автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение надежности дизелей при использовании биметаллических деталей, восстановленных диффузионной металлизацией

МОСЖЖлР« ОРЖ1А. ¿Г^ОВОГО/ЛРЛС1ЮГО ЗНЛЖШ 1'НСТКТУТ ишнеров сгжьскохозяИствйшого ПРОИЗВОДСТВ ■ . ■ ШЕШ,в.П.ГОРЯЧШЯА\

; .■''■'.'.•;••' ■ '.■Па правах рукописи

КАШ 'Али Джасим ■

повыпЕшш нлдеатк деззк?Л пи; - шюдюошши

Ш;ЕТАЛЛИЧБС;«Х ДЕТЛлЙ 1, ВОССТАКОМЗиКД

Специальность 05.23.03,- окоцлуатацкя, воостаповлонпо

,11 Г.Й1ЛОНТ СОДЪСКОХОЗЯЛС'ЛНОННО"!'

техники ,

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук ■.

Москва 1952

Работа выполнена на кафедре ремонта и надежности машин Московского' ордена Трудового Красного Знамени институт инжэн ров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкина.

' Научный руководитель - кандидат технических наук, профе

Ачкасов К.А.

Научный.консультант - кандидат технических наук, доцзн

Еогачев Б.А.

•'Официальные, оппоненты-доктор'технических наук, процесс

Потапов Г.К.,

; .':■'.■ ; ' . кандидат технических наук, с.н.с

.. .'.•.'.".'•■:■ ; ■ Голубев И.Г. ' "

•'Ведущая организация - Министерство сельского хозяйства

и продовольствия республики - Татарстан

Защита состоится " 9 " ноября_1992 г. в 15 часов н

заседании специализированного Ученого Совета К 123.12.03 Московского ордена Трудового Красного Знамени института кнже неров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкина

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институт

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные го боной печатью, просим направлять'до адресу: 127550, Москва, К-55Э, .ул.Тимирязевская, д.58,. ШШ1, Ученый Совет.

Автореферат разосл'ан'" У " У_7~/Я 15 52 г.

. / 5

Учений секретарь .■■■ ; • ' ■ • специализированного Совета . кандидат экономических наук, .,.".

доцент '^Яска ^ В.И.Оскко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА' РАБОТЫ

Актуальность тем». Достижение высокой надежности машин представляет собой важную научно-техническую к экономическую задачу.

Современное машиностроение требует обеспечения работоспособг ности узлов трения на уровне рабочих параметров машин, аппаратов и приборов, работающих в широком диапазоне температур, с высокими скоростями и давлениями, в различных условиях окружающей среды, при жестких требованиях к снижению трудоемкости и.материалоемкости их изготовления.

• Одним из ответственных элементов, лимитирующих ресурс и надежность дизелей, является соединение "поршневой палец-втулка верхней головки шатуна". Биметаллические втулки ворхней головки шатунов и другие подшипниковые втулки, при поставке двигателей на кап/тальншЛ-'ромоцт, выпрессовываются н отправляются в утиль. При этом максимальный износ биметаллических втулок верхней головки шатуна но превышает 0,15 мм.

До настоящих исследований работ по восстановлению и упрочнению изношенных биметаллических втулок не проводилось.

Актуальность темы отражена в поставленной перед ремонтным производством задано по повышению надежности двигателей и экономии дефицитных материалов. Указанная задача может быть-решена минимизацией абразивной формы изнашивания, что достигается упрочнением при восстановлении деталей диффузионной металлизацией.

Применяемый мотод должен обеспечить толщину наращиваемого слоя, достаточную для компенсации совокупного износа втулки и припусков на ее последующую механическую обработку.

