Процесс эрозионно-лучевого плазменного нанесения износостойких покрытий

УДК 621.9.047

ПРОЦЕСС ЭРОЗИОННО-ЛУЧЕВОГО ПЛАЗМЕННОГО НАНЕСЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ

М.В. Кондратьев, Е.В. Смоленцев, В.П. Смоленцев

В статье раскрыт механизм нанесения комбинированных эрозионно-лучевых плазменных покрытий, что дало возможность научно обоснованно представить физическую модель процесса, положенную в основу математического моделирования.

Для описания процедуры формирования покрытий предложен новый принцип разделения комбинированного процесса на логически развивающиеся последовательные этапы, с учетом которых удалось рассмотреть механизм как единый процесс.

Представлена математическая модель, учитывающая исходные и граничные особенности процессов при нанесении и упрочнении покрытий, что является базой для проектирования технологического процесса эрозионно-лучевого нанесения слоев с требуемыми эксплуатационными характеристиками.

Приведены экспериментальные исследования, подтвердившие правомерность модели комбинированного процесса, что служит основанием для разработки достоверных методик расчета режимов эрозионно-лучевого покрытия.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования, приведенные в статье, позволили выявить новые взаимодействия между параметрами комбинированного покрытия, что дало возможность создать новые способы на уровне изобретений

Ключевые слова: процесс, эрозионно-лучевая обработка, покрытия, этапы, плазменное упрочнение, эксперимент

Введение

Процесс нанесения износостойких покрытий может быть описан путем математического моделирования механизма нанесения слоев. Такой механизм включает 4 этапа, рассмотренных в [1] на базе сведений из [2; 5] которые позволяют математически описать процессы, происходящие при комбинированном покрытии. На первом этапе плазменный луч используется для предварительного подогрева зоны нанесения покрытии. Второй этап охватывает электроэрозионное нанесение покрытия на поверхность участка детали при совмещении времени попадания капли на деталь с подводом тепла лучом плазмы. На третьем этапе под действием плазмы происходит дальнейший разогрев материала капли и увеличение ее текучести. Четвертый этап включает получение на покрытии (после электроэрозионного процесса) износостойкого твердого покрытия, получаемого лучом плазмы.

Моделирование процесса нанесения износостойких покрытий

При построении модели, в качестве исходных данных можно принять:

- выполненные на текущий момент эксплуатационные требования (включая

Кондратьев Михаил Вячеславович - ВГТУ, старший преподаватель, e-mail: 540520@mail.ru Смоленцев Евгений Владиславович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: smolentsev.rabota@gmail.com Смоленцев Владислав Павлович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: Vsmolen@inbox.ru

износостойкость) к покрытиям

рассматриваемого вида;

- характеристики заложенных в документации материалов и покрытий (включая жидкотекучесть, шероховатость поверхности покрытия);

- возможность технических средств технологического оснащения для электроэрозионного покрытия и плазменного упрочнения, а также возможность совмещения воздействий для управления комбинированным процессом;

- рабочая среда (газы) для выполнения операции;

- ввиду малой площади участка соприкосновения капли покрытия с деталью в расчетах можно принимать эту поверхность плоской независимо от геометрической формы детали.

В качестве граничных условий для использования разрабатываемой модели можно принять:

- предельные возможности по толщине электроэрозионного нанесения требуемых качественных покрытий на заданные материалы деталей с заложенными в документации требованиями к поверхностному слою покрытия;

- температуры плавления материалов детали и покрытия;

- показатели жидкотекучести материала покрытия.

При моделирования процесса следует рассматривать все этапы протекания механизма комбинированной обработки.

На первом этапе, где на деталь воздействует сканирующий луч плазмы,

температура детали зависит от времени ее нагрева (т). Тогда по [2] критерий Фурье (Fo) может быть представлен через средний коэффициент теплопроводности аСр

Q = с  тн  (спл + tr),

К = \ í a • dz h2 J

acP.'Z

h

C 0

h2

где аср = — I* а  dт ; ¿с - глубина слоя

т *

1 0

термического влияния.

