автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение износостойкости быстроизнашиваемых деталей сельскохозяйственной техники композиционными электрохимическими покрытиями на основе сплавов железа

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Электролитические покрытия на основе железа как перспективный способ восстановления и повышения износостойкости деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания.

1.2. Влияние структуры на физико-механические свойства электролитических покрытий.

1.3. Особенности технологического процесса нанесения износостойких композиционных электрохимических покрытий.

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Постановка задачи.

2.2.Общая методика исследований.:.

3. ВЫБОР ИЗНОСОСОТОЙКОЙ основы ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ композиционных ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ (КЭП).

3.1.Вопросы исследований.

3.2. Порядок проведения исследований.

3.3. Результаты исследований и их обсуждение.

3.3.1.Влияние состава электролита железнения на механические свойства сплава при восстановлении деталей из легированных сталей.

3.3.2. Влияние параметров электролиза на структуру и механические свойства покрытий.

ВЫВОДЫ.

4. ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОстойких КЭП НА ОСНОВЕ СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗА.

4.1. Вопросы исследований.

4.2. Порядок проведения исследований.

4.3. Результаты исследований и их обсуждение.

4.3.1. Влияние гидродинамики электролитов-суспензий на формирование КЭП.

4.3.2.Влияние дисперсной фазы на структуру и свойства покрытий.

4.3.3.Влияние структуры на абразивную износостойкость

4.2.4. Влияние условий трения на абразивную износостойкость КЭП.

ВЫВОДЫ.

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ БЫСТРОИЗНАШИВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН КЭП И ЕГО ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА.

5.1. Вопросы исследований.

5.2. Порядок проведения исследований.

5.3. Результаты исследований и их обсуждение.

5.3.1. Оптимизация параметров технологического процесса и оборудования для получения КЭП.

5.3.2. Технологическая процесс и оснастка для нанесения

5.3.3. Апробация и производственное внедрение технологического процесса.

5.3.4. Технико-экономическая оценка технологии.

ВЫВОДЫ.

Гальванический способ нанесения композиционных электрохимических покрытий (КЭП) на детали с целью восстановления их размеров и повышения износостойкости обладает достоинствами: возможность создания КЭП с заданными свойствами, простота нанесения равномерного слоя регулируемой толш;ины, отсутствие термического воздействия на деталь и покрытие, возможность исключения последуюш;ей механической обработки, низкая себестоимость. Процесс легко управляем, относительно просто регулируется и допускает автоматизацию.

КЭП весьма перспективны для восстановления и упрочнения деталей машин, работающих в условиях абразивного изнашивания. Износостойкость КЭП определяется свойствами матрицы и наполнителя. Однако недостаточная изученность механических свойств покрытий на основе железа в условиях абразивного изнашивания не позволяет обоснованно выбрать оптимальное сочетание составляющих композита для повышения надежности быстроизнашиваемых деталей машин и ограничивает применение композиционных гальванических покрытий в машиностроении и ремонтном производстве.

Актуальность проблемы возрастает в связи с интенсификацией сельскохозяйственной техники и увеличением объемов использования для ее изготовления легированных сталей. Применение КЭП позволит не только повысить надежность и долговечность новых и восстановленных деталей машин, но и во многих случаях заменить дефицитные легированные стали и чугуны на более дешевые сорта металла. в настоящей работе сделана попытка выбрать наиболее износостойкую в условиях абразивного изнашивания основу для композитов легированием электролитического железа никелем и кобальтом, изучить влияния наполнителя на износ покрытий и разработать технологический процесс восстановления быстроизнашиваемых деталей машин КЭП.

Работа выполнена в соответствии с Государственным планом "МИНТОПЭНЕРГО", Федеральной целевой программой "Энергосбережение в РОССИИ" 1998-2005г., утвержденной постановлением правительства Российской Федерации от 24 января 1998г.№80, и планами НИР ЦНТИ (№001, №800) по Брянской области до 2000г.

Целью работы было определение условий электролиза, обеспечивающих высокую абразивную износостойкость композитов на основе железа, установление некоторых закономерностей их формирования, разработка и внедрение технологического процесса восстановления быстроизнашиваемых деталей машин КЭП.

Объектами исследования были: физико-механические свойства и структура электролитических сплавов на основе железа; формирование и свойства КЭП на их основе; работоспособность деталей машин с композиционными покрытиями.

При выполнении работы показана целесообразность применения композиционных электрохимических покрытий (КЭП) для повышения долговечности быстроизнашиваемых деталей сельскохозяйственной и другой техники.

Изучено влияние состава электролита железнения на износостойкость и прочность сцепления покрытий с легированной основой. Установлено, что введение никеля и кобальта в электролитическое железо позволяет значительно повысить физико-механические свойства покрытий в условиях абразивного изнашивания.

Изучена возможность повышения абразивной износостойкости электрохимических сплавов на основе железа введением в них твердых дисперсных частиц. Теоретически и экспериментально изучены условия формирования КЭП с заданным составом из электролитов-суспензий (ЭС). Проверены некоторые физико-механические свойства композитов. Уточнены теоретически и подтверждены экспериментально суп];ествуюшце представления о влиянии размера и концентрации дисперсной фазы (ДФ) в ЭС, их содержания в осадках на свойства электролитических композиций на основе сплавов железа. Разработаны технологические процессы и оборудование для нанесения покрытий на быстроизнашиваемые детали машин, позволяющие повысить их износостойкость в полевых условиях 2. .2,5 раза.

Проведена производственная апробация технологического процесса повышения долговечности деталей КЭП, эксплуатационные испытания плужных лемехов и зубьев экскаватора и других деталей машин с покрытиями и технико-экономическая оценка, показавшая эффективность его внедрения в производство. Технологический процесс нанесения износостойких КЭП конкретизирован на примере повышения долговечности плужных лемехов и зубьев экскаватора ЭТЦ-3661 и принят к внедрению ООО «Алдай-Модуль» для зубьев экскаватора ЭТЦ-3661. Расчетный экономический эффект применения технологии в производственных условиях в сравнении с наплавкой сормайтом составил 129800 руб. в ценах на 1.01.98 г.

На защитзЛ-Лносятся:

1. Экспериментальные зависимости влияния состава электролита на сцепление и физико-механические свойства железо-никелевых и железо-кобальтовых покрытий.

2. Экспериментальные зависимости влияния параметров электролиза на абразивную износостойкость и структуру покрытий.

3. Экспериментальные и теоретические зависимости влияния состава КЭП и размеров частиц дисперсной фазы на физико-механические свойства и структуру осадков.

4. Теоретические и экспериментальные исследования влияния гидродинамических параметров потока ЭС на формирование КЭП.

5. Технологический процесс и оснастка для нанесения покрытий на быстроизнашиваемые детали сельскохозяйственных машин.

Результаты исследований регулярно докладывались на постоянно действующем семинаре факультета механизации сельского хозяйства БГСХА, на Всесоюзной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (г.Воронеж в 1997г.), трех межвузовских научно-практических конференциях (г.Брянск в 1997г. и 1998г., г.Орел в 1998г.).

Работа выполнялась в лаборатории гальванических покрытий кафедры Тракторов и автомобилей и на кафедре «ТКМ и ремонт

1—1 с» и и и машин» Брянской государственной сельскохозяйственной академии в период с 1996. 1999 гг.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю, заведующему кафедры «Тракторы и автомобили», доктору технических наук, профессору Г.В.Гурьянову и коллективам кафедр за участие в обсуждении результатов, ценные замечания и практическую помощь.

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА