RU2521780C1 - Application method of heat-protective wear-resistant coating onto parts from cast iron and steel - Google Patents
Application method of heat-protective wear-resistant coating onto parts from cast iron and steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521780C1 RU2521780C1 RU2013104304/02A RU2013104304A RU2521780C1 RU 2521780 C1 RU2521780 C1 RU 2521780C1 RU 2013104304/02 A RU2013104304/02 A RU 2013104304/02A RU 2013104304 A RU2013104304 A RU 2013104304A RU 2521780 C1 RU2521780 C1 RU 2521780C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- heat
- wear
- carbide
- nickel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости деталей цилиндропоршневой группы автотракторной техники.The invention relates to the field of chemical-thermal treatment of metals and alloys and can be used in mechanical engineering to increase the wear resistance of parts of the cylinder-piston group of automotive vehicles.
Известны способы нанесения конденсационных и диффузионных покрытий, каждый из которых имеет свои разновидности (см. Коломыцев П.Т. Высокотемпературные защитные покрытия для никелевых сплавов. М.: Металлургия, 1991 г., 236 с.).Known methods for applying condensation and diffusion coatings, each of which has its own varieties (see Kolomytsev PT High-temperature protective coatings for nickel alloys. M: Metallurgy, 1991, 236 S.).
Теплозащитные покрытия характеризуются более низкой теплопроводностью, но растрескиваются и отслаиваются при теплосменах под действием термомеханических нагрузок.Thermal protective coatings are characterized by lower thermal conductivity, but crack and peel off during heat changes under the influence of thermomechanical loads.
Для обеспечения работоспособности деталей цилиндропоршневой группы эффективно применяются электролитические хромовые покрытия и теплозащитные покрытия, полученные методом электронно-лучевого напыления или плазменного осаждения на воздухе или в вакууме (см. Повышение износостойкости деталей двигателей внутреннего сгорания. М.М.Хрущев. - М.: Машиностроение, 1972 г.).To ensure the operability of parts of the piston and cylinder group, electrolytic chromium coatings and heat-shielding coatings obtained by electron beam spraying or plasma deposition in air or in vacuum are effectively used (see. Increasing the wear resistance of parts of internal combustion engines. M. Khrushchev. - M.: Mechanical Engineering , 1972).
Электролитические хромовые покрытия в основном удовлетворяют указанным требованиям действующих производств. Твердость указанных покрытий находится на уровне 900-1000 HV, адгезионная прочность - до 700 кг/см2, сравнительно низкий коэффициент трения, удовлетворительная прирабатываемость и масловпитываемость, высокая теплопроводность.Electrolytic chrome coatings generally satisfy the specified requirements of existing plants. The hardness of these coatings is at the level of 900-1000 HV, the adhesive strength is up to 700 kg / cm 2 , a relatively low coefficient of friction, satisfactory break-in and oil absorption, high thermal conductivity.
Однако из-за невозможности нанесения электролитических хромовых осадков более 200 мкм ресурс их порой ниже ресурса двигателей до 1-го ремонта. А повышение твердости покрытия снижает прирабатываемость кольца в гильзе и требует высокой точности изготовления колец. Из-за недостаточной толщины покрытия последующая обработка под геометрию гильзы достаточно затруднительна и трудоемка.However, due to the impossibility of applying electrolytic chromium precipitates of more than 200 microns, their resource is sometimes lower than the engine resource before the 1st repair. And increasing the hardness of the coating reduces the working life of the ring in the liner and requires high precision manufacturing rings. Due to the insufficient coating thickness, subsequent processing under the geometry of the liner is quite difficult and time-consuming.
