Введение Несмотря на обширный объем выполненных исследований по электродуговой металлизации, извечные ее проблемы за рубежом и в России – адгезионно-когезионная прочность, плотность покрытия и коэффициент использования присадочного материала остаются до конца нерешенными. За рубежом и у нас пытаются решать эти задачи улучшением конструкции системы истечения воздуха и повышением скорости воздушного потока. В последнее время разрабатываются, усовершенствуются и производятся электродуговые металлизаторы у которых скорость истечения воздушного потока превышает скорость звука. Чтобы формировать покрытия с высокими физико-механическими свойствами, необходима корректировка режимов сверхзвуковой металлизации [1...7].  Оборудование для электродуговой металлизации.  На смену дозвуковым электродуговым металлизаторам таким как ЭМ-14М, ЭДМ-5М, ЭМ-12М, ЭМ-17, ЭМ-19 и др. приходят более совершенные сверхзвуковые металлизаторы ЭДМ-9ШД, ЭДМ-10ШД, ЭДМ-5У и установки С-20-В-ПП, УЭМ-500-ТЛ, ТСЗП SPARK 400 и т.д. Металлизаторы ЭДМ-9ШД (рис. 1) и ЭДМ-10ШД (рис. 2), разработаны в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка» (ГНУ ГОСНИТИ), в состав которого в 2003 г. вошел ВНИИТУВИД «Ремдеталь» (в настоящее время ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, г. Москва). Технические характеристики металлизаторов ЭДМ-9ШД и ЭДМ-10ШД представлены в табл. 1.   Рис. 1. Сверхзвуковой электродуговой металлизатор ЭДМ-9ШДFig. 1. Supersonic electric arc metallizer EDM-9SHD Рис. 2. Сверхзвуковой электродуговой металлизатор ЭДМ-10ШДFig. 2. Supersonic electric arc metallizer EDM-10SHD Таблица 1Технические характеристики сверхзвуковых электродуговых металлизаторов ЭДМ-9ШД и ЭДМ-10 ШДTable 1Technical characteristics of supersonic electric arc metallizers EDM-9ShD and EDM-10 SHDПоказательМеталлизаторЭДМ-9ШДМеталлизаторЭДМ-10ШД1. Тип металлизатораручной,универсальныйстационарный (станочный)2. Производительность, кг/чдо 18до 203. Давление сжатого воздуха, МПа0,6…0,70,6…0,74. Расход сжатого воздуха, м3/мин2,02,55. Скорость истечения воздушного потока, м/с5405406. Мощность дуги, кВт997. Рабочий электрический ток, Адо 380до 3808. Рабочее напряжение дуги, В17…4017…409. Диаметр электродной проволоки, мм1,6…2,01,6…2,310. Регулировка скорости подачи электродной проволоки, м/мин8,8…14,68,8…14,6  Металлизатор ЭДМ-9ШД состоит из корпуса, внутри которого находится шаговый двигатель привода. Внизу находится рукоятка, через которую проходит трубка подачи сжатого воздуха к распылительной головке. Над последней установлен защитный экран. Электродные проволоки к точке соприкосновения и образования электрической дуги перед выходным соплом подаются через приемные и выходные патрубки, электрически изолированные друг от друга. До захода в приемные патрубки между ними и кассетой с двумя катушками электродная проволока должна проходить через изолирующие от короткого замыкания рукава.Сварочный ток через силовые кабели и клеммы, имеющие отверстия для болтового крепления, поступает непосредственно на выходные патрубки металлизатора и электродную проволоку. Включение и выключение рабочего режима металлизации может производиться, как нажатием переключателя, расположенного над рукояткой так и через блок управления подключенного к электрическому разъему металлизатора.Российской научно-производственной фирмой «ТОМ» разработан сверхзвуковой электродуговой металлизатор ЭДМ-5У, впервые продемонстрированный на международной выставке «Россварка-2007». Металлизатор (рис. 3) выполнен на базе стандартного итальянского мотор-редуктора, прост в эксплуатации и не требует частого технического обслуживания [8]. Асинхронный электрический двигатель мощностью 0,25 кВт позволяет металлизатору работать с проволоками диаметром до 3,5 мм. Особая конструкция сверхзвукового воздушного сопла обеспечивает скорость истечения воздушного потока до 500 м/с без добавления горючих элементов. Пульт управления металлизатором оснащен частотным преобразователем для плавного регулирования режимов ЭДМ. Техническая характеристика металлизатора ЭДМ-5У представлена в табл. 2. Таблица 2Техническая характеристика металлизатора ЭДМ-5УTable 2Technical characteristics of the metallizer EDM-5UПоказательЗначение1. Тип металлизаторастационарный (на гибкой подвеске – ручной)2. Производительность, кг/час, по стали до 253. Толщина покрытия, мм 0,2…7,04. Мощность дуги, кВт до 24,55. Рабочий электрический ток, А до 7006. Рабочее напряжение дуги, В 17…357. Давление сжатого воздуха, МПа 0,4…0,78. Расход сжатого воздуха, м3/мин (максимальный)2,09. Напряжение питающей сети, В 22010. Диаметр электродной проволоки, мм 1,6…3,511. Номинальная мощность электродвигателя, Вт 25012. Масса металлизатора, кг10,2 (без пульта); 13,4 (с пультом)13. Регулирование скорости подачи проволоки, м/мин 1,1…2014. Уровень шума в зоне работы оператора на открытом воздухе, дБ, не более9515. Габаритные размеры, мм 490x224x160 (металлизатор); 350x260x180 (пульт управления) Методика исследования  В связи с разработкой сверхзвуковых металлизаторов появилась необходимость в оптимизации режимов нанесения покрытий, одним из которых является дистанция металлизации. Суть заключается в определении дистанции металлизации, соответствующей максимальному значению скорости воздушного потока. Для этого провели экспериментальные исследования по измерению скорости воздушного потока в зависимости от дистанции металлизации в сверхзвуковом и в дозвуковом режиме нанесения покрытий. Для определения скорости воздушного потока использовали прибор ПДГП-1 (рис. 4), измерение проводили в металлизаторах дозвуковом ЭМ-12М и сверхзвуковом ЭДМ-9ШД. Источником питания служил выпрямитель постоянного электрического тока ВДУ-506.  Рис. 3. Электродуговой металлизатор ЭДМ-5У Fig. 3. Electric arc metallizer EDM-5U Рис. 4. Прибор для измерения давления на поверхность ПДГП-1Fig. 4. Device for measuring pressure on the surface of PDGP-1  Скорость воздушного потока в зависимости от давления на поверхность датчика определялась по формуле:V=2Dпm ,где Dп – давление потока, МПа; m – массовый расход воздуха, г/с.При определении массового расхода воздуха (m) можно воспользоваться газодинамическим расчётом сверхзвукового (дозвукового) воздушного сопла [9].  Результаты исследования  Измерение скорости воздушного потока на дистанции металлизации 110…170 мм, показало, что скорость при удалении от выхода из сопла увеличивается и при достижении определенного значения дистанции начинает снижаться.Динамика изменения скорости воздушного потока из сопел металлизаторов ЭМ-12М и ЭДМ-9ШД в зависимости от дистанции металлизации представлена в табл. 3. Таблица 3Скорость истечения воздушного потоков из сопел металлизаторов ЭМ-12М и ЭДМ-9ШД в зависимости от дистанции металлизацииTable 3The rate of air flow outflow from the nozzles of the metallizers EM-12M and EDM-9SHD depending on the distance of metallizationНаименование показателяДистанция металлизации, мм110120130140150160170Скорость истечения сверхзвукового воздушного потока, м/с410455491515535545522Скорость истечения дозвукового воздушного потока, м/с245272261224195178162  Анализируя результаты экспериментальных исследований (таблица 3) скорости воздушного потока на дистанции металлизации 110…170 мм от среза сверхзвукового (дозвукового) сопла, можно сделать следующие выводы. Максимальное значение сверхзвуковой скорости воздушного потока достигаются на дистанции металлизации 160 мм и составляет 545 м/с. Ранее производителями дозвуковых металлизаторов рекомендовалась дистанция нанесения покрытий 120…130 мм. Это подтверждают и наши исследования, где наибольшая скорость дозвукового воздушного потока равна 272 м/с при дистанции металлизации 120 мм. Поэтому при применении сверхзвуковых электродуговых металлизаторов необходимо учитывать полученную корректировку и производить металлизацию на дистанции 160 мм [10].  Заключение  Проведенные экспериментальные исследования позволили оптимизировать дистанцию металлизации при использовании сверхзвуковых металлизаторов различных производителей. В дозвуковой металлизации дистанция металлизации принималась 120 мм, при сверхзвуковой скорректирована до 160 мм. Сравнительные лабораторные испытания сверхзвукового металлизатора ЭДМ-9ШД при дистанции металлизации 160 мм показали повышение адгезионно-когезионной прочности на 20…25%, плотности покрытия на 18…23% и коэффициента использования присадочного материала на 12…15% по сравнению с дозвуковым уровнем истечения воздушной струи [11-16].