kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-4(16)-12kaz44-1361Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕ И МЕХАНИКА (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)MECHANICAL ENGINEERING AND MECHANICS (ORIGINAL ARTICLE)ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ СТАЛИ 30ХГСА В АВТОМОБИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИOPTIMIZATION OF ELECTRIC ARC METALLIZATION PARAMETERS TO IMPROVE THE PROPERTIES OF 30KhGSA STEEL COATINGS IN THE AUTOMOBILE INDUSTRYШынарбекА. Б.ShynarbekA. B.

Айбек Бақытжан Шынарбек – докторант специальности «Механика и металлообработка»; Научный сотрудник

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Физкультурная, 4в 

Aibek Bakytzhan Shynarbek – Doctoral student in the specialty «Mechanics and metalworking»; Researcher 

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka St., 20A071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Fizkulturnaya St., 4v 

aibeek-99@list.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5166-4761КусаиновР. К.KusainovR. K.

Ринат Кенжеевич Кусаинов – руководитель

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Физкультурная, 4в 

Rinat Kenzheevich Kusainov – Head  

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Fizkulturnaya St., 4v 

rinat.k.kus@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0001-5887-0135ЖасуланА. Ж.ZhasulanA. Zh.

Айнур Жасулановна Жасулан – магистр естественных наук; Старший научный сотрудник 

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Физкультурная, 4в 

Ainur Zhasulanovna Zhasulan – Master of Natural Sciences; Senior Researcher  

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka St., 20A071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Fizkulturnaya St., 4v 

ainur.99.99.99@mail.ruОрманбековК. Д.OrmanbekovK. D.

Куаныш Даулетович Орманбеков – магистр технических наук; Старший научный сотрудник 

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Физкультурная, 4в 

Kuanysh Dauletovich Ormanbekov – Master of Technical Sciences; Senior Researcher 

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka St., 20A071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Fizkulturnaya St., 4v 

ormanbekov_k@mail.ruҚадырболатН. Е.KadyrbolatN. E.

Нұрлат Ерболұлы Қадырболат – студент специальности «Теплоэнергетика» 

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А 

Nurlat Erboluly Kadyrbolat – student of the specialty «Heat Power Engineering»  

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, Glinka St., 20A

ersinnur44@gmail.comУниверситет имени Шакарима города Семей; Инженерный центр «Упрочняющие технологии и покрытия»КазахстанSemey Shakarim University; Engineering Center «Strengthening Technologies and Coatings»KazakhstanИнженерный центр «Упрочняющие технологии и покрытия»КазахстанEngineering Center «Strengthening Technologies and Coatings»KazakhstanУниверситет имени Шакарима города СемейКазахстанSemey Shakarim UniversityKazakhstan20242712202414(16)9096Copyright © Шынарбек А.Б., Кусаинов Р.К., Жасулан А.Ж., Орманбеков К.Д., Қадырболат Н.Е., 20252025Шынарбек А.Б., Кусаинов Р.К., Жасулан А.Ж., Орманбеков К.Д., Қадырболат Н.Е.Shynarbek A.B., Kusainov R.K., Zhasulan A.Z., Ormanbekov K.D., Kadyrbolat N.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1361

В статье исследуются параметры электродуговой металлизации для оптимизации свойств защитных покрытий из стали 30ХГСА, которая играет ключевую роль в автомобильной промышленности благодаря своей высокой прочности и низкой легированности. В условиях растущих требований к повышению безопасности, энергоэффективности и снижению вредных выбросов, такие материалы становятся всё более востребованными. Основное внимание уделяется влиянию давления сжатого воздуха на качество покрытий, наносимых методом сверхзвуковой дуговой металлизации. Эксперимент проводился с использованием стали 45 в качестве подложки и проволоки 30ХГСА диаметром 1,6 мм. Для оценки влияния различных режимов металлизации были проанализированы такие параметры, как напряжение, ток, скорость подачи проволоки, давление сжатого воздуха и расстояние распыления. В качестве методов исследования использовались электронный микроскоп JSM-6390 LV JEOL для анализа поперечных сечений покрытий, профилометр Anytester HY2300 для оценки шероховатости и трибометр Anton Paar TRB3 для изучения трибологических характеристик. Полученные данные показали, что увеличение давления сжатого воздуха приводит к значительному уменьшению пористости и шероховатости покрытия, повышению его твердости и износостойкости. Особенно важным результатом стало улучшение адгезионной прочности покрытия при давлении 9 атм, что связано с более плотным и равномерным распределением частиц. Исследования также показали, что повышение кинетической энергии частиц способствует лучшему слиянию покрытия с подложкой и увеличению эксплуатационных свойств покрытия, таких как стойкость к износу и коррозии. Эти результаты подчеркивают значимость оптимизации параметров сверхзвуковой дуговой металлизации для создания высокоэффективных защитных покрытий, применяемых в условиях интенсивных нагрузок, что особенно актуально для деталей автомобильных двигателей и трансмиссий.

