автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Повышение коррозионной стойкости деталей лесотранспортных машин

На правах рукописи

Тимохова Оксана Михайловна

ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОИКОСТИ ДЕТАЛЕЙ ЛЕСОТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Специальность 05.21.01 - «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 И

Йошкар-Ола 2013

005061065

005061065

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет» на кафедре лесных, деревообрабатывающих машин и материаловедения.

Научный руководитель: Шоль Николай Рихардович,

кандидат технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет»

Официальные оппоненты: Алибеков Сергей Якубович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет»

Антипин Валерий Петрович, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова»

Ведущая организация: Сыктывкарский филиал Санкт-

Петербургского государственного лесотехнического университета имени С. М. Кирова

Защита состоится «29» июня 2013 г. в 800 часов на заседании диссертационного совета Д.212.115.02 при ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет» по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, дом 3, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет».

Автореферат разослан ^^ 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент К. П. Рукомойников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. За период становления экономики нашей страны произошло резкое сокращение парка лесотранспортных машин. Обновление парка лесных машин сократилось с 10-12% до 0,7%. Кроме того, цены на запасные части для отечественных лесотранспортных машин возросли только с 2005 по 2010 год более чем в 4 раза. Анализ показывает, что отказы и замены деталей у большинства лесотранспортных машин обусловлены такими закономерностями, как изнашивание, усталость, коррозия. В настоящее время объем ремонта лесотранспортных машин по сравнению с периодом 1995-2002 гг. уменьшился в 10...30 раз, ремонт двигателей - в 6... 14 раз.

Вместе с тем повышение стоимости новых лесотранспортных машин, увеличение доли изношенной техники в лесном хозяйстве объективно требует расширения объемов восстановления с использованием современных и эффективных ресурсосберегающих технологий восстановления и упрочнения деталей лесотранспортных машин.

Основными объектами восстановления являются детали отечественных лесных автомобилей, тракторов, а последние пять-десять лет все шире применяется восстановление деталей зарубежной техники. К этим деталям относятся коленчатые валы лесных и автотракторных двигателей, компрессоров, насосов, роторы турбокомпрессоров, тормозные кулаки, полуоси, распределительные валы, валы трансмиссий, а также ступицы, золотники, плунжеры, шпиндели, валы и оси различного технологического оборудования и многие другие детали.

Использование восстановленных деталей при ремонте является серьезным фактором снижения эксплуатационных расходов автопарка.

Опыт эксплуатации деталей лесотранспортных машин, контактирующих с агрессивными средами, содержащими примеси сероводорода, углеводородных соединений, показывает, что если не защищать наиболее ответственные детали конструкций специальными средствами либо не применять материалы специального химического состава, то в результате возникновения процессов коррозии произойдет коррозионно-механическое разрушение конструкции. Многие узлы и детали лесных машин, работающие в агрессивных средах (крепежные детали, детали торцевых уплотнений, штоки насосов, клапаны, детали запорной арматуры, сварные соединения и др.) быстро выходят из строя из-за коррозии металла, снижения износостойкости, сероводородно-коррозионного растрескивания (СКР) и других видов отказов, связанных с процессами коррозии металла.

Защита от коррозии деталей и узлов лесотранспортных машин является одним из важнейших способов продления их безотказной рабо-

ты, так как известно, что вследствие коррозионного износа теряется большое количество металла, на восполнение которого в машиностроении расходуется до 10% ежегодно производимого металла.

Цель работы - повышение коррозионной стойкости, долговечности и износостойкости деталей лесотранспортных машин путем комплексной технологии восстановления.

Задачи исследования.

1. Изучить основные причины износа деталей лесных машин в условиях эксплуатации.

2. Оценить возможности метода химико-термической обработки для повышения коррозионной стойкости деталей.

3. Предложить и внедрить новый состав порошкового покрытия на основе никелевых порошков для восстановления и повышения надежности деталей лесотранспортных машин.

Объектом исследования являются детали лесотранспортных машин, которые в процессе эксплуатации наиболее подвержены коррозионному износу.

Предмет исследования - физико-механические свойства взаимодействия поверхности покрытия деталей машин с агрессивной средой.

Методы исследований. В основу теоретических и практических методов исследования положены научные положения химико-термической обработки деталей машин, диффузионных процессов внедрения углерода из разработанного карбюризатора и натурного эксперимента. В ходе экспериментальных исследований определены параметры цементации и газотермического напыления деталей лесных машин и их структурные изменения с использованием теории планирования экспериментов.

Научная новизна работы:

- разработан состав смеси (карбюризатора) для цементации, отличающийся содержанием лигнина и кека, и охлаждающей жидкости для закалки, отличающейся оптимальным содержанием борогидрита натрия, что повышает коррозионную стойкость и износостойкость деталей лесотранспортных машин;

- предложен состав порошка для газотермического напыления, отличающийся содержанием в нем наночастиц целлюлозы, что повышает физико-механические свойства деталей;

- получена математическая зависимость твердости покрытия от количества борогидрита натрия и наночастиц целлюлозы и зарегистрирована программа на ЭВМ для расчета средней скорости и глубинного показателя коррозии (св-во № 2013610302);

- разработана комплексная технология восстановления деталей лесотранспортных машин, отличающаяся объединением двух дополненных технологий, которая позволяет повысить их коррозионную стойкость.

Практическая значимость исследования заключается в том, что разработана комплексная технология восстановления и обработки деталей лесотранспортных машин на примере коленчатого вала, обеспечивающая при его внедрении в производство повышение ресурса в 1,5-2 раза по сравнению с базовым вариантом. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании деталей лесных машин на машиностроительных предприятиях.

Личное участие автора в получении результатов. Диссертация является результатом длительных исследований, выполненных лично автором. Все работы по сбору экспериментального материала, проведению натурных экспериментов на предприятиях Республики Коми и обобщению результатов исследований выполнены автором.