Электролитический хром неудовлетворительно работает на трение и изнашивание при высоких температурах из-за резкого снижения твердости (при 300°C твердость составляет 800 кг/мм2, а при 700°C - 200 кг/мм2). Так как полиморфного превращения в хромовых осадках нет, то термообработкой твердость покрытий не повышается. Если покрытие имеет недостаточную пористость, то при температуре свыше 300°C твердый хром в условиях неудовлетворительной смазки неработоспособен - возникают прижоги, задиры. Локальное повышение температуры приводит к интенсивному размягчению, схватыванию, скалыванию покрытий. В процессе наработки пористый слой значительно разупрочняется из-за усталостного изнашивания в условиях повышенных температур. Так как температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) хромовых покрытий ниже материала кольца (чугун, сталь), то в покрытии могут возникать растягивающие напряжения, способствующие термоциклическому и коррозионному растрескиванию покрытий. В дизельных двигателях, в результате присутствия в топливе серы, возможно образование серной кислоты, что может привести к образованию гальванической пары при контакте с цилиндром и сульфидной коррозии.Electrolytic chromium does not work satisfactorily at friction and wear at high temperatures due to a sharp decrease in hardness (at 300 ° C the hardness is 800 kg / mm 2 , and at 700 ° C - 200 kg / mm 2 ). Since there is no polymorphic transformation in chromium deposits, the hardness of coatings does not increase by heat treatment. If the coating has insufficient porosity, then at temperatures above 300 ° C, hard chromium is inoperative under conditions of unsatisfactory lubrication - there are burns, seizures. Local temperature increase leads to intense softening, setting, chipping of coatings. During production, the porous layer is significantly softened due to fatigue wear at elevated temperatures. Since the temperature coefficient of linear expansion (TEC) of chromium coatings is lower than the material of the ring (cast iron, steel), tensile stresses can occur in the coating, which contribute to thermocyclic and corrosion cracking of coatings. In diesel engines, as a result of the presence of sulfur in the fuel, the formation of sulfuric acid is possible, which can lead to the formation of galvanic pairs in contact with the cylinder and sulfide corrosion.
Известен способ нанесения хромового покрытия на стальные детали (патент на изобретение 2269608, опубл. 10.02.2006 г, бюл. №4). В данном способе не повышена износостойкость покрытия, а увеличена адгезия покрытия и производительность.A known method of applying a chrome coating to steel parts (patent for the invention 2269608, publ. 02/10/2006, bull. No. 4). In this method, the wear resistance of the coating is not increased, but the adhesion of the coating and productivity are increased.
Известен способ нанесения высокотемпературного композиционного материала для уплотнительного покрытия (патент на изобретение РФ №2303649, опубл. 27.07.2007 г., бюл. №21), содержащий диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия с добавлением нитрида бора, и нихромовое волокно. Данное покрытие повышает термостойкость при высоких температурах (1000°C), что не является необходимым при работе деталей автотракторной техники.A known method of applying a high temperature composite material for a sealing coating (patent for the invention of the Russian Federation No. 2,303,649, publ. 07/27/2007, bull. No. 21) containing zirconia stabilized with yttrium oxide with the addition of boron nitride, and nichrome fiber. This coating increases heat resistance at high temperatures (1000 ° C), which is not necessary when working parts of automotive equipment.
Известно жаростойкое металлокерамическое покрытие (патент на изобретение РФ №2309194, опубл. 20.06.2006 г., бюл. №30) с чередующимися жаростойкими и жаропрочными слоями металлокерамики для противодействия ударно-термическому воздействию, но очень дорогое и не эффективное при работе на трение и изнашивание.Known heat-resistant cermet coating (patent for the invention of the Russian Federation No. 2309194, publ. 06/20/2006, bull. No. 30) with alternating heat-resistant and heat-resistant layers of cermets to resist thermal shock, but it is very expensive and not effective when working on friction and wear.
Известен способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин, включающий хромоалитирование в порошковой смеси с последующей термовакуумной обработкой, после чего проводят электронно-лучевое напыление слоя керамики ZrO2 - 8Y2O3 на входные кромки лопаток с последующим отжигом для окончательного формирования покрытия (см. патент на изобретение РФ №2272089, кл. С23С 28/00, опубл. 20.03.2006 г., бюл. №8), состав которого соответствует условиям работы наружной поверхности рабочих лопаток ГТД и неприемлем для деталей цилиндропоршневой группы автотракторной техники.A known method of applying a combined heat-resistant coating to turbine blades, including chromoalithization in a powder mixture, followed by thermal vacuum treatment, followed by electron-beam spraying of a ZrO 2 - 8Y 2 O 3 ceramic layer on the input edges of the blades, followed by annealing for the final coating formation (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2272089, class C23C 28/00, publ. March 20, 2006, bull. No. 8), the composition of which corresponds to the working conditions of the outer surface of the turbine engine blades and is unacceptable for cylinder piston parts groups of automotive equipment.
