ПОГРЕБНЯК, О.В. КОЛИСНИЧЕНКО
ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-244
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ КУМУЛЯТИВНО-ДЕТОНАЦИОННОГО И HVOF УСТРОЙСТВ ...
вием соударения высокоэнергетических и
достаточно твердых порошинок с подложкой.
Материал покрытия содержит хорошо дефор-
мированные дискретные частицы исходного
материала, без трещин и крупных пор.
В настоящее время опубликовано достато-
чно много информации об исследованиях и
отработки HVOF технологий нанесения жа-
ропрочных покрытий. Например [14], при на-
несении 1,5 кг/час порошка Cr3C2-NiCr рас-
ход пропана составлял 5,2 м3/час, кислорода
– 18 м3/час и воздуха – 24 м3/час. Покрытие
имело толщину 200 мкм и твердость HV300 =
840 ± 73. В статье [15] приведены результаты
нанесения покрытий из порошка Cr3C2-NiCr
с использованием HVAF технологии, где оки-
слителем является воздух. При расходе по-
рошка 2 кг/час потребление керосина состав-
ляло 23 кг, а воздуха – 200 м3/час. Твердость
полученного покрытия HV300 = 1150 МПа.
Сравнительный анализ основных, техничес-
ких и экономических параметров технологий
газотермического напыления покрытий
Cr3C2-NiCr показывает преимущество CDS.
При использовании CDS для получения по-
крытий из стандартного порошка Cr3C2-NiCr
расход пропанокислородной смеси составлял
3,17 м3 на 0,8 кг покрытия. По данным [4, 5,
14, 15] на напыление 1 кг покрытия такого
же качества расходуется 10 – 25 м3 горючей
смеси. Кроме того, все эти системы энергоем-
ки и требуют активного охлаждения. Суммар-
но затрачивается 30 – 50 кВт на работу ком-
прессора высокого давления и систем охлаж-
дения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Был проведен сравнительный анализ экспе-
риментальных исследований, нового кумуля-
тивно-детонационного CDS и известных
HVOF устройств для газотермического нане-
сения покрытий. Известно, что, например,
для напыления покрытия из порошка Cr3C2-
NiCr стандартным устройством HVOF, ис-
пользуют более 10 м3 компонентов горючей
смеси на 1 кг покрытия. Кумулятивно-детона-
ционное устройство расходует на 1 кг покры-
тия около 4,0 м3 кислородно-пропановой
газовой смеси. Для комплектации устройств
CDS используется стандартное оборудование
и приборы низкого давления до 0,2 МПа, что
обеспечивает безопасность и более полное
использование газов из баллонов. В устройст-
ве CDS сгорание рабочей смеси осуществля-
ется с высокой частотой, что обеспечивает
возможность реализации квазинепрерывной
технологии газотермического напыления
покрытий и комплектацию его стандартными
порошковыми питателями, используемыми
для работы в плазменных устройствах. Из-
вестно, что в HVOF устройствах используют
газы высокого давления (4 МПа), что повы-
шает стоимость газовых пультов, снижает эф-
фективность работы газобаллонных систем
и предъявляет повышенные требования по
безопасности работ.
Низкая тепловая мощность, а также низкие
давление газов и затраты энергетических
ресурсов упрощают оборудование и обеспе-
чивают создание простой и работоспособной
конструкции технологического устройства
CDS. Сменным соплом служит стандартная
трубка, работоспособность которой выше
1000 часов и стоимость в десятки раз ниже,
чем сопла HVOF.
Высокая скорость обеспечивает переме-
шивание порошка с материалом подложки,
что гарантирует высокую работоспособность
тонких покрытий.
Разработанную нами конструкцию устрой-
ства, возможно, использовать для нанесения
покрытий из тугоплавких и легкоплавких ма-
териалов. А кратковременность и локаль-
ность теплового воздействия на поверхность
изделия уменьшает зону термического влия-
ния и расширяет область применения техно-
логи.
Отличительной особенностью техноло-
гического оборудования является простота в
обслуживании, низкая стоимость и высокая
эффективность использования материально-
энергетических ресурсов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Wielage B., Rupprecht C., Paczkowski G., Men-
zen R., Weissenfels G., Bernhardt H.-U., Run-
kel M.A new way in HVOF technology – CFD
optimized TOPGUN®AIRJET for powder and
wire//Proceedings of ITSC 2008, Maastricht, The
Netherlands. – 2008. – P. 145-150.
2. Chivavibul P., Watanabe M., Kuroda S., Ka-
wakita J., Komatsu M., Sato K., Kitamura J. De-
velopment of WC-Co coatings deposited by
ФІП ФИП PSE, 2009, т. 7, № 1-2, vol. 7, No. 1-2 45
warm spray process//Proceedings of ITSC 2008,
Maastricht, The Netherlands.– 2008. – P. 64-69.