 This paper discusses the optimization of arc spraying parameters to improve the properties of 30KhGSA steel coatings, which are widely used in the automotive industry. The use of highstrength steels such as 30KhGSA is  driven by the need to improve safety, energy efficiency and reduce emissions. The paper examines in detail the effects of compressed air pressure,  temperature and other spraying parameters on the quality of the coatings. The use of the supersonic arc spraying method made it possible to obtain coatings with improved mechanical properties such as hardness, wear resistance and adhesion strength. The experiments were carried out using an  electron microscope to analyze the cross-section of the coatings, as well as a profilometer to assess the surface roughness. The results demonstrate that increasing the compressed air pressure helps to reduce roughness and increase the hardness of the coating. The paper emphasizes the importance of optimizing the metallization parameters to improve the efficiency of  protective coatings under high operating conditions in the automotive industry. 

электродуговая металлизацияпокрытиестальная наплавочная проволокаизносостойкостьадгезиятвердостьarc sprayingcoatingsteel surfacing wirewear resistanceadhesionhardnessРабота выполнена в рамках проекта гранатового финансирования Комитета науки МНиВО РК AP14871373The work was carried out within the framework of the project of garnet financing of the Science Committee of the Ministry of Science and Higher Education of the Republic of Kazakhstan AP14871373 «Development of supersonic arc metallization technology for restoration of worn surfaces of crankshafts of internal combustion engines».ReferencesHong K.M. Prospects of laser welding technology in the automotive industry: A review / Hong K.M., Shin Y.C. // Journal of Materials Processing Technology. – 2017. – T. 245. – R. 46-69. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.02.008. (In English).Hong K.M. Prospects of laser welding technology in the automotive industry: A review / Hong K.M., Shin Y.C. // Journal of Materials Processing Technology. – 2017. – T. 245. – R. 46-69. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.02.008. (In English).Microstructure Characteristics of Resistance Spot Welded High Al-Added Light Weight Steels / Y.H. Jiang et al // Materials Science Forum. – Trans Tech Publications Ltd. – 2020. – T. 1001. – R. 133-138. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1001.133. (In English).Microstructure Characteristics of Resistance Spot Welded High Al-Added Light Weight Steels / Y.H. Jiang et al // Materials Science Forum. – Trans Tech Publications Ltd. – 2020. – T. 1001. – R. 133-138. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1001.133. (In English).Schmitt J.H. New developments of advanced high-strength steels for automotive applications / Schmitt J.H., Iung T. // Comptes Rendus. Physique. – 2018. – T. 19, № 8. – R. 641-656. https://doi.org/10.1016/j.crhy.2018.11.004. (In English).Schmitt J.H. New developments of advanced high-strength steels for automotive applications / Schmitt J.H., Iung T. // Comptes Rendus. Physique. – 2018. – T. 19, № 8. – R. 641-656. https://doi.org/10.1016/j.crhy.2018.11.004. (In English).Post-processing of direct metal deposited AlCrCoCuFeNi HEA using centrifugal barrel finishing / T. Modikwe et al // MATEC Web Conf. – 2022. – Vol. 370. https://doi.org/10.1051/matecconf/202237006007. (In English).Post-processing of direct metal deposited AlCrCoCuFeNi HEA using centrifugal barrel finishing / T. Modikwe et al // MATEC Web Conf. – 2022. – Vol. 370. https://doi.org/10.1051/matecconf/202237006007. (In English).Krivchikov S.Y. Modern technologies of arc surfacing crankshafts / S.Y. Krivchikov, A.P. Zhudra, V.V. Petrov // Welding international. – 1995. – T. 9, № 