автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение износостойкости деталей машни, работающих в условиях граничного трения

УКРАИНСКАЯ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОМОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ГРАНИЧНОГО ТРЕНИЯ

05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВ Николай Иванович

УДК 620.178.162

Киев 1ЭЭ2

Работа выполнялась в Киевском высшем ордена Красной Звезды танковом инженерном училище имени Маршала Советского Союза Якубовского И.И.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Терещенко Л.Н.

Официальные оппоненты,- доктор технических наук, .

профессор Носовский И.Г. - кандидат технических наук, старший научный ' сотрудник . Колесник B.C.

Ведущая организация - Научно-производственное, объединение "ШШТРЛКТОГ-ОСЕЛЬХОЗМАШ". . .

ÛO

Защита состоится ".23 " /& 1992 г. в ^^ часов на заседании специализированного совета К 120.71.04 в Украинской ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии/аудитория корпус /.

Просим принять участие в обсуждении диссертации при ее защите или выслать Ваш отзыв на автореферат по адресу: 252041, г. Киев, 41, ул. Героев обороны, 15, секретариат специализированного совета.

С диссертацией мо-кно ознакомиться в библиотеке академии

Автореферат разослан 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

к.т.н., доцент^/уу/^^^В.Д.Гречкосей

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

-—Актуальность работы. Известно, что основной причиной выхода из строя машин в процессе эксплуатации является износ поверхностей трения. Значительная часть, около 30!?, мировых энергетических ресурсов в различных формах расходуется на трение, 80-90$ подвижных сопряжений машин выходят из строя вследствие износа. При атом снижаются КПД, точность, экономичность, надежность и долговечность машин, ухудшаются их динамические характеристики .

Преждевременный износ машин, приборов, оборудования, инструмента в бывшем СССР приводит к потерям 60 млрд.руб. Капитальный ремонт обходится более 20 млрд.руб., амортизационные отчисления составляют 50 млрд.руб. Износ - главная причина ремонта, 25 млн. т металла расходуется на ремонт и изготовление запасных частей, 7 млн. человек занято ремонтными работами. Только ремонтом сельскохозяйственной техники в бывшем СССР было занято около 1 млн. человек и затрачивалось на это 6 млрд. руб. Ремонт и техническое обслуживание, из разных источников, приблизительно обходится для различных изделий техники в 3-10 раз больше стоимости их изготовления.

Различные традиционные конструктивно-технологические методы улучшения качества деталей машин, с целью увеличения ресурса сопряжений, не всегда дают желаемые результаты либо по качеству, либо по экономическим счображенпям. В связи с этим необходим поиск новых способов обработки деталей машин.

Одним из наиболее элективных и экономичных путей повышения работоспособности деталей, работающих в условиях контактной усталости и истирания, является создание на трущихся повер-

хностях прочных износостойких слоев, позволяющих резко увеличить усталостную прочность, коррозионную стойкость и износостойкость материалов. Очевидно, что упрочнение тонкого поверхностного слоя детали является прогрессивным направлением в технологии машиностроения, так как позволяет экономить дорогостоящие легированные стали, цветные металлы, повышать ресурс и надежность механизмов, снижать энергоемкость производства, успешно решать проблему восстановительного ремонта в целях повторного использования изношенных деталей и т,ц.

Одним из способов данного направления является трибоэлект-рохимический способ обработки поверхностей трения деталей машин, но в настоящее время трибоэлектрохимические процессы не доста- . точно изучены. Поэтому проблема повышения качества и надежности машин является актуальной и в наши дни. Она носит комплексный характер и затрагивает все отрасли народного хозяйства, а ее решение относится к первоочередным задачам, имеющим государственное значение. ' ' -

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является: теоретическое обоснование и формирование практических рекомендаций по применению трибоэлектрохимической технологии для повышения износостойкости деталей машин.

Для. достижения этой цели были поставлены следующие задачи:,

1. Разработать методику исследования.

2. Разработать модель трибоэлектрохимического нормирования износостойких поверхностей трения. '

3. Провести экспериментальные исследования, подтверждающие правильность рабочей гипотезы.