3. Korobov Y., Filippov M. HVAF coating appli-
cation in steel-making process//Proceedings of
ITSC 2008, Maastricht, The Netherlands. – 2008.
– P. 1362-1365.
4. Meyer P., Rusch W. Production Coating Cost
Comparison//Proceedings of ITSC 2003, Orlan-
do, Florida, USA. – 2003. – P.123-128.
5. Wang R.J., Xu L., Zhang T.J., Huang X.O.,
Luo H.J. Development and Application of
DZ9000E Portable HVOF System//Procee-
dings of ITSC 2007, Beijing, China.– 2007.–
P. 577-581.
6. Blose R., Roemer T., Nichols R., Mayer A.,
Beatty D.E. Automated cold spray system: Desc-
ription of equipment and performance data//Pro-
ceedings of ITSC 2005, Basel, Switzerland. –
2005. – P. 56-64.
7. Hoell H., Richter P. KINETIKS 4000 – new
perspective with cold spraying//Proceedings of
ITSC 2008, Maastricht, The Netherlands. – 2008.
– P. 477-478.
8. Jodoin B., Richer P., Bйrubй G., Ajdelsztajn L.,
Yandouzi M., Erdi A. Pulsed-Cold Gas Dynamic
Spraying Process: Development and Capabi-
lities//Proceedings of ITSC 2007, Beijing, China.
– 2007. – P.19-24.
9. Kitamura J., Sato K., Aoki I., Sakaki K.,
Takahata M., Shimizu Y. Mechanical properties
of WC/Co coatings prepared by cold spraying//
Proceedings of ITSC 2008, Maastricht, The
Netherlands. – 2008. – P.1244-1248.
10. Parco M., Barykin G., Fagoaga I., Vaquero C.
Development of wear resistant ceramic coatings
by HFPD//Proceedings of ITSC 2008, Ma-
astricht, The Netherlands. – 2008. – P.140-144
11. Tyurin Y.N., Pogrebnjak A.D. Advances in the
development of detonation technologies and equ-
ipment for coating deposition//Surface and Coа-
tings Technology. –1999. – Т. 111. – С. 269-275.
12. Тюрин Ю.Н, Колисниченко О.В. Спосіб де-
тонаційного напилення покриття і прилад для
його здійснення/Патент Украины на винахід
№ 83831, 26.08.2008
13. Погребняк А.Д., Братушка С.Н., Углов В.В.,
Дуб С.Н., Колисниченко О.В., Алонцева Д.Л.,
Тюрин Ю.Н., Шипиленко А.Н. Структура и
свойства покрытия из Ni-Cr-B-Si-Fe/WC-Co,
нанесенного на подложку из стали и меди//
Физическая инженерия поверхности – 2008.
– Т. 6, № 1-2. – С. 92-97.
14. Magnani M., Suegama P.H., Benedetti A.V. et.
all. The application of Cr3C2-NiCr coatings to
improve the corrosion and wear properties of an
aa7050 alloy//Proceedings of ITSC 2008, Ma-
astricht, The Netherlands.–2008. – P. 1366-1371.
15. Matthews S., Hyland M., James B. Single im-
pact erosion studies of Cr3C2-NiCr coating: the
role of microstructure variation//Proceedings of
ITSC 2008, Maastricht, The Netherlands. – 2008.
– P. 1371-1378
COMPARATIVE ANALYSIS OF
AN EFFICIENCY OF
CUMULATIVE-DETONATION AND HVOF
DEVICES, WHICH ARE APPLIED FOR
GAS-THERMAL DEPOSITION OF
COATINGS
Y.N. Tyurin, A.D. Pogrebnjak,
O.V. Kolisnichenko
A comparative analysis was performed for a cumu-
lative-detonation device, which is applied for coating
deposition, and HVOF devices of serial production.
A peculiar feature of the cumulative-detonation de-
vice is an availability of two chambers, in which com-
bustion mixtures are burning with 10 to 30 Hz fre-
quency. Being simple in servicing, this technological
equipment has a low cost and can provide highly
efficient deposition process, allowing simultaneously
essential economy of materials and energy.
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ
ЕФЕКТИВНОСТІ
КУМУЛЯТИВНО-ДЕТОНАЦІЙНОГО
Й HVOF ПРИСТРОЇВ ДЛЯ
ГАЗОТЕРМІЧНОГО НАПИЛЕННЯ
ПОКРИТТІВ
Ю.Н. Тюрін, А.Д. Погребняк,
О.В. Колісниченко
Проведено порівняльний аналіз ефективності ку-
мулятивно-детонаційного пристрою для газотер-
мічного напилення покриттів HVOF установка-
ми, які серійно випускаються. Відмінною рисою
кумулятивно-детонаційного пристрою є наяв-
ність двох камер, де відбувається згоряння горю-
чих сумішей із частотою 10 – 30 Гц. Простоті в
обслуговуванні технологічне встаткування забез-
печує низьку вартість і високу ефективність про-
цесу напилення та ощадливе використання ма-
теріально-енергетичних ресурсів.