1. – R. 44-46. https://doi.org/10.1080/09507119509548751. (In English).Krivchikov S.Y. Modern technologies of arc surfacing crankshafts / S.Y. Krivchikov, A.P. Zhudra, V.V. Petrov // Welding international. – 1995. – T. 9, № 1. – R. 44-46. https://doi.org/10.1080/09507119509548751. (In English).Ibatullin I.D. Pribory i metody otsenki kachestva pokrytii / Ibatullin I.D., Karlova M.D., Zagidullina D.R. // Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk. – 2016. – T. 18, № 4-2. – S. 291-296. (In Russian).Ibatullin I.D. Pribory i metody otsenki kachestva pokrytii / Ibatullin I.D., Karlova M.D., Zagidullina D.R. // Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk. – 2016. – T. 18, № 4-2. – S. 291-296. (In Russian).Bodnya I.S. Analiz teplovykh rezhimov perednei kompozitnoi kromki kryla malorazmernogo aehrokosmicheskogo apparata / I.S. Bodnya, V.P. Timoshenko // Inzhenernyi zhurnal: nauka i innovatsii. – 2018. – № 9 (81). – S. 6. (In Russian).Bodnya I.S. Analiz teplovykh rezhimov perednei kompozitnoi kromki kryla malorazmernogo aehrokosmicheskogo apparata / I.S. Bodnya, V.P. Timoshenko // Inzhenernyi zhurnal: nauka i innovatsii. – 2018. – № 9 (81). – S. 6. (In Russian).Sravnitel'nyi analiz fiziko-mekhanicheskikh svoistv pokrytii, nanesennykh sposobami ehlektrodugovoi i giperzvukovoi metallizatsii / F.I. Panteleenko i dr. // Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov. – 2019. – № 4. – S. 48-54. (In Russian).Sravnitel'nyi analiz fiziko-mekhanicheskikh svoistv pokrytii, nanesennykh sposobami ehlektrodugovoi i giperzvukovoi metallizatsii / F.I. Panteleenko i dr. // Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov. – 2019. – № 4. – S. 48-54. (In Russian).Vliyanie davleniya raspylyayushchego vozdukha pri vysokoskorostnom napylenii gazotermicheskogo pokrytiya iz vysokokhromistoi stali na ego strukturu i iznosostoikost' / E.V. Astrashab i dr. // Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov. – 2018. – № 4. – S. 51-57. (In Russian).Vliyanie davleniya raspylyayushchego vozdukha pri vysokoskorostnom napylenii gazotermicheskogo pokrytiya iz vysokokhromistoi stali na ego strukturu i iznosostoikost' / E.V. Astrashab i dr. // Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov. – 2018. – № 4. – S. 51-57. (In Russian).Issledovanie vliyaniya rezhimov ehlektro-dugovogo napyleniya na strukturu i svoistva psevdosplavnykh pokrytii / YU.S. Borisov i dr. // Avtomaticheskaya svarka. – 2013. – № 12. – S. 11-17. (In Russian).Issledovanie vliyaniya rezhimov ehlektro-dugovogo napyleniya na strukturu i svoistva psevdosplavnykh pokrytii / YU.S. Borisov i dr. // Avtomaticheskaya svarka. – 2013. – № 12. – S. 11-17. (In Russian).Saifullin R.N. Otsenka prochnosti stsepleniya pokrytii, poluchennykh ehlektrokontaktnoi privarkoi setki, v zavisimosti ot rezhimov privarki / R.N. Saifullin, A.P. Pavlov // Vestnik Polotskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya B. Promyshlennost'. Prikladnye nauki. – 2013. – № 3. – S. 91-96. (In Russian).Saifullin R.N. Otsenka prochnosti stsepleniya pokrytii, poluchennykh ehlektrokontaktnoi privarkoi setki, v zavisimosti ot rezhimov privarki / R.N. Saifullin, A.P. Pavlov // Vestnik Polotskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya B. Promyshlennost'. Prikladnye nauki. – 2013. – № 3. – S. 91-96. (In Russian).Vliyanie tekhnologicheskikh rezhimov napyleniya zashchitnykh pokrytii na fizikomekhanicheskie i korrozionnye svoistva / M.V. Ushakov i dr. // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. – 2023. – № 2. – S. 584-590. (In Russian).Vliyanie tekhnologicheskikh rezhimov napyleniya zashchitnykh pokrytii na fizikomekhanicheskie i korrozionnye svoistva / M.V. Ushakov i dr. // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. – 2023. – № 2. – S. 584-590. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.