Основные положения, выносимые на защиту:

- состав смеси (карбюризатора) для цементации с содержанием лигнина и кека и закалочная среда с борогидритом натрия, повышающие коррозионную стойкость деталей лесотранспортных машин;

- состав порошка с содержанием в нем наночастиц целлюлозы для газотермического напыления, повышающего физико-механические свойства деталей;

- математическая модель твердости получаемого покрытия и зарегистрированная программа на ЭВМ, позволяющая на основе замеров износа и коррозии деталей лесных машин анализировать состояние скорости и глубинного показателя коррозии;

- комплексная технология восстановления деталей лесотранспортных машин, обеспечивающая повышение коррозионной стойкости деталей лесотранспортных машин.

Реализация работы. Основные результаты работы в виде алгоритма использования химико-термической обработки и технологии газотермического напыления внедрены на ООО «АТС-2», ООО «Ремонтник» и в учебном процессе кафедры лесных, деревообрабатывающих машин и материаловедения Ухтинского государственного технического университета.

Достоверность выводов и результатов исследований. Научные положения и выводы, изложенные в работе, отражают сущность технологии восстановления деталей лесотранспортных машин и подтверждаются экспериментальными исследованиями и внедрением результатов исследований в производство.

Апробация работы. Основные положения и выводы диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до

макроуровня» (Плазмацентр, 2010), международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск, 2010), международной научно-практической конференции «Научно-технический вестник Поволжья» (Казань, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 научных статей (2,29 п. л.) (авторский вклад 78%), в том числе 2 работы (0,22 п. л.) в изданиях, рекомендованных ВАК РФ (авторский вклад 70%), получено свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности (авторский вклад 100%).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, общих выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 179 наименований. Объем работы составляет 184 страницы машинописного текста, в том числе 135 страниц основного текста, 42 рисунка, 9 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы диссертационной работы, цель работы, объект и предметы исследований, методы исследований, практическая значимость, научная новизна работы, основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализировано состояние вопроса, поставлены цели и задачи исследований. Вопросами повышения коррозионной стойкости и износостойкости деталей лесных машин занимались такие ученые как С. Я. Алибеков, В. В. Балихин, А. Н. Марков, И. И. Маликов, В. П. Булин, А. В. Питухин, В. В. Быков и др. Рассмотрены изменения свойств металлов деталей лесотранспортных машин под действием агрессивной среды. Проведен анализ внутренних параметров, влияющих на процесс коррозии. Изучены механизм наводораживания металла и состояние водорода в металлах.

Анализ состояния вопроса позволил обосновать задачи исследований, объединённые общей целью - повышением коррозионной стойкости деталей лесотранспортных машин:

1) исследовать новый состав смеси (карбюризатора) для цементации;

2) применить новую охлаждающую среду для закалки;

3) определить регрессионную зависимость твердости покрытия;

4) разработать новую технологию восстановления деталей лесотранспортных машин.

Во второй главе рассмотрена классификация лесотранспортных машин и выделены основные детали, подвергающиеся коррозии и воздействию агрессивных сред.

В третьей главе исследовано влияние серы и фосфора на скорость коррозии и процессы наводораживания металла.

Повышение коррозионной стойкости деталей лесотранспортных машин в водных растворах в присутствии Н28 зависит от снижения равновесного потенциала металла и активизации электродных процессов (в частности, от снижения водородного перенапряжения). Процесс коррозии усиливается еще от образования плёнок сульфида железа. Эти пленки имеют более благородный, чем у железа, потенциал (на 0,2...0,4 В) и играют роль катода. '

Исследование влияния содержания Н28 в сернокислой среде на скорость коррозии металла в системе Н28-С02-Н20 при температурах от стандартной до 30°С и общем давлении в системе от 0,1 до 0,3 МПа с выдержкой образцов как в статических условиях, так и при непрерывной циркуляции коррозионного раствора позволили установить следующее.

Выявлено неодинаковое влияние Н28 при разных его концентрациях. При достаточно продолжительных выдержках опасными могут стать даже очень низкие концентрации сероводорода. Максимально безопасной концентрацией сероводорода, не вызывающей растрескивания металла, считается парциальное давление Н28 в газовой фазе 0,0001 МПа. При нормальной температуре это соответствует 3 мг/л Н28 в водной фазе (рис. 1).

кг

V

Ю

0.9

ав

о _______________

з ¿56 7 в 9 V рН Рис. 1. Зависимость потерь массы металла от рН раствора при парциальном давлении сероводорода в газовой смеси Н^-СС^-НгО 0,008 МПа при выдержке: 1 - в течение 48 ч; 2 - в течение 5 ч

В четвертой главе описана методика исследований. Для исследования получаемой твердости покрытия был проведен полный факторный эксперимент 22. На твердость покрытия оказывают влияние следующие факторы: содержание наночастиц в порошке, количество боро-гидрита натрия в охлаждающей жидкости.

Полный факторный эксперимент был проведен с помощью математического пакета МаЙгсас! 13.0.

Коэффициенты уравнения регрессии рассчитываются по следующим формулам:

6-; 2=-6-' " " 2 ' 22 " 2

Ьо=ЩА-0,67Ьп-0,67Ь12. О)

Полученные коэффициенты:

6, =0,07; Ь2 =12,555; Ь12=-1,613;

Ь0 =74,111; А,, =-4,387; 622=-1,612.

Проверку значимости коэффициентов уравнения регрессии проводили с помощью критерия Стьюдента. Оставив значимые коэффициенты, получим следующее уравнение:

у(х,,х:2) = 74,111+0,007-х,+12,555-х,- (2)

-4,387-х?-1,612-**-1,613-у хг

Если значение критерия меньше критического определенного из таблицы для соответствующих степеней свободы и при заданном уровне значимости а %, то модель адекватна.

При =0,25 и =0,17 для степеней свободы^ = 4 ,/е = 12 и

уровне значимости а = 5% значение F = 4,56 < ¥кр = 6,94.

