МИКРОТВЕРДОСТЬ ЧАСТИЦ ПОКРЫТИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОДУГОВОМ НАПЫЛЕНИИ С ПУЛЬСИРУЮЩИМ РАСПЫЛЯЮЩИМ ПОТОКОМ

Intense oxidation of sputtered metal happens to be at electric-arc sputtering, due to oxygen, contained in the air, it leading to drastic reduction of the content of alloying elements in the coating.This work contains a method of evaluation of micro-hardness of the particles of the coating, deposited with pulsating air supply into the area of electrodes melting by introducing an additional element into the spraying head of the electric-arc metallizator Also performed was estimation of the amount of non-metallic inclusion. Also included are the results of alternations in particles micro-hardness, depending upon the frequency of pulsations at EAM with application of a pulsating spraying jet.Intense oxidation of sputtered metal happens to be at electric-arc sputtering, due to oxygen, contained in the air, it leading to drastic reduction of the content of alloying elements in the coating.This work contains a method of evaluation of micro-hardness of the particles of the coating, deposited with pulsating air supply into the area of electrodes melting by introducing an additional element into the spraying head of the electric-arc metallizator Also performed was estimation of the amount of non-metallic inclusion. Also included are the results of alternations in particles micro-hardness, depending upon the frequency of pulsations at EAM with application of a pulsating spraying jet

INVESTIGATION OF FACTORS, DETERMINING DISPERSITY OF COATING PARTICLES AT ARC SPUTTERING WITH PULSATING SPRAYING STREAM

The essence of the process of electric arc spraying, consists in melting the electrodes with an electric arc and continuous separation of the liquid metal formed at the ends of the electrodes, a stream of compressed air and dispersing it on the sprayed surfaceTo use the periodic removal of pulsating air flow of liquid metal from the ends of the electrodes, it is important to solve the problem of guaranteeing the exclusion of short circuits of electrodes in the complete absence of spray flow and constant continuous supply of electrodes to the combustion zone of the arc. short circuit and when the spray flow is turned on after a pause will ensure the separation and transportation of liquid metal from the ends of the electrodes on the sprayed surface.It is important to determine the optimal mass of liquid metal and the time of formation of a drop of liquid metal depending on the technological parameters of the sprayed electrodes and the energy level of the arc that melts the electrodes.Studies of the determining factors of this process, namely the parameters of the electric arc mode, diameter, material and feed rate of the electrodes are presented.The essence of the process of electric arc spraying, consists in melting the electrodes with an electric arc and continuous separation of the liquid metal formed at the ends of the electrodes, a stream of compressed air and dispersing it on the sprayed surfaceTo use the periodic removal of pulsating air flow of liquid metal from the ends of the electrodes, it is important to solve the problem of guaranteeing the exclusion of short circuits of electrodes in the complete absence of spray flow and constant continuous supply of electrodes to the combustion zone of the arc. short circuit and when the spray flow is turned on after a pause will ensure the separation and transportation of liquid metal from the ends of the electrodes on the sprayed surface.It is important to determine the optimal mass of liquid metal and the time of formation of a drop of liquid metal depending on the technological parameters of the sprayed electrodes and the energy level of the arc that melts the electrodes.Studies of the determining factors of this process, namely the parameters of the electric arc mode, diameter, material and feed rate of the electrodes are presented

ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ПРАКТИЧНА РОЗРОБКА ПРОЦЕСУ ДУГОВОГО НАПИЛЕННЯ З ПУЛЬСУЮЧИМ РОЗПИЛЮВАЛЬНИМ ПОТОКОМ ПОВІТРЯ З МЕТОЮ ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ПОКРИТТІВ

