Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия

Л. Н. Лесневский, профессор кафедры технологии производства двигателей летательных аппаратов, докт. техн. наук, эл. почта: l.lesnevskiy@yandex.ru
И. А. Николаев, старший преподаватель кафедры технологии производства двигателей летательных аппаратов, канд. техн. наук, эл. почта: nikolaevia@mai.ru
Е. А. Астафьев, студент, эл. почта: astafev-elisey@mail.ru
Н. С. Тимофеев, студент, эл. почта: nstimofeev@mai.education

Известно, что самофлюсующиеся сплавы, а именно системы NiCrBSi, обладают комплексом особых свойств: отличаются высокими значениями коррозионной и эрозионной стойкости, а также износостойкостью в разных условиях эксплуатации. Применяют разные методы их нанесения, но наиболее широко используют двухстадийную технологию плазменного напыления с последующим оплавлением покрытия. Целью этого исследования является изучение фреттинг-изнашивания сплава NiCrBSi, осажденного методом модернизированного одностадийного процесса электродугового напыления (металлизации), в котором используют порошковые проволоки сверхмалого (0,8–1,2 мм) диаметра. На основе сравнения полученных в заданном диапазоне нагрузок и смещений петель фреттинга сделана оценка механизма и характера фреттинг-изнашивания, подтвержденная затем результатами последующего анализа микроструктуры и морфологии пятен износа, исследованных на конфокальном оптическом микроскопе Olympus LEXT OLC500. Полученные покрытия характеризуются высокой плотностью, отсутствием ламеллярной структуры и минимальным числом пор. В работе приведены результаты сравнения объемного износа при фреттинге по схеме шар – плоскость при разных нагрузках и смещениях, а также коффициентов трения и полученные значения микротвердости покрытия. Проведенное сравнение трибологических характеристик покрытий из сплава NiCrBSi и подложки из алюминиевого сплава АК4-1 без покрытия показало значительное улучшение характеристик объемного износа и коэффициента трения системы с покрытием в заданных условиях эксплуатации.

Авторы выражают огромную благодарность Сергею Николаевичу Сарбучеву (ООО «Термал-Спрей-Тек») за оказанную помощь в разработке и реализации технологии формирования покрытий методом электродугового напыления.

