Введение к работе
Актуальность работы. Известно, что до 70 % причин выхода из строя машин и механизмов связано с износом поверхностей трения узлов. Изменение свойств поверхностей трения узлов возможно за счет использования покрытий и их дополнительной механической обработки с целью увеличения их коррозионной стойкости и износостойкости. В результате нанесения таких покрытий не только восстанавливаются размеры деталей, но и упрочняются их поверхности. Поэтому детали с покрытиями обычно имеют высокую износостойкость и служат в несколько раз дольше, чем детали без покрытий.
Примером, где применение покрытий может дать большой практический эффект, может служить работа электронасосных агрегатов для воды. Агрегат состоит из центробежного насоса и электродвигателя, которые выходят из строя вследствие разрушения поверхностей трения узлов электронасосных агрегатов в местах контакта с ре-зинометаллическими подшипниками и жидкостью, проходящей через элементы агрегата. Материалы деталей электронасосных агрегата испытывают два вида воздействий. Первый вид - это факторы внешней среды: влага, резкая смена температуры, агрессивные газы и аэрозоли, контакты с морской водой и щелочными растворами. Второй вид воздействия - это тепловые выделения поверхностей работающего двигателя. Для изготовления деталей электронасосов и электродвигателей используют различные конструкционные и электротехнические материалы. Нанесение на их поверхности специальных покрытий позволит улучшить комплекс их триботехнических свойств.
В настоящее время существует необходимость улучшения существующих систем покрытий и их дополнительного поверхностного упрочнения с целью удовлетворения постоянно возрастающих требований технологов и конструкторов является актуальным. Недостаточно полно изучены методы комбинированного упрочнения поверхностей трения узлов машин, такие, например, как нанесение металлизированного покрытия и его последующие дополнительные обработки алмазным выглаживанием и импульсным магнитным полем.
Цель исследования. Целью настоящей работы является повышение качества изготовления поверхностей трения на примере узлов электронасосных агрегатов для воды путем применения упрочняющей обработки, включающей нанесение металлизированного покрытия и последующего его поверхностно-пластического деформирования и импульсной магнитной обработки.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- на основе анализа качества изготовления поверхностей трения узлов электронасосных агрегатов и исследования причин их низкой износостойкости сделан выбор методов нанесения покрытия, поверхностно-пластического деформирования и магнитной обработки;
-проведены эксперименты по исследованию влияния выбранных методов упрочнения на изменение физико-механических свойств поверхностей трения деталей из разных сталей;
-исследована износостойкость поверхностей трения металлизированного покрытия, обработанного алмазным выглаживанием и импульсным магнитным полем и их комбинаций;
-выявлены различные виды изнашивания поверхностей трения, упрочненных нанесением металлизированного покрытия;
-разработаны технологии упрочнения нанесением металлизированного покрытия и последующих обработок алмазным выглаживанием и импульсным магнитным полем на примере деталей электронасосных агрегатов;
-проведены эксперименты по исследованию влияния выбранных методов упрочнения на коррозионную стойкость деталей из стали 45 с покрытиями и без покрытий, сталей 40X13 и 12Х18Н10Т.
Методы исследования. Задачи решались с помощью теоретических и экспериментальных методов. Методической и теоретической основой работы явились труды отечественных и зарубежных ученых по технике и технологии упрочнения, технологии машиностроения, физики твердого тела, магнетизма, трения и износа. Измерения сил трения и износа выполнены в соответствии с известными методиками. Для обработки и анализа данных экспериментов широко использовалась ЭВМ. Для исследования поверхностей деталей применялись профилометрия и оптическая микроскопия.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Установлены особенности изменения физико-механических свойств поверхностей трения, упрочненных нанесением металлизированного покрытия и последующих обработок алмазным выглаживанием и импульсным магнитным полем, на примере электронасосных агрегатов.
-
Выявлены различные виды изнашивания поверхностей трения, упрочненных как путем нанесения отдельно металлизированного покрытия, так и последующих его обработок алмазным выглаживанием и импульсным магнитным полем, на примере электронасосных агрегатов.
3. Установлены этапы процесса микроразрушения поверхностей трения разных покрытий деталей в кислой и щелочной коррозионной среде.
Практическая значимость:
-
Разработаны практические рекомендации по применению технологии упрочнения деталей электронасосных агрегатов путем нанесения металлизированного покрытия и последующей его обработки алмазным выглаживанием и импульсным магнитным полем, позволяющие улучшить комплекс триботехнических свойств обработанных поверхностей.
-
Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре «Технология автоматизированного машиностроения» ИГЭУ в лекционных спецкурсах, лабораторных практикумах, при выполнении курсовых и дипломных проектов студентами направления 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» по профилю «Технология машиностроения».
Соответствие паспорту специальности. Выводы и положения диссертации соответствуют п.З. «Закономерности различных видов изнашивания и поверхностного разрушения», п.7. «Триботехнические свойства материалов, покрытий и модифицированных поверхностных слоев».
Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры «Технология автоматизированного машиностроения» (ИГЭУ, Иваново, 2009-2011 г.), Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (Бенардосовские чтения) (Иваново, 2009 г.), Международном научно-техническом семинаре «Техника и технологии трибологических исследований» (Иваново, 2009 г.), Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск, 2010 г.), Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструментов и технологической оснастки от нано- до микроуровня» (Санкт-Петербург, 2010 г.).
Личное участие автора состоит в постановке цели диссертационной работы, формулировке задач исследований, проведении экспериментальных и теоретических исследований, обработке полученных результатов, формулировке выводов и положений, выносимых на защиту, подготовке публикаций по теме данной научно-исследовательской работы.
Положения, выносимые на защиту:
-
Экспериментальные данные о физико-механических свойствах и износостойкости поверхностей трения, упрочненных нанесением металлизированного покрытия и последующих обработок алмазным выглаживанием и импульсным магнитным полем, на примере электронасосных агрегатов.
-
Закономерности,изнашивания поверхностей трения, упрочненных как путем нанесения отдельно металлизированного покрытия, так и последующих его обработок алмазным выглаживанием и импульсным магнитным полем, на примере электронасосных агрегатов.
-
Экспериментальные данные о процессах микроразрушения поверхностей трения разных покрытий деталей в кислой и щелочной коррозионной среде.
-
Практические рекомендации по применению технологии упрочнения деталей электронасосных агрегатов путем нанесения металлизированного покрытия и последующей его обработки алмазным выглаживанием и импульсным магнитным полем, позволяющие улучшить комплекс триботехнических свойств обработанных поверхностей.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ общим объемом 5,2 п. л., лично автору принадлежит 2 п. л., в том числе 5 публикаций в изданиях, входящих в перечень ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из 107 наименований. Содержит 169 страниц машинописного текста, 72 рисунка, 24 таблицы, приложение.
