Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Окин Максим Александрович

Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий
<
Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Окин Максим Александрович. Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.03 / Окин Максим Александрович; [Место защиты: Морд. гос. ун-т им. Н.П. Огарева].- Саранск, 2010.- 157 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1658

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 10

1.1. Исследование дефектов и износов золотников тракторных гидрораспределителей 10

1.2. Способы восстановления соединений «золотник-корпус» гидравлических распределителей 14

1.3. Физические основы и реализация процесса электроискровой обработки 24

1.4. Поверхностный слой, формируемый при восстановлении изношенных деталей 31

1.5. Влияние пластического деформирования на остаточные напряжения растяжения покрытия 41

1.6. Цели и задачи исследования 43

2. Теоретические предпосылки к повышению межремонтного ресурса восстановленной детали оптимизацией физико-механических свойств электроискровых покрытий 45

2.1. Теоретические зависимости, описывающие электроискровую наплавку в режиме механической обработки 45

2.2. Этапы проведения электроискровой обработки металлических и то-копроводящих материалов 50

2.3. Оптимизация физико-механических свойств 54

2.4. Пластическая деформация покрытия 57

2.5. Влияние структуры и фазового состава на физико-механические свойства покрытий 60

2.6. Остаточные напряжения и износостойкость электроискровых покрытий 66

3. Программа и методики экспериментальных исследований 71

3.1. Программа и структура исследований 71

3.2. Характеристика исходных материалов, обоснование их выбора и методика подготовки образцов для исследования 72

3.3. Характеристика установки ЭИО и методика формирования упрочненных поверхностей 74

3.4. Методики исследования структуры и фазового состава формирующихся при ЭИО покрытий 76

3.4.1. Рентгенофазовый анализ 76

3.4.2. Определение причин физического уширения 78

3.4.3. Методика определения макронапряжений 81

3.5. Методика проведения исследований с помощью РЭМ 83

3.6. Металлографические исследования 84

3.6.1. Методика приготовления шлифов 84

3.6.2. Методика измерения микротвердости 85

3.7. Методика исследования триботехнических свойств покрытий 86

3.8. Методика стендовых и эксплуатационных испытаний восстановленных гидрораспределителей 90

3.9. Обработка результатов измерений 92

4. Результаты экспериментальных исследований 93

4.1. Масса и толщина 93

4.2. Металлографический анализ 95

4.3. Элементный состав покрытий 100

4.4. Рентгенофазовый анализ 104

4.5. Рентгеноструктурный анализ 108

4.6. Триботехнические испытания восстановленных пар трения 114

4.7. Результаты стендовых и эксплуатационных испытаний гидрораспределителей 118

5. Разработка технологических рекомендации по восста новлению и упрочнению рабочих поверхностей золотни ков гидрораспределителей и оценка их экономической эффективности 119

5.1. Технологические рекомендации восстановления золотников гидрораспределителей гидросистем тракторов методом электроискровой обработки 119

5.2. Расчёт экономической эффективности разработанного технологического процесса 122

5.2.1. Расчет себестоимости ремонта гидрораспределителя с восстановлением и упрочнением золотников методом электроискровой обработки 122

5.2.2. Расчет годовой экономии от ремонта гидравлических распределителей по предлагаемой технологии 126

Общие выводы 128

Список использованных источников 130

Приложения 139

Введение к работе

Актуальность темы. В сельскохозяйственной технике широко применяются различные гидравлические устройства, большинство деталей которых подлежат выбраковке при износах 0,02…0,15 мм. Около 80 % изношенных деталей можно восстановить нанесением металлопокрытий различными методами, в том числе электроискровой обработкой в газовой среде (ЭИО).

Межремонтный ресурс восстановленных деталей определяется эксплуатационными характеристиками модифицированной поверхности, а в итоге – ее геометрией, физико-химико-механическими свойствами наплавленных поверхностных слоев и остаточными напряжениями в них.

В настоящее время накоплен большой объем расчетно-экспериментальных материалов о влиянии геометрии поверхности на ресурс детали, но недостаточно данных о влиянии физико-механических свойств покрытий и остаточных напряжений на ее работоспособность.

Известно, что покрытия на поверхностях деталей, нанесенные методом ЭИО в газовой среде стержневыми электродами, имеют неоднородные физико-механические свойства по сечению. В них возникают значительные растягивающие и сжимающие напряжения I рода. Модуль упругости, как правило, меньше, чем у материала электрода, а микротвердость может иметь как положительный, так и отрицательный градиент по глубине образованной поверхности.

