Влияние материала компонента на эффект газотермического напыления
2025-09-01
Анализ рабочего состояния компонента имеет основополагающее значение при проектировании газотермического покрытия. Для получения экономичных и высококачественных покрытий необходим точный анализ эксплуатационных требований и условий эксплуатации компонентов, что является основой для выбора типов и материалов покрытия.
Согласно теории анализа отказов, анализ видов отказов (FMEA) является его основой. Он исследует физические и/или химические изменения, приводящие к отказу компонента. В ходе этого процесса изменяются размер, форма, состояние или эксплуатационные характеристики компонента, что приводит к отказу всего механического изделия. Примерами служат износ, усталостное разрушение и коррозионное разрушение. К основным факторам, определяющим виды отказов компонента, относятся внутренние факторы, такие как свойства и состояние материала компонента, и внешние факторы, такие как условия эксплуатации компонента. Среди них внешние факторы, вызывающие отказ компонента, а именно напряжение, окружающая среда и время, являются провоцирующими факторами. Тщательный анализ условий эксплуатации компонента может прояснить эти факторы.
1. Факторы напряжения
Сила — это условие, в котором работают компоненты. Различные сочетания типа, величины и состояния напряжений являются важными или решающими факторами, обуславливающими различные виды отказов. Типы напряжений включают знакопеременные, ударные, контактные, трение и эрозию; напряженные состояния включают простое растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб, а также комбинированные напряжения, такие как растяжение-изгиб, сжатие-изгиб, изгиб-кручение, растяжение-кручение, растяжение-сдвиг, изгиб-сдвиг и кручение-сдвиг. Факторы напряжений могут вызывать отказ компонента как сами по себе, так и в сочетании с другими факторами.
2. Факторы окружающей среды
К факторам окружающей среды в основном относятся температура и среда. Рабочие температуры обычно подразделяются на пять категорий: низкая температура, нормальная температура, средняя температура, высокая температура и высокая температура; рабочие среды включают газообразные фазы (вакуум, специальные газы, сельская атмосфера, городская атмосфера, промышленная атмосфера и т. д.), жидкие фазы (пресная вода, морская вода, нефть, кислоты, щелочи, жидкие металлы и т. д.) и твердые фазы (контакт, трение, эрозия и т. д.). Как и факторы стресса, факторы окружающей среды могут вызывать отказ компонента как сами по себе, так и в сочетании с другими факторами.
3. Фактор времени
Время нельзя рассматривать как независимый фактор, вызывающий отказ; без учета факторов нагрузки и окружающей среды фактор времени не имеет значения. Однако, когда фактор времени сочетается с факторами нагрузки и окружающей среды, он становится очень важным фактором.
Различные внешние факторы, упомянутые выше, по-разному влияют на отказ компонента, приводя к различным видам отказа. Взаимосвязь между различными основными видами отказа и основными, типичными факторами, вызывающими отказ, можно найти в соответствующих материалах. При проектировании газотермических покрытий особое внимание следует уделять анализу факторов, влияющих на отказ поверхности компонента. Эти факторы могут действовать на компоненты по отдельности или в сочетании; при совместном воздействии разрушающее воздействие на компоненты гораздо сильнее. Например, поверхностное покрытие плунжера насоса уксусной кислоты должно обладать как износостойкостью, так и коррозионной стойкостью в условиях эксплуатации. Если рассматривать только повышение производительности без учета коррозии в уксусной кислоте, сверхзвуковое газопламенное напыление покрытий WC/Co или Cr3C2-NiCr может удовлетворить этим требованиям. Однако коррозионная стойкость этих покрытий в условиях уксусной кислоты классифицируется как «плохая» и «не рекомендуется». Таким образом, учитывая все факторы, данный материал и технология напыления не могут быть выбраны для подготовки покрытия поверхности плунжера насоса уксусной кислоты.
Помимо вышеупомянутых внешних факторов, внутренние факторы, такие как свойства и состояние материалов компонента, также оказывают значительное влияние на отказ компонента. Поэтому при конкретном анализе необходимо учитывать условия эксплуатации компонента с требованиями к его эксплуатационным характеристикам, а также характеристики компонентов, изготовленных с использованием различных материалов подложки и технологий, а также различных материалов и технологий напыления, чтобы разработать высококачественное и рациональное покрытие.
