Розробка складу робочої суміші газів для підвищення якості катодів на основі нікелю для іонно-плазмового напилення

Автор(и)

  • V. S. Yefanov Національний університет «Запорізька Політехніка», Ukraine
  • V. G. Shevchenko Національний університет «Запорізька Політехніка», Ukraine
  • N. V. Shaleva Національний університет «Запорізька Політехніка», Ukraine
  • O. S. Оmelchenkо Національний університет «Запорізька Політехніка», Ukraine
  • V. A. Оmelchenkо Національний університет «Запорізька Політехніка», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.010920.52.654

Ключові слова:

нікелевий сплав, плавка, зливок, катод, структура, інертний газ, захисна атмосфера, аргон, гелій

Анотація

Постановка проблеми. Сучасні енергетичні установки та авіадвигуни працюють за підвищених температур. Якщо в перших газотурбінних двигунах (ГТД) робочі температури матеріалу становили від 600 до 900 °С, то в подальшому значно підвищилися, досягнувши наразі 1 700 °С.Для забезпечення роботи за високих температур застосовують жаростійкі покриття на основі нікелю. Ресурс лопаток у першу чергу залежить від якісних показників нанесених покриттів (рівномірності, відсутності пор, включень, хімічної однорідності). Якість нанесення покриттів визначається режимами нанесення і якістю самого катода. Як правило, катоди являють собою сплави, що наносяться зі спеціальною геометрією. Існує кілька технологій виготовлення катодів, кожна з яких має свої переваги і недоліки. Один із методів − пошарове формування сплавом зливків для виготовлення катодів у мідному водоохолоджуваному кристалізаторі із застосуванням електрода, що плавиться. Мета дослідження − підвищення якості катодів на основі нікелю (Ni − Cr − Al − Y) шляхом удосконалення технологічних режимів виплавки зливків. Завдання − зменшення загальної кількості дефектів у зливках у вигляді несуцільностей, пор, непроплавів, підвищення гомогенності структури і хімічного складу. Методика.Вдосконалено обладнання, зокрема, вакуумно-дугова установка була доукомплектована рампою і балоном із гелієм. Отримані пробні зразки у вигляді «шайб» (діаметром 127 мм і товщиною 40 мм), які використовувалися для дослідження мікроструктури і хімічного складу. Відпрацьовано режими переплаву. Дослідження хімічного складу проводили із застосуванням багатоцільового растрового електронного мікроскопа РЕМ 106І, оснащеного системою мікроаналізу. Наукова новизна. Визначено залежність впливу концентрації суміші газів (аргон − гелій), що дозволило отримати оптимальне співвідношення захисних газів. При співвідношенні газів 70/30 % отримано максимально якісні катоди, на яких проводили подальші дослідження. Висновки. На підставі результатів досліджень впливу концентрації суміші газів на структуру та склад катодів установлено технологічні режими плавлення, що дозволило поліпшити показники якості та економічні показники досліджуваних катодів. Це зменшить кількість браку катодів, поліпшить працездатність деталей з покриттями та ресурс авіаційних двигунів у цілому.

Біографії авторів

V. S. Yefanov, Національний університет «Запорізька Політехніка»

Кафедра обладнання та технології зварювального виробництва, аспір.

V. G. Shevchenko, Національний університет «Запорізька Політехніка»

Кафедра механіки, канд. техн. наук, доц.

N. V. Shaleva, Національний університет «Запорізька Політехніка»

Кафедра механіки, асист.

O. S. Оmelchenkо, Національний університет «Запорізька Політехніка»

Кафедра механіки, ст. виклад.

V. A. Оmelchenkо, Національний університет «Запорізька Політехніка»

Кафедра механіки, 

Посилання

Sims C.Т. Supersplavy II: Zharoprochnyye materialy dlya aerokosmicheskikh i promyshlennykh energoustanovok[Super alloys II: Heatproof materials for aerospace and industrial energy options]. Мoscow : Metallurgy, 1995, 384 p. (in Russian).

Maslenkov S.B. Spravochnik zharoprochnykh staley i splavov [Directory of heat-resistant steels and alloys]. Мoscow : Metallurgy, 1983, 192 p. (in Russian).

Yefanov V., Кlotchihin V., Pedash А. and Shylo V. Vliyaniye tekhnologii izgotovleniya katodov na kachestvo pokrytiy lopatok turbiny [Influence of technology of making of cathodes on quality of coverages of shoulder-blades of turbine]. Vestnik dvigatelestroyeniya [Engine Bulletin]. 2018, no. 1, pp. 132−137. (in Russian).

Оvchinnikov А.V., Теslevich S.М., Тithenberg D.L. and YefanovV.S. Tekhnologiya vyplavki slitkov dlya polucheniya katodov iz kobal'tovogo splava sposobom dugovogo pereplava[Technology of smelting of bars for the receipt of cathodes from a cobalt alloy the method of arc remelt]. Sovremennaya elektrometallurgia [Modern electrometallurgy]. 2019, no. 1, pp. 23−27. (in Russian).

Paton B.E., Tryhub N.P. and Akhonyn S.V. Elektronno-luchevaya plavka tugoplavkikh i vysokoreaktsionnykh metallov[Cathode-ray melting of refractory and high-reactionary metals]. Kyiv : Naukova Dumka Publ., 2008, 312 p. (in Russian).

##submission.downloads##

Номер

Розділ

Наукові дослідження