Оптимизация физико-механических свойств покрытий, образованных ЭИО, особенно при механизированной обработке, невозможна без учета скорости подачи электрода, его давления на деталь, частоты вращения детали и электрода. Поэтому разработка технологических рекомендаций по восстановлению изношенных деталей нанесением покрытий с оптимальными физико-механическими свойствами, обеспечивающих повышение межремонтного ресурса узла и агрегата, является актуальной задачей.

Цель исследования – оптимизация физико-механических свойств электроискровых покрытий, обеспечивающая повышение межремонтного ресурса.

Для достижения поставленной цели необходимо изучить фазовый состав, формирование структуры и физико-механические свойства образующихся на поверхности детали из стали 20Х покрытий с целью определения оптимального режима их нанесения методом ЭИО.

Объект исследования – процессы образования оптимальных физико-механических свойств покрытий на изношенных поверхностях золотников гидрораспределителей Р-80 при ЭИО компактными стержневыми электродами.

На защиту выносятся:

результаты исследования действия в газовой среде электрической искры, возникающей при низковольтном электроискровом разряде и приводящей к структурно-фазовым превращениям;

особенности формирования структур и фаз на поверхностях деталей при электроискровой обработке;

влияние режимов обработки поверхности детали из стали 20Х на физико-механические свойства и эксплуатационные параметры покрытий;

взаимосвязь параметров субструктуры и напряженного состояния модифицированного слоя с его триботехническими характеристиками;

технологические рекомендации по ремонту гидрораспределителей с восстановлением и упрочнением рабочих поверхностей деталей.

Научная новизна:

получен комплекс зависимостей, описывающих взаимосвязь структуры, фаз и физико-механических свойств исследуемых покрытий;

определено влияние режимов ЭИО на структуру, физико-механические свойства и их взаимосвязь с триботехническими характеристиками наносимых покрытий;

выявлено, что плавление поверхностных слоев электродов с последующей кристаллизацией, возникающее в результате термоэлектродинамического воздействия электроискрового импульсного разряда на поверхность детали из стали 20Х, приводит к формированию мезонанокристаллического состояния вещества;

установлено, что при поверхностной пластической деформации (ППД) покрытия остаточные напряжения растяжения преобразуются в остаточные напряжения сжатия на всю глубину покрытия;

разработаны новые технологические рекомендации по ремонту гидрораспределителей с восстановлением и упрочнением рабочих поверхностей деталей комбинированным методом, обеспечивающие 90% межремонтный ресурс.

Программа исследований имела следующую последовательность: нанесение на изношенные детали покрытий из стали 65Г и Св08 методом ЭИО; получение экспериментальных зависимостей параметров структуры, субструктуры и физико-механических свойств покрытий от режима нанесения; разработка теоретической модели повышения эксплуатационных характеристик исследуемого соединения. Полученные результаты проверялись стендовыми и эксплуатационными испытаниями. Обработка результатов исследований проведена с использованием современной вычислительной техники и методов математической статистики.

Практическая значимость заключается в разработанных технологических рекомендациях по ремонту гидрораспределителей Р-80 с нанесением восстанавливающих покрытий методом ЭИО электродами из стали 65Г и Св08.

Реализация результатов исследования. Разработанные технологические рекомендации восстановления золотников гидрораспределителей, обеспечивающие увеличение межремонтного ресурса, внедрены в малом инновационном предприятии ООО «Ресурс» (г. Саранск), ОАО «Грачёвский завод Гидроагрегат» (г. Грачёвск, Ставропольский край) и ОАО «Дальверзинский ремонтно-механический завод» (Республика Узбекистан).

Апробация. Основные положения и результаты работы доложены на III и IV Российских научно-технических конференциях «Физические свойства металлов и сплавов» (г. Екатеринбург, 2005, 2007 гг.), на пятой Всероссийской молодежной научной школе «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (г. Саранск, 2006 г.), на Международной научно-технической конференции «Научные проблемы ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей» (г. Москва, 2007 г.), на Огаревских чтениях Мордовского государственного университета (г. Саранск, 2008 г.), на открытой школе-конференции стран СНГ «Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы – 2008» (г. Уфа, 2008 г.), на XVI Международной молодежной конференции «Ломоносов» (г. Москва, 2009 г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем» (г. Саранск, 2009 г.).