Известен способ получения эрозионностойких теплозащитных покрытий на основе композиции ZrO2 и NiCr, включающий плазменное напыление подслоя нихрома и последующее напыление керметной композиции из механической порошковой смеси, содержащей 50-80 вес.% диоксида циркония и 50-20 вес.% нихрома (патент на изобретение РФ №2283363, опубл. 10.09.2006 г., бюл. №25). Изобретение обеспечивает повышение эрозионностойкости, термостойкости и адгезионной прочности покрытия за счет состава и создания зоны фазового перехода. Покрытие, получаемое таким образом, неудовлетворительно работает на трение и изнашивание, имеет недостаточную твердость, неудовлетворительную прирабатываемость.A known method of producing erosion-resistant heat-resistant coatings based on the composition of ZrO 2 and NiCr, including plasma spraying of a nichrome sublayer and subsequent spraying of a cermet composition from a mechanical powder mixture containing 50-80 wt.% Zirconia and 50-20 wt.% Nichrome (patent for the invention RF №2283363, publ. September 10, 2006, bull. No. 25). The invention provides increased erosion resistance, heat resistance and adhesive strength of the coating due to the composition and the creation of a phase transition zone. The coating obtained in this way works unsatisfactorily for friction and wear, has insufficient hardness, poor run-in.
Известен способ нанесения теплозащитного износостойкого покрытия на детали из чугуна и стали (патент на изобретение РФ №2455385, опубл. 10.07.2012 г., бюл. №19), включающий абразивно-струйную обработку карбидом кремния с размером частиц 1,5 мм, плазменное напыление керметной композиции из механической порошковой смеси, содержащей диоксид циркония со стабилизирующей добавкой, нихром, карбид титана и карбид бора при определенном соотношении компонентов, используемое для восстановления износостойкости вальцов мукомольных мельниц. В данном способе покрытие имеет высокую твердость, износостойкость, а предложенный состав покрытия не позволяет технологически наносить пластичные покрытия большой толщины.A known method of applying a heat-resistant wear-resistant coating on parts made of cast iron and steel (patent for the invention of the Russian Federation No. 2455385, publ. July 10, 2012, bull. No. 19), including abrasive blasting with silicon carbide with a particle size of 1.5 mm, plasma spraying a cermet composition from a mechanical powder mixture containing zirconia with a stabilizing additive, nichrome, titanium carbide and boron carbide at a certain ratio of components, used to restore the wear resistance of milling mill rollers. In this method, the coating has high hardness, wear resistance, and the proposed coating composition does not allow technologically applying plastic coatings of large thickness.
Наиболее близким техническим решением является способ нанесения теплозащитного износостойкого покрытия на детали из чугуна и стали, включающий плазменное напыление подслоя состава: Co-Cr-Al-Y и последующее напыление керметной композиции из механической порошковой смеси состава 20-50 вес.% нихрома, 50-20 вес.% диоксида циркония со стабилизирующей добавкой, 20 вес.% карбида хрома, 10 вес.% карбида вольфрама. При этом в качестве стабилизирующей добавки в порошке диоксида циркония используют оксид иттрия, содержание которого составляет 4-7 вес.% (патент на изобретение РФ №2425906, опубл. 10.08.2011 г., бюл. №22), принятого за прототип. Изобретение обеспечивает повышение стойкости покрытия к изнашиванию при трении, твердости покрытия, термостойкости, адгезии покрытия к сплаву основы.The closest technical solution is a method of applying a heat-resistant wear-resistant coating to parts made of cast iron and steel, including plasma spraying of a sublayer of the composition: Co-Cr-Al-Y and subsequent spraying of the cermet composition from a mechanical powder mixture of 20-50 wt.% Nichrome, 50- 20 wt.% Zirconia with a stabilizing additive, 20 wt.% Chromium carbide, 10 wt.% Tungsten carbide. At the same time, yttrium oxide is used as a stabilizing additive in zirconia powder, the content of which is 4-7 wt.% (RF patent No. 2425906, publ. 08/10/2011, bull. No. 22), adopted as a prototype. The invention provides an increase in the resistance of the coating to wear during friction, the hardness of the coating, heat resistance, adhesion of the coating to the base alloy.
Покрытие, получаемое таким образом, удовлетворительно работает на трение и изнашивание, имеет недостаточную твердость и пластичность. Введение в механическую порошковую смесь карбида хрома и карбида вольфрама повышает твердость и износостойкость покрытия незначительно, при этом рост их концентраций приводит к сколам покрытия, как при нанесении покрытия, так и его обработке, неравномерности толщины покрытия, выкрошиванию частиц в процессе эксплуатации, невозможности нанесения покрытий толщиной более 200 мкм, что является необходимым условием для повышения износостойкости деталей цилиндропоршневой группы автотракторной техники.The coating obtained in this way satisfactorily works for friction and wear, has insufficient hardness and ductility. The introduction of chromium carbide and tungsten carbide into a mechanical powder mixture increases the hardness and wear resistance of the coating insignificantly, while the increase in their concentration leads to chipping of the coating, both during coating and its processing, uneven coating thickness, particle crumbling during operation, and the impossibility of coating with a thickness of more than 200 microns, which is a necessary condition for increasing the wear resistance of parts of the cylinder-piston group of automotive vehicles.