4. На основе анализа результатов исследования дать практические рекомендации.-

Научная новизна. Впервые разработана и подтверждена экспериментом модель трибоэлектрохимического формирования износостойких поверхностей трения, согласно которой повышение износостойкости детали осуществляется за счет заполнения впадин шероховатостей обрабатываемой поверхности компонентами, повышающими износостойкость, и ее нивелирования, в результате чего увеличивается площадь опорной поверхности и уменьшается удельное давление в контакте сопряжения, что не ведет за собой изменение геометрических размеров детали, подвергаемой трибоэлектрохимической обработке. Предложены новые технические решения, направленные на повышение износостойкости деталей машин. Новизна этих решений защищена 8 авторскими свидетельствами и 2 положительными решениями на изобретения. Определены аппроксимированные функции изменения интенсивности изнашивания деталей машин, выполненных из среднеуглеродиетой стали, от основных параметров трибоэлектрохимической обработки. Выдвинуты предложения по применению трибоэлектрохимической обработки деталей машин на заводах автомобильного и тракторного машиностроения, включая заводи капитального ремонта.

Практическая значимость. Разработаны параметры и режимы трибоэлектрохимической обработки деталей машин, выполненных из среднеуглероцистой стади и работающих в условиях граничного трения. Данная обработка позволяет не только увеличивать износостойкость деталей, но и снижать их стоимость за счет исключения ранее применяемых технологических процессов. Так, например, в результате обработки трибоэлектрохнмическим способом осей груза регулятора топливного насоса двигателя КамАз на заводе ЯЗДА.бнл получен технико-экономический эффект равняй

2158000 рублей по ценам 1991 года. Впервые даны практические предложения по применению данного способа обработки деталей щи борьбы с коррозией и для стабилизации установившейся формы ее-' тественного износа/ форма минимизирующая износ/, так как в процессе обработки геометрические размеры детали не изменяются.

Реализация работы. Основные результаты исследований были использованы в научно-исследовательской работе НПО "НИИтракто-росельхозмаш" "Исследование и отработка технологии трибоэлект-рохимического способа для повышения износостойкости узлов трения скольжения", которое рекомендовало к практическому использованию на заводах автомобильного и тракторного машиностроения, включая заводы капитального ремонта, трпбоэлектрохимический. способ повышения износостойкости деталей машин. В Военно-инженерной академии имени В.В.Куйбышева, в Омском и Киевском высшем танковом инженерном училище были созданы установки для три-боэлектрохиттаческой обработки пар трения, которые используются, в учебном процессе этих заведений. На Ярославском заводе дизельной аппаратуры/ЯЗДА/ были обработаны'трибоэлектрохимичес-ким способом оси груза регулятора топливного насоса двигателя КамАз, которые при стендовых .испытаниях на этом же заводе показали более, чем 3-х кратное повышение износостойкости по сравнению с серийными образцами.

Апробация работы и публикации. Основные результаты и положения выполненной работы доложены и получили положительную оценку на научном семинаре кафедры эксплуатации и ремонта магаин инженернбго вооружения Военной инженерной академии имени В.В.Куйбышева/г. Москва, 1991 г./, научно-технической конференции "Повышение технического уровня, надежности и долговечности

• • • ^

машин"/г.Минск, 1990 г.,институт надежности и долговечности машин. /, научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и адъюнктов Киевского высшего танкового инженерного училища/г.Киев, 1990 г./, научных семинарах кафедр эксплуатации и вождения и восстановления бронетанкового вооружения и техники Киевского высшего танкового инженерного училища.

По результатам теоретических и экспериментальных исследований опубликовано 22 научные работы, в том числе 8 авторских свидетельств и 2 положительных решения на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 164 страницах машинописного текста, включая 44 рисунка и 7 таблиц. Список использованной литературы состоит из 115 наименований. Работа включает в себя введение, 5 глав, заключение и список использованных источников.

СОДЕРЖАНИЕ PAE0TU

Обзор и анализ литературы. Б этой главе приведен анализ литературных источников по теме диссертации. На основании проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследования.-

В настоящее время одним из наиболее эффективных и экономичных путей повышения работоспособности деталей машин, работающих в условиях контактной усталости и истирания, является создание на трущихся поверхностях прочных износостойких слоев, что позволяет исключать различные дорогостоящие технологические процессы и повышать рес/рс и надежность механизмов. Ето постигается, в основном, за счет увеличения твердости и снижения

пластичности поверхностного слоя, а в некоторых случаях - за счет изменения химического и фазового состава этого слоя.