Результаты исследований наноструктурированных электроискровых покрытий отмечены: дипломом и серебряной медалью X Международного салона промышленной собственности «Архимед - 2007» (г. Москва, 2007 г.), дипломом и бронзовой медалью 9-й Российской агропромышленной выставки «Золотая Осень - 2007» (г. Москва, 2007 г.), дипломом и золотой медалью XI Международного салона промышленной собственности «Архимед - 2008» (г. Москва, 2008 г.), дипломом и серебряной медалью 10-й Российской агропромышленной выставки «Золотая осень - 2008» (г. Москва, ВВЦ, 2008 г.), дипломом I степени Международной агротехнической выставки «Агросалон» (г. Москва, МВЦ «Крокус Экспо», 2008 г.).

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 8 работах, в том числе 2 в изданиях, входящих в перечень рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 138 страницах компьютерного текста, включает 58 рисунков и 14 таблиц, список литературы содержит 107 наименований.

Способы восстановления соединений «золотник-корпус» гидравлических распределителей

Анализ условий работы прецизионной пары влечет за собой вопрос о восстановлении таких ответственных прецизионных соединений. В ремонтном производстве применяют следующие виды восстановления золотниковых пар: перекомплектовка, изготовление золотников ремонтного размера, восстановление размеров изношенных поясков золотников пластическим деформированием или нанесением слоя металлопокрытия, в том числе электроискровой наплавкой.

Метод восстановления перекомплектовкой заключается в следующем: сопрягаемые детали при изготовлении и восстановлении разбиваются на размерные группы с интервалом 4 мкм. Это позволяет восстанавливать зазор за счет перекомплектовки деталей [5, 10]. Как показано в работах [10, 11], восстановление перекомплектовкой имеет существенные недостатки - используются только 25...30% изношенных золотников, большая же их часть требует наращивания диаметра поясков, а также ресурс восстановленных деталей остается низким. К тому же перекомплектовка как способ восстановления сопряжения "золотник-корпус" отличается невысокой себестоимостью, возможностью использования части изношенных золотников без применения сложных технологических процессов восстановления.

Одной из основных причин эксплуатационных отказов агрегатов сельскохозяйственных машин является износ рабочих поверхностей деталей, работающих на трение. Отверстия в корпусах, как правило, растачиваются на ремонтные размеры через 100 мкм.

К материалам, используемым в производстве деталей, предъявляются определенные требования: сравнительно малое значение коэффициента трения, сохранение триботехнических свойств при различных внешних воздействиях, способность к образованию пленки из смазочного вещества, определенные химический состав, структура, твердость и другие. Работоспособность деталей восстанавливают нанесением на изношенные поверхности различные покрытия (второе направление), легированием поверхностных слоев, созданием специального рельефа, а также применяются комбинированные варианты.

Проблема износостойкости требует выбора метода восстановления, материалов, используемых в качестве наносимых покрытий, и, в конечном итоге, разработки перспективной технологии восстановления работоспособности агрегатов. Решение данной проблемы предопределяет глубокий анализ работ, проведенных в этом направлении. Необходимость такого анализа диктуется тем, что предлагаемые методы восстановления не находят широкого применения на ремонтных предприятиях России.

Следует отметить, что, как правило, предложенный метод восстановления далеко не всегда отвечает требованиям, предъявляемым к соединению с точки зрения соответствия вида покрытия противостоять ведущему виду износа, а отсюда, как следствие, получается низкий ресурс восстановленного узла. При определении способа восстановления деталей прецизионных пар необходимо учитывать возможность обеспечения требуемой толщины наносимого слоя, а также таких характеристик наносимого слоя, как отсутствие остаточной деформации, минимальное количество пор, прочное сцепление с основным металлом (адгезионные свойства). Часто преимущество выбранного метода теряет свою практическую значимость из-за экономической нецелесообразности или технологической сложности его реализации. Можно выделить три основных направления восстановления работоспособности соединений модификацией поверхностных слоев, существующих в настоящее время (рис. 1.1) [8].

Одними из первых для получения износостойких покрытий применяли электрохимические методы, основными из которых являются железнение и хромирование.

Железнение (осталивание) представляет собой процесс электролитического осаждения железа из водных растворов его солей [12]. Оно широко применяется в ремонтных предприятиях вследствие использования дешевых исходных материалов для получения электролита, возможности получения толстых слоев (1—2 мм). Перед применением и в процессе эксплуатации ванны электролит нужно периодически фильтровать через стеклянную вату.