Для повышения стойкости покрытия к изнашиванию при трении необходимо повысить твердость, износостойкость, пластичность покрытия, обеспечить равномерность толщины покрытия при одновременном ее увеличении.To increase the resistance of the coating to wear during friction, it is necessary to increase the hardness, wear resistance, ductility of the coating, to ensure uniformity of coating thickness while increasing it.
Технической задачей изобретения является повышение износостойкости и долговечности деталей цилиндропоршневой группы автотракторной техники за счет применения теплозащитных износостойких покрытий (ТЗП).An object of the invention is to increase the wear resistance and durability of parts of the cylinder-piston group of automotive vehicles through the use of heat-protective wear-resistant coatings (TZP).
Сущность изобретения заключается в том, что в способе нанесения теплозащитного износостойкого покрытия на детали из чугуна и стали, включающем плазменное напыление подслоя состава Co-Cr-Al-Y и последующее напыление керметной композиции из механической порошковой смеси, содержащей диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия, нихром, карбид хрома, карбид вольфрама, перед плазменным напылением проводят абразивно-струйную обработку карбидом кремния с размером частиц 1,5 мм, а напыление осуществляют из механической порошковой смеси, дополнительно содержащей никельалюминий и никельтитан, при следующем соотношении компонентов, вес.%: нихром 10-20, диоксид циркония 30-20, никельалюминий 30-40, никельтитан 20-10, карбид хрома 5, карбид вольфрама 5.The essence of the invention lies in the fact that in the method of applying a heat-resistant wear-resistant coating to parts made of cast iron and steel, comprising plasma spraying a Co-Cr-Al-Y sublayer and then spraying a cermet composition from a mechanical powder mixture containing zirconia stabilized with yttrium oxide, nichrome, chromium carbide, tungsten carbide, before plasma spraying, abrasive blasting is carried out with silicon carbide with a particle size of 1.5 mm, and the spraying is carried out from a mechanical powder mixture, additional containing nickel aluminum and nickel titanium, in the following ratio, wt.%: nichrome 10-20, zirconia 30-20, nickel aluminum 30-40, nickel titanium 20-10, chromium carbide 5, tungsten carbide 5.
Технический результат достигается за счет нового действия и нового состава керметной композиции при нанесении покрытий, а именно абразивно-струйной обработки деталей карбидом кремния с размером частиц 1,5 мм перед плазменным напылением, повышающей адгезионную прочность покрытия и сплава основы, введения в состав керметной смеси никельалюминия для повышения пластичности и никельтитана для повышения прочности, твердости и износостойкости покрытия. Процентное содержание нихрома и диоксида циркония снижена, но достаточна для обеспечения термостойкости покрытия в пределах рабочих температур 20-400°C, исключения полиморфных превращений при забросах температур, необходимой пористости для обеспечения характеристик смачиваемости деталей маслом в зоне трибосопряжений. Введение в состав механической смеси никельалюминия повысило пластичность покрытия, обеспечивает равномерность покрытия по толщине с возможностью напыления покрытий до 500 мкм. Содержание карбида хрома и карбида вольфрама снижена до 5 мас.%, так как никельтитан более эффективен для повышения прочности, твердости и износостойкости покрытия. Процентное содержание в вес.% никельалюминия 30-40, никель-титана 20-10, карбида хрома 5, карбида вольфрама 5 оптимально для прочностных и пластичных свойств покрытия, что позволяет покрытию иметь как высокую износостойкость, так и обрабатываемость изделия после нанесения покрытия (таблица 1).The technical result is achieved due to the new action and the new composition of the cermet composition during coating, namely, abrasive blasting of parts with silicon carbide with a particle size of 1.5 mm before plasma spraying, which increases the adhesion strength of the coating and the base alloy, introducing nickel aluminum into the cermet mixture to increase ductility and nickel titanium to increase the strength, hardness and wear resistance of the coating. The percentage of nichrome and zirconium dioxide is reduced, but sufficient to ensure thermal stability of the coating within the operating temperature range of 20-400 ° C, to exclude polymorphic transformations during temperature casting, the necessary porosity to ensure the wettability of parts with oil in the tribological conjugation zone. The introduction of nickel-aluminum into the composition of the mechanical mixture increased the ductility of the coating, ensures uniformity of coating in thickness with the possibility of spraying coatings up to 500 microns. The content of chromium carbide and tungsten carbide is reduced to 5 wt.%, Since nickel titanium is more effective for increasing the strength, hardness and wear resistance of the coating. The percentage in weight% of nickel aluminum 30-40, nickel titanium 20-10, chromium carbide 5, tungsten carbide 5 is optimal for the strength and plastic properties of the coating, which allows the coating to have both high wear resistance and workability of the product after coating (table one).