Научиться создавать на трущихся поверхностях деталей машин износостойкие слои с заданными свойствами - одна из первостепенных задач, стоящих перед специалистами тех отраслей народного хозяйства, которые производят, эксплуатируют, обслуживают и ремонтируют технику.

Решить эту задачу можно, используя достижения как отечественных, так и зарубежных ученых в области трибохимии, которые были обобщены немецким .ученым Г.Хайнгасе. Так, например, непрерывно активируя поверхность обрабатываемой детали контртелом, содержащим компоненты, повышающие износостойкость, в.среде, которая тоже, содержит компоненты, обладающие такими свойствами, как известно, можно добиться осаждения на поверхности детали этих компонентов как из среды, так и из контртела. Подбирая материал контртела и состав среды, можно значительно по-' высить износостойкость обрабатываемой детали. При такой обработке наблюдается разупорлдочение структуры поверхности детали/зарождение и размножение дефектов/ с которым связаны появление системы электронных состояни!! в запрещенной зоне и ионизация дефектов с возникновением электрических полей, а также изменение некоторых" свойств вещества и прежде всего его реакционной способности. Механическое воздействие обычно резко ускоряет твердофазную реакцию. Часто скорость возрастает на несколько порядков. Если этот процесс усилить за счет использования внешнего электрического тока: подключить к обрабатываемой детали отрицательный потенциал, а к контртелу - положительный, то интенсивность осахдения необходимых компонентов на поверхности обрабатываемой петали может возрасти гораздо сильнее.

Такой способ обработки деталей называется трибоэлектрохимичес-ким, так как электрохимические процессы происходят при наличии трения между поверхностью обрабатываемой детали и контртелом, разделенными слоем электропроводной смазочной среды//1 = 0,040,08/. Такие процессы в настоящее время недостаточно изучены и по- ним почти нет научно обоснованных данных, хотя ряд эмпирических результатов говорит о том, что трибозлектрохимические процессы могут открыть еще один резерв повышения износостойкости деталей.машин.

Анализ состояния вопроса определил актуальность и необходимость настоящих исследований.

Разработка методики исследования. В этой главе в соответствии с поставленными задачами изложены план и методика исследований.

План проведения исследований был направлен на изучение явления, отраженного в рабочей гипотезе, последовательно, целенаправленно и не выходя за границы исследования. Он предусматривал проведение лабораторного и заводского экспериментов.

Для проведения лабораторного эксперимента была создана установка для трибоэлектрохимической обработки поверхностей трения, предназначенная для обработки деталей вращения (рис.1).

В ее состав входят:

1- устройство, создающее вращательное движение с угловой скоростью, обеспечивающей линейную скорость обрабатываемой детали в пределах от 0,25 м/с до 0,5 м/с, например, токарный станок модели 613;

2- питающая установка, обеспечивающая постоянное напряжение с силой тока до 300 А, с закрепленными на ее корпусе ампер-

обработки поверхностей трения

метром постоянного тока (модель М 42100, точность- измерения 1,5, пределы измерения от О А до 200 А) и вольтметром (модель Э 8027, точность измерения 1,5, пределы измерения от О В до 250 В) ;

3 - электрические провода;

4 - емкость для рабочей жидкости;

5 - гибкий пшанг для подвода рабочей жидкости к обрабатываемой детали;

6 - анод;

7 - комплект грузов;

8 - устройство, обеспечивающее крепление анода и его надежный контакт с обрабатываемой деталью по линии, совпадающей с верхней образующей этой детали в начальный момент времени работы установки ;

9 - обрабатываемая деталь.

Изменение состояния качества поверхности детали в процессе проведения исследования определялось ее весовыми характеристиками, шероховатостью, микротверцостью (твердостью) и структурой поверхностного слоя.

Изменение весовых характеристик, исследуемых деталей, определялось при помощи аналитических весов ВЛА-200-М, которые, тлеют точность измерения 2'10-^ г.

Исследование шероховатости поверхности производилось по численным значениям среднего арифметического отклонения профиля /?а в мкм согласно ГОСТ 2739-73, используя профилометр цеховой с цифровым отсчетом и индуктивным преобразователем модели 296. Для записи профиля поверхности использовался профилогра^-профилонетр М-201, предназначенный для точных измерений шерохо-

,ватостей и волнистостей поверхностей деталей в лабораторных условиях .