Существующие способы восстановления подшипников сколь'кения малоэффективны и но отвечают продълвляомшл' к-ним требованиям. . 3 связи с этим вопрос повышения их долговечности при ремонте остается'актуальным. ; ■

В настоящей работе эта задача решена разработкой технологических процессов газофазного диффузионного, насыщения и комбинированного метода восстановления. '

Цель работы. Исследование возможностей и разработка технологии восстановления и упрочнения биметаллических втулок с. применением диффузионной металлизации.

Объект иоолологаний. Киметаяличоскив втулки вирхних головок шатунов дизолой 1ЭД-14, С1Д-60, СЗД-ТЭ и на модификаций.

Об);;ая ьуутоЛ'Жп кослодопла.тй. Вштаог пиилт стазов детален шатунво-поршовой группы, изучокко ха^кго]« и механизма изнашивания бкиоташгчоскьх втулок статпетпчоокнми методами с обработкой полученной информации на ЭЕЛ; анализ существующих способов восстановления бронзовых втулок и обоснованно продлагаоглого способа восстинишшшш п упрочнения бкмит.-ишпккжих втулок; теоретическое обосновании возможности восстановления л упрочнения поверхностей ьтулок; разработку новых епиооба и состава порошковой смесп для .ди-Цузионной мотаилиоации; иослчдонанио и оптимизацию ре:шлои 'дкЭДузвошюЙ металлизации в порошках методом математического планирования окштерп.мопта, с обрпботкиЛ полученных данных на ЭКЛкоашдоъат:*) £;:зкко-ко»ышчоских, тихшшшшооких и экс— ллуатацгошшх свойств восстановленных дит.члоИ; разработку тохио-логнческого процесса восстановления и ого ччшшко-окономичоокую оценку.

Научная новизна. Впервые для вооотаноппония работоспособности и упрочнения биметаллических подшипниковых втулок разработаны, ксслодов'щы пршевены шгодн диффузионного насшцонкя и ко:лбн!п;ро1!.чнни!:, нклзичаюакй иродаирктильнуы [>аидачу. 1'азработан новиГ: способ г. состав насыщающей смеси (положительное решение по заявке !' 4?527Сб/02).позволяющие одновременно восстанавливать наружную и шг/троннгао поверхности биметаллических втулок. Разра-•Сотан иошЛ сиитсш. иисвдавдоЗ с:.:лси (полокиголыгае рощонве по заявке •> '1'>33?1'.П/12), позлюлякл;';;^ кнтопскфкцкровать процесс восста-иоваленкя внутренне-л поверхности биметаллических втулок.

П'лтктичоская ценность работы. Разработаны новые технологии восстановления и упрочнения изношенных биметаллических втулок.

Реализация розул' татов исследований. Газработанный технологически;: процесс еосстанозления и унрочнонкя биметаллических под-сшпаикових втулок дизелей С14Д-14 к СМД-ОЭ принят к внедрению Элистинским ремонтным заводом.

Апообация работы. Основные' результаты исследовании доложены, обсукдены и одобрены на:

- научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников п аспирантов Московского ордена Трудового -Красного Знамени института, шщонеров сельскохозяйственного производства; имени В.Л.Горячкина в 1989-1992 г.г.; .

- научной конференции Всесоюзного "Знак почета" сельскохо-шйствепного института заочного образования (27-28 февраля 1992е).

Публикации. Осиопшю полоконгл диссертации опубликованы в грох статьях и подучены два грлоязтельнгк решения на изобретения.

Структура и обтпм ряботп. Диссертация состоит из введения, шти глав, общих выводов, списка использованных литературных источников и приложений. Изложена на 22В страницах машинописного Л'кета, содержит'60 рисунков, 14 таблиц, библиографию из 134 на-щоиогаиий и 7 прялоагоний.