Следовательно, представленная модель может считаться адекватной.

На основе полученной математической модели построен график поверхности (рис. 2). Из графика видно, что твердость покрытия максимально высокая в зоне подобранных коэффициентов.

Рис. 2. График исследования твердости покрытия

В современном мире существует большое разнообразие технологических процессов восстановления и ремонта деталей лесных машин.

Стандартная схема обработки деталей лесотранспортных машин представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Стандартная схема обработки и восстановления деталей

Предлагаемая технология обработки и восстановления деталей лесотранспортных машин (рис. 4).

Рис. 4. Предлагаемая технология обработки и восстановления деталей

Для проведения исследований были выбраны следующие технологии восстановления:

- классическая термообработка с последующим газотермическим напылением;

- исследуемая термообработка с последующим газотермическим напылением исследуемым порошком;

- газотермическое напыление без термообработки;

- газотермическое напыление с исследуемым порошком.

В качестве материала для покрытия был выбран термореагирующий порошок на никелевой основе ПТ-19Н-01 тип №-Сг-В-81-С-АЬ, в состав которого были введены наночастицы целлюлозы (0,5... 1,5%).

Для проведения эксперимента были изготовлены 4 партии образцов из стали 20Х, которые в последующем подвергались исследуемым технологиям обработки.

Для исследования воздействия агрессивных сред на коррозионную стойкость деталей лесотранспортных машин были выбраны электролиты: 3% раствор ИаОН, 3% раствор уксусной кислоты, газоконденсатная смесь, морская и пресная вода. В связи с тем что среда оказывает влия-

ние на коррозионные процессы и износостойкость в случае реализации преимущественно деформационного процесса, нами проводились исследования влияния различных сред на контактную усталость роликов при фрикционном качении. Естественно, при этом нет полной аналогии между упругопластическим деформированием поверхности роликов при фрикционном качении и контактным циклическим воздействием абразивных частиц агрессивной среды.

Однако, вследствие того что разрушение материала в обоих случаях связано с образованием и развитием несовершенств в деформируемом объеме, его наводороживание должно оказывать одинаковое воздействие на износостойкость и коррозионную стойкость материала как при фрикционном качении, так и при деформационной изнашиваемости материала абразивными частицами смазочного вещества.

Исследуемая смесь (карбюризатор) для цементации стали содержала обработанную щелочью смесь лигнина и кека при следующем соотношении компонентов, % по массе: лигнин 60...85, кек 7... 15. Кек представляет собой углеродсодержащее вещество тяжелой нефти, который включает в себя каолин, окись кальция, двуокись титана. Лигнин является отходом деревообрабатывающей промышленности и состоит из собственно лигнина, полисахарида, фурфурола, остатков серной, соляной и органических кислот.

Технологический режим химико-термической обработки (рис. 5) заключается в цементации при температуре 900... 1080°С, закалке при температуре 850°С, последующем низком отпуске. В исследовании масло было заменено водным раствором, % по массе: моносульфидного натрия (МаШ) 2...5, боргидрида натрия (ИаВНО 0,4...0,74.

Г

исследхордюр.

I

от

Г

Рис. 5. Исследуемая закалочная среда после химико-термической обработки с новым составом карбюризатора

При использовании исследуемой жидкости не наблюдается выделения дыма, поверхность детали в результате химико-термической обработки имеет матово-серый цвет, следов окисления и обезуглероживания не наблюдается.

Одну партию образцов охлаждали в масле, другую - в исследуемой закалочной среде. После закалки образцы, закаленные в масле, имели твердость Н11С 48-50,- образцы, закаленные в исследуемой среде, имели твердость 50-53.

Данные эксперимента приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Изменение интенсивности износа стали в зависимости от состава охлаждающей среды

Марка стали, режим термообработки и охлаждающая среда Твердость после термообработки НЯС Наличие трещин Интенсивность изнашивания образцов, мг/100 ч Нагрузка, вызывающая задир, МПа

Ролик Начало изнашивания Задир

Сталь 20Х. Закалка в масле 48...50 нет 40,1 38,8 39,1

Сталь 20Х. Закалка, водный раствор МСЩ с добавками борогид-рита натрия 50...53 нет 28,9 26,0 27,2

Экспериментальные данные показывают, что наиболее интенсивно изнашиваются образцы, закаленные в масле. Во время закалки деталей лесных машин в исследуемой жидкости происходит поверхностное микролегирование. Это объясняется тем, что при охлаждении поверхности детали структура стали, состоящая из аустенита, который имеет точечную вакансию, способна растворить атом бора. В процессе закалки происходит диффузия бора в поверхностные слои металла в количестве 0,0025%, при этом бор образует карбиды бора ВС, которые повышают износостойкость материала.

Следующим этапом эксперимента является газотермическое напыление. Процесс нанесения покрытия происходит при помощи скоростной высокотемпературной струи, имеющей в своем составе частицы порошка, которые при ударе о металл остаются на его поверхности.

Таблица 2

Коррозионная стойкость стали в зависимости опт состава карбюризатора

Номер образца Вид химико-термической обработки, сталь 20Х Условия проведения опыта Время экспозиции, ч Масса образца, г Потеря массы, г Площадь поверхности образна, 10°, м2 Показатели кор эозии

до исследования после исследования скорость коррозии, г/(м2-ч) глубинный показатель ю-3, мм/год глубина разрушения металла Ю'\ мм

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 Классическая хим.-терм. обработка (древесный уголь 05 мм) Образец полностью в агрессивной среде 261 11,6250 11,5925 0,0325 1,8905 51,1643 57,3040 5,3483

2 и 261 12,0824 12,0554 0,0270 1,9930 47,3685 53,0527 4,2147

3 Классическая хим.-терм. обработка (Ва2С03) 261 11,2126 11,1818 0,0308 1,8603 49,2725 55,1882 5,1508

4 м « 261 13,1518 13,1191 0,0327 2,0449 48,0272 53,7905 5,0207

1 Исследуемая химико-термическая обработка Образец полностью в агрессивной среде 261 12,1568 12,1544 0,0024 1,9380 4,6461 5,2036 0,3773

2 к м 261 12,4135 12,4112 0,0023 1,9507 4,4588 4,9386 0,3620

3 N 261 11,6432 11,6408 0,0024 1,8482 4,9751 5,5721 0,4404

4 Н 261 11,9293 11,9264 0,0029 1,9210 4,4929 5,0321 0,4697

Для нанесения покрытия была использована газопламенная горелка (рис. 6). Источником тепла в такой горелке является ацетиленкислород-ное пламя, температура которого не превышает 3000°С.