Измерение микротверцости поверхностного слоя изучаемых деталей осуществлялось с помощью ирибора ШТГ-З, который предназначен для измерения микротвердости по восстановленному отпечатку алмазной четырехгранной пирамиды пирамида Виккерса с квадратным основанием по ГОСТ 9450-76, в НУ.

Для изучения поверхностного слоя использовался рентгеновский микроанализатор МА-тзз . "Суперпроб", предназначенный для производства микроанализа химических элементов вещества от 5-го до 92-го по таблице Д,И.Менделеева включительно и имеющий

о

разрешающую способность 70 А, а также большой фотомикроскоп отраженного света фирмы ШРНОТ-32 , позволяющий фотографировать и циагносцировать в отраженном и поляризационном

л

свете материалы с увеличением до 2000 .

При испытании образцов на износостойкость за основу бралась известная методика испытания при трении скольжения по схеме диск-колодка на машине трения СМЦ-2, где в качестве критерия износостойкости принималась интенсивность изнашивания:

3 =4-> м

где Ь - величина линейного износа за путь трения

Величина линейного износа определялась перерасчетом по износу массы.

В качестве объектов испытания были выбраны образцы-диски, которым был присвоен № 2, а в качестве контртела - образцы-колодки, которым был присвоен № 1.

При изучении структуры поверхностного слоя образцов исполь-

зовались программы обсчета и регистрации, разработанные для рентгеновского микроанализатора фирмой J£01- и унифицированные сотрудниками ТЦ АН Украины.

Заводской эксперимент проводился на Ярославском заводе дизельной аппаратуры(ЯЗДА). Обработанные экспериментально полученными режимами оси груза регулятора топливного насоса двигателя КамАз подвергались стендовым испытаниям, в результате которых показали более, чем 3-х кратное повышение износостойкости по сравнению с серийными образцами, которые подвергались испытанию при тех же условиях.

Разработка модели тр^боэлектрохимического нормирования рцрсортойто поверстдстеЦ ТР9ЦИЯ. В этой главе, используя накопленный багаж знаний в области трибохимии и трибоэлектрохимии, помятуя о том, что взаимодействие атомов и молекул обрабатываемой детали, среды, в которой происходит обработка, и инетрумен- , та-анода является электромагнитным и, что внешним электромагнит-! ным полем можно оказывать влияние на него, была разработана мо-

I

цель трибоэлектрохдаического формирования износостойких поверхностей трения.

Природа электромагнитного взаимодействия атомов и молекул едина. Электромагнитное поле действует на заряды атомов и молекул с определенной силой, величина которой зависит от параметров электрической энергии, расстояния между деталью и инструментом и их электрических и магнитных свойств, параметров среды и режимов обработки. Однако оказывать влияние на взаимодействие электрических зарядов атомов и молекул, а стало быть на само атомно-молекулярное взаимодействие внешним электромагнитным полем, очевидно, можно лишь в том случае, если его энергия больше

энергии связи, то есть энергии взаимодействия имеющих электрические заряды частиц, что можно осуществить подобрав оптимальные параметры электрического тока от внешнего источника электрической энергии.

Для осуществления трибоэлектрохимических процессов необходимо, чтобы обрабатываемая деталь и инструмент были электродами, а среда, посредством которой они взаимодействуют, электролитом. Как установлено в результате выполненных в настоящей работе исследований, положительные и отрицательные ионы образуются в тонком, разделяющем деталь и инструмент слое среды из ее молекул и материала инструмента-анода под действием электромагнитного поля. Выступающие на анодной поверхности трения шероховатости, под действием внешнего электрического поля, растворяются и в ионной форме материала анода уходят в рабочую среду, а затем осаждаются на поверхности трения другой детали, которая подвергается обработке и является катодом. Выступы шероховатостей катодной поверхности при трении взаимодействуют с различными элементами окружающей, в том числе и рабочей среды, а также активируются контртелом - анодом. В результате чего они в объеме своих вершин превращаются в химические соединения, в том числе и окислы металлов, тем сагам оказывают сопротивление прохождению электрического тока. Поэтому проводники электрического тока в рабочей среде положительные ионы следуют, минуя вершины выступов шероховатостей катодной поверхности трения, по пути наименьшего сопротивления во впадины шероховатостей и там осаждаются'. И так - до окончательного заполнения впадин на уровне выступов шероховатостей, чем и обеспечивается нивелирование обрабатываемой поверхности(_рис. 2).

