Đang tải... (xem toàn văn)
Mục đích của nghiên cứu Nghiên cứu mới trong phun plasma không khí tạo lớp phủ vô định hình là xác định rõ hơn ảnh hưởng của các thông số nêu trên đến chất lượng lớp chịu ma sát bằng vật liệu nền Fe. Kết quả của nghiên cứu cho thấy sự tương quan giữa các thông số phun chính, các tính chất đặc trưng của lớp phun và so sánh chúng với các vật liệu thông thường.
V.Dương, N.T.Tùng / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 35-41 35 1(50) (2022) 35-41 Nghiên cứu phun plasma khơng khí tạo lớp phủ vơ định hình The new research in air-plasma spraying of amorphous coatings Vũ Dươnga,b*, Nguyễn Thanh Tùnga,b Vu Duonga,b*, Nguyen Thanh Tunga,b a Khoa Cơ khí, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam Faculty of Mechanical Engineering, Duy Tan University, 550000, Danang, Vietnam b Viện Nghiên cứu Phát triển Công nghệ cao, Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam b Institute of Research and Devolopment, Duy Tan University, 550000, Danang, Vietnam a (Ngày nhận bài: 14/01/2022, ngày phản biện xong: 01/3/2022, ngày chấp nhận đăng: 02/3/2022) Tóm tắt Phun plasma khí (APS) với lớp phủ vơ định hình áp dụng để thay vật liệu đắt tiền vật liệu Fe tiết kiệm khí trơ (Heli Argon) Các thông số phun đặc trưng quan trọng khoảng cách phun, vận tốc hạt, công suất plasma, độ nhám bề mặt, tỷ lệ hỗn hợp khí lưu lượng khí quan tâm công bố trước Tuy nhiên, mối tương quan đồng thời tất thông số chưa làm rõ Điều thừa nhận tác động tương quan q trình dùng khơng khí đến tính chất đặc trưng làm hạn chế ứng dụng thực tế Mục đích nghiên cứu xác định rõ ảnh hưởng thông số nêu đến chất lượng lớp chịu ma sát vật liệu Fe Kết nghiên cứu cho thấy tương quan thông số phun chính, tính chất đặc trưng lớp phun so sánh chúng với vật liệu thông thường Từ khóa: độ bám dính; vật liệu Fe; phun plasma; thơng số phun; độ chịu mịn Abstract The atmospheric plasma spray (APS) with amorphous coatings is applied to determine the substitution of costly materials with Fe-based materials and to save the inert gas (helium and argon) The important characteristics of the spraying parameters determined by spray distance, particle velocity, plasma power, substrate roughness, gas mixture ratio, and gas flow rate have been underlined by previous publications However, the simultaneous correlation between all parameters are not clarified yet The correlative impact of the process with the air on characteristic properties which limit practical applications is acknowledged The aim of this work is to more deeply define the effects of abovementioned parameters on the antifriction layer quality in Fe-based materials The findings of the study showed the correlation between the main spraying parameters, the characteristic properties and comparing them to conventional materials Keywords: Adhesion bond; Fe-based materials; plasma spray; spraying parameters; wear resistance * Corresponding Author: Vu Duong; Faculty of Mechnical Engineering, Duy Tan University, 550000, Danang, Vietnam; Institute of Research and Devolopment, Duy Tan University, 550000, Danang, Vietnam Email: duongvuaustralia@gmail.com V.Dương, N.T.Tùng / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 35-41 36 Đặt vấn đề Cần lưu ý vật liệu phủ thường sử dụng có giá cao, làm giảm tính hiệu mặt chi phí trình phủ Vật liệu Fe có giá thành tương đối thấp có tính