МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОКРЫТИЯХ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАПЫЛЕНИИ С ОПЛАВЛЕНИЕМ
В статье представлены результаты исследований остаточных напряжений в покрытиях, нанесенных плазменным напылением с оплавлением. Получены аналитические зависимости, показывающие влияние остаточных напряжений в покрытиях на прочность их сцепления с основой и на их базе предложена уточненная математическая модель, устанавливающая закономерности влияния температурно-временных параметров плазменного оплавления на уровень остаточных напряжений. Приведены результаты математического моделирования формирования остаточных напряжений в плазменных покрытиях с учетом времени и температуры их оплавления. Получены уравнения, позволяющие оценить динамику изменения температур покрытия и восстанавливаемой детали, с помощью которых можно оценить зависимости касательных напряжений от толщины наносимых покрытий. При этом погрешность расчетов варьируется в диапазоне 7-10%. На основе выявленных закономерностей физико-механических и эксплуатационных свойств плазменных покрытий разработана математическая модель распределения остаточных напряжений на границе раздела «деталь-покрытие». Численное исследование остаточных напряжений в плазменных покрытиях проводили на основе разработанных программных комплексов «Plasma Expert» и «Protection», открывающие широкие возможности для конечно-элементного описания исследуемой системы «покрытие-восстанавливаемая деталь». Теоретически и экспериментально доказано, что при оптимальных значениях основных технологических параметров и режимов плазменного напыления процесс оплавления позволяет значительно снизить внутренние остаточные напряжения в покрытиях и повысить их износостойкость.