А. Начало трибоэлектрохимической обработки поверхности трения

= (0,04- 0,ив;

рабочий инструмент-аноц

ионообразутащая рабочая среца

обрабатываемая деталь

Б. Формирование износостойкого покрытия на обрабатываемой поверхности

Ау>. = (0,04- 0,0В)

-/

образование износостойкого покрытия

/

ип п

В. Завершение обработки поверхности детали

сформированное износостойкое покрытие

Рис. 2. Модель трибоэлектрохимического формирования износостойких поверхностей трения

Экспериментальное исследование. В этой главе был проведен лабораторный эксперимент, в результате которого были получены эмпирические кривые, отражающие влияние параметров трибоэлект-рохимической обработки деталей машин, выполненных из среднеуг-леродистой стали и работающих в условиях граничного трения, на их интенсивность изнашивания после обработки, а также проведены исследования качества поверхностей исследуемых образцов, полученного в результате трибоэлектрохимической обработки.

Задачи построения математической модели процессов трения и изнашивания требуют, как известно, количественной формулировки цели исследования.• В этом случае уместно напомнить слова Д.И. Менделеева, что наука начинается там, где свойство может быть выражено числом. Такой количественной характеристикой цели исследования является параметр оптимизации, который представляет реакцию от воздействия изучаемых факторов на исследуемый процесс. В данном эксперименте был выбран технико-технологический параметр оптимизации - износостойкость обрабатываемой детали, в качестве критерия которой была принята интенсивность изнашивания этой детали. После выбора параметра оптимизации, были определены факторы с учетом того, что при увеличении количества последних точность эксперимента снижается и необходимо ограничиться наиболее важными из них.

Учитывая то, что выбор факторов и интервалов их варьирования трудно формализовать, особенно если речь идет о таких сложных явлениях, как трение и износ, и они выбираются на основе интуиции; априорной информации и опыта исследователя, используя информацию, полученную из литературных источников и при проведении поисковых опытов, были выбраны в качестве основных факторов

следующие параметры: плотность электрического тока в контакте анода с поверхность обрабатываемой детали ^ , давление, оказываемое- анодом на поверхность этой детали (давление активации) Р и линейная скорость перемещения анода по поверхности дета- . ли У .

Уровни варьирования факторов были представлены следующими дискретными значениями:Р , в МПа - 5, 10, 15, 20; , в А/мм2 - 1, 2, 3, 4: V , в м/с - 0,25,. 0,31, 0,4, 0,5.

Эксперимент был ориентирован на детали машин с наиболее распространенными конструкционными характеристиками и работающие в условиях граничного трения и поэтому проводился на образцах-дисках № 2, изготовленных из стали 45, закаленных до твердости и шлифованных до 7-8 класса.

В качестве материала анода была выбрана латунь, которая, как было установлено ранее, более других материалов, используемых при поисковых/опытах, способствует повышению износостойкости'.

Рабочая среда выбиралась из соображений обеспечения: элек-

»

тропроводности, способности повышать износостойкость, нетоксичности, пкологичности, негорючести и, по возможности, доступности и дешевизны. Такими свойствами обладает сорокапроцентный раствор жидкого стекла S1Û3 в воде, который содержит в своем составе кремний, который способствует повышению износостойкости.

При проведении поисковых опытов, было замечено, что зависимость интенсивности изнашивания от выбранных факторов очень напоминает следующее выражение:

J= к-ШМУУМИ, (2)

где - интенсивность изнашивания обрабатываемой детали, безразмерная величина;

/( - коэффициент пропорциональности; ^(Р) - усредненная зависимость интенсивности изнашивания У от давления анода на деталь во время ее обработки;

- усредненная зависимость интенсивности изнашивания У от линейной скорости перемещения анода по поверхности детали во время ее обработки;

~ усредненная зависимость интенсивности изнашивания.^ от плотности электрического тока в контакте анода с деталью во время ее обработки^

Данное соотношение допускает применение факторного эксперимента и относится ко второму клаосу формул, ограничивающих применение экспериментов такого типа.

