Прогнозування мікротвердості покриттів з порошку АСД-1, отриманих холодним газодинамічним напилюванням

Abstract

UK: Мета роботи. Отримати математичну модель для опису залежності мікротвердості покриттів з порошку алюмінію АСД-1 від трьох основних факторів процесу холодного газодинамічного напилювання з використанням статистичних методів планування експерименту. Методи дослідження. Для проведення експериментальних досліджень використовувались методи статистичного планування багатофакторних експериментів і регресійного аналізу. Дослідження мікротвердості виконано за стандартною методикою, наведеною в ГОСТ 9450-76. Підготовка поперечних мікрошліфів для досліджень мікротвердості проведено за стандартними методиками з підготовки зразків для металографічних досліджень мікроструктури. Для оброблення статистичних даних використано спеціалізовану комп’ютерну програму Stat-Ease 360. Отримані результати. Досліджено комплексний вплив параметрів процесу холодного газодинамічного напилювання на мікротвердість покриттів з порошку АСД-1 в широкому діапазоні значень. За результатами експериментальних досліджень встановлено, що в досліджуваних діапазонах робочих режимів напилювання можливо отримати мікротвердість покриттів від 49 до 66 HV0,15. Результати дисперсійного аналізу показали, що температура газу і дистанція напилювання найбільшим чином впливають на мікротвердість покриттів, в той час як тиск газу значного впливу на останню не має. Отримане рівняння регресії може бути використане для прогнозування мікротвердості покриттів з досліджуваного порошку, а похибка між розрахунковими та фактичними значеннями не перевищує 5 %. Наукова новизна. Отримано емпіричні залежності мікротвердості покриттів з порошку АСД-1, нанесені холодним газодинамічним напилюванням, від температури та тиску газу на вході в сопло, а також дистанції напилювання в заданих діапазонах значень. Практична цінність. Отримані залежності мікротвердості покриттів від параметрів процесу можуть бути використані для вибору режимів холодного газодинамічного напилювання захисних й відновлювальних покриттів, зокрема на деталі авіаційних двигунів. EN: Purpose. To develop a mathematical model for describing the dependence of the microhardness of ASD-1 aluminum powder coatings on the three main factors of the cold gas-dynamic spraying process using statistical methods of experiment planning. Research methods. Methods of statistical planning of multifactorial experiments and regression analysis were used to conduct experimental research. The analysis of microhardness was performed according to the standard methodology given in GOST 9450-76. Preparation of transverse microsections for microhardness studies was carried out according to standard methods for preparing samples for metallographic analysis of microstructure. The specialized computer program Stat-Ease 360 was used to process statistical data. Results. The complex effect of cold gas spraying process parameters on the microhardness of ASD-1 powder coatings in a wide range of values was investigated. According to the results of experimental studies, it was established that in the investigated ranges of the deposition modes, it is possible to obtain microhardness of coatings in range from 49 to 66 HV0.15. The dispertion analysis results showed that the gas temperature and the stand-off distance have the greatest effect on the microhardness of the coatings, while the powder feed rate has no significant effect on the microhardness. The obtained regression equation can be used to predict the microhardness of coatings from the ASD-1 powder, and the error between the calculated and actual values does not exceed 5%. Scientific novelty. Empirical dependences of the microhardness of ASD-1 powder coatings, deposited by cold spraying, on the gas temperature at the nozzle inlet, stand-off distance, and powder feed rate in the specified ranges of values were obtained. Practical value. The obtained dependences of the coating microhardness on the process parameters can be used to select modes of cold spraying of protective and restorative coatings, in particular on aircraft engine parts.