В настоящее время в промышленности используется твердое осталивание, при котором наращивается твердое железо и сплавы железо — никель и марганец — никель [13]. Электролитом для твердого осталивания служит подогретый раствор хлористого железа. Для получения сплавов в электролит добавляется хлористый никель, хлористый марганец. Покрытие имеет твердость до HV 800 МПа. Такая твердость позволяет использовать восстановленные детали для работы в парах трения. Оптимальная толщина наращиваемого слоя при твердом осталивании 0,3—0,4 мм. Преимущества процесса железнения — относительная дешевизна и высокая производительность.

Несмотря на все плюсы, данный процесс имеет существенные недостатки: многостадийность процесса, образование дендридов на кромке золотника, низкая коррозионная стойкость, что снижает ресурс восстановленных деталей. К тому же стенки чугунных или стальных ванн, предназначенных для осталивания, постепенно растворяются и их периодически приходится заменять новыми.

Электролитическое хромирование золотников позволяет получить более износостойкие покрытия [14, 15]. Наращивание слоя хрома на поверхности детали методом гальваностегии широко применяется при ремонте. Этот метод основан на осаждении металлического хрома на поверхность из раствора, содержащего ионы хрома, под действием постоянного тока при определенном напряжений. Твердость получаемого покрытия от 6000 до 13000 МПа, в зависимости от состава электролита и режимов электролиза. Покрытие хромом увеличивает сроки службы трущихся поверхностей, так как обладает небольшим коэффициентом трения. Хромирование не деформирует наращиваемые детали. Однако следует иметь в виду, что у деталей, покрытых электролитическим хромом, уменьшается (до 20%) усталостная прочность.

Для восстановления трущихся поверхностей рекомендуется применять так называемое пористое хромирование, при котором слой хрома получается пористым, что способствует удержанию смазки. Для неподвижных соединений применяют гладкое хромирование.

Одним из существенных недостатков хромовых покрытий является наличие в осаждающемся слое напряжений растяжения, которые будут тем больше, чем больше толщина слоя хрома. Наличие такого рода напряжений приводит к отслаиванию покрытия в процессе эксплуатации.

Этапы проведения электроискровой обработки металлических и то-копроводящих материалов

Процесс ЭИО с использованием компактных электродов в виде стержней включает следующие этапы: пробой межэлектродного промежутка (МЭП) и появление электрического контакта между обрабатываемой поверхностью детали (электрод катод) и электродом (электрод анод) при сближении электродов или постоянном МЭП; эрозия материалов электродов; полярный перенос материалов разрушенных материалов; формирования изменённого поверхностного слоя; разрыв электрического контакта. При использовании генераторов импульсного тока класса «Элитрон-350», «Элитрон-347», «БИГ-3» процесс ЭИО начинается с контакта электродов, при котором создаются благоприятные условия для инициирования разряда дисперсными частицами. При искровом разряде между электродами величина энергии выделяющейся в МЭП за импульс, определяется: где tlt - длительность единичного импульса; U(t), I(t) — соответственно напряжение и ток в импульсе. где Wc ,WD- энергия, рассеиваемая в столбе разряда и передаваемая поверхностям электродом. При вибрирующем движении электрода относительно поверхности детали с частотой f происходит периодический физический контакт электродов и на их поверхностях образуются «мостики» расплавленного металла с последующим их взрывом. Тогда выделение и передача энергии на поверхности детали определяется эффектом Джоуля - Ленца (уравнение 2.5). Следовательно, общая энергия, поступающая на поверхности детали и электрода, определяется так: где Wa и Wk - соответственно значение энергий, поступающих на поверхность детали и электрода; Wа и Wk - соответственно значение энергий, поступающих на поверхность детали и электрода, определяемая действием эффекта Джоуля-Ленца при «физическом» контакте электродов. Исследования микроструктуры и фазового состава поверхности после ЭИО в газовой среде показали [48], что вне зависимости от режимов обработки, материалов электрода и детали, на рабочих поверхностях детали появляется изменённый слой, состоящий из четырёх зон (рис. 2.7). Верхняя (первая) зона - тонкий слой - по свойствам близкая к покрытиям, образованными газотермическими методами. Под верхним слоем находится белый слой (БС), под ним - диффузионная зона (серая зона), за которой следует зона термического влияния (подслой).