Без учета комбинированного покрытия в

качестве ¿с можно принять нижний предел изменения допуска на толщину упрочняемого участка. В случае, когда плазменное упрочняющее покрытие наносится на

электроэрозионное, можно в качестве ¿с принять толщину этого слоя. Тогда удается установить время (т) воздействия луча, скорость его сканирования.

К

z =

o Л2

a

ср

Отсюда можно найти среднюю скорость перемещения луча плазмы (ЖСр ) от начала

перемещения до его остановки в конце участка теплового воздействия луча ф0) Dn  ас„

Wc = ° "cp. °Р' Fo • hC

П ,1С

Для того, чтобы объединить в комбинированном процессе действие луча для подогрева с плазменным упрочнением нужно длительность (т ) поддерживать не более времени протекания импульса (т и) при электроэрозионном покрытии

Т < ти

Тогда частота (ул) сканирования луча будет

W.

Va = "

cp.

Do • acp.

Ял Кп  кС2  Нд где Нд - регулированный параметр, определяющий амплитуду перемещения луча, который зависит от расстояния между срезом сопла и поверхностью покрытия. Выбирается в

диапазоне Нд = (4 - 6)Оп .

Для обеспечения наибольшего

допустимого (без плавления материала) подогрева детали следует рассчитать количество теплоты необходимое для

нагрева

где

ТДД

- удельная теплоемкость

подогреваемой массы детали; тн - масса нагреваемого участка,

¿пл - температура плавления материала детали,

Ьг - температура, гарантирующая сохранность геометрии поверхности детали под действием тепловой энергии луча. Назначают Сг= 400-500 К.

Масса нагреваемого участка (тн) может укр упненно оцениваться

тн = Уудд К д  нл  во, (7) где уудд- удельная плотность материала детали, г/см3;

Кд - коэффициент, учитывающий рассеивание тепла на нагрев соседних участков детали.

На втором этапе определяющими являются параметры капли, наносимой в процессе электроэрозионного покрытия. Высоту капли на детали с учетом коэффициента перекрытия капель (б) можно найти через глубину впадины, определяющую

шероховатость покрытия (RZn). Форма капли

зависит от текучести расплавленного сплава с учетом температуры перегрева

р = рмк + Ратм,

где Pk - давление на каплю, наносимую при электроэрозионном покрытии; Ратм -атмосферное давление

расплавленной капли можно принять как постоянную справочную величину для материала покрытия [3]

Pk =

Я—

где ип - коэффициент поверхностного натяжения на границе жидкий металл-воздух (табличные данные, например, по [3]); Я—; Я2 - главные радиусы кривизны жидкости (капли). В рассматриваемом случае Я— = Я2 = . Тогда:

Pk =

2о

n

Из формулы

2а„

Го =

P + P

mn атм

Г

о

В формуле (11) Ртп является давлением фронта волны в момент разряда. По [4]

ртп — Pk ' у2у.в +ктп

2

где Pk - плотность материала капли; Уу в

- скорость фронта ударной волны. Зависит от длительности импульса, величины торцевого зазора (Sт). Для изучаемого диапазона длительности импульса и расстояния Sт=10-30 мкм по [4] скорость фронта ударной волны может быть оценена Уув = 104 м/с. Скорость

фронта ударной волны ( Уув) от точечного

источника имеет сферическую форму, однако для малой площади сечения канала разряда с достаточной точностью может применяться зависимость, приведенная в [4]

Уу.в -к у .в 4

к

Р

Pk

где К у в - коэффициент ударной волны,

учитывает среду, в которой происходит разряд. Для воды Кув = 0,7 [4]. Кр - коэффициент,

учитывающий перераспределение давление за фронтом ударной волны, характеризуют связь между мощностью разряда и временем действия импульса.

К с и 2

По [4] Кр —-ПН,

^экв  ^

где К с - коэффициент, учитывает перераспределение удельной мощности разряда по времени его действия. По [4] для цилиндрической волны, действующей в течение Ту К с =0,15; ипр - напряжение на электродах, необходимое для пробоя промежутка Sт . По [3] ипр =0,7 и (здесь и

- напряжение при разомкнутых электродах). Индуктивность разрядного контура

-

Т2

2 ,

(2 л)2 С

где Т - период действия разряда: Т — q• Ту (q - скважность разрядов (q =2 -3)); С - емкость контура разряда.

