Розроблено наукові та технологічні засади плазмових процесів зварювання та наплавлення плавким і неплавким електродами, визначено принципи побудови пристроїв для їх практичної реалізації. Створено високоефективні способи плазмової обробки матеріалів. Показано, що впровадження нових заходів удосконалення технологічних процесів виготовлення різних деталей з застосуванням оптимальних (форсованих) параметрів режимів зварювання (наплавлення) та легування плавкого електроду дозволяє досягти істотного поліпшення якості виробів та їх експлуатаційної довговічності з одночасним підвищенням продуктивності процесу. Досліджено фізичні процеси, що відбуваються у плазмовій дузі, яка горить у середовищі аргону. За допомогою розробленої методики визначено термічні цикли плазма-МІГ процесу. Встановлено сумарну залежність густини теплових потоків від плазмової дуги та дуги плавкого електроду з метою регулювання теплонасичення виробу шляхом вибору необхідних для оптимального попереднього підігріву поверхні параметрів режиму наплавлення. Визначено закономірності саморегулювання довжини дуги плавкого електроду під час плазма-МІГ наплавлення порошковою плющенкою з застосуванням розробленого двуханодного плазмотрону. Проведено промислову апробацію технічних розробок. Встановлено, що фактичний економічний ефект їх впровадження складає близько 1 400 000 грн.

Рассмотрены основные способы плазменной наплавки, в частности, плазменной струей с токоведущей присадочной проволокой, плазменной дугой с нейтральной и токоведущей проволоками. Уделено внимание плазменно-порошковой наплавке, позволяющей существенно расширить круг сплавов, наплавляемых механизированным способом. Описана методика выбора режимов данной наплавки. Раскрыты требования к наплавочным порошкам, рассмотрены основные способы их производства.

Приведены результаты вычислительного эксперимента, показывающего зависимость значений крупномасштабных пульсаций тока в плазмотронах вихревой схемы, предназначенных для напыления и наплавки, от параметров цепи питания и их влияние на нагрев напыляемого или наплавляемого материала.

Представлены результаты исследования энергетических характеристик нового класса плазменных распылителей - плазмотронов с криволинейным дуговым каналом, которые позволяют организовать ввод обрабатываемого дисперсного материала еще на стадии формирования плазменного потока, что повышает эффективность использования энергии электрической дуги и приводит к существенному повышению производительности напыления тугоплавких материалов.

Методом электронно-лучевой наплавки в атмосферном воздухе получены многофункциональные хромсодержащие покрытия. С помощью металлографии, электронной микроскопии фольг, рентгенофазового анализа и рентгеновского микроанализа определена структура и проведен подробный анализ химического и фазового состава наплавленных слоев, на основании которого высказаны предположения о природе формирования свойств покрытий - твердости, износостойкости, коррозионной стойкости, жаростойкости.

Методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки на ускорителе электронов на поверхности низкоуглеродистой стали Ст3 сформированы покрытия на основе карбидов хрома и вольфрама, которые затем повторно обработаны низкоэнергетическим импульсным электронным пучком с целью получения ультрадисперсной и наноразмерной структуры. Исследованы структура и фазовый состав покрытий и слоев вторичной импульсной обработки, изучена возможность измерения в них скорости ультразвука. Установлена связь между скоростью ультразвука, структурой, составом, дефектностью решётки наплавленных покрытий до и после импульсной электронно-лучевой обработки.

Исследовано влияние сканирования лазерного излучения на структуру и свойства получаемых слоев при поверхностном легировании и лазерно-микроплазменной наплавке.

Предложен способ объединения лазерного пучка и плазменной дуги для реализации комбинированного процесса лазерно-плазменной наплавки. Разработана конструкция и создан опытный образец лазерно-дугового плазмотрона для порошковой наплавки. Выполнены детальное компьютерное моделирование комбинированного разряда в данном плазмотроне, экспериментальные исследования его характеристик и технологических возможностей указанного процесса. Показано, что совместное использование лазерного пучка и плазменной дуги повышает скорость, стабильность и воспроизводимость результатов наплавки, а также эффективность применения этих источников нагрева.

Определено влияние полоцилиндрической дуги при наплавке способом плазма-МИГ на характер плавления порошковой проволоки, аксиально подаваемой через канал плазмотрона. Установлено ее положительное воздействие на равномерность плавления сердечника и металлической оболочки проволоки. Показано, что наплавка способом плазма-МИГ может осуществляться при пониженном токе плавящегося электрода без коротких замыканий дугового промежутка и минимальном проплавлении основного металла.