СОДВГССЛШ;Е РАБОТА

I. Состояние тощюоп и задачи исследования '

Надежная работа двигателя во многом зависит от работы ша-'унпо-поршневой групп». Требования к эти/, деталям по мере совер-юнотшиашш двигателей, сопрозоадавдегося ростом нагрузок, вос-¡ринимаомих подшипниками, и увеличением частоты вращения колен-гатого вала двигателя, постоянно возрастают. Поэтому применявши-¡ся ранее подшипниковые материалы все чаще оказываются непрпгод-

при создании новых машин с высокими рабочими, п аргале трамп.

Одним из перспективных направленни решения этой задачи 'является применение биметаллических подшипников сколыкоппя. Исполь-ованио таких подшипников, как показали наши исследования, позво-:пло снизить'средний износ втулок верхней головки шатунов дизелей ЦД-6Э со 137 до '94 икы. Одновременно сократился расход дефицитов броизи.

В настоящее время самим распространенны:.: способом ремонта ерхной головки шатунов является замена изношенной втулки новой, .асокая стоимость изготовления втулки делает атот способ крайне о экономичным.

Разработке современных способов восстановления бронзовых одлипникових втулок поемщени работы И.Т.Корояькоьа, Н.Г.Вави-оиского, А.Г.ыудроиой, Б.П.Орлова, Ю.Ш.Джолабова и др. ученых.-днако, ни один из них но глоиот бить использован для восстанов-еиия бимотгишических подшипников.

Исходя из изложенного, в настоящей работе поставлены слоду-щке задачи:

- теоретически обосновать необходимую величину приращения шошпос размеров изношенных деталей;

- обосновать возможность применения диффузионной моталлиза-

ции для восстановления и упрочнения биметаллических втулок;

- разработать порошковый состав для восстановления биметаллических доталоП дв'М:узконяой мотал ¡птцяоК;

- оптимизировать режлмы диффузионного насыщения биметаллических втулок;

- исследовать физико-механическио свойства полученных покрытий;

- изучит?, микроструктуру и фазовый состав диффузионных слоов

- исследовать работоспособность восстановленных биметаллических втулок;

. - разработать рекомендации по восстановлению биметаллических деталей с применением диффузионной металлизации;

- дать толнкко-экономкческую оценку способов восстановления.

2. Тпо'-п,1'нчог:коо обоснованно возможности тооуанончоннн бите-упл1пд.:сккх поджпникоп скольжения комплексным диффузионным покьытпем

Характерны:,№ дефектами втулок верхней голошеи шатуна являются износи ее наружной и внутренней поверхностей, причем последний имеет неравномерный характер. Наружный дипмотр втулки монет быть восстановлен диффузионной металлизацией пли раздачей, а внутренний - диффузионной металлизацией.

В первом случае необходимо разработать состав наоллиающей смеси, позволяющий одновременно получать диффузионные слои па ста ли и на бронзе.

Во втором случае требуется определить граничные условия раздачи биметаллических втулок, поскольку механические'характеристики стали и бронзы существенно отличаются.

В обоих случаях нужно определить требуемые приращения размо-' ров наружной и внутренней поверхностей втулок.

Для первого случая приращение наружной поверхности втулки (на сторону) должно быть достаточны:'.! для компенсации износа

¿ , потери натяга при випрессовке и учитывать необходимый припуск на механическую обработку ^ ,

К- -Чг1- , ">

Приращение внутренней поверхности сЬ, с учетом неравномерности износа к уменьшения внутреннего диаметра втулки поело оо запрессовки в головку шатуна Д /

= ; ... :

Для второго случал, счит.'Ш стальную основу .и бронзовый слой носительно их радиусоп тонкостенными (рис.1) и обозначая нор-льные напряжения в них через <э с й б1 из условия равнове-я получено: я с тали

^н^р-г-бс-н-Ьс-и» г&н-и: ^ » (3)

я бронзы

Н^гг

(4)

куда

¿с - ¿с//?с , (5)

? Ъ+^Б-Ьё /Я* , (3)

э Й0 и В^ - средние радиусы стальной и бронзовой частей втулки;

<р. - налряжошю снятия антифрикционного слоя; у - напряженно дга;эду бронзовым слоем'.и стальной основой

Остаточная деформация биметаллической втулки

5СТ-.