Ю.Н. ТЮРИН, А.Д. ПОГРЕБНЯК, О.В. КОЛИСНИЧЕНКО
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7948 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1999-8074 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T08:12:48Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Тюрин, Ю.Н. Погребняк, А.Д. Колисниченко, О.В. 2010-04-22T14:23:53Z 2010-04-22T14:23:53Z 2009 равнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и HVOF устройств для газотермического напыления покрытий / Ю.Н. Тюрин, А.Д. Погребняк, О.В. Колисниченко // Физическая инженерия поверхности. — 2009. — Т. 7, № 1-2. — С. 39-45. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7948 Проведен сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного устройства для газотермического напыления покрытий с серийно выпускаемыми HVOF установками. Отличительной особенностью кумулятивно-детонационного устройства является наличие двух камер, где происходит сгорание горючих смесей с частотой 10 – 30 Гц. Простоте в обслуживании технологическое оборудование обеспечивает низкую стоимость и высокую эффективность процесса напыления и экономное использование материально-энергетических ресурсов. Проведено порівняльний аналіз ефективності кумулятивно-детонаційного пристрою для газотермічного напилення покриттів HVOF установками, які серійно випускаються. Відмінною рисою кумулятивно-детонаційного пристрою є наявність двох камер, де відбувається згоряння горючих сумішей із частотою 10 – 30 Гц. Простоті в обслуговуванні технологічне встаткування забезпечує низьку вартість і високу ефективність процесу напилення та ощадливе використання матеріально-енергетичних ресурсів. A comparative analysis was performed for a cumulative-detonation device, which is applied for coating deposition, and HVOF devices of serial production. A peculiar feature of the cumulative-detonation device is an availability of two chambers, in which combustion mixtures are burning with 10 to 30 Hz frequency. Being simple in servicing, this technological equipment has a low cost and can provide highly efficient deposition process, allowing simultaneously essential economy of materials and energy. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и HVOF устройств для газотермического напыления покрытий Порівняльний аналіз ефективності кумулятивно-детонаційного й HVOF пристроїв для газотермічного напилення покриттів Comparative analysis of an efficiency of cumulative-detonation and HVOF devices, which are applied for gas-thermal deposition of coatings Article published earlier |
| spellingShingle | Сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и HVOF устройств для газотермического напыления покрытий Тюрин, Ю.Н. Погребняк, А.Д. Колисниченко, О.В. |
| title | Сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и HVOF устройств для газотермического напыления покрытий |
| title_alt | Порівняльний аналіз ефективності кумулятивно-детонаційного й HVOF пристроїв для газотермічного напилення покриттів Comparative analysis of an efficiency of cumulative-detonation and HVOF devices, which are applied for gas-thermal deposition of coatings |
| title_full | Сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и HVOF устройств для газотермического напыления покрытий |
| title_fullStr | Сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и HVOF устройств для газотермического напыления покрытий |
| title_full_unstemmed | Сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и HVOF устройств для газотермического напыления покрытий |
| title_short | Сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и HVOF устройств для газотермического напыления покрытий |
| title_sort | сравнительный анализ эффективности кумулятивно-детонационного и hvof устройств для газотермического напыления покрытий |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7948 |
| work_keys_str_mv | AT tûrinûn sravnitelʹnyianalizéffektivnostikumulâtivnodetonacionnogoihvofustroistvdlâgazotermičeskogonapyleniâpokrytii AT pogrebnâkad sravnitelʹnyianalizéffektivnostikumulâtivnodetonacionnogoihvofustroistvdlâgazotermičeskogonapyleniâpokrytii AT kolisničenkoov sravnitelʹnyianalizéffektivnostikumulâtivnodetonacionnogoihvofustroistvdlâgazotermičeskogonapyleniâpokrytii AT tûrinûn porívnâlʹniianalízefektivnostíkumulâtivnodetonacíinogoihvofpristroívdlâgazotermíčnogonapilennâpokrittív AT pogrebnâkad porívnâlʹniianalízefektivnostíkumulâtivnodetonacíinogoihvofpristroívdlâgazotermíčnogonapilennâpokrittív AT kolisničenkoov porívnâlʹniianalízefektivnostíkumulâtivnodetonacíinogoihvofpristroívdlâgazotermíčnogonapilennâpokrittív AT tûrinûn comparativeanalysisofanefficiencyofcumulativedetonationandhvofdeviceswhichareappliedforgasthermaldepositionofcoatings AT pogrebnâkad comparativeanalysisofanefficiencyofcumulativedetonationandhvofdeviceswhichareappliedforgasthermaldepositionofcoatings AT kolisničenkoov comparativeanalysisofanefficiencyofcumulativedetonationandhvofdeviceswhichareappliedforgasthermaldepositionofcoatings |