Порошок, суспензия

Водяное ахлаждешг

Рис. 6. Схема нанесения газотермического покрытия

В процессе напыления были исследованы составы стандартных порошков, а также исследуемый состав порошка, в который включены наночастицы отходов целлюлозного производства (табл. 3).

Таблица 3

Порошковые сплавы на никелевой основе

Марка Химический состав, % Твердость

Сг В & Ре С А1 №

1 2 3 4 5 6 7 8 9

ПГ-12Н-01 8...14 1,7...2,3 1,2...ЗД 2,0...5,0 03...0,6 - осн. 35-44 же

ПГ-12Н-02 10...16 2...4 3...5 3...5 0,4...0,8 - осн. 39-50 НЯС

ПГ-12Н-03 12...18 2,5...4,5 3,5...5,5 3,5...5 0,5...1,5 - осн. 40-52 НЯС

ПТ-19Н-01 8...14 1,7...23 1,2...3,2 2Д..5.0 03...0,6 0,8... 13 осн. 28-40 НЯС

ПР-СРЗ 13,5... 16,5 2...2,8 2,5...3,5 5 0,4...0,7 - осн. 43-51 НЯС

Исследуемый порошок на основе ПТ-19Н-01 с добавкой наночастиц (0,5%...1,5%) 6...12 1,1...2,0 0,7...2,9 1,5...4,3 0,1...0,4 0,4...4,6 ост. 72 НИС

Проведенный эксперимент показал, что разрабатываемый материал имеет повышенную твердость за счет упрочняющей фазы наночастиц целлюлозы.

В пятой главе проведены экспериментальные производственные исследования взаимодействия поверхности металла после комплексной технологии обработки и восстановления.

Проведены экспериментальные исследования по химико-термической обработке, заключающиеся в цементации стали. Главной целью было изучить влияние агрессивной среды и процесса наводораживания на износостойкость и коррозионную стойкость деталей лесотранспорт-ных машин.

Для эксперимента были изготовлены ролики из стали 20Х, которые подвергали микролегированию поверхности при химико-термической обработке.

После чего образцы были исследованы на коррозионную стойкость и износостойкость. Исследования были проведены на специально сконструированной установке, позволяющей поддерживать агрессивную естественную внешнюю среду с включениями продуктов износа.

Кварцевый песок (фракции~70мкм) был выбран в качестве абразивной массы, который подвергли обработке для создания агрессивной среды 3% раствором уксусной кислоты, газоконденсатной смеси, морской и пресной воды.

В результате эксперимента было выяснено, что после четырех часов трения содержание водорода в поверхностном слое увеличилось в 2,8 раза у образцов, прошедших обычную цементацию и закалку в масле, однако ролики с микролегированием увеличили содержание водорода всего на 0,8%.

Для определения коррозионной стойкости образцы из стали 20Х, предварительно зачищенные на наждачном круге, обезжиренные ацетоном, взвешивали и подвешивали в сосуде (рис. 7) на нейлоновой нити таким образом, чтобы часть образцов была полностью погружена в сернокислую среду, а другая - находилась в газовой фазе на расстоянии 10...15 см от сернокислой среды.

Рис. 7. Ячейка для коррозионных испытаний: 1 - крышка с ниппельным клапаном; 2 — кронштейн для крепления образцов; 3 - ячейка; 4 - образцы стали 20Х, ХТО; 5 - образцы стали 20Х, ХТО, с микролегированием; б - уйат-спирит; 7 - сернокислая среда

В каждой серии опытов определяли скорость коррозии в агрессивной среде.

Исследуемые образцы при ХТО охлаждались при разной концентрации борогидрита натрия в жидкости. Введение уже относительно небольшого количества борогидрита натрия в охлаждающую жидкость (0,4%) замедляет коррозию стали более, чем в 2,5 раза. Увеличение концентрации до 1% значительно усиливает защитные свойства поверхностного слоя.

Однако надо отметить, что при повышении концентрации борогидрита натрия более 1%, на поверхности стали наблюдается отслоение упрочненного слоя.

Следовательно, наиболее оптимальной концентрацией борогидрита натрия следует считать концентрацию от 0,4 до 0,74% борогидрита натрия.

Следующим этапом исследований являлся вопрос изучения влияния фосфора и серы на процесс наводороживания. Фосфор, растворяясь в феррите при комнатных температурах, при низких температурах выделяется из феррита и образует при этом химическое соединение Ре3Р. Микротрещины, образованные при эксплуатации металла за счет разрушения химического соединения, играют при наводорожи-вании стали такую же роль, как наличие серы и дислокаций. Фосфор вызывает образование микротрещин, которые служат коллекторами для атомов водорода. Фосфиды, как и сульфиды, являются активаторами процесса абсорбции водорода и изменяют термодинамический потенциал металла. Исследуемые образцы после наводороживания и выдержки в агрессивной среде исследовали на коррозионную стойкость, используя гравиметрический метод испытаний.