Повышение данных концентраций приводит к повышению твердости покрытия, снижению пластичности, сколам покрытия при нанесении и обработке.An increase in these concentrations leads to an increase in hardness of the coating, a decrease in ductility, and chips of the coating during application and processing.
Снижение процентного содержания никельтитана, карбида хрома и карбида вольфрама, исключение из состава смеси карбида хрома и карбида вольфрама, приводит к снижению микротвердости покрытия и повышению интенсивности изнашивания.The reduction in the percentage of nickel titanium, chromium carbide and tungsten carbide, the exclusion of chromium carbide and tungsten carbide from the mixture leads to a decrease in the microhardness of the coating and an increase in the wear rate.
На фиг.1 приведены поршневые кольца автотракторной техники с теплозащитным покрытием.Figure 1 shows the piston rings of automotive vehicles with heat-shielding coating.
На фиг.2 приведена микроструктура теплозащитного износостойкого покрытия с подслоем Co-Cr-Al-Y.Figure 2 shows the microstructure of a heat-protective wear-resistant coating with a Co-Cr-Al-Y sublayer.
На фиг.3 приведена микроструктура теплозащитного износостойкого покрытия.Figure 3 shows the microstructure of a heat-protective wear-resistant coating.
На фиг.4 приведена зависимость адгезионной прочности покрытия со сплавом основы от состава подслоя.Figure 4 shows the dependence of the adhesive strength of the coating with the base alloy on the composition of the sublayer.
На фиг.5 приведена зависимость интенсивности изнашивания от состава покрытия.Figure 5 shows the dependence of the wear rate on the composition of the coating.
На фиг.6 приведена зависимость адгезии масла к покрытию от состава керметной смеси.Figure 6 shows the dependence of the adhesion of the oil to the coating on the composition of the cermet mixture.
Пример конкретного выполнения (оптимальный)An example of a specific implementation (optimal)
Предлагаемый способ нанесения теплозащитного износостойкого покрытия реализован следующим способом. Покрытие наносили на компрессионные и маслосъемные поршневые кольца автотракторной техники. Материал поршневых колец - чугун марки СЧ (серый) или ВЧ (высокопрочный) с твердостью 96-112НВ для серого или 100-112НВ для высокопрочного чугуна с микроструктурой в соответствии со шкалами: Г1, Г2 … для графита, П1, П2 … для перлита (ГОСТ 3443-77). Маслосъемное кольцо стальное пластинчатое. Кольцевые диски изготовлены из высокоуглеродистой стальной (сталь У8А) ленты размером 0,7-4,0 мм. Для напыления использовалась установка воздушно-плазменного напыления типа УПН-40 в составе источника питания АПР-404, плазмотрона ПН-В1, дозатора подачи Д-40(М). Напыление осуществлялось в камере, снабженной вращателем с системой центросмещения, и устройством перемещения плазмотрона. Перед напылением покрытий проводилась абразивно-струйная обработка карбидом кремния с размером частиц 1,5 мм. Подслой Co-Cr-Al-Y наносили аргоновым плазмотроном толщиной 30-40 мкм. Использовали порошок диоксида циркония грануляцией 10-40 мкм и порошки нихрома, никельалюминия, никельтитана, карбида хрома и вольфрама с размером частиц 40-100 мкм. Напыление покрытий по прототипу и предлагаемому способу осуществляли воздушным плазмотроном ПН-В1 при I=190-200 A, U=200 В. Толщина покрытий 150-200 мкм. Данные по толщинам слоев покрытия определяли на оптическом микроскопе «Neo-phot-21».The proposed method of applying a heat-resistant wear-resistant coating is implemented as follows. The coating was applied to compression and oil scraper piston rings of automotive vehicles. The material of the piston rings is cast iron of the MF grade (gray) or HF (high strength) with a hardness of 96-112НВ for gray or 100-112НВ for high-strength cast iron with a microstructure in accordance with the scales: G1, G2 ... for graphite, П1, П2 ... for perlite ( GOST 3443-77). Oil scraper ring steel lamellar. Ring disks are made of high-carbon steel (U8A steel) tape with a size of 0.7-4.0 mm. For spraying, an UPN-40 air-plasma spraying unit was used as part of the APR-404 power source, PN-B1 plasma torch, and D-40 (M) feed batcher. Spraying was carried out in a chamber equipped with a rotator with a central displacement system and a device for moving the plasma torch. Before spraying the coatings, abrasive blasting with silicon carbide with a particle size of 1.5 mm was carried out. The Co-Cr-Al-Y sublayer was deposited with an argon plasmatron 30–40 μm thick. Used powder of zirconium dioxide granulation of 10-40 microns and powders of nichrome, nickel aluminum, nickel titanium, chromium carbide and tungsten with a particle size of 40-100 microns. Coating was sprayed according to the prototype and the proposed method with an PN-B1 air plasma torch at I = 190-200 A, U = 200 V. The coating thickness was 150-200 μm. Data on the thicknesses of the coating layers was determined using a Neo-phot-21 optical microscope.
