Тюменский индустриальный

ГАШЕВА Е.А.
 
ПРИМЕНЕНИЕ НАНО-ПОРОШКА МЕТОДОМ СВЕРХЗВУКОВОГО 
«ХОЛОДНОГО» ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ 
Гашева Е.А., бакалавр, [e-mail] 
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет 
Аннотация.
В данной статье рассмотрено решение проблемы восстановления 
утраченного металла в производстве деталей, а так же устранение повреждений 
полученных в период эксплуатации машин и механизмов, технологического 
оборудования и иных производственных средств различного рода назначения. На основе 
метода формального анализа и метод сбора и обработки полученных данных, была 
выявлена и обоснована необходимость использования нано-порошка по средствам 
сверхзвукового «холодного» газодинамического напыления. 
Ключевые слова:
материал, покрытие, напыление, нано-порошок. 
На протяжении всего времени существования машиностроения, оно 
было неразрывно связано с созданием новых материалов и структур. В 
связи с этим всегда существовала проблема улучшения поверхностных 
свойств материалов: упрочнения, повышения износостойкости, 
коррозионностойкой, различных методов продления жизненного цикла 
изделия. А так же значимым представляется вопрос ремонта и 
восстановления эксплуатационно-изношенных поверхностей активно 
работающих элементов и деталей различного оборудования. По большей 
части решением данного вопроса является нанесение тонкослойного или 
толстослойного порошкового покрытия. Упрочняющие покрытия снижают 
износ материала, сокращают расход ресурсов, повышают качество, 
надежность и долговечность оборудования [1]. 
В основном быстрый износ происходит в местах наибольшего 
трения функциональных узлов, либо в местах находящихся большую часть 
времени под большой нагрузкой. Поэтому большую необходимость имеет 
упрочнение материала как изначально, так и спустя некоторое время, это 
актуально для применения в авиастроении, машиностроении, 
мостостроении. Одним из самых эффективных на данное время является 
способ газодинамического напыления. При добавлении нано-порошков 
металлов в традиционные смеси для напыления мы сможем добиться более 
высокопрочных, износостойких и долговечных материалов.
Наиболее результативным методом улучшения поверхностных 
свойств деталей является газодинамическое напыление, с его помощью 
можно покрывать детали различного размера и создавать поверхностные 
слои толщиной в несколько миллиметров. В основном для наплавки и 
напыления покрытий применяются композиционные смеси порошков 
197 

---

металлов. Для получения более прочных связей покрытия с основным 
материалом, применим нано-структурированные порошки металлов и 
других композитов. Но для сохранения такой структуры от плавления 
необходимо применять метод со щадящим температурным воздействием 
на напыляемый материал, таким методом является сверхзвуковое 
«холодное» газодинамическое напыление. 
Метод сверхзвукового «холодного» газодинамического напыления 
(ХГДН) основывается на процессе формирования порошковых покрытий 
при соударении нано-частиц, ускоренных сверхзвуковым газовым потоком 
до скорости несколько сот метров в секунду, с поверхностью 
обрабатываемой детали. Суть метода заключается в том, что сжатый 
воздух после системы очистки сквозь регулятор давления подается в 
камеру омического нагревателя, в которой разогревается до рабочей 
температуры и подается в сверхзвуковое сопло, далее схватывается 
проходящим воздухом. На выходе сверхзвукового сопла формируется 
высокоскоростная струя, состоящая из подаваемого порошка с воздухом. 
Когда нерасплавленные нано-частицы ударяются о подложку, то 
происходит их пластическая деформация и кинетическая энергия частиц 
преобразуется в тепло и, частично, в энергию связи с подложкой, тем 
самым обеспечивая формирование однородного слоя из плотно 
упакованных металлических нано-частиц. Это позволяет получить 
покрытие под минимальным воздействием температуры и напряжения. 
Полученный слой образуется без сквозных пор и микротрещин, что 
создает высокие электропроводящие, антикоррозионные и прочностные 
свойства. Принципиальная схема процесса ХГДН приведена на рисунке 
1[2]. 
Рис.1. Схема процесса ХГДН 
Главной особенностью применения ХГДН выступает отсутствие 
высоких температур при формировании металлических покрытий. 
Преимущества ХГДН позволяют применять его не только как способ 
нанесения покрытий того или иного класса, но и как способ 
198 

---

восстановления изношенных деталей и узлов тяжелого и среднего 
машиностроения, а также сельскохозяйственных машин. Поэтому 
разработка и реализация технологии получения упрочнённого покрытия с 
использованием газодинамического напыления нано-структурированного 
порошка, на основе материалов широкого промышленного применения, 
представляет большой научный и практический интерес. 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
1. 
Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика / А. П. 
Алхимов [и др.]. - Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2010. – 536 с. 
2. 
Бобкова, Т. И. Нанесение износостойких покрытий с 
регулируемой твердостью с помощью сверхзвукового холодного 
газодинамического напыления / Т. И. Бобкова, А. А. Деев, Р. Ю. Быстров // 
Металлообработка. – 2012. - № 5. - С. 45-49. 
3. 
Газодинамическое напыление. Структура и свойства покрытий / В. 
Е. Архипов [и др.]. - Москва: Красанд, 2017. - 240 с. 
4. 
Зенин, Б. С. Современные технологии модифицирования 
поверхности и нанесения покрытий: учеб. пособие для вузов / Б. С. Зенин, 
Б. Б. Овечкин. - Томск: ТПУ, 2008. - 75 с. 
УДК 621.8-1/-9