The subject of the study is intensive oxidation of metal, sprayed in the process of arc metallization, due to the oxygen in the air, which leads to a significant reduction in the content of alloying elements in the coating and, accordingly, deteriorates the quality of the sprayed layer. Other authors of scientific publications also paid attention to this issue, proposed the use of kerosene, propane and air mixture, inert gases as a transport gas, but these solutions led to a significant increase in the cost of the arc metallization process, and most often had no quantitative calculations of the impact on the quality of coatings or were approximate. The aim of the work was to scientifically substantiate the concept of quality of coatings by reducing the negative impact of air oxygen during arc metallization through the use of a pulsating spray airflow. In order to reduce the oxidative effect of air-spraying jet on the liquid metal of electrodes the method of pulsating air supply to the electrode melting zone by introducing an additional element - pulsator valve in the spray system of electroarc metallizer was proposed. The task of this article is to define and select the design of the device - pulsator valve for creating a controlled pulsating spray flow with certain impulses during arc metallization. The methods of theoretical approach, namely, mathematical analysis, were used to accomplish the task in this paper, as well as practical results – data on the presence of airflow pulsations recorded by an oscilloscope. Thus, the theoretical justification of the pulsator valve application is confirmed by practical results. Based on the presented analysis the results were obtained, which allowed to determine the optimal design, and allows minimizing the impact of the particles (namely oxygen in the air) transporting flow on the material of the electrodes that are sprayed. Conclusions: the use of a pulsating spray airflow during the application of coa tings by arc metallization method will reduce the burnout of alloying elements such as manganese, silicon, increase the carbon content in the applied coating, therefore improving the quality of the restored parts.Предметом исследования является интенсивное окисление металла, который распыляется в процессе дуговой металлизации, за счет кислорода воздуха, что приводит к значительному уменьшению содержания легирующих элементов в покрытии и соответственно ухудшает качество напыленного слоя. Этому вопросу уделяли внимание и другие авторы научных публикаций, предлагали использование керосина, пропано-воздушной смеси, инертных газов в качестве транспортирующего газа, но эти решения приводили к значительному удорожанию процесса дуговой металлизации, и чаще всего не имели количественных расчетов влияния на качество покрытий или носили приблизительный характер.  Целью работы было выбрано научное обоснование концепции повышения качества покрытий за счет снижения негативного воздействия кислорода воздуха при дуговой металлизации путем применения пульсирующего распыляющего потока воздуха. С целью снижения окислительного воздействия воздушно-распылительной струи на жидкий металл электродов предложен метод пульсирующей подачи воздуха в зону плавления электродов путем введения дополнительного элемента - клапана пульсатора в распыляющую систему электродугового металлизатора. Задачей данной статьи является определение и выбор конструкции устройства - клапана пульсатора для создания управляемого пульсирующего распыляющего потока с определенными импульсами при дуговой металлизации. Для выполнения поставленной задачи в работе использовались методы теоретического подхода, а именно математический анализ, а также практические результаты - приведены данные по наличию пульсаций воздушного потока зафиксированы осциллографом. Таким образом, теоретическое обоснование применения клапана пульсатора подтверждено практическими результатами. На основе представленного анализа получены результаты, позволили определить оптимальное конструктивное исполнение, что позволяет максимально снизить влияние потока, транспортирующего частицы (именно кислорода воздуха) материала электродов, которые распыляются. Выводы по работе: использование пульсирующей распыляющей струи воздуха при нанесении покрытий методом дуговой металлизации, позволит уменьшить выгорание легирующих элементов, таких как марганец, кремний, увеличить содержание углерода в нанесенном покрытии, соответственно улучшит качество восстановленных деталей.Предметом дослідження є  інтенсивне окислення металу, який розпилюється в процесі дугової металізації, за рахунок кисню повітря, що призводить до значного зменшення вмісту легуючих елементів в покритті і відповідно погіршує якість напиляного шару. Цьому питанню приділяли увагу і інші автори наукових публікацій, які пропонували використання гасу, пропано-повітряної суміші, інертних газів в якості транспортуючого газу, але ці рішення приводили до значного подорожчання процесу дугової металізації, і частіше за все не мали кількісних розрахунків впливу на якість покриттів або носили приблизний характер. Метою роботи було вибрано обґрунтування підвищення якості покриттів за рахунок зниження негативного впливу кисню повітря при дуговій металізації шляхом застосування пульсуючого розпилювального потоку повітря. З метою зниження окисного впливу повітряно-розпилювального струменя на рідкий метал електродів запропонований метод пульсуючої подачі повітря в зону плавлення електродів шляхом введення додаткового елементу - клапана пульсатора в розпилювальну систему електродугового металізатора. Завданням даної статі являється  визначення та вибір конструкції пристрою – клапана пульсатора для створення керованого пульсуючого розпилювального потоку з певними імпульсами при дугового металізації. Для виконання поставленого завдання в роботі використовувались методи математичного аналізу і практичні розробки – наведені дані по наявності пульсацій повітряного потоку зафіксовані осцилографом. Таким чином, теоретичне обґрунтування застосування клапана пульсатора підтверджено практичними результатами. На основі представленого аналізу отримані результати, які дозволили  визначити оптимальне конструктивне виконання пристрою для отримання пульсацій, задля максимального зниження впливу потоку, який транспортує частинки (саме кисню повітря) матеріалу електродів,  які розпилюються. Висновки щодо роботи: використання пульсуючого розпилювального струменя  повітря при нанесенні покриттів методом дугової металізації, дозволить зменшити вигоряння легуючих елементів, таких як марганець, кремній, збільшити вміст вуглецю в нанесеному покритті, що відповідно покращить якість відновлених деталей

ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ПРАКТИЧНА РОЗРОБКА ПРОЦЕСУ ДУГОВОГО НАПИЛЕННЯ З ПУЛЬСУЮЧИМ РОЗПИЛЮВАЛЬНИМ ПОТОКОМ ПОВІТРЯ З МЕТОЮ ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ПОКРИТТІВ

The subject of the study is intensive oxidation of metal, sprayed in the process of arc metallization, due to the oxygen in the air, which leads to a significant reduction in the content of alloying elements in the coating and, accordingly, deteriorates the quality of the sprayed layer. Other authors of scientific publications also paid attention to this issue, proposed the use of kerosene, propane and air mixture, inert gases as a transport gas, but these solutions led to a significant increase in the cost of the arc metallization process, and most often had no quantitative calculations of the impact on the quality of coatings or were approximate. The aim of the work was to scientifically substantiate the concept of quality of coatings by reducing the negative impact of air oxygen during arc metallization through the use of a pulsating spray airflow. In order to reduce the oxidative effect of air-spraying jet on the liquid metal of electrodes the method of pulsating air supply to the electrode melting zone by introducing an additional element - pulsator valve in the spray system of electroarc metallizer was proposed. The task of this article is to define and select the design of the device - pulsator valve for creating a controlled pulsating spray flow with certain impulses during arc metallization. The methods of theoretical approach, namely, mathematical analysis, were used to accomplish the task in this paper, as well as practical results – data on the presence of airflow pulsations recorded by an oscilloscope. Thus, the theoretical justification of the pulsator valve application is confirmed by practical results. Based on the presented analysis the results were obtained, which allowed to determine the optimal design, and allows minimizing the impact of the particles (namely oxygen in the air) transporting flow on the material of the electrodes that are sprayed. Conclusions: the use of a pulsating spray airflow during the application of coa tings by arc metallization method will reduce the burnout of alloying elements such as manganese, silicon, increase the carbon content in the applied coating, therefore improving the quality of the restored parts.Предметом исследования является интенсивное окисление металла, который распыляется в процессе дуговой металлизации, за счет кислорода воздуха, что приводит к значительному уменьшению содержания легирующих элементов в покрытии и соответственно ухудшает качество напыленного слоя. Этому вопросу уделяли внимание и другие авторы научных публикаций, предлагали использование керосина, пропано-воздушной смеси, инертных газов в качестве транспортирующего газа, но эти решения приводили к значительному удорожанию процесса дуговой металлизации, и чаще всего не имели количественных расчетов влияния на качество покрытий или носили приблизительный характер.  Целью работы было выбрано научное обоснование концепции повышения качества покрытий за счет снижения негативного воздействия кислорода воздуха при дуговой металлизации путем применения пульсирующего распыляющего потока воздуха. С целью снижения окислительного воздействия воздушно-распылительной струи на жидкий металл электродов предложен метод пульсирующей подачи воздуха в зону плавления электродов путем введения дополнительного элемента - клапана пульсатора в распыляющую систему электродугового металлизатора. Задачей данной статьи является определение и выбор конструкции устройства - клапана пульсатора для создания управляемого пульсирующего распыляющего потока с определенными импульсами при дуговой металлизации. Для выполнения поставленной задачи в работе использовались методы теоретического подхода, а именно математический анализ, а также практические результаты - приведены данные по наличию пульсаций воздушного потока зафиксированы осциллографом. Таким образом, теоретическое обоснование применения клапана пульсатора подтверждено практическими результатами. На основе представленного анализа получены результаты, позволили определить оптимальное конструктивное исполнение, что позволяет максимально снизить влияние потока, транспортирующего частицы (именно кислорода воздуха) материала электродов, которые распыляются. Выводы по работе: использование пульсирующей распыляющей струи воздуха при нанесении покрытий методом дуговой металлизации, позволит уменьшить выгорание легирующих элементов, таких как марганец, кремний, увеличить содержание углерода в нанесенном покрытии, соответственно улучшит качество восстановленных деталей.Предметом дослідження є  інтенсивне окислення металу, який розпилюється в процесі дугової металізації, за рахунок кисню повітря, що призводить до значного зменшення вмісту легуючих елементів в покритті і відповідно погіршує якість напиляного шару. Цьому питанню приділяли увагу і інші автори наукових публікацій, які пропонували використання гасу, пропано-повітряної суміші, інертних газів в якості транспортуючого газу, але ці рішення приводили до значного подорожчання процесу дугової металізації, і частіше за все не мали кількісних розрахунків впливу на якість покриттів або носили приблизний характер. Метою роботи було вибрано обґрунтування підвищення якості покриттів за рахунок зниження негативного впливу кисню повітря при дуговій металізації шляхом застосування пульсуючого розпилювального потоку повітря. З метою зниження окисного впливу повітряно-розпилювального струменя на рідкий метал електродів запропонований метод пульсуючої подачі повітря в зону плавлення електродів шляхом введення додаткового елементу - клапана пульсатора в розпилювальну систему електродугового металізатора. Завданням даної статі являється  визначення та вибір конструкції пристрою – клапана пульсатора для створення керованого пульсуючого розпилювального потоку з певними імпульсами при дугового металізації. Для виконання поставленого завдання в роботі використовувались методи математичного аналізу і практичні розробки – наведені дані по наявності пульсацій повітряного потоку зафіксовані осцилографом. Таким чином, теоретичне обґрунтування застосування клапана пульсатора підтверджено практичними результатами. На основі представленого аналізу отримані результати, які дозволили  визначити оптимальне конструктивне виконання пристрою для отримання пульсацій, задля максимального зниження впливу потоку, який транспортує частинки (саме кисню повітря) матеріалу електродів,  які розпилюються. Висновки щодо роботи: використання пульсуючого розпилювального струменя  повітря при нанесенні покриттів методом дугової металізації, дозволить зменшити вигоряння легуючих елементів, таких як марганець, кремній, збільшити вміст вуглецю в нанесеному покритті, що відповідно покращить якість відновлених деталей