Фазовый анализ покрытий: пористось - 10%, соотношение керамика - металл 34-56% в зависимости от состава смеси.Phase analysis of coatings: porosity - 10%, ceramic-metal ratio 34-56%, depending on the composition of the mixture.
Прочность сцепления износостойкого покрытия с основным металлом оценивалась согласно ГОСТ 621-87. Испытания на изнашивание проводились на установке типа Армслера (машина трения МТ-2) при нагрузке, исключающий задир (р=3.42 МПа; V=2.5 м/с; t=10 часов). Линейный износ образцов определяли на оптиметре по разности его показаний до и после испытаний. Интенсивность изнашивания определяли как отношение линейного износа к пройденному пути образцами за время испытаний.The adhesion strength of the wear-resistant coating with the base metal was evaluated according to GOST 621-87. Wear tests were carried out on an Armsler type machine (MT-2 friction machine) at a load excluding scoring (p = 3.42 MPa; V = 2.5 m / s; t = 10 hours). The linear wear of the samples was determined on the optimometer by the difference in its readings before and after the tests. The wear rate was determined as the ratio of linear wear to the distance traveled by the samples during the test.
Для определения адгезии смазочного материала основывались на замерах давления растекания капли масла по образцу. Маслоудерживающая способность покрытий характеризовалась работой адгезии смазки, полученной суммированием давления растекания и удвоенной поверхностной энергии масла. Для моторного масла его поверхностная энергия (натяжение) принята равной 30,3·10-3 Н/м.To determine the adhesion of the lubricant, they were based on measurements of the spreading pressure of a drop of oil over a sample. The oil-holding ability of the coatings was characterized by the work of adhesion of the lubricant obtained by summing the spreading pressure and doubled surface energy of the oil. For motor oil, its surface energy (tension) is assumed to be 30.3 · 10 -3 N / m.
Химический состав определялся микрорентгеноспектральным способом на электронном микроскопе «Stereoscan - S-600» с микроанализатором «Link».The chemical composition was determined by the X-ray microspectral method on a Stereoscan S-600 electron microscope with a Link microanalyzer.
Проведенные сравнительные испытания образцов с покрытиями показали преимущество предлагаемого покрытия по адгезионной прочности покрытия со сплавом основы (фиг.4), его износостойкости (фиг.5). Снижение адгезии масла разработанного покрытия по сравнению с прототипом не происходит, так как 10% пористость покрытия обеспечивает достаточную масловпитываемость (фиг.6).Conducted comparative tests of samples with coatings showed the advantage of the proposed coating on the adhesive strength of the coating with the base alloy (figure 4), its wear resistance (figure 5). Reducing the adhesion of the oil developed coating in comparison with the prototype does not occur, since 10% porosity of the coating provides sufficient oil absorption (Fig.6).
Комплект поршневых колец с нанесенными покрытиями, с геометрическими размерами деталей в соответствии ГОСТ, ТУ после их обработки на заводе поршневых колец «СТАПРИ» г.Ставрополь были установлены на двигатель Д-240 для проведения стендовых испытаний.A set of coated piston rings with the geometrical dimensions of the parts in accordance with GOST, TU, after their processing at the STAPRI piston ring factory in Stavropol, were installed on a D-240 engine for bench tests.