АРтп - величина, учитывающая потери

давления. Для условий разряда при электроэрозионной обработке в водной среде (это могут быть пары воды в атмосфере) АРтп может быть в импульсе до 30 МПа.

С учетом формул (12)-(14) радиус капли 2<г

Г —-

рК

2л2 • К- Си2 Л

-с-+АР + Р

2 тп атм

\Pk--q2 • ^

Если принять объем (Vk) капли покрытия, как объем сегмента с радиусом г0 и высотой

h0 то

Ук — 3лго 'К

О

Объем капли зависит от энергии импульса

(Аи).

По [2]

Аи Пим ^ СР У Ср Т

и I им ср ср у

где Лим - коэффициент полезного действия импульса, (не превышает 0,41);

У ср - средний ток за импульс; иср -

среднее напряжение в импульсе.

С учетом потерь энергии за импульс можно найти энергию, затрачиваемую для получения капли

Аи — Суд-тк -

где Суд - удельная теплоемкость

Дж

материала покрытия -;

кг • К

mk - масса капли; - температура

плавления материала; Аt - запас температуры, гарантирующий жидкое состояние капли (Аt =500-600 К).

Отсюда объем (Vk) капли

тк

Vk —

Рк

Тогда с учетом уравнений (18) и (19), приравнивая Аи , получаем тк и по формуле (20) находим Vк

Ук —

Лим• Уср. • иср ' тУ

С уд' Рк • ^пл + А)

Если источником импульсов при электроэрозионном покрытии служит генератор RC-схемы, то формула (21) приобретает вид

Лим-си2

Ук —

2СУд • Рк '(С + Аt):

где С - емкость конденсатора генератора. С учетом формулы (17) высота капли

Ко =

3Vk

2л -г.

о

Тогда из (23) и (22) ь 3

К = —

Лим'С'и

— (24) 4л С^- рк +At)- Т0

В формуле (24) Ко характеризует

толщину покрытия после электроэрозионного процесса без учета припуска на последующую обработку поверхности

можно принять в качестве величины одинаковой для всего покрытия

Rzo = Ко - кн ,

где Ко - толщина углубленного микроучастка слоя покрытия (ниже вершин расположения неровностей).

Величина Кн зависит от шага (Н ) между соседними капелями и их перекрытия (/), которое может быть принято равным его величине на аноде, показанный в [2]

3=тт <25)

ио

Величина ( / ) изменяется в широких пределах (от 0,3 до 0,7) и зависит от высоты неровностей Rzo .

Для RC-схем

Яго = КR•C13 и23,

где К я - экспериментальный коэффициент, который составляет:

- для легированных сталей - 0,39 - 0,40;

- для жаропрочных сплавов - 0,41 - 0,42;

- для твердых вольфрамо-кобальтовых сплавов - 0,25 - 03.

Из уравнения (25) шаг перемещения электрода между соседними каплями

Н = 3-То

С учетом

То = 2^ КО + 2К0.Го

Тогда шаг « Н »

Н=3 - Т =2 и о '

3^- и3

г- К

• а/Щ+о)

Ширина зоны перекрытия капель

Кп = То - Н

Кп = 2 Оо +Го)

1-

3Кя-с/3 - и23 -

ГоЬо

I

/ 1 /IV

'////////////////////л \И/21 Н '///////////////////а

Рис. 1. Схема расчета Яzo

Чем больше Кп , тем ниже шероховатость Яzo (рис. 1).

Яzo = Ко -а-8

Из рис. 1 величина Яzo может быть вычислена через Го, Н, оа .

оа =

Откуда Я =г„-оа = г

2

Г о -

1

2

-

На третьем этапе

рассматривается

динамика растекания капли и выравнивание микроповерхности под действием подвода тепла лучом плазмы. Здесь следует математически описать образование слоя, его толщину и микроповерхность.