Таблица 4

Результаты исследований коррозионной стойкости образцов после наводороживания

Наименование опыта, сталь 20Х Масса, г Разница Время экспозиции, ч Потеря веса 10"3, г/м2ч Скорость коррозии 10"3, мм/год

до после

До наводороживания 21,2343 21,2313 0,0030 18 91,5308 91,5430

22,0542 22,0492 0,0050 26 91,6059 102,2508

После наводороживания 21,7054 22,6948 0,0106 18 184,5915 204,8625

По результатам эксперимента можно сделать вывод, что образцы из стали 20Х после наводороживания и испытаний в агрессивной среде имеют менее высокую коррозионную стойкость по сравнению с образцами, предварительно охлажденными до минусовых температур, наводоро-женными и испытанными в агрессивной среде. Таким образом, экспериментально доказано, что водород способствует развитию коррозии.

Следующим этапом обработки образцов стало газотермическое напыление. Для исследования материала покрытия был выбран термо-реагирующий порошок на никелевой основе ПТ-19Н-01, в состав которого были введены наночастицы целлюлозы (0,5%... 1,5%).

Толщину наноструктурированного покрытия измеряли с помощью магнитного толщинометра МТУ-2М-4. Для оценки адгезионной прочности полимерного покрытия, в состав которого включены наночастицы отходов целлюлозного производства, был применен штифтовой метод оценки прочности сцепления. После того как покрытие уже сформировано и охлаждено до температуры 25°С, фланец-подложку со штифтом вынимали из корпуса и устанавливали в разрывную машину. Получив усилие отрыва штифта от подложки и разделив полученные значения силы на площадь торца штифта (12,56 мм2), тем самым получили величину адгезионной прочности покрытия.

Следующим этапом исследований является проверка износостойкости покрытий. На машине трения МТУ-01 проводились испытания на износ. Износ определяли гравиметрическим методом изменения веса испытываемых образцов с использованием аналитических весов BJIP с точностью до 0,0001 г. По методу Роквелла для оценки твердости покрытия были проведены испытания.

Для оценки состояния материала, подвергшегося воздействию коррозии, была разработана программа в Delphi 6.0 (рис. 8), которая позволяет рассчитать потерю массы металла на единицу поверхности, глубину коррозионного поражения, среднюю скорость коррозии, график зависимости средней скорости коррозии от времени экспозиции.

Рис. 8. Работа программы «Расчет средней скорости и глубинного показателя коррозии»

Программа расчета скорости и глубинного показателя коррозии позволяет анализировать состояние поверхности металла на основе замеров износа и коррозии деталей лесотранспортных машин.

Результаты исследований на износостойкость и коррозионную стойкость приведены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5

Результаты исследования комплексной технологии обработки и восстановления на износостойкость

Технология обработки Твердость Интенсивность изнашивания образцов, мг/100 ч Нагрузка, вызывающая задир, МПа

1 ролик 2 ролик 1 ролик 2 ролик

Напыление порошком ПТ-19Н-01 без термообработки 28...40 НЯСэ 40,1 20,8 39,5 19,06

Исследуемый порошок на основе ПТ-19Н-01 с добавкой наночастиц (0,5% 1,5%) 60... 70 же 38,95 19,01 35,67 17,78

Классическая термообработка, напыление порошком ПТ-19Н-01 30...45 НЯС 39,2 19,05 37,3 18,05

Исследуемая термообработка, напыление порошком, в состав которого включены наночастицы 72 ЖС 38,15 18,0 0 34,4 16,4

Таблица 6

Результаты исследования комплексной технологии обработки и восстановления на коррозионную стойкость

Технология обработки Масса, г Разница Время экспозиции, ч Потеря веса 10"3, г/м2 ч Скорость коррозии 10"3, мм/год

до после

Напыление порошком ПТ-19Н-01 без термообработки 22,0592 22,0486 0,0106 18 183,4597 201,8525

Исследуемый порошок на основе ПТ-19Н-01 с добавкой наночастац (0,5% 1,5%) 22,0592 22,0528 0,0064 18 85,7654 90,8765

Классическая термообработка, напыление порошком ПТ-19Н-01 22,0592 22,0506 0,0086 18 91,3452 102,1408

Исследуемая термообработка, напыление порошком, в состав которого включены наночастицы 22,0592 22,0577 0,0015 18 83,8765 91,0876

Экспериментальные исследования технологий обработки представлены в виде графиков на рисунке 9.

250 1

200

150

100

50

т

1В

8 Потеря массы I Скорость коррозии

12 3 4

Рис. 9. График потери веса и скорости коррозии: 1 - напыление порошком ПТ-19Н-01 без термообработки; 2 - исследуемый порошок

на основе ПТ-19Н-01 с добавкой наночастиц (0,5% 1,5%); 3 - классическая термообработка, напыление порошком ПТ-19Н-01; ¿-исследуемаятермообработка, напыление порошком, в состав которого включены наночастицы

Таким образом, исследуемая комплексная технология обработки повышает коррозионную стойкость и износостойкость в 3 раза по сравнению со стандартными технологиями.

В шестой главе обоснован экономический эффект предлагаемой технологии обработки и восстановления деталей лесотранспортных машин. Экономические расчеты производятся на основании изменений структуры технологического процесса, состоящего из химико-термической и термической обработки с последующим газотермическим напылением. Произведен расчет капитальных вложений.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований были сформулированы следующие основные научные выводы и рекомендации производству.

Научные выводы

1) Разработанная смесь (карбюризатор) для цементации, содержащая лигнин и кек, позволяет повысить коррозионную стойкость деталей в 1,5-2 раза.

2) Применение охлаждающей жидкости во время закалки с содержанием борогидрита натрия от 0,4% до 0,74 % повышает износостойкость в 1,5 раза.

3) Предложенный состав порошка, в который включены наночасти-цы целлюлозы от 0,5% до 1,5%, повышает твердость получаемого покрытия в 1,5-2 раза.

4) Зарегистрированная программа на ЭВМ (св-во № 2013610302) позволяет на основе замеров износа и коррозии деталей лесных машин анализировать состояние скорости и глубинного показателя коррозии.