Диффузионную зону и зону термического влияния часто объединяют под общим названием «термодиффузионная зона» или «переходной слой», который представляет собой область диффузионного проникновения элементов материала электрода и газовой среды в материал изделия и термического воздействия искровых разрядов. В основном рабочим слоем является белый и серый слои, величина которых должны превышать толщину износа в условиях эксплуатации. Электроискровая наплавка будет проходить тем успешнее, чем большее количество материала электрода разрушится и закрепится на поверхности детали в единицу времени. Одним из важных условий переноса является полярный эффект эрозии, заключающийся в том, что по величине эрозия анода уа превосходит эрозию катода ук. Выразить это можно через критерий полярности Кп: На основании условия преимущественного переноса материала анода на катод Верхотуровым А.Д. [49] сформулирован критерий выбора материала электрода (анода) DM: где С, р, Л, Тт, ТХ1 — соответственно удельные теплоемкость, плотность, теплопроводность и температуры плавления, хладноломкости для материалов анода и катода; fa, У к - атомный радиус материала анода и катода; —г г 1 (для металлов) - коэффициент учета ковалентности межатомной «А связи материалов анода и катода. Из уравнений (2.5-2.8) следует, что значение конечной температуры, а, следовательно, и эрозии, в контактной зоне растет с увеличением энергии разряда, удельной теплоемкости, плотности веществ и уменьшается с увеличением коэффициента теплопроводности и длительности разряда. Таким образом, на эрозию электрода, следовательно, и на толщину, качество получаемых слоев, большое влияние оказывают: характеристики материала электрода, энергия единичного разряда, длительность импульсов. В данной работе по критерию DM »1 для обработки материала детали (сталь 20Х) необходимо выбрать материал электрода, чтобы достичь поставленной цели.

Характеристика исходных материалов, обоснование их выбора и методика подготовки образцов для исследования

В качестве наплавочных материалов (электродов) для электроискровой обработки могут быть использованы различные материалы, которые можно разделить на три группы [4, 49].

К первой группе материалов относятся карбидные, нитридные, бо-ридные, соединения тугоплавких металлов, которые могут иметь небольшое количество металлической связки. Сюда относится широкий круг металлоке-рамических твердых сплавов: вольфрамокобальтовых (типа ВК), титано-вольфрамокобальтовых (типа ТК), титанотанталовольфрамокобальтовых (типа ТТК), состав которых регламентирован ГОСТ 3882-74, а конструкция и размеры определены ГОСТ 25416-90 и ГОСТ 25425-90. К данной группе относится и ряд марок безвольфрамовых твердых сплавов типа ТН-20, КНТ-16, И-3, которые по своим характеристикам близки сплавам группы ТК.

Материалы первой группы образуют хороший слой покрытия и вследствие их небольшой химической активности наименее чувствительны к составу окружающей среды и материалу изделия. Такие покрытия обладают минимальной склонностью к схватыванию при трении (особенно, если применяемые материалы не имеют металлической связки) и придают поверхностям высокую твердость и износостойкость. Однако их сравнительно высокий коэффициент трения (от 0,3 до 0,7) не всегда позволяет применять эти покрытия для деталей трения без дополнительной обработки, снижающей коэффициент трения.

Ко второй группе электродных материалов относятся мягкие металлы и их сплавы (алюминий, медь, серебро, золото, свинец, олово и др.). Преимущество метода ЭИО перед другими способами нанесения покрытий вышеперечисленными материалами заключается в высокой прочности сцепления покрытия с основой (адгезии) и возможности нанесения этих материалов в заключительной стадии обработки изделия.

В результате нанесения названных материалов на обрабатываемую поверхность образуется мягкий антифрикционный и антикоррозионный слой, который, снижая коэффициент трения пар скольжения, увеличивает надежность работы сопряжений. Кроме того, покрытия из этих материалов обладают высокой электропроводностью, а легирование алюминием увеличивает твердость и жаростойкость поверхностей изделия.

К третьей группе электродных материалов относятся все остальные металлы (вольфрам, титан, молибден, хром, железо, кобальт, никель и т.д.) и сплавы на их основе, включая ферросплавы.