По аналогии с (11) для второго этапа протекания механизма покрытия радиус капли Г здесь составит

2а

Г =-

п1

Р + Р тп1 атм

где от - поверхностное натяжение капли

после дополнительного нагрева лучом плазмы. Учитывая, что за счет теплообмена часть тепла капли будет утрачена, а дополнительная энергия луча плазмы вызовет ее последующий нагрев, поверхностное натяжение ап1 может

отличаться от ап (формула (10)), но для технологических расчетов допустимо принять,

2

2

что этот показатель на этапах покрытия существенно не изменяется.

<п1 — <п

В формуле (35) Ртп1 " давление плазмы

на поверхность капли после нанесения покрытия электроэрозионным методом. По [4]

'

Р — nRT/ тп1 / Лг

где п - суммарная концентрация

заряженных и нейтральных частиц в плазме. При температуре плазмы Тш — 6000 К и

работе на воздухе Ртп1= 0,1 МПа, величина п

= 1018 [4];

R - универсальная газовая постоянная,

Дж

R =8,31 —=-;

моль • К

Аг - число Авогадро, Аг =6,02^ 1023 моль-1

Для

оценки

давления

Р

тп1

однокомпонентных газов (плазма) в [4] предлагается закон М. Саха

Р Л— 2,4 •10"' тп

К2Т/2:

X

' е • и Л

ехр»

К • Т ,

где

',

Хи - степень ионизации газа,

величина постоянная, которая зависит от положения материала в периодической системе;

К к - статистический квантовый коэффициент, изменяется в широких пределах (по [4] К 2 =1 - 4);

еи{ - энергия ионизации газа, эВ ; К8 - постоянная Больцмана,

Кг — 8,6-10_5 К) .

Обычно в реальных условиях плазма формируется в среде из нескольких газов. Тогда энергия ионизации газа в (38) определяется по [4] через эффективный

потенциал ионизации и о , который приведен в

ио —_

Т

580

п

• £п^ у/2 • ехр

' 5800и/

1

Т

,

где VI - объемная доля г-компонента в смеси газов;

п - количество компонентов, принятое для смеси;

иI - потенциал ионизации ьго компонента

в смеси;

Т - температура, К.

Плазма обладает высоким

гидродинамическим напором, что может

повысить величину Р относительно

тп1

расчетного значения.

По [4] радиус зоны действия луча может быть до 1-2 мм, что дает основания считать, что давление плазмы воздействует на всю открытую поверхность капли.

Расчет по формуле (37) может дать только достоверное качественное описание механизма действия плазмы и для количественной оценки в расчетах, как правило, не используется.

В [6] приведены исследования, позволяющие создать расчетные методики для определения численной величины импульсного (ударного) давления

Ртп1 — Ул'Рк • ) 'Сзк',) ,

1 +

Рк

Р* )• С3, Т )

где Ул - скорость частиц луча, м/с;

Рк, Рд - плотность материалов капли и детали, кг/м3;

Сзк, С3, - скорость звука в материале

капли и детали, м/с.

Высота покрытия зависит не только от давления плазмы, но и от динамической составляющей от скорости струи Wk .

По [6]

Wk —

(

п-

2г

Л

1 _ 3

2Pkd•rl

В [6] предложена зависимость для расчета среднего давления струи плазмы РМП1 при используемых режимах протекания

плазменного процесса

• (ХТ _ 1)Рпср • С

Т •С •О

Ртп1 — ^—— пср

,2

3ср

Л , • и,ср • ЛТ

1+ипср-и„

+ -

Л Л

пср

,ср ,ср ^

где Л пср и пср - средние значение силы тока и напряжения в плазмотроне;

Тср , Л,ср и,ср - средняя температура, средний ток, напряжение дуги:

Сп - теплопроводность плазмы;

Опср - средняя величина массового расхода газа в плазматроне;

Хт - отношение теплоемкостей составляющих плазмообразующего газа;

Рпср - средняя плотность плазмы на срезе сопла;

СЗср - средняя скорость звука в плазме;

Лт - тепловой коэффициент полезного действия плазматрона.

Расчет давлений

Р

' МП, Рмп1 хотя возможен, но полученные результаты весьма приближенные, т.к. средние значения расчетных параметров могут значительно отличаться от крайних величин.

Для конкретных случаев использования плазменного упрочнения целесообразно использовать уравнения регрессии.