Удосконалення ресурсозберігаючої технології наплавлення двома стрічковими електродами з керованим перенесенням електродного металу

This paper reports results of research into a resource-saving technology of surfacing with two ribbon electrodes with a controlled transfer of the electrode's metal from the end sides of ribbon electrodes and with an adjustable ratio between the ribbon electrodes' feed speed. To implement the proposed technology of surfacing, we designed a device that makes it possible to change the ratio between feed speeds of the first and second electrodes in a wide range. That provides for a controlled heat-mass transfer to the welding bath. As well as, accordingly, a controlled fusion of ribbon electrodes and the distribution of thermal energy throughout a welding bath. This makes it possible to improve quality of the surfaced products using a simple and reliable resource-saving device.A given design makes it possible to optimize parameters for a pulsed mechanical transfer and prevent the deformation of ribbon electrodes, to ensure an alternating reciprocation motion of the ribbon electrodes' end sides at optimal frequency and amplitude. That provides for the optimal size of the surfaced bead while making it possible to reduce the consumption of an electrode's metal for loss and overheating, and, accordingly, the consumption of energy for melting, as well as ensure a resource saving technology of surfacing.The process of surfacing with two electrodes, even when using fluxes recommended for arc welding, occurs partially similar to the electroslag process, because a certain percentage of current is shunted by the molten slag. This helps reduce the depth of welding and lowers the share of the base metal in the surfaced metal. The main advantage of surfacing with two ribbon electrodes is obtaining the surfaced metal with the required chemical composition as early as in the first or second layer, in contrast to the single-electrode surfacing where it is necessary to apply from 3 to 5 layers.Results of research into the influence of oscillation frequency of ribbon electrodes have revealed that the maximum increase in a melting coefficient occurs at oscillation frequency in the range of 45‒55 Hz regardless of other mode parametersПредставлены результаты исследования ресурсосберегающей технологии наплавки двумя ленточными электродами с контролируемым переносом электродного металла с торцев ленточных электродов и с регулируемым соотношением скоростей подачи ленточных электродов. Для реализации предложенной технологии наплавки разработано устройство, позволяющее менять соотношение скоростей подачи первого и второго электрода в широком диапазоне. За счет этого достигается контролируемый тепло- массоперенос в сварочную ванну. Соответственно, контролируемое оплавление ленточных электродов и распределение тепловой энергии в сварочной ванне. Это позволяет повысить качество наплавленных изделий с помощью простого и надежного ресурсосберегающего устройства.Данная конструкция позволяет оптимизировать параметры импульсного механического переноса и предотвратить деформирование ленточных электродов, обеспечить попеременное возвратно-поступательное движение торцов ленточных электродов с оптимальными частотой и амплитудой. Это обеспечивает оптимальные размеры наплавленного валика при возможности уменьшения расхода электродного металла на потери и перегрев, соответственно, расходуемой энергии на плавление и обеспечить ресурсосберегающую технологию наплавки.Процесс наплавки двумя ленточными электродами, даже при использовании флюсов, рекомендуемых для электродуговой сварки, частично протекает как электрошлаковый, так как определенная доля тока шунтируется расплавленным шлаком. Это способствует снижению глубины проплавления и уменьшению доли участия основного металла в наплавленном. Основным преимуществом наплавки двумя ленточным электродами является получение наплавленного металла необходимого химического состава уже в 1-м или 2-м слое, в отличие от одноэлектродной наплавки, где необходимо наносить от 3-х до 5-и слоев.Результаты исследований влияния частоты колебаний ленточных электродов показали, что максимальное увеличение коэффициента расплавления происходит при использовании частоты колебаний в интервале 45–55 Гц вне зависимости от остальных параметров режимаПредставлені результати дослідження ресурсозберігаючої технології наплавлення двома стрічковими електродами з контрольованим перенесенням електродного металу з торців стрічкових електродів і з регульованим співвідношенням швидкостей подачі стрічкових електродів. Для реалізації запропонованої технології наплавлення, розроблено пристрій, що дозволяє змінювати співвідношення швидкостей подачі першого і другого електродів в широкому діапазоні. За рахунок цього досягається контрольоване тепло- масоперенесення в зварювальну ванну. Відповідно, контрольоване оплавлення стрічкових електродів і розподіл теплової енергії в зварювальній ванні. Це дозволяє підвищити якість наплавлених виробів за допомогою простого і надійного ресурсозберігаючого пристрою.Дана конструкція дозволяє оптимізувати параметри імпульсного механічного перенесення і запобігти деформуванню стрічкових електродів, забезпечити почергове зворотно – поступовий рух торців стрічкових електродів з оптимальними частотою і амплітудою. Це забезпечує оптимальні розміри наплавленого валику при можливості зменшення витрат електродного металу на втрати і перегрів, відповідно, енергії, що витрачається на плавлення і забезпечити ресурсозберігаючу технологію наплавлення.Процес наплавлення двома стрічковими електродами, навіть при використанні флюсів, рекомендованих для зварювання, частково протікає як електрошлаковий, так як певна частка струму шунтування розплавлюється шлаком. Це сприяє зниженню глибини проплавлення і зменшення частки участі основного металу в наплавленому. Дозволяє отримати наплавлений метал необхідного хімічного складу вже в 1-м або 2-м шарі, на відміну від одноелектродного наплавлення, де необхідно наносити від 3-х до 5-и шарів.Результати досліджень впливу частоти коливань стрічкових електродів показали, що максимальне збільшення коефіцієнту розплавлення відбувається при використанні частоти коливань в інтервалі 45–55 Гц незалежно від інших параметрів режим