5) Экспериментально доказано, что рациональными способами обработки деталей лесотранспортных машин являются химико-термический и термический с последующим газотермическим напылением.

6) Комплексная технология восстановления и обработки, включающая химико-термическую и термическую обработку с последующим газотермическим напылением, повышает коррозионную стойкость в 1,5 раза, а износостойкость деталей лесных машин в 3 раза.

7) Экспериментальные исследования показали, что комплексная технология восстановления не требует последующей механической обработки.

Станциям технического обслуживания лесотранспортных машин рекомендуются:

1) зарегистрированная программа на ЭВМ (св-во № 2013610302) расчета средней скорости и глубинного показателя коррозии;

2) разработанная смесь (карбюризатор) для цементации, содержащий лигнин и кек;

3) комплексная технология восстановления и обработки, включающая химико-термическую и термическую обработку с последующим газотермическим напылением.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России

1. Тимохова, О. М. Повышение коррозионной стойкости технологического оборудования и деталей машин [Текст] / О. М. Тимохова, Н. Р. Шоль, Г. Б. Коптяева // Научно-технический вестник Поволжья. -2011. - № 3. - С. 141-144. (0,19/0,13).

2. Тимохова, О. М. Исследование наноматериалов при поверхностном упрочнении деталей лесных машин [Текст] / О. М. Тимохова, Н. Р. Шоль // Система. Методика. Технологии. - 2012. - № 4 (6). - С. 29-31.(0,17/0,12).

Авторские свидетельства, дипломы, патенты, лицензии, информационные карты, алгоритмы, проекты

1. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ [Текст] : Программа расчета средней скорости и глубинного показателя коррозии / О. М. Тимохова, Н. Р. Шоль. - № 2013610302 от 09.01.2013: Роспатент, 2013.

В статьях, материалах конференций

3. Тимохова, О. М. Сравнение закаливающих способностей масляной ванны и горячей ванны с водным раствором монощелока натрия [Текст] / О. М. Тимохова, Г. Б. Коптяева // Сборник научных трудов: материалы научно-практической конференции (17-20 апреля 2008). -Ухта: УГТУ, 2008. - С. 105-107. (0,12/0,08).

4. Тимохова, О. М. Исследование коррозионной стойкости стали после термической обработки [Текст] / О. М. Тимохова // IX международная молодежная научная конференция "Севергеоэкотех-2008": материалы конференции (19-21 марта 2008 г., Ухта): в 3 ч. Ч. 1. - Ухта: УГТУ, 2008. - С. 254-256 (0,12).

5. Тимохова, О. М. Особенности протекания коррозии при минусовых температурах [Текст] / О. М. Тимохова // IX международная молодежная научная конференция "Севергеоэкотех-2008": материалы конференции (19-21 марта 2008 г., Ухта): в 3 ч. Ч. 1. - Ухта: УГТУ, 2008. -С. 256-258 (0,12).

6. Тимохова, О. М. Исследование восстановления деталей машин методами напыления и термической обработки [Текст] / О. М. Тимохова // Сборник научных трудов: материалы научно-технической конференции (13-15 апреля 2010 г.): в 3 ч. Ч. П / под ред. Н.Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2010. - С. 116-118 (0,12).

7. Тимохова, О. М. Процесс коррозии деталей машин в условиях агрессивной среды [Текст] / О. М. Тимохова, Н. Р. Шоль, Г. Б. Коптяева // XII международная молодежная научная конференция "Севергеоэко-тех-2011": материалы конференции (16-18 марта 2011 г., Ухта): в 5 ч. Ч. 5. - Ухта: УГТУ, 2011. - С. 96-99 (0,12/0,08).

8. Тимохова, О. М. Применение комплексной упрочняющей обработки при восстановлении деталей [Текст] / О. М. Тимохова, Н. Р. Шоль, Г. Б. Коптяева // Нефть и газ Западной Сибири: материалы международной научно-технической конференции, посвященной 55-летию Тюменского государственного нефтегазового университета. Т. 3 / под ред. О. Ф. Данилов. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. - С. 81-84 (0,12/0,09).

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д.212.115.02 или выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, подписанный и заверенный печатью учреждения, по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, дом 3, ПГТУ, ученому секретарю Рукомойникову К. П. Факс (8362)41-08-72.

Подписано в печать 27.05.2013. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 5091. Редакционно-издагельский центр ПГТУ 424006, Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17

УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

О ¿201 35^510

Тимохова Оксана Михайловна

ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ ЛЕСОТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Специальность 05.21.01 - «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор Н. Р. Шоль

Ухта-2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................................................................3

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 5

1.1. Изменение свойств металлов деталей машин под

действием агрессивной среды........................................................................................................................5

1.2. Анализ внутренних параметров, влияющих на процесс

коррозии..................................................................................................................................................................10

1.3. Механизм наводораживания металла............................................................................................32

1.4. Состояние водорода в металле............................................................................................36

1.5. Выводы 38

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЛЕСОТРАНСПОРТНЫХ МАШИН, ОБЪЕКТОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОРРОЗИИ..............................................................39

2.1. Классификация лесотранспортных машин..............................................................39

2.2. Классификация основных деталей лесотранспортных машин

42

низкотемпературной коррозии и влияние агрессивных сред................................^

2.3. Классификация показателей коррозии........................................................................62

2.4 Выводы......................................................................................................................................................64

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЕ

КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МЕТАЛЛА............................................................65

3.1. Химико-термическая обработка......................................................................................................................65

3.2. Оценка качества газотермических покрытий........................................................72

3.3. Процессы формирования ГТ покрытий..............................................................................73

3.4. «Напыленный слой - основной материал»..............................................................75

3.5. Адгезия......................................................................................................................................................77

3.6. Прочность соединения газотермических покрытий с основой..............79

3.7. Выводы......................................................................................................................................................80

4. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 87

4.1. Математическая модель получаемого покрытия................................................81