На четвертом этапе формируется упрочняющий слой плазменного покрытия. Толщина этого слоя составляет несколько микрон и при заданной толщине покрытия (К), превышающий 100 мкм, нет необходимости рассчитывать толщину слоя плазменного упрочняющего покрытия, т.к. она находится в пределах погрешности расчетов. Плазменное покрытие может снижать передачу тепла от луча к слою после электроэрозионной обработки. Это учтено в расчетах в виде

приращения тепла (Аt), но, учитывая многократное превышение температуры плазмы (до (8-10)^ 103 К) над температурой плавления наносимого покрытия ((1-1,5)^ 103 К), можно считать обоснованным для комбинированного процесса предложенное деление цикла на рассматриваемые этапы, которые фактически протекают совместно.

Использование зависимостей,

приведенных в модели, позволяет при расчете технологических режимов предусмотреть припуск на обработку покрытия (если это требуется).

Полученные в процессе моделирования параметры позволяют проектировать технологические процессы комбинированной обработки с получением износостойких покрытий.

Параметры комбинированного эрозионно-лучевого плазменного износостойкого покрытия

Главными факторами, определяющими износостойкость деталей с покрытием, являются:

- твердость слоев покрытия;

- толщина покрытия и упрочненного слоя;

- шероховатость поверхностного слоя (в парах трения);

- условия работы деталей (контактные напряжения, скоростные режимы, ударные нагрузки, контактное трение, температурные факторы и др.).

Для подтверждения правомерности разработанных моделей были проведены экспериментальные исследования и обобщен опыт внедрения деталей с комбинированным покрытием.

Рис. 2. Износ сплавов ВЖЛ (а) и ЭИ437Б с покрытием: А - Сг; Б- WC; В - MoS2; Г - ZгB2

На рис. 2 экспериментальных

показаны результаты исследований по сравнительным испытаниям износа образцов и деталей после электроэрозионного и комбинированного покрытия на жаропрочных сплавах (рис. 2).

Обозначения на а) и б) (рис. 2): 1 -материал без покрытия; 2 - электроэрозионное покрытие; 3 - комбинированное покрытие.

На диаграмме в индексе «3» в числителе приведены экспериментальные, а в знаменателе - расчетные значения износа (мм).

Испытания проводили при следующих режимах:

- контактное давление образцов - 0,25 МПа скорость относительного перемещения контактных пар -2-2,5 м/с, толщина покрытия 0,25 мм, температура испытаний -1200 К, длительность испытаний 350 часов.

Из рис. 2 видно, что здесь хорошо подтверждается качественная сторона механизма и модели, т.к. износ жаропрочных сплавов в условиях трения после электроэрозионного нанесения покрытия снизился до 10-12 раз, а после комбинированного нанесения покрытий в десятки раз. Приведенные сравнительные (эксперимент - расчет по модели) результаты показывают, что расчетные значения близки к экспериментальным, а имеющиеся отклонения объясняются изменениями условий протекания процесса ввиду нестабильности свойств материалов, шероховатости поверхности покрытия, контактного давления, влияние износа упрочняющего и электроэрозионного покрытия на результаты испытаний.

На машине трения МТУ 01 были проведены испытания образцов для установления коэффициента трения (рис. 3), что является подтверждением полезности покрытия из чугуна.

Козфщтпщт

ÚJ5 ÚJ

№

I_I

I I I I.

2 k 6 8 10 12 %

Рис. 3. Изменение коэффициента трения по мере износа покрытия

На рис. 3 материал деталей - сталь 45, покрытие на контактных парах - чугун СЧ24, контактное давление 1,6 МПа, площадь контакта - 12 см2, температура испытаний 460500 К, скорость перемещения контактных тел -1м/с. Работа со смазкой в абразивной среде.

Анализ рис. 3 показывает, что коэффициент трения в течение 8 часов

изменяется незначительно (±0,015), затем, очевидно под действием абразива, плазменное напыление стирается и начинается интенсивное возрастание коэффициента трения, что подтверждает предлагаемый в работе механизм повышения износостойкости

комбинированным методом нанесения и упрочнения покрытий. Износ. мм

0.5

ОЛ

0,3 0.2

0.1

2 4 6 а 10 12 % - Время-400

Рис. 4. Износостойкость титановых покрытий: 1 -деталь без покрытия; 2 - покрытие толщиной 0,3 мм из ОТ4-1; 3 - покрытие с плазменным упрочнением

Для повышения износостойкости и защиты от коррозии деталей из различных металлов на поверхность могут наноситься титановые покрытия. На рис. 4 приведена динамика износа стальной детали с покрытием из ОТ4-1 (2) и с плазменным упрочнением (3).

Условия испытаний: контактное давление 0,3 МПа, скорость перемещения между сопряженными образцами 0,3 0, м/с. Пары трения работали в масле с абразивом.

При использовании титана для восстановления изношенных деталей удается создать (рис. 5) покрытия, обладающие высокой износостойкостью, сохраняя при этом защитные свойства материала, аналогичные тем, которые имеются у дорогостоящих труднообрабатываемых нержавеющих сплавов. Возрастание износа в точке «а» (кривая 3 на рис. 4) объясняется тем, что в этом месте плазменное упрочнение было уже при работе пар трения и износ происходил по покрытию. Такой результат не противоречит представленной модели.

На рис. 5 показано влияние толщины покрытия на изменение его шероховатости.

Рис. 5. Изменение высоты микронеровностей от толщины покрытия

Деталь из сплава ВЖЛ 2 с исходной шероховатостью Яа =1,25 мкм. Покрытие

1 - исходная поверхность детали, 2 -электроэрозионное покрытие, 3 - покрытие с плазменным упрочнением.

На кривой 3 (рис. 5) показана точка, где приведена расчетная величина

микронеровностей. Расчеты проведены для толщины покрытия 100 мкм. Незначительные (0,04 мкм) расхождения полученных результатов объясняются заполнением углублений между каплями упрочняющим покрытием, что пояснялось при построении модели.

Заключение

Приведенное описание процессов комбинированного нанесения износостойких покрытий и экспериментальное подтверждение результатов исследования механизма позволили расширить область их использования на восстановление геометрии

изношенных деталей [8], улучшить эксплуатационные показатели изделий [9; 10].

Литература

1. Кондратьев М.В. Механизм и процессы комбинированного нанесения покрытий / М.В. Кондратьев, Е.В. Смоленцев, В.П. Смоленцев // Вестник Воронежского государственного технического университета.

2. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов / Под ред. В.П. Смоленцева. - М. : Высш. шк., 1983. - Т.1. - 247 с.

3. Кэй Дж. Таблицы физических и химических постоянных / Дж. Кэй, Т. Лэби. - М.: Изд. физ.-мат. лит., 1962. - 248 с.

4. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов / Под ред. В.П. Смоленцева. - М. : Высш. шк., 1983. - Т.2 - 208 с.

5. Brooks A. Mechanical Plating / А. Brooks // Metal Finishing. - 1985. - V.81. - № 8 - P.53-57.

6. Кадырметов А.М. Управление технологическим обеспечением процессов плазменного нанесения покрытий в режиме модуляции электрических параметров: монография / А.М. Кадырметов. - Воронеж : Научная книга, 2013. -260 с.

7. Бутовский М.Э. Нанесение покрытий и упрочнение материалов концентрированными потоками энергии. Ч. 1: Электроэрозионное упрочнение. Техника и технология: учеб. пособие / М.Э. Бутовский. - М.: ИКФ «Каталог», 1998. - 340 с.

8. Пат. 2318637 Российская Федерация, B23H 5/00. Способ электроэрозионного восстановления чугунных деталей / В. П. Смоленцев и др., ГОУВПО "ВГТУ". -2006113860; заявл. 24.04.2006 ; опубл. 10.03.2008, Бюл. №7.

9. Бржозовский Б.М. Упрочнение режущего инструмента воздействием низкотемпературной плазмы комбинированного разряда / Б.М. Бржозовский, В.В. Мартынов, Е.П. Зенина. - Саратов: СГТУ, 2009. - 176 с.