Використання пульсуючого розпилювального повітряного потоку для електродугового напилення різних типів проволоки

The object of research is the control of the process of formation of a spraying air flow and the transfer of particles of liquid metal from electrodes during arc spraying. One of the problem areas of the arc spraying process is the oxidation of the sprayed metal particles by the oxygen of the air flow during their transportation to the sprayed surface. This leads to the formation of a sufficiently large amount of oxides of chemical elements, which significantly deteriorate the adhesion strength and burn out alloying elements that are necessary to obtain a wear-resistant and corrosion-resistant coating. The suitability and durability of coatings during use depends on the strength of adhesion to the substrate. In the course of the study, methods were used to determine the adhesion strength of the coating to the base – the Steffens method and methods for studying the microstructure of coatings were taken as the basis. The data was processed and dependencies were plotted. The proposed method makes it possible to improve the quality of the resulting coating in terms of such an indicator as improvements in chemical composition. And also to influence the chemical composition by controlling the process of transfer of molten metal using a pulsating air flow. The obtained results of approbation of the method allow us to consider it effective, as evidenced by the quality of the obtained coatings. This is due to the fact that the correctness of the formulation and solution of the problem provided adequate results. In contrast to the existing methods, the proposed one makes it possible to significantly influence the amount of harmful oxygen involved in the formation of a sprayed coating, which makes it possible to obtain a sprayed layer with the required performance characteristics. And also allows to improve its quality without significant capital costs. In addition, the issues of resource and energy saving are being addressed, since the burnout of chemical elements decreases and the air consumption during arc metallization decreases. To solve this problem, a simple design of the pulsator is proposed, which provides the ability to control the spray flow by adjusting the level of overlapping of the holes.Объектом исследования является управление процессом формирования распыляющего потока воздуха и переносом частиц жидкого металла электродов при дуговом напылении. Одним из проблемных мест процесса дугового напыления является окисление частиц распыляемого металла кислородом воздушного потока в процессе транспортировки к напыляемой поверхности. Это приводит к тому, что образуется достаточно большое количество окислов химических элементов, которые значительно ухудшают прочность сцепления и выгорают легирующие элементы, которые необходимы для получения износостойкого и коррозионностойкого покрытия. Пригодность и стойкость покрытий в процессе эксплуатации зависит от прочности сцепления с основанием. В ходе исследования использовались методы определения прочности сцепления покрытия с основой – за основу взят метод «Стеффенса», методы изучения микроструктуры покрытий. Данные подвергались обработке и были построены графики зависимостей. Предложенный в работе метод позволяет повысить качество получаемого покрытия по такому показателю, как улучшения по химическому составу. А также влиять на химический состав путем управления процессом переноса расплавленного металла применением пульсирующего потока воздуха. Полученные результаты апробации метода позволяют считать его эффективным, о чем свидетельствует качество получаемых покрытий. Это связано с тем, что корректность постановки и решения задачи обеспечила получение адекватных итогов. В отличие от существующих методов, предложенный позволяет значительно влиять на количество вредного кислорода, участвующего в процессе образования напыленного покрытия, что дает возможность получить напыленный слой с необходимыми эксплуатационными характеристиками. А также позволяет повысить его качество без существенных капитальных затрат. Кроме того, решаются вопросы ресурсо- и энергосбережения, поскольку снижается выгорание химических элементов и уменьшается расход воздуха при дуговой металлизации. Для решения поставленной задачи предложена простая конструкция пульсатора, обеспечивающая возможность управления распыляющим потоком путем регулирования уровня перекрытия отверстий.Об'єктом дослідження є управління процесом формування розпилювального потоку повітря та перенесенням частинок рідкого металу електродів при дуговому напиленні. Одним із проблемних місць процесу дугового напилення є окислення частинок розпилювального металу киснем повітряного потоку в процесі транспортування до напилюваної поверхні. Це призводить до того, що утворюється досить велика кількість окислів хімічних елементів, які значно погіршують міцність зчеплення та вигоряють легуючі елементи, які необхідні для отримання зносостійкого та корозійностійкого покриття. Придатність і стійкість покриттів в процесі експлуатації залежить від міцності зчеплення з основою.В ході дослідження використовувалися методи визначення міцності зчеплення покриття з основою – за основу взято метод «Стефенса», методи вивчення мікроструктури покриттів. Дані оброблялися та були побудовані графіки залежностей.Запропонований в роботі метод дозволяє підвищити якість одержуваного покриття за таким показником, як поліпшення за хімічним складом. А також впливати на хімічний склад шляхом управління процесом перенесення розплавленого металу застосуванням пульсуючого потоку повітря.Отримані результати апробації методу дозволяють вважати його ефективним, про що свідчить якість одержуваних покриттів. Це пов'язано з тим, що коректність постановки та рішення задачі забезпечили отримання адекватних результатів. На відміну від існуючих методів, запропонований дозволяє значно впливати на кількість шкідливого кисню, який бере участь в процесі утворення напилюваного покриття, що дає можливість отримати напилений шар з необхідними експлуатаційними характеристиками. А також дозволяє підвищити його якість без істотних капітальних витрат. Крім того, вирішуються питання ресурсо- та енергозбереження, оскільки знижується вигоряння хімічних елементів і зменшуються витрати повітря при дуговій металізації. Для вирішення поставленого завдання запропонована проста конструкція пульсатора, що забезпечує можливість управління розпилювальним потоком шляхом регулювання рівня перекриття отворів

Дослідження властивостей розпилючого потоку і характеру розподілу тиску при електродуговій металізації