4.2. Методика исследования по химико-термической обработке..................86

4.3. Методика исследования по газотермическому напылению......................92

4.3. Выводы 94

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ

ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОВЕРХНОСТИ

МЕТАЛЛА ПОСЛЕ КОМПЛЕКСНОЙ УПРОЧНЯЮЩЕЙ

ОБРАБОТКИ........................................................................................................................................................................95

5.1. Экспериментальные исследования химико-термической

обработки..........................................................................................................................................................95

5.2. Нанесение газотермического покрытия..................................................................107

5.3. Выводы 123

6. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПРЕДЛАГАЕМОЙ

ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ

ДЕТАЛИ..............................................................................................................................................................124

6.1. Краткая характеристика технологического процесса..............................124

6.2. Расчет капитальных вложений......................................................................................126

6.3. Определение объема работ по напылению............................................................126

6.4. Определение текущих затрат..........................................................................................126

6.5. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования........................130

6.6. Определение показателей экономической эффективности....................131

6.7. Расчет срока окупаемости, капитальных вложений........................................131

6.8. Выводы......................................................................................................................................................134

Основные выводы и рекомендации..............................................................................135

Библиографический список....................................................................................................116

ПРИЛОЖЕНИЕ А........................................................................................................................155

ПРИЛОЖЕНИЕ Б........................................................................................................................156

ПРИЛОЖЕНИЕ В........................................................................................................................157

ПРИЛОЖЕНИЕ Г........................................................................................................................158

ПРИЛОЖЕНИЕ Д........................................................................................................................166

ПРИЛОЖЕНИЕ Е........................................................................................................................167

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж........................................................................................................................181

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. За период становления экономики нашей страны произошло резкое сокращение парка отечественных лесотранспортных машин. Обновление парка лесных машин сократилось с 10-12% до 0,7%. Более того, цены на запасные части для отечественных лесотранспортных машин возросли только с 2005 по 2010 годы более чем в 4 раза. Анализ вышедших из строя деталей показывает, что отказы и замены деталей у большинства лесотранспортных машин обусловлены такими закономерностями, как изнашивание, усталость, коррозия [1, 2, 3].

В настоящее время объем ремонта лесотранспортных машин по сравнению с периодом 1995-2002 гг. уменьшился в 10...30 раз, ремонт двигателей - в 6... 14 раз [1].

Вместе с тем повышение стоимости новых лесотранспортных машин, увеличение доли изношенной техники в лесном хозяйстве объективно требует расширения объемов восстановления с использованием современных и эффективных ресурсосберегающих технологий восстановления и упрочнения деталей лесотранспортных машин.

Основными объектами восстановления являются детали отечественных лесных автомобилей, тракторов, а последние пять-десять лет все шире применяется восстановление деталей зарубежной техники. К этим деталям относятся коленчатые валы автомобилей и автотракторных двигателей, компрессоров, насосов; роторы турбокомпрессоров; тормозные кулаки, полуоси, распределительные валы, валы трансмиссий, а также ступицы, золотники, плунжеры, шпиндели, валы и оси различного технологического оборудования и многие другие детали.

Использование восстановленных деталей при ремонте является серьезным фактором снижения эксплуатационных расходов автопарка. Уже давно известно, что восстановление и ремонт изношенных деталей будет экономически выгоднее, чем изготовление новых (40% цены от новых). Сокращается число

производственных операций примерно в 5...8 раз по отношению к изготовлению новых.

Опыт эксплуатации деталей лесотранспортных машин, контактирующих с агрессивными средами, содержащими примеси сероводорода, углеводородных соединений, показывает, что если не защищать наиболее ответственные детали конструкций специальными средствами, либо не применять материалы специального химического состава [1], то в результате возникновения процессов коррозии произойдет коррозионно-механическое разрушение конструкции. Многие узлы и детали лесных машин, работающие в агрессивных средах (крепежные детали, детали торцевых уплотнений, штоки насосов, клапаны, детали запорной арматуры, сварные соединения и др.) быстро выходят из строя из-за коррозии металла, снижения износостойкости, се-роводородно-коррозионного растрескивания (СКР) и других видов отказов, связанных с процессами коррозии металла.

Защита от коррозии деталей и узлов лесотранспортных машин является одним из важнейших способов продления их безотказной работы, так как известно, что вследствие коррозии износа теряется большое количество металла, на восполнение которого в машиностроении расходуется до 10% ежегодно производимого металла.

Цель работы - повышение коррозионной стойкости, долговечности и износостойкости деталей лесотранспортных машин путем комплексной технологии восстановления.

Задачи исследования.

1. Изучить основные причины износа деталей лесных машин в условиях эксплуатации.

2. Оценить возможности метода химико-термической обработки для повышения коррозионной стойкости деталей.

3. Предложить и внедрить новый состав порошкового покрытия на основе никелевых порошков для восстановления и повышения надежности деталей лесных машин.

Объектом исследования являются детали лесных машин, которые в процессе эксплуатации наиболее подвержены коррозионному износу.

Предметом исследования являются физико-механические свойства взаимодействия поверхности покрытия деталей машин с агрессивной средой.

Методы исследований. В основу теоретических и практических методов исследования положены научные положения химико-термической обработки деталей машин, диффузионных процессов внедрения углерода из разработанного карбюризатора и натурного эксперимента. В ходе экспериментальных исследований определены параметры цементации и газотермического напыления деталей лесных машин и их структурные изменения с использованием теории планирования экспериментов.

Научная новизна работы:

- разработан состав смеси (карбюризатора) для цементации, отличающийся содержанием лигнина и кека и охлаждающая жидкость для закалки, отличающаяся оптимальным содержанием борогидрита натрия, что повышает коррозионную стойкость и износостойкость деталей лесотранспортных машин.

- предложен состав порошка для газотермического напыления, отличающийся содержанием в нем наночастиц целлюлозы, что повышает физико-механические свойства деталей.