tốt; đó, chúng có khả thay vật liệu Ni, WC đắt tiền thường sử dụng cho lớp phủ chịu mài mòn Và đáng ý, hầu hết lớp phủ kim loại Fe tạo thành cấu trúc vơ định hình có độ bám dính tốt với vật liệu Theo báo cáo [1] so với gang (nền), lớp phủ Fe cho thấy hệ số ma sát thấp đáng kể Độ chịu mài mịn q trình oxy hóa nhiệt độ cao lớp phủ APS công suất hồ quang thay đổi, nghiên cứu [2] Người ta thấy tăng công suất hồ quang, độ xốp hàm lượng pha vơ định hình lớp phủ giảm Các lớp phủ tạo công suất hồ quang cao giảm trọng lượng mài mịn q trình oxy hóa nhiệt độ cao so với lớp phủ công suất hồ quang thấp Các thông số phổ biến cần kiểm sốt thành phần hóa học, cấu trúc pha, kích thước bột, nhiệt độ nền, khí tạo plasma, luồng plasma, tốc độ cấp bột, góc phun khoảng cách phun [3] Đồng thời, với chất lượng lớp phủ, nhiều nhà nghiên cứu cho độ bám dính chủ yếu định chất lượng lớp phủ độ bền liên kết lớp phủ ảnh hưởng đến tuổi thọ lớp phủ [4-7] Điều quan trọng rút từ nghiên cứu dịng điện plasma đóng vai trò quan trọng để tăng vận tốc hạt nhiệt độ bề mặt hạt Các thông số vận hành q trình phun plasma ảnh hưởng đến phun phủ, tác giả cơng trình [8] cho vai trị cơng suất đầu phun plasma ảnh hưởng đến dòng điện plasma Sâu xa hơn, cơng trình nghiên cứu [9] ta thấy mẫu phun cường độ dòng điện cao có khả bám dính chịu mài mịn tốt Việc phân tích ảnh hưởng thơng số đến độ bám dính để có lớp phủ chịu mài mịn cịn khảo sát Trên sở phân tích đó, nghiên cứu tập trung vào mối tương quan đồng thời tất thơng số phun với bột vật liệu Fe, đặc biệt ảnh hưởng thông số phun đến vận tốc hạt, độ bám dính khả chịu mài mòn lớp phủ Phương pháp nghiên cứu Nhóm tác giả nghiên cứu cho vận tốc hạt nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến chất lượng lớp phủ Phun plasma khí sử dụng thí nghiệm dùng thiết bị (SG-100 TAFA-Praxair, Hoa Kỳ) Khí khơng khí khí mang nitơ Thành phần hóa học bột phủ Fe sử dụng (ký hiệu X5) phân tích phương pháp quang phổ tán sắc lượng với thiết bị SM-6510LV, Nhật Bản, số liệu thí nghiệm trình bày Bảng1 Bảng1 Thành phần hóa học bột, % khối lượng Mẫu X-5 C 0.73 Cr 5.0 B 0.25 Mo 4.20 Ni - Bột trộn 10 để thu thành phần bột đồng (hỗn hợp) Phân tích thành phần pha bột lớp phun phủ tiến hành máy đo nhiễu xạ phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD, X-RAY Mn 1.25 Si 0.84 Nb 0.54 V 1.20 W - Fe Cịn lại D5005/SIEMENS, Germany) nhiệt độ mơi trường có xạ Cu-Kα, góc quét 2θ từ 10o đến 70o Hàm lượng oxy lớp phủ khảo sát cách sử dụng máy phân tích chiết xuất đốt chảy cao cấp (G8 Galileo, Đức) Để đo V.Dương, N.T.Tùng / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Duy Tân 1(50) (2022) 35-41 vận tốc hạt, máy ảnh tốc độ cao đặc biệt Shimadzu HPV-1 sử dụng [10] Nhiệt độ khối lượng trung bình luồng plasma xác định gián tiếp entanpi Người ta hay đánh giá nhiệt độ khối lượng trung bình nhiều so với nhiệt độ hạt riêng lẻ Entanpi công suất luồng plasma chia cho lượng tiêu thụ khí sơ cấp [11] Sai số đánh giá mức tiêu thụ khí sơ cấp entanpi không vượt 2,5% 7% Khả chịu mài mịn đánh giá thơng mẫu kiểm tra kiểu chốt đĩa, sử dụng thiết bị UMT-CETR (Mỹ) theo tiêu chuẩn ASTM G133 (áp lực đầu chốt lên đĩa N/mm2, tốc độ trung bình đĩa 420 vòng/phút, thời gian kiểm tra giờ, chế độ bôi trơn nhỏ giọt) Tất số liệu từ thử nghiệm tính tốn, xử lý phương pháp bình phương tối thiểu 37 Kết nghiên cứu bàn luận Hai cấp hạt bột sử dụng để phun:
