Введение к работе
Актуальность работы. С целы) снижения материальных, и производственных затрат, связанных с ремонтом ооорудования и машин, рядом Постановлений СМ СССР и ГКНТ СССР поставлены задачи по разработке новых материалов и прогрессивных ресурсосберегающих технологий восстановления и упрочнения деталей.
Возросшие предельные значения эксплуатационных характеристик двигателей внутреннего сгорания привели к увеличению удельных нагрузок и значительному росту температуры поршня, поршневых колец, цилиндровой втулки (гильзы), к интенсивному ухудшении условий их эксплуатации, повышенному износу и задирам рабочих поверхностей. Около половины тракторных дизелей отправляется в ремонт с неполностью выработанным моторесурсом, причем поршни с изношенными боковыми поверхностями не восстанавливаются.
Одним из перспективных методов восстановления и упрочнения ' деталей, который оказывает малое термическое влияние на обрабатываемую основу, позволяет исключить нежелательные структурные превращения в ней, избежать деформации изделия,' является плазменное напыление. В то не.время, его широкое внедрение применительно к деталям из алюминиевых сплавов сдерживается рядом причин:
а) высокой стоимостью напыляемых материалов;
б) низкой адгезионной прочностью покрытий, обусловленной
физико-механическими характеристиками алюминиевых сплавов;
в) трудностью механической обработки напыленных слоев.
В связи с зтим исследования, направленные на разработку технологии восстановления боковой поверхности поршня (юбки), обеспе- чивающие увеличение его ресурса работы, являются актуальными.
Цель работы заключается в повышении адгезионной прочности сцепления покрытия алюминиевой бронзы со сплавом АЛ-25, за счет выбора режимов напыления при использовании ЭВМ; увеличение износо-
стойкости боковой поверхности поршня за счет уменьшения механических потерь на трение путем применения износостойкого антифрикционного покрытия алюминиевой бронзы, что повышает эффективность использования поршня дВС. Научная новизна.
-
Доказано, что при плазменном напылении алюминиевой бронзы на поверхность алюминиевого сплава оптимальная контактная температура на границе взаимодействия фаз долкна быть не менее 640 С, что обеспечивает высокую адгезионную прочность сцепления порядка до 42 МПа.
-
Установлено, что увеличение контактной температуры в локальных зонах, при взаимодействии алюминиевой бронзы с ювенильной поверхность» алюминиевых сплавов, на 100...120 С возможно достичь при реализации алюмотермической реакции восстановления оксида меди. При этом дистанция напыления первого слоя покрытия толщиной 0,1 мм долкна составить 140 мм.
-
Полученные с применением математической модели процесса напыления зависимости изменения температуры и скорости плазменной струи и распыляемых частиц от технологических параметров напыления, позволили определить оптимальные режимы напыления для частиц алюминиевой бронзы при плазменном напылении в аргонно-азотной плазме состава: 85,?М + 15^ / .
-
Разработанный технологический процесс восстановления и упрочнения боковой поверхности (юбки) алюминиевого поршня плазменным напылением порошка ПГ-І9М0І позволил получить покрытие с низкой пористостью и адгезионной прочностью в пределах 40,..42 мПа без использования подслоя.
Практическая ценность. Разработан и внедрен технологический процесс восстановления и упрочначия боковой поверхности (юбки) алюминиевого поршня плазменным напылением порошка ПГ-І9М0І.
Обоснована возможность применения порошка алюминиевой бронзы
для плазменного напыления на поверхность алюминиевого сплава АЛ 25.
Определены условия и режимы получения качественных плазменных покрытий из алюминиевой бронзы на поверхности алюминиевых сплавов с адгезионней прочностью в пределах ^0...42 НПа, без использования дорогостоящего промежуточного подслоя типа алюминий-никель.
Определена температура контакта, необходимая для обеспечения физико-химического взаимодействия на границе алюминиевая бронза -поверхность алюминиевого сплава АЛ 25.
Получено покрытие, применение которого на юбке поршня двигателя СМД снимет потери мощности на трение и сокращает расход топлива на 1,1 г/кБт.ч.
Реализация результатов работы. Технологический процесс восстановления Оокоеой поверхности (юбки) поршня двигателя типа СМд внедрен на Шекинском ремонтном предприятии Тульской области Госагропро-ма РСФСР (акт и протокол приемочных испытаний К 67 от 30 мая 1989 г), одобрен ведомственной комиссией Гооагропрома СССР и рекомендован к внедрению на его ремонтных предприятиях. Годовой экономический эффект от внедрения составляет от 2950 до 7900 руб. в зависимости от марки двигателя.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Ш Межинститутской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов системы Агропрома "XII пятилетке -творчество молодых" (Москва, 1987 г.), на XI Всесоюзной конференции "Теория и практика газотерническогс нанесения покрытий" (Севастополь, 198о г.), на научно-техническом семинаре Северо-западного региона "Применение прогрессивных процессов газотермического напыления в промышленности" (Ленинград, 1989 г.), на ХІУ Всесоюзном совещании по жаростойким покрытиям (Одесса, 1989 г.), на Республиканском семинаре "Научно-техническом прогрессе в авторемонтном производстве" (Москва, 1990 г.), на заседании секции per-нта машин 7че-
ного Совета ГОСНИТИ (1990 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано б научных работ, в том числе получено авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка использованной литературы и приложений. Она изложена на 198 страницах машинописного текста, включает 28 иллюстраций, 16 таслиц, библиографию на 15 страницах (154 наименований отечественных и зарубежных авторов) и приложений на 21 страницах.
Похожие диссертации на Восстановление юбки алюминиевого поршня плазменным напылением порошков алюминиевой бронзы