Исходя из вышеизложенного, в качестве плана эксперимента был выбран латинский квадрат с усредненными логарифмами результатов 4X4:

Давление г анода на деталь во 5 10 15 20

время ее обработки, МПа

Плотность тока/ в контакте Линейная скорость V перемеще-анода с деталью?во время ее ния анода по поверхности цета-обработки, А/мм ли во время ее обработки, м/с

1 0,25 0,4 0,31 0,5

2 0,31 0,5 0,25- 0,4

3 0,4 0,25 0,5 0,31

4 0,5 0,31 0,4 0,25

После обработки 16-ти образцов-дисков № 2, используя режимы, взятые из представленного плана, был составлен квадрат, содержащий значения зависимой переменной величины, которой является интенсивность изнашивания >7 , умноженная на 10^:

3,718 2,145 1,573 2,717

2,503 1,788 1,287 1,359

1,073 1,502 0,798 1,120

0,854 0,885 0,286 0 ,"501

После этого били проведены соответствующие вычисления:найден средний логарифм, а затем антилогарифм (то есть интенсивен

ность изнашивания, умноженная на 10 и построены графики, показывающие характер развития исследуемого процесса (явления) , которые представлены на рис. 3-5.

22

гр

V К 1,4

а <о 0,8 06

^ 10 0 г,о гЛ 30 А/т 4,5

Рис. 3. График зависимости интенсивности изнашива-т ния от плотности тока

мг*-

1.7 (6

V 1М

Р &

и

14 16 1! та 22.

Рис. 4. График зависимости интенсивности изнашивания от давления

{35

ро {25 {га

{15 140.

\ /

\ / (

\ /

\ V у /

У

№ 0,21 0,3г 0,56 0+0 ОЛЧ н/с V-

Рис. 5. График зависимости интенсивности изнашивания от линейной скорости

Как уже отмечалось, нас интересует характер кривых развития явления, что придает исследованию, в некоторой степени, окраску всеобщности, выделяя роль режимов в формировании износостойких поверхностей трения. Исходя из этого, можно сказать, анализируя графики, что для деталей из материала с вышеупомянутыми свойст- , вами, обработанных трибоэлектрохимическим способом с использованием латунного анода,а в качестве рабочей среды жидкого стекла, 'наиболее благоприятным будет следующий режим обработки: } = 1(3-4) А/мм2, Р = (14-17) МПа и У = (0,36-0,44) м/с.

При изучении шероховатости поверхностей деталей до и после обработки, их микротвердости и структуры поверхностного слоя, бралось три образца: два из них имели наиболее контрастные ин-

1 о

тенсивности изнашивания и один - среднее значение: 3,718-10 ,

1 9 9

■0,286'Ю и 1,788.10 . При изучении шероховатости поверхностей этих образцов было замечено, что после их обработки трибоэлектрохимическим способом наблюдается тенденция к уменьшению , ъНг у всех образцов (для образца; показавшего наименьшую .интенсивность изнашивания, это уменьшение наиболее существенное), а запись профиля поверхностей наглядно это подтверждает(7д5/. /).

Таблица

Значения параметра для контрольных образцов

Образец с интенсивностью изнашивания а Значения На до обработки, мкм Значения/?«после обработки, мкм

3,718-Ю-9 1,788'10~9 0,286.Ю-9 0,8-0,45 0,9-0,55 ' 0,96-0,60 0,7-0,4 0,63-0,32 0,36-0,21

Все эти данные говорят о том, что в результате трибоэлект-рохимической обработки происходит заполнение впалин шероховатостей, что приводит к нивелированию поверхности трения, а следовательно к повышению ее износостойкости.

Дальнейшие исследования выбранных трех образцов показали, что поверхность, показавшая наименьшую интенсивность изнашивания, имеет средний процент' компонентов, влияющих на износостойкость, и среднюю микротвердость, что очень хорошо согласуется с теорией дислокаций, которую отражает известная схема И.Л.Одинга.

Все это говорит о том, что наши теоретические предпосылки имеют право на жизнь. Используя полученные результаты в ходе исследования трибоэлектрохичического процесса, был разработан ряд технических решений, направленных на повышение износостойкости поверхностей трения деталей машин, которые были защищены 8 авторскими свидетельствами и 2 положительными решения™ на изобретения.

Анализ результатов исследования и практические рекомендации.

В этой главе представлена оценка полноты проведенных иссле- ' дований, оценка экономической эффективности предлагаемой технологии и практические рекомендации производству.