10. Сафонов С.В. Повышение эксплуатационных свойств изделий путем нанесения и удаления покрытий / С.В. Сафонов, С.Н. Григорьев, В.П. Смоленцев // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2015. - Т.11.- №3. - С. 15-23.

Воронежский государственный технический университет

PROCESSES OF EROSION RADIAL PLASMATIC WEARPROOF COATING M.V. Kondrat'ev1, E.V. Smolentsev2, V.P. Smolentsev3

1Assistant Professor, Voronezh State Technical University, Voronezh, Russian Federation

e-mail: 540520@mail.ru

2Full Doctor, Professor, Voronezh State Technical University, Voronezh, Russian Federation e-mail: smolentsev.rabota@gmail.com

3Full Doctor, Professor, Voronezh State Technical University, Voronezh, Russian Federation

e-mail: Vsmolen@inbox.ru

The mechanism for applying combined erosion-radial plasmatic coatings is disclosed in the article, which made it possible to scientifically justify the physical model of the process, which is the basis of mathematical modeling.

To describe the procedure of coatings formation, a new principle is proposed for dividing the combined process into logically developing successive stages, accounting which it is possible to consider the mechanism as a single process. A mathematical model is presented, which takes into account the initial and boundary features of the processes during application and hardening of coatings, which is the basis for designing the technological process of erosion-radial deposition of layers with the required exploitation characteristics. Experimental studies confirming the legitimacy of the combined process model are presented, which is the basis for the development of reliable methods for calculating erosionradial coating regimes. The theoretical and experimental studies presented in the article made it possible to identify new interactions between the parameters of a combined coating, which made it possible to create new methods at the level of inventions

Key words: processing, erosion-radial treatment, coating, stages, plasmatic hardening, experiment

References

1. Kondrat'ev. M.V.,.Smolencev E.V, Smolencev V.P. "Mechanism and processes of the combined coating", The Bulletin of Voronezh State Technical University, Voronezh, in print.

2. Smolentsev V. P. "Electrophysical and electrochemical methods of processing materials" ("Elektrofizicheskie i elektrokhimicheskie metody obrabotki materialov"), Moscow, Vysshaya shkola, 1983, vol. 1, 247 p.

3. Kaye G.W., Laby T.H "Tables of physical and chemical constants", Longmans, 1970, 73 p.,

4. Smolentseva V. P. "Electrophysical and electrochemical methods of processing materials" ("Elektrofizicheskie i elektrokhimicheskie metody obrabotki materialov"), Moscow, Vysshaya shkola, 1983, vol. 2, 208 p.

5. Brooks A. "Mechanical Plating", Metal Finishing, vol.81, no. 8, pp.53-57.

6. Kadyrmetov A.M. "Control of technological support of plasma coating processes in the mode of electric parameters modulation" ("Upravlenie tekhnologicheskim obespecheniem protsessov plazmennogo naneseniya pokrytiy v rezhime modulyatsii elektricheskikh parametrov"), Voronezh, Nauchnaya kniga, 2013, 260 p.

7. Butovskiy M.E. "Tutorial: Coating and hardening of materials with concentrated energy flows. Part 1: Electroerosion hardening. Technic and Technology" ("Nanesenie pokrytiy i uprochnenie materialov kontsentrirovannymi potokami energii. Chast' 1: Elektroerozionnoe uprochnenie. Tekhnika i tekhnologiya"), Moscow, IKF «Katalog», 1998, 340 p.

8. Smolentsev V. P. "Method for electroerosion recovery of cast iron parts" ("Sposob elektroerozionnogo vosstanovleniya chugunnykh detaley"), Patent RF no 2318637, 2008.

9. Brzhozovskiy B.M., Martynov V.V., Zenina E.P. "Hardening of the cutting tool by the influence of low-temperature plasma of combined discharge" ("Uprochnenie rezhushchego instrumenta vozdeystviem nizkotemperaturnoy plazmy kombinirovannogo razryada"), Saratov, SSTU, 2009, 176 p.

10. Safonov S.V., Grigor'ev S.N., Smolentsev V.P. "Increase of operational properties of products by application and removal of coatings", The Bulletin of Voronezh State Technical University, Voronezh, vol. 11, no. 3, 2015,pp. 15-23.