Средняя величина компрессии в цилиндрах с кольцами, имеющими предлагаемое металлокерамическое покрытие, в начале обкатки составила 8.97 кгс/см2, а в контрольных цилиндрах с серийными кольцами - 8.83 кгс/см2, в цилиндрах с кольцами, имеющими металлокерамическое покрытие по прототипу, - 8.87 кгс/см2. Среднее падение момента двигателя при отключении цилиндра с кольцами, имеющими предлагаемое металлокерамическое покрытие, - 47.5 н.м., при отключении цилиндра с серийными кольцами - 90 н.м., при отключении цилиндра с кольцами, имеющими металлокерамическое покрытие по прототипу, - 56 н.м., т.е. в первом случае момент уменьшается на 13.5%, во втором - на 25.7%, а в третьем - на 16%.The average compression in the cylinders with rings having the proposed ceramic-metal coating at the start of the run-in was 8.97 kgf / cm 2 , and in the control cylinders with serial rings - 8.83 kgf / cm 2 , in the cylinders with rings having a ceramic-metal coating according to the prototype, - 8.87 kgf / cm 2 . The average drop in engine torque when you turn off the cylinder with rings having the proposed cermet coating is 47.5 nm, when you turn off the cylinder with serial rings - 90 nm, when you turn off the cylinder with rings having a ceramic coating according to the prototype, it is 56 n .m., i.e. in the first case, the moment decreases by 13.5%, in the second - by 25.7%, and in the third - by 16%.
Сила трения поршневого кольца измерялась динамометром при протаскивании кольца через гильзу двигателя. В опытах с сухими (обезжиренными) кольцами и гильзой сила трения составила: для серийного кольца с гальваническим покрытием - 12-17 Н; для кольца с предлагаемым металлокерамическим покрытием - 7-8 Н; для кольца с металлокерамическим покрытием по прототипу - 8-9 Н. В опытах с кольцами, смазанными моторным маслом, и гильзой сила трения составила: для серийного кольца с гальваническим покрытием - 10-12 Н; для колец с металлокерамическими покрытиями - 5-6 Н.The friction force of the piston ring was measured by a dynamometer when pulling the ring through the engine sleeve. In experiments with dry (fat-free) rings and a sleeve, the friction force was: for a serial ring with a galvanic coating - 12-17 N; for a ring with the proposed ceramic-metal coating - 7-8 N; for a ring with a ceramic-metal coating according to the prototype, 8–9 N. In experiments with rings lubricated with engine oil and a sleeve, the friction force was: for a serial ring with a galvanic coating, 10–12 N; for rings with cermet coatings - 5-6 N.
Плазменные покрытия снижают силу трения между кольцом и гильзой как в обезжиренном состоянии за счет снижения контактной площади при трении, так и при смазке деталей, обладая повышенными значениями масловпитываемости.Plasma coatings reduce the frictional force between the ring and the sleeve both in a defatted condition due to a decrease in the contact area during friction, and when lubricating parts, having increased oil absorption values.
Использование способа наиболее эффективно для деталей цилиндропоршневой группы двигателей автотракторной техники в связи с их решающим влиянием на ресурс.The use of the method is most effective for parts of a cylinder-piston group of engines of automotive vehicles in connection with their decisive influence on the resource.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013104304/02A RU2521780C1 (en) | 2013-02-04 | 2013-02-04 | Application method of heat-protective wear-resistant coating onto parts from cast iron and steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013104304/02A RU2521780C1 (en) | 2013-02-04 | 2013-02-04 | Application method of heat-protective wear-resistant coating onto parts from cast iron and steel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2521780C1 true RU2521780C1 (en) | 2014-07-10 |
Family
ID=51217081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013104304/02A RU2521780C1 (en) | 2013-02-04 | 2013-02-04 | Application method of heat-protective wear-resistant coating onto parts from cast iron and steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2521780C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2605018C1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method of high-temperature multilayer composite on metal surface producing |
CN108396278A (en) * | 2018-05-14 | 2018-08-14 | 北方工业大学 | Long-life MCrAlY coating, preparation method and application in hot-end part |
EA033694B1 (en) * | 2017-12-08 | 2019-11-18 | Belarusian National Technical Univ | Composition for thermal spraying of wear-resistant coatings |
RU2751499C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-07-14 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" | Method for applying heatproof wear-resistant coating to cast iron and steel parts |
RU2766627C1 (en) * | 2021-06-07 | 2022-03-15 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" | Method for applying heat-protective wear-resistant coating on cast iron and steel parts |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070157525A1 (en) * | 2004-01-15 | 2007-07-12 | Egan David P | Method for coating abrasives |