Расчет технико-экономической эффективности от Применения трпбоэлектрохиг.'ического способа обработки деталей машин велся

согласно методике технико-экономического обоснования внедрения новых технологических процессов, используя данные, полученные в результате заводских испытаний осей груза регулятора топливного насоса двигателя КамАз на заводе ЯЗДА, по формуле:

' (з)

где Ц - стоимость детали до ее обработки, в рублях; Ц0 - стоимость возвратных расходов, в рублях;

стоимость детали после ее обработки, в рублях; ^ - годовая потребность в деталях до их обработки, в штуках; /У'- годовая потребность в деталях после их обработки, в штуках; Д' - коэффициент стойкости;

^ - стоимость установки для обработки деталей, в рублях;

- годовая производительность установки, в штуках;

- вес детали, в килограммах;

- нормативный коэффициент- экономической эффективности = 0,15, После подстановки в формулу необходимых данных, была получена технико-экономическая эффективность равная 2158000 рублей, по ценам 1991 года, что говорит только в защиту данного способа.

Таким образом трибоэлектрохимический способ обработки деталей машин, показав свою эффективность и экономическую целесообразность, может быть рекомендован:

1) для применения в производственном процессе капитального ремонта машин и оборудования: посла восстановления геометрических размеров изношенных деталей каким-либо способом, проведения механической обработки ее поверхности трения, осуществляется трибоэлектрохимическая обработка этой поверхности, являющаяся финишной;

2) .для борьбы с коррозией, подобрав материал анода таким

образом, чтобы он стал протекторной защитой для обрабатываемой поверхности (олово, никель, хром, цинк и цр,^ ;

3_) для обработки деталей машин, которые не достигли предельного состояния по износу, но приобрели, в результате эксплуатации, форму естественного износа, так как вышли на установившийся режим работы с постоянной скоростью изнашивания. Таким образом,появляется возможность стабилизации этой формы, которая минимизирует износ и крайне вачша для продления ресурса сопряжений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате анализа электрохимических, трибохимических, трибоэлектрохиг.'пческих процессов и - проведения поисковых

опытов была разработана модель трибоэлектрохимического формирования износостойких поверхностей трения, которая отражает динамику формирования износостойкого покрытия.

2. Установлено, что в результате трибоэлектрохимической обработки поверхностей трения происходит заполнение впадин шероховатостей последних необходимыми, повышающими износостойкость компонентами, что приводит к нивелированию обрабатываемой поверхности, а это такте способствует повышению износостойкости.

3. Геометрические размеры детали, обработанной трибоэлект-рохимическим способом, не изменяются, что дает право считать • эту технологию финишной, а также успепно применять для деталей, имеющих форму естественного износа.

4. Установлено, что износостойкость покрытия не находится , в прямой зависит/ости от количества осажденных компонентов, влияющих на нее, а лишь при олтигальном их сочетании можно добить-

ся значительного повышения последней, что говорит о наличии подобия нормального закона распределения функции износостойкости в зависимости от количества таких компонентов в поверхностном слое детали, обработанной трибоэлектрохимическим способом. За- ' висимость интенсивности изнашивания от и..1кротвердости(твердостй), получаемой при обработке, также напоминает этот закон, что все вместе согласуется с теорией дислокаций, подтверждая жизненность данного способа обработки деталей.

5. Определены параметры и режимы трибоэлектрохимической обработки деталей машин, выполненных из среднеуглеродиетой стали и работающих в условиях граничного трения.

Ь. Разработан ряд технических решении, связанных с применением трибоэлектрохимического способа обработки деталей машин с целью повышения их износостойкости и долговечности, которые защищены 8 авторскими свидетельствами и 2 положительными решениями .

V. Годовой технико-экономический эфрект , посчитанный на примере осей груза регулятора топливного насоса•двигателя КамАз для завода ЯЗДА, от применения трибоэлектрохимической обработки, составил 2158000 рублей, что говорит в защиту рекомендации о внедрении данного способа на заводах автомобильного и тракторного машиностоения, включая заводы капитального ремонта.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. A.C. 328238 СССР, МКИ 5£04МЗ/£6 /ц.А.Кравец, Н.И. Кузнецов, Н.Г.Макаренко, В.В.Деркач; КВТИУ.-