1. Fouvry S., Fridrici V., Langlade C., Kapsa Ph. et al. Palliatives in fretting: a dynamical approach // Tribology International. 2006. Vol. 39, No. 10. P. 1005–1015.
2. Примеры наиболее удачных покрытий, получаемых термическим напылением: Покрытия // Современные технологии производства. — URL: http://www.extxe.com (дата обращения: 29.06.2023).
3. Gonzalez R., Cadenas M., Ferna’ndez R., Cortizo J. et al. Wear behaviour of flame sprayed NiCrBSi coating remelted by flame or by laser // Wear. 2007. Vol. 262, No. 3-4. P. 301–307.
4. Смирнова Е. А. Методы обработки самофлюсующихся покрытий. Индукционное оплавление // Материаловедение. Энергетика. 2011. № 4. С. 258–262.
5. Тушинский Л. И., Плохов А. В. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. — Новосибирск : Наука, 1986. — 199 с.
6. Пантелеенко Ф. И., Лялякин В. П., Иванов В. П., Константинов В. М. Восстановление деталей машин : спра вочник. — М. : Машиностроение, 2003. — 672 с.
7. Navas C., Colaço R., Damborenea J., Vilar R. Abrasive wear behaviour of laser clad and flame sprayed-melted NiCrBSi coatings // Surface and Coatings Technology. 2006. Vol. 200, No. 24. P. 6854–6862.
8. Xuan H. F., Wang Q. Y., Bai S.-L., Liu Z. et al. A study on microstructure and flame erosion mechanism of a graded Ni –Cr – B – Si coating prepared by laser cladding // Surface and Coatings Technology. 2014. Vol. 244. P. 203–209.
9. Gurumoorthy K., Kamaraj M., Rao K. P., Rao A. S. et al. Microstructural aspects of plasma transferred arc surfaced Ni-based hardfacing alloy // Materials Science and Engineering: A. 2007. Vol. 456, No. 1-2. P. 11–19.
10. Miguel J. M., Guilemany J. M., Vizcaino S. Tribological study of NiCrBSi coating obtained by different processes // Tribology International. 2003. Vol. 36, No. 3. P. 181–187.
11. Simunovic K., Havrlišan S., Sarić T., Vikelic D. Modeling and optimization in investigating thermally sprayed Ni-based selffluxing alloy coatings: a review // Materials. 2020. Vol. 13, No. 20. P. 4584–4611.
12. Planche M. P., Liao H., Normand B., Coddet C. Relationships between NiCrBSi particle characteristics and corresponding coating properties using different thermal spraying processes // Surface and coatings technology. 2005. Vol. 200, No. 7. P. 2465–2473.
13. Dong X. Y., Luo X.-T., Zhang S.-L., Li C.-J. et al. A novel strategy for depositing dense self-fluxing alloy coatings with sufficiently bonded splats by one-step atmospheric plasma spraying // Journal of Thermal Spray Technology. 2019. Vol. 29. P. 173–184.
14. Simunovic K., Slokar L., Havrlisan S. SEM/EDS investigation of one-step flame sprayed and fused Ni-based self-fluxing alloy coatings on steel substrates // Philosophical Magazine. 2017. Vol. 97, No. 4. P. 248–268.
15. Havrlišan S., Simunovic K., Vukelic D. Modelling of abrasive wear of Ni-based self-fluxing alloy coatings by the application of experimental design // Tehnički Vjesnik 2016. Vol. 23. P. 1687–1693.
16. Günther V. H., Shoop M. V. Das sahoopsche metal spritzverfahren. — Stuttgart : Franckhsche Verlagsh, 1917. — 264 s.
17. Троицкий А. Ф. Основы металлизации распылением. — Ташкент : Госиздат Узбекской ССР, 1960. — 184 c.
18. Хасуй А. Техника напыления. — М. : Машиностроение, 1975. — 288 с.
19. Коробов Ю. С., Панов В. И., Разиков Н. М. Анализ свойств газотермических покрытий. Ч. 1: Основные методы и материалы газотермического напыления. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016. — 80 с.
20. Fitriyana D. F., Caesarendra W., Nugroho S., Haryadi G. D. et al. The effect of compressed air pressure and stand-off distance on the twin wire arc spray (TWAS) coating for pump impeller from AISI 304 stainless steel // NAC 2019 : Proceedings of the 2^nd International Conference on Nanomaterials and Advanced Composites. — Springer Singapore, 2020. P. 119–130.
21. Лялякин В. П., Саблуков А. С., Литовченко Н. Н. Исследование процесса динамического диспергирования металла при электродуговой металлизации // Сварочное производство. 2000. № 1. С. 16–24.
22. Коробов Ю. С. Эффективность применения активированной дуговой металлизации для нанесения защитных покрытий // Сварочное производство. 2005. № 2. С. 47–50.
23. Sampson E. R., Zwetsloot M. P. Arc spray process for the aircraft and stationary gas turbine industry // Journal of Thermal Spray Technology. 1997. Vol. 6, No. 2. P. 150–152.

24. Сарбучев С. Н. Электродуговые покрытия в машиностроении. Новый тип металлизаторов // Ритм машиностроения. 2021. № 10. C. 24–25.

25. Пат. 197878U1 РФ. Сопловой узел электродугового металлизатора для распыления проволок и порошков / Сарбучев С. Н. ; заявл. 18.03.2020 ; опубл. 03.06.2020.

26. Еремкина М. С., Николаев И. А., Кожевников Г. Д., Пожидаев А. А. Система трибомониторинга для исследования процесса фреттинг-изнашивания в условиях возвратно-поступательного скольжения // Научно-технический вестник Поволжья. 2020. № 1. С. 84–87.
27. Suciu C. V., Uchida T. Modeling and simulation of the fretting hysteresis loop // 3PGCICY 2010, International Conference on P2P, Parallel, Grid, Cloud and Internet Computing. IEEE. 2010. P. 560–564.