Приведены результаты исследования некоторых свойств и работоспособности сплавов на кобальтовой, никелевой, железной основах. Изучена возможность плазменной плавки кобальтовых и никелевых сплавов на детали из алюминиевой бронзы. Показана эффективность применения плазменно-порошковой наплавки в судовом машиностроении.

Рассмотрены особенности протекания реакций между некоторыми компонентами шихты порошковой проволоки в процессе плазма-МИГ наплавки. Показано, что присутствие соединений галогенидов в столбе дуги способствует стабилизации процесса саморегулирования дуги плавящегося электрода. Образование трифторида бора в сердечнике порошковой проволоки на стадии нагрева на вылете способствует улучшению формирования валика.

Отмечены недостатки технологии дуговой наплавки порошковой проволокой под флюсом деталей металлургического оборудования, работающий в условиях термической нагрузки. Неравномерное распределение легирующих элементов по сечению наплавленного валика снижает стойкость роликовых машин непрерывного литья. Особенности тепловложения при плазма-МИГ наплавке обусловливают равномерное распределение компонентов наплавляемого сплава уже в первом слое.

Предложена модель катодных процессов для трубчатого термокатода лазерно-дугового плазмотрона, учитывающая дополнительный нагрев рабочей поверхности катода пропускаемым через него лазерным пучком. Проведено детальное компьютерное моделирование катодных процессов для данного катода. Показано, что используя дополнительный лазерный нагрев, можно эффективно управлять катодными процессами и, как следствие, характеристиками плазмы в прикатодной области. Полученные результаты положены в основу создания конструкции катодного узла лазерно-дугового плазмотрона для порошковой наплавки. Экспериментальные исследования плазмотрона продемонстрировали высокую стабильность работы и стойкость разработанного трубчатого катода.

Індекс рубрикатора НБУВ: К644.572-1

Рубрики:

Плазмове наплавлення металів

Шифр НБУВ: Ж26970 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Приведены результаты исследований сплавов, применяемых в арматуростроении для наплавки деталей затвора. Рассмотрены некоторые особенности плазменно-порошковой наплавки. Показано, что при ее использовании достигается наилучшая работоспособность уплотнительных поверхностей.

Исследована зависимость износостойкости наплавленного металла от количества и формы армирующих частиц релита, способа их ввода в сварочную ванну, а также от типа матрицы. Показано, что наилучшее сочетание служебных и технологических свойств в наплавленном металле достигается при содержании в нем релита около 50 об. %.

Исследованы тепловая мощность дуги, эффективный КПД нагрева изделия, коэффициент использования порошка, геометрические параметры шва и коэффициент сосредоточенности теплового потока при микроплазменной порошковой наплавке. Установлено, что основным технологическим параметром, влияющим на тепловые характеристики дуги, является ток и в меньшей мере расход порошка. Коэффициент сосредоточенности теплового потока плазменной дуги при микроплазменной порошковой наплавке в основном определяется диаметром каналов сопел, длиной дуги и введением порошка в дугу.

Изучен процесс плазменной наплавки дугой прямого действия (РТА) твердых износостойких сплавов V12 и V18 на основе ванадия на конструкционную сталь S35J0. Различия в термомеханических свойствах, локальных термопластических деформациях и фазовых превращениях материалов могут вызвать высокие остаточные напряжения и деформации. Проведено сравнение результатов моделирования с измерениями распределения температуры и деформаций. Проверенные и улучшенные модели на основе метода конечных элементов можно использовать для изучения влияния параметров сварки на деформации и остаточные напряжения в изделиях с целью оптимизации их качества.

Изучены особенности нагрева плоского электрода (порошковой плющенки) внутри плазмотрона теплом плазменных дуг в процессе плазменной наплавки комбинированным способом. Установлено, что применение импульсного режима горения плазменных дуг, при котором плоский электрод периодически становится катодом по отношению к неплавящемуся электроду плазмотрона, повышает эффективность его нагрева. Однако при этом увеличивается склонность процесса к шунтированию плазменных дуг плоским электродом.

Исследован теплообмен между ударно-сжатым слоем импульсной плазмы и частицей никеля размером 60 мкм. Проведен численный анализ характеристик импульсной плазмы, формируемой в плазменно-детонационном ускорителе. Определено влияние различных составляющих теплообмена при нагреве частицы в импульсной плазме. Показано влияние радиационного теплообмена на нагрев дискретных частиц и напыляемой поверхности.