- получена математическая зависимость твердости покрытия от количества борогидрита натрия и наночастиц целлюлозы и зарегистрирована программа на ЭВМ для расчета средней скорости и глубинного показателя коррозии (св-во № 2013610302).

- разработана комплексная технология восстановления деталей лесотранспортных машин, отличающаяся объединением двух дополненных технологий, которая позволяет повысить их коррозионную стойкость.

Практическая значимость диссертационной работы и результаты внедрения заключается в том, что разработана комплексная технология восстановления и обработки деталей лесотранспортных машин на примере ко-

ленчатого вала, обеспечивающая при его внедрении в производство повышение ресурса в 1,5-2 раза по сравнению с базовым вариантом. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании деталей лесных машин на машиностроительных предприятиях.

Основные положения, выносимые на защиту:

- состав смеси (карбюризатора) для цементации с содержанием лигнина и кека и закалочная среда с борогидритом натрия, повышающие коррозионную стойкость деталей лесотранспортных машин.

- состав порошка с содержанием в нем наночастиц целлюлозы для газотермического напыления, повышающий физико-механические свойства деталей.

- математическая модель твердости получаемого покрытия и зарегистрированная программа на ЭВМ, позволяющая на основе замеров износа и коррозии деталей лесных машин анализировать состояние скорости и глубинного показателя коррозии.

- комплексная технология восстановления деталей лесотранспортных машин, обеспечивающая повышение коррозионной стойкости деталей лесотранспортных машин.

Достоверность результатов и основных выводов, сформулированных в диссертации, подтверждены использованием в разработках обоснованных методов и апробацией полученных результатов.

Достоверность и полнота результатов обеспечивается и подтверждается проведенными экспериментами, их практической реализацией на реальных объектах и внедрением разработанной технологии восстановления на ООО «АТС-2», ООО «Ремонтник» и в учебный процесс, что подтверждено соответствующими актами.

Личное участие автора в получении результатов. Диссертация является результатом продолжительных исследований, выполненных лично автором. Все работы по сбору экспериментального материала, проведению на-

турных экспериментов на предприятиях Республики Коми и обобщению результатов исследований произведены автором.

Апробация работы. Основные положения и выводы диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня» (Санкт-Петербург, Плазмацентр, 2010); международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск, 2010); международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех» (Ухта, 2009, 2010); международной научно-практической конференции «Научно-технический вестник Поволжья» (Казань, 2011);

научно-технической конференции преподавателей и сотрудников УГТУ (Ухта, 2009, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 научных статей (2,29 п. л.), авторский вклад - 78% в том числе 2 работы в изданиях рекомендованных, ВАК РФ (0,22 п. л.), авторский вклад - 70%, получено свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, авторский вклад - 100%.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, общих выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 179 наименования. Объем работы составляет 148 страниц машинописного текста, в том числе 135 страниц основного текста, 42 рисунка, 9 таблиц.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Эксплуатация современных лесных машин в наше время производится в различных климатических условиях. В районах Республики Коми лесные машины работают в климатических условиях, где температура достигает порою -45°С, что способствует увеличению скорости коррозионного износа и отказа в 1,5...2 раза.

Следовательно, имеется необходимость учета влияния на долговечность деталей машин при их проектировании и производстве. Чаще всего рассматривают такие факторы влияния, как климатические условия, влажность, температурный режим, высокое давление, наличие песка, пыли и др. (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Условия работы харвестера Уа1ше1

Для машин лесного комплекса наиболее разрушительными являются самопроизвольные структурные и химические превращения в материале деталей (старение материала), деформация и химические разрушения, коррозия, усталостные повреждения, изнашивание.

Детали машин подвержены в эксплуатации следующим видам напряжений: растяжению, сжатию, изгибу, кручению и сложным напряжениям, представляющим собой различные сочетания простых видов. Пластические деформации могут привести к снижению работоспособности или даже выходу из строя деталей, так как при напряжениях в металле, превышающих предел текучести, возникает ползучесть металла, изнашивание.

Срок службы лесозаготовительной техники при ее эксплуатации зависит от природно-производственных факторов. Природные условия объективно предопределяют нагрузочные и скоростные режимы работы машин. Как показано В. И. Егоровым [58], динамическая нагруженность машин существенно зависит от регионирования техники.

Основные климатические характеристики, по которым проводится типизация лесозаготовительных районов: температура воздуха, осадки, ветер, снежный покров. Влияние низких температур на технологическое оборудование лесозаготовительных машин исследовано в работе Г. М Анисимова, где показано, что с понижением температуры до -40°С в узлах трения коэффициент трения повышается в 2 раза и более [7, 8].

Парк лесотранспортных машин расположен в зоне холодного климата (78%), Крайнего Севера (6%), центральной зоне с умеренным климатом (12%), горных районах (2%) и южной зоне (2%). Лесозаготовительные районы страны имеют различные сочетания удельных весов мелкого, среднего и крупного леса; расположены в равнинной, холмистой, горной местности; имеют грунты с различной несущей и изнашивающей способностью; существенно различаются по климату, степени концентрации производства, развитию дорожной сети. Таким образом, в лесозаготовительной промышленно-

сти, как ни в какой другой отрасли народного хозяйства, велика роль при-родно-производственных условий эксплуатации техники.

Машины лесного комплекса относятся к технике, которая преимущественно эксплуатируется в зимнее время. Условия эксплуатации характеризуются высокой влажностью, запыленностью, резкими перепадами температур и т. д. Все эти факторы способствуют разрушению поверхностей деталей и их защитных покрытий, развитию коррозии, которая является наиболее распространенным и опасным фактором разрушения.

Большинство деталей машин во время эксплуатации не подвергается постоянному увлажнению, однако периодические изменения влажности воздуха влекут за собой изменения свойств материала. И, как следствие этого, после череды увлажнений и высыханий появляются необратимые изменени