The results of the research on electric arc metallization in the form of a technique and installation, which allow modeling various positions of the electrodes in the spray jet are presented. Direct measurements of the total pressure in the local zone between the ends of the electrodes used for arc metallization are made.The research allows obtaining coatings with refractory oxides, with a large number of alloying elements. These measures will increase their wear resistance.Thus, for 2.4 mm electrodes with a gas pressure at the spraying system inlet of the arc spraying pistol Pinlet=0.5±0.05 MPa and the absence of a gap between the inner parts of the electrode ends in the center of the interelectrode gap, rarefaction is created. The rarefaction value reaches 0.044 MPa. With the gap increase, the degree of pressure drop decreases: when the gap varies from 0 to 1.0 mm, the pressure in the center between the electrode ends varies within 0.044...0.16 MPa. With a gap between the electrode ends of 2 mm or more, the pressure drop is negligible. The characteristic changes in the spray jet structure in the presence of electrodes are confirmed by the results of shadow photography. The results obtained allowed making adjustments to the process flow diagram of electric arc metallization, with the specification of the presence of the zone of air flow around the electrodes and pressure drop in the interelectrode gap. Optimum conditions for the arc functioning are achieved with such a ratio of the rates of feeding and melting of the electrodes, when the gap between the inner surfaces of the ends is within 0.5...1.0 mm.The proposed technology will allow restoring the working surfaces of parts of machines and mechanisms in mechanical engineering, agriculture, car buildingРазработана усовершенствованная схема процесса электродуговой металлизации. Она позволяет учесть плавление оболочки и прилегающего порошкового стержня ввиду ограниченного действия распыляющей струи непосредственно на «внутреннюю» поверхность торцов электродов. Этот эффект обеспечивает возможность протекания металлургических процессов и получение легированных частиц при распылении порошковых электродовРозроблено вдосконалену схему процесу електродугової металізації. Вона дозволяє врахувати плавлення оболонки і прилеглого порошкового стержня за рахунок обмеженої дії розпилюючого струмення безпосередньо на «внутрішню» поверхню торців електродів. Цей ефект забезпечує можливість протікання металургійних процесів і отримання легованих частинок при розпиленні порошкових електроді

Use of Pulsed Spray Airflow for Electric Arc Spraying of Different Types of Wires

The object of research is the control of the process of formation of a spraying air flow and the transfer of particles of liquid metal from electrodes during arc spraying. One of the problem areas of the arc spraying process is the oxidation of the sprayed metal particles by the oxygen of the air flow during their transportation to the sprayed surface. This leads to the formation of a sufficiently large amount of oxides of chemical elements, which significantly deteriorate the adhesion strength and burn out alloying elements that are necessary to obtain a wear-resistant and corrosion-resistant coating. The suitability and durability of coatings during use depends on the strength of adhesion to the substrate. In the course of the study, methods were used to determine the adhesion strength of the coating to the base – the Steffens method and methods for studying the microstructure of coatings were taken as the basis. The data was processed and dependencies were plotted. The proposed method makes it possible to improve the quality of the resulting coating in terms of such an indicator as improvements in chemical composition. And also to influence the chemical composition by controlling the process of transfer of molten metal using a pulsating air flow. The obtained results of approbation of the method allow us to consider it effective, as evidenced by the quality of the obtained coatings. This is due to the fact that the correctness of the formulation and solution of the problem provided adequate results. In contrast to the existing methods, the proposed one makes it possible to significantly influence the amount of harmful oxygen involved in the formation of a sprayed coating, which makes it possible to obtain a sprayed layer with the required performance characteristics. And also allows to improve its quality without significant capital costs. In addition, the issues of resource and energy saving are being addressed, since the burnout of chemical elements decreases and the air consumption during arc metallization decreases. To solve this problem, a simple design of the pulsator is proposed, which provides the ability to control the spray flow by adjusting the level of overlapping of the holes

Удосконалення ресурсозберігаючої технології наплавлення двома стрічковими електродами з керованим перенесенням електродного металу