2. A.C. 328239 СССР, МКИ G01M3/56 /Ц.А.Кравец, H.H. Кузнецов, Н.Г.Макаренко, В.В.Деркач; КВТИУ.-

3. A.C. 326647 СССР, \тВ2.3Рб/О0 /И.А.Кравец, Н.И.Ку-

знецов, H.Г.Макаренко; КВТИУ.-

4. A.C. 328258 СССР, MwGOiAO/Sâ' /И.А.Кравец, Н.И.Кузнецов, П.Г.Макаренко; КВТИУ.-

5. A.C. 327904 СССР, МКИ 5C23CZ6/00 /и<А.Кравец> п#г> Макаренко, Н:И.Кузнецов, А.И.Невмнвака, А.Н.Терещенко; КВТИУ,-

6. A.C. 328842 СССР, МКИл. Кравец, Н.Г.Макаренко, Н.И.Кузнецов, А.И.Невмнвака, А.Н.Терещенко; КВТИУ,-

7. A.C. 331540 СССР, Ш\С25&Т/00 /И.А.Кравец, Н.Г.Макаренко, Н.И.Кузнецов, А.И.Невмнвака, А.Н.Терещенко; КВТИУ,-

8. A.C. 329965 СССР, МКИбОМЗ/бб /И.А.Кравец, Н.И.Кузнецов, Н.Г.Макаренко, В.В.Деркач; КВТПУ,-

9. Кузнецов Н.И., Кравец И.А., Макаренко Н.Г. Обоснование возможности применения трибоэлектрохимического способа обработки поверхностей трения для повышения износостойкости деталей ЕТВТ/КВТИУ.-Киев, 1990.-23 с.-Деп. в в/ч 11520, 1990, 13903.

10. Кравец ¡I.A., Кузнецов H.H., Макаренко Н.Г. Трибоолект-рохимический способ повышения износостойкости цеталей/Дракторы и сельскохозяйственные MaraimH.-1991.-.'t'5.-C.44.

11. Кравец H.A., Кузнецов Н.И., Фипенко В.В. Финишная три-бозлектрохимическая обработка поверхностей трения/Дехнология

и организация производства.-1992.-'F2.-С.39-40.

12. Кравец H.A., Кузнецов Н.И. Возможности применения три-боалектрохимических методов для восстановления деталей БТВТ //Научно-технический сборник КВТИУ.-1991.-С.60-62. ' ■

13. Шглугленко Н.-А., Цимбалюк В.М., Кузнецов Н.И. Организация и проведение занятий по технической подготовке: Учебное пособие.-Киев: КВТИУ, 1990.-46 с.

14. Заявка 4530746 СССР, /И.А.Кравец, Н.И.

Кузнецов, Н.Г.Макаренко; КВТИУ,-

15. Заявка 4536117 СССР, /И.А.Кравец, Н.И. Кузнецов, Н.Г.Макаренко, В.В.Деркач; КВТИУ,-

16. Заявка 4536967 СССР, МКИ601 N3/56 /И.А.Кравец, Н.И.Кузнецов, Н.Г.Макаренко; КВТИУ.-

17. Заявка 4537343 СССР, МКИ вот/м/ и. А .Кравец, Н.И. Кузнецов, Н.Г.Макаренко; КВТИУ,-

18. Заявка 4540292 СССР, МКИ^^^А^/И.А.Кравец, Н.И. Кузнецов, В.В.Деркач, В.В.Фикенко, Н.Г.Макаренко; КВТИУ.-

19. Заявка 4917010 СССР, Ш\6О03/£6 Способ стабилизации свойств трибосистемн/И.А.Кравец, В.В.Деркач, Н.И.Кузнецов, Н.Г.Макаренко; КВТИУ.-

20. Заявка 4886075 СССР, МКИ ЗО'/МЗ/дд Авторепарация объектов трибосистем/И.А.Кравец, В.В.Деркач, Н.Г.Макаренко, Н.И.Кузнецов; КВТИУ,-

21. Заявка 4540521 СССР, МКИ 60Ш/Ы/ И. А .Кравец, Н.Г.Макаренко, Н.И.Кузнецов, А.И.Невмывака, А.Н.Терещенко; КВТИУ.-

Подп. к печ.4?.? Формат м> Бумага»¡¡/п*. печ. офс. Усл. печ. л. /, 3 Уч.-изд. л. / Тираж /со.

Зак.Д-иЛХ Бесплатно

Киевская книжная типография научной книги. Киев, Репина, 4.