UA44776U (en) * | 2009-05-25 | 2009-10-12 | Криворожский Технический Университет | Device for mine air conditioning |
RU2425906C1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эверест-124" | Procedure for application of heat protecting wear resistant coating on items of iron and steel |
RU2455385C1 (en) * | 2011-05-30 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Защита-Юг" (ООО НПП "Защита-Юг") | Method to apply heat-shielding wearproof coating on parts of iron and steel |
-
2013
- 2013-02-04 RU RU2013104304/02A patent/RU2521780C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070157525A1 (en) * | 2004-01-15 | 2007-07-12 | Egan David P | Method for coating abrasives |
UA44776U (en) * | 2009-05-25 | 2009-10-12 | Криворожский Технический Университет | Device for mine air conditioning |
RU2425906C1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эверест-124" | Procedure for application of heat protecting wear resistant coating on items of iron and steel |
RU2455385C1 (en) * | 2011-05-30 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Защита-Юг" (ООО НПП "Защита-Юг") | Method to apply heat-shielding wearproof coating on parts of iron and steel |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2605018C1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method of high-temperature multilayer composite on metal surface producing |
EA033694B1 (en) * | 2017-12-08 | 2019-11-18 | Belarusian National Technical Univ | Composition for thermal spraying of wear-resistant coatings |
CN108396278A (en) * | 2018-05-14 | 2018-08-14 | 北方工业大学 | Long-life MCrAlY coating, preparation method and application in hot-end part |
RU2751499C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-07-14 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" | Method for applying heatproof wear-resistant coating to cast iron and steel parts |
RU2766627C1 (en) * | 2021-06-07 | 2022-03-15 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" | Method for applying heat-protective wear-resistant coating on cast iron and steel parts |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2425906C1 (en) | Procedure for application of heat protecting wear resistant coating on items of iron and steel | |
RU2521780C1 (en) | Application method of heat-protective wear-resistant coating onto parts from cast iron and steel | |
Ahn et al. | Tribological behaviour of plasma-sprayed chromium oxide coating | |
Öner et al. | Surface properties of CrN coated engine cylinders | |
Li et al. | Tribological behaviors of CrN/Cr3C2-NiCr duplex coating at elevated temperatures | |
Christy et al. | Influence of graphite and polytetrafluoroethylene dispersions on mechanical, abrasive, and erosive wear performance of thermal spray coatings | |
Krasnyy et al. | Improving the wear resistance of piston rings of internal combustion engines when using ion-plasma coatings | |
Umanskyi et al. | Effect of TiB2 additives on wear behavior of NiCrBSi-based plasma-sprayed coatings | |
Chen et al. | Tribological properties of self-healing NiCrAlY/Cr3C2-Ti3AlC2 coating at high temperatures | |
Kotkowiak et al. | Laser alloying of bearing steel with boron and self-lubricating addition | |
Soffritti et al. | Tribological behavior of a Cr 2 O 3 ceramic coating/steel couple under dry sliding and heavy loading conditions | |
Lubas | Assessment and application of TiB2 coating in sliding pair under lubrication conditions | |
Hong et al. | Nanomechanical properties and dry sliding wear behavior of conventional and nanostructured WC-CoCr coatings prepared by HVOF spraying. | |
Wei et al. | Effects of loads on high-temperature wear properties of HVOF sprayed CoCrAlYTa-10% Al2O3 and Cr3C2-NiCr coatings | |
Idir et al. | Tribological performance of thermally sprayed NiWCrBSi alloy coating by two different oxyacetylene flame stoichiometries | |
Vencl et al. | Correlation of microstructures and tribological properties of ferrous coatings deposited by atmospheric plasma spraying on Al-Si cast alloy substrate | |
Maksarov et al. | Modeling wear process of oil scraper piston rings with pyrolytic chromium coating | |
RU2455385C1 (en) | Method to apply heat-shielding wearproof coating on parts of iron and steel | |
RU2828526C1 (en) | Method of applying heat-protective wear-resistant coating on surface of part from cast iron or steel | |
RU2751499C1 (en) | Method for applying heatproof wear-resistant coating to cast iron and steel parts | |
RU2766627C1 (en) | Method for applying heat-protective wear-resistant coating on cast iron and steel parts | |
RU2780616C1 (en) | Method for application of heat-proof wear-resistant coating on cast iron and steel parts | |
Srinivas et al. | The investigations on aluminium substrates coated with micro-sized WC-CO/Cr3C2-nicr multi-layered hard coating | |
Ceschini et al. | Tribological behavior of components for radial piston hydraulic motors: Bench tests, failure analysis and laboratory dry sliding tests | |
Idir et al. | Microstructure and Tribological Behaviour of NiWCrBSi Coating Produced by Flame Spraying |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150205 |