This paper reports results of research into a resource-saving technology of surfacing with two ribbon electrodes with a controlled transfer of the electrode's metal from the end sides of ribbon electrodes and with an adjustable ratio between the ribbon electrodes' feed speed. To implement the proposed technology of surfacing, we designed a device that makes it possible to change the ratio between feed speeds of the first and second electrodes in a wide range. That provides for a controlled heat-mass transfer to the welding bath. As well as, accordingly, a controlled fusion of ribbon electrodes and the distribution of thermal energy throughout a welding bath. This makes it possible to improve quality of the surfaced products using a simple and reliable resource-saving device.A given design makes it possible to optimize parameters for a pulsed mechanical transfer and prevent the deformation of ribbon electrodes, to ensure an alternating reciprocation motion of the ribbon electrodes' end sides at optimal frequency and amplitude. That provides for the optimal size of the surfaced bead while making it possible to reduce the consumption of an electrode's metal for loss and overheating, and, accordingly, the consumption of energy for melting, as well as ensure a resource saving technology of surfacing.The process of surfacing with two electrodes, even when using fluxes recommended for arc welding, occurs partially similar to the electroslag process, because a certain percentage of current is shunted by the molten slag. This helps reduce the depth of welding and lowers the share of the base metal in the surfaced metal. The main advantage of surfacing with two ribbon electrodes is obtaining the surfaced metal with the required chemical composition as early as in the first or second layer, in contrast to the single-electrode surfacing where it is necessary to apply from 3 to 5 layers.Results of research into the influence of oscillation frequency of ribbon electrodes have revealed that the maximum increase in a melting coefficient occurs at oscillation frequency in the range of 45‒55 Hz regardless of other mode parametersПредставлены результаты исследования ресурсосберегающей технологии наплавки двумя ленточными электродами с контролируемым переносом электродного металла с торцев ленточных электродов и с регулируемым соотношением скоростей подачи ленточных электродов. Для реализации предложенной технологии наплавки разработано устройство, позволяющее менять соотношение скоростей подачи первого и второго электрода в широком диапазоне. За счет этого достигается контролируемый тепло- массоперенос в сварочную ванну. Соответственно, контролируемое оплавление ленточных электродов и распределение тепловой энергии в сварочной ванне. Это позволяет повысить качество наплавленных изделий с помощью простого и надежного ресурсосберегающего устройства.Данная конструкция позволяет оптимизировать параметры импульсного механического переноса и предотвратить деформирование ленточных электродов, обеспечить попеременное возвратно-поступательное движение торцов ленточных электродов с оптимальными частотой и амплитудой. Это обеспечивает оптимальные размеры наплавленного валика при возможности уменьшения расхода электродного металла на потери и перегрев, соответственно, расходуемой энергии на плавление и обеспечить ресурсосберегающую технологию наплавки.