Здесь наблюдается большое различие в способности металлов осаждаться на изделии при электроискровых разрядах, обусловленное как свойствами самих материалов, так и их чувствительностью к химическому составу материала обрабатываемого изделия. Значительно различаются и эксплуатационные характеристики формируемых покрытий. Например, вольфрам, никель хорошо наносятся на токопроводящий материал в широком диапазоне электрических режимов, но покрытия получаются неравномерными по толщине и электрод обычно «залипает». У поверхности повышаются износо-, жаро- и теплостойкость. При обработке титаном и хромом образуется ровный, но относительно тонкий слой покрытия с высокой износостойкостью и жаростойкостью. Молибден образует равномерное покрытие на малолегированных и хромистых сталях. На высоколегированных никелевых сплавах образует также равномерный, но тонкий, в основном диффузный слой. Наилучшие покрытия этим металлом получаются при использовании режимов с малой или средней энергией импульсов. Ферросплавы используются при ЭИО металлов и сплавов на основе железа, электроды из ферросплавов позволяют наносить покрытия со свойствами, близкими свойствам покрытий из монометалла, являющегося исходным по отношению к ферросплаву, при этом толщина покрытия ферросплавом, как правило, больше толщины покрытия из монометалла. Обработка рабочих поверхностей деталей графитовым электродом на воздухе аналогична по эффекту процессам цементации и цианирования. Формирование упрочненного слоя протекает стабильно. Характерной чертой является сохранение исходных размеров рабочей поверхности детали, которые при ЭИО другими электродными материалами обычно изменяются.

Достаточно широкое применение для ЭИО нашли стали. Вследствие их большого многообразия по химическому составу применяются в качестве электродов преимущественно при восстановлении размеров деталей машин, обеспечивая получение необходимых эксплуатационных характеристик (например, сталь 3 как подслой для восстановления изношенных размеров и упрочнения деталей из чугуна). В данной работе были выбраны стали марок 65Ги08.

В каждом конкретном случае материалы для нанесения покрытий выбираются исходя из условия наименьшей устойчивости против эрозии.

Триботехнические испытания восстановленных пар трения

Для триботехнических испытаний проводили определение оптимальной нагрузки Ропт. (при которой коэффициент трения для данной пары по верхностей минимален f = fmjn), максимальной нагрузки Рмп. (характеризует предзадирное состояние). В таблице 4.3 представлены результаты испытаний на прирабатываемость. Длительные стационарные испытания по определению интенсивности изнашивания исследуемых поверхностей осуществлялись при оптимальных нагрузках Роп для каждой исследуемой пары [102]. Результаты представлены нарис. 4.32,4.33. Стоит заметить, что для образцов, полученных обработкой электродами из стали 65Г при скоростях подачи 0,193 мм/об и 0,26 мм/об и стали 08 при скоростях подачи 0,08 мм/об и 0,193 мм/об, интенсивность изнашивания покрытия превышает интенсивность изнашивания колодки. Из сравнения суммарной интенсивности изнашивания (рис. 4.34, 4.35) следует, что наибольшему износу подверглись пары трения, полученные обработкой электродом из стали 65Г в первом режиме (скорость подачи 0,08 мм/об) и 08 в третьем режиме (скорость подачи 0,193 мм/об). Наименьший износ определен для образцов, полученных при режимах 2 (скорость подачи 0,114 мм/об) и 1 (скорость подачи 0,08 мм/об) для 65Г и Св08 соответственно. Анализ полученных данных показал, что для пары трения «покрытие 65Г-колодка» определяется немонотонная зависимость фактора износа от скорости подачи и в некотором роде обратно пропорциональна значениям величины макронапряжений. Минимальное значение соответствует скорости подачи 0,114 мм/об. Для пары трения «покрытие 08-колодка» зависимость также немонотонна, но прямо пропорциональна значениям величины макронапряжений. Максимальное значение соответствует скорости подачи 0,193 мм/об.

Испытания и проверка на гидроплотность восстановленных соединений проводилась согласно методике описанной в п. 3.8. Испытания показали, что утечки соединений, восстановленных методом ЭИО, с технологическим зазором 6-8 мкм (нижнее значение) при увеличении давления в гидросистеме с 7 до 12 МПа отсутствуют, а при зазоре 16 мкм (верхнее значение) не превышают 1,2 см /мин, что соответствует допустимому значению по ТК 70.0001.018-85. Гидроплотность соединений восстановленных перекомплектовкой, с тем же технологическим зазором при давлении в гидросистеме 7 МПа, ниже в 1,3 раза. Снижение утечек рабочей жидкости объясняется особенностями рельефа покрытий, полученных методом ЭИО, и в частности, наличием несквозных масляных карманов. Эксплуатационные испытания гидравлических распределителей отремонтированных по новым технологическим рекомендациям показали, что нижняя доверительная граница прогнозируемого среднего ресурса отремонтированных агрегатов составляет 5070 часов, что на 30% выше его доре-монтного ресурса. Эксплуатационные испытания восстановленных гидрораспределителей продолжаются:.

Похожие диссертации на Повышение межремонтного ресурса восстановленных электроискровой обработкой деталей оптимизацией физико-механических свойств покрытий