Процесс наплавки двумя ленточными электродами, даже при использовании флюсов, рекомендуемых для электродуговой сварки, частично протекает как электрошлаковый, так как определенная доля тока шунтируется расплавленным шлаком. Это способствует снижению глубины проплавления и уменьшению доли участия основного металла в наплавленном. Основным преимуществом наплавки двумя ленточным электродами является получение наплавленного металла необходимого химического состава уже в 1-м или 2-м слое, в отличие от одноэлектродной наплавки, где необходимо наносить от 3-х до 5-и слоев.Результаты исследований влияния частоты колебаний ленточных электродов показали, что максимальное увеличение коэффициента расплавления происходит при использовании частоты колебаний в интервале 45–55 Гц вне зависимости от остальных параметров режимаПредставлені результати дослідження ресурсозберігаючої технології наплавлення двома стрічковими електродами з контрольованим перенесенням електродного металу з торців стрічкових електродів і з регульованим співвідношенням швидкостей подачі стрічкових електродів. Для реалізації запропонованої технології наплавлення, розроблено пристрій, що дозволяє змінювати співвідношення швидкостей подачі першого і другого електродів в широкому діапазоні. За рахунок цього досягається контрольоване тепло- масоперенесення в зварювальну ванну. Відповідно, контрольоване оплавлення стрічкових електродів і розподіл теплової енергії в зварювальній ванні. Це дозволяє підвищити якість наплавлених виробів за допомогою простого і надійного ресурсозберігаючого пристрою.Дана конструкція дозволяє оптимізувати параметри імпульсного механічного перенесення і запобігти деформуванню стрічкових електродів, забезпечити почергове зворотно – поступовий рух торців стрічкових електродів з оптимальними частотою і амплітудою. Це забезпечує оптимальні розміри наплавленого валику при можливості зменшення витрат електродного металу на втрати і перегрів, відповідно, енергії, що витрачається на плавлення і забезпечити ресурсозберігаючу технологію наплавлення.Процес наплавлення двома стрічковими електродами, навіть при використанні флюсів, рекомендованих для зварювання, частково протікає як електрошлаковий, так як певна частка струму шунтування розплавлюється шлаком. Це сприяє зниженню глибини проплавлення і зменшення частки участі основного металу в наплавленому. Дозволяє отримати наплавлений метал необхідного хімічного складу вже в 1-м або 2-м шарі, на відміну від одноелектродного наплавлення, де необхідно наносити від 3-х до 5-и шарів.Результати досліджень впливу частоти коливань стрічкових електродів показали, що максимальне збільшення коефіцієнту розплавлення відбувається при використанні частоти коливань в інтервалі 45–55 Гц незалежно від інших параметрів режим

Micro-hardness Of The Particles Of Coating At Electric-arc Sputtering With Pulsing Jet Spraying

Intense oxidation of sputtered metal happens to be at electric-arc sputtering, due to oxygen, contained in the air, it leading to drastic reduction of the content of alloying elements in the coating.This work contains a method of evaluation of micro-hardness of the particles of the coating, deposited with pulsating air supply into the area of electrodes melting by introducing an additional element into the spraying head of the electric-arc metallizator Also performed was estimation of the amount of non-metallic inclusion. Also included are the results of alternations in particles micro-hardness, depending upon the frequency of pulsations at EAM with application of a pulsating spraying jet