Малый элемент кольца (обозначения в токеги)

После соответствующих преобразований и с учетом того, что численное значение приращения .внутреннего разбора птулкп с достаточной для практики ■ точностью мокно принять равнш приращению наружного диаметра при раздачо а ^. Зто допущение справедливо, поскольку в соответствии с формулой (6) при раздаче смятие бронзового слоя но должно

происходить. Тогда приращение наружного диаметра втулки

. ■ («

а внутреннего

где Лс/^- увеличение внутреннего размера втулки в процессе раздачи' | ! Таким образом, уравнения (I), (2), (о), (Э) позволяют рассчитать необходимые увеличения размеров биметаллических втулок при их восстановлении.

Оставшийся после механической обработки антифрикционный слой должен быть достаточным по толщине и обладать необходимыми трибо-техническкли свойствами.

Для выявления основных факторов, влияющих на интенсивность изнашивания втулки, был рассмотрен узел трения "биметаллическая втулка-палец".

Анализом литературных источников установлено, что в зависимости от вида контакта а соединении "втулка-лалец" интенсивность изнашивания мо;хет бить представлена в следующем виде:-для соприкосновения

Шм А-и ¿ц

•3-к{1-Ки-р г**. Е г»^ . д г**/. Ш*\ ^ (10)

для упругого контакта

tu 2t*(5№) ±U 2-tj t

, ш.)

для приработанной поверхности

2tf tr( ■/.

i , jr s , , r, r 2 ^ г -l { к-ы\ ч

-¿-ktyP-E • I,, '-JT/rl — ) , (12)

где К - коэффициент, характеризующий напряженное состояний на контакте;

ч;!Сл0Ей-* мнокктсль, зависящий от параметров Ъу и ^ ; KtJ- поправочный коэффициент; tу - параметр кривой фрикционной усталости; \) - параметр опорной кривой;

Л - коэффициент перекрытия) Н - высота волны;

- радиус волны; f - молекулярная составляющая коэффициента трения;

Е - модуль упругости;

& - комплексная характеристика шероховатости; S>0 - разрушающее напряжение;

<£~0 - сдвиговое сопротивление при экстраполяции нормального

давления к пулю Приведенные расчотныо зависимости (13), (II), (12) позволяют проследить влияние различных факторов на интенсивность изнашивания соединения "втулка-палец". Одним из основных факторов, влияющих на износ, являются прочностные свойства материала ( t у)• Увеличение абсолютных значений этих характеристик всегда положительно влияет па износостойкость: чем больше . <э 0, тем прочнее мат^-пал при однократном разрыве, и чем больше t , тем больше циклов требуется для отделения частиц износа.

Прогнозирование структуры и свойств поверхностных слоев на металлах при диффузионном насыщении двумя и более элементами до настоящего времени но осуществлялось.

В нашем случае задача прогнозирования усложняется еще и тем, что насыщению подноргаются два разных материала.

Наиболее подходящим элементом, которш может насыщать и сталь, и бронзу является цинк. Однако, диффузионное цинкование способствует охрупчпванию новорхностнох'о слоя и образует приращения недостаточной толщины.

Улучшить положенно позволяет введение в' смось меди', с ива и хрома. ' .

Оптимальные температуры насыщения стали и бронзы но совпадают, поэтому процесс целесообразно проводить сгуиричато'. '

При этом можно Предположить лротоканпо''Следующих реакций:

iCr + 2Z»Ce +20г Сг01г + 2пр + 0'г0ь , (13)

7"* °+

СггОъ+2?п -—•«- : +1Сг-аго (14)

сгсег+гсц т'+с" ^гсисег*с^У0 ;;■■ . с5)

Т\ Ре

ЗСг CiZFz —-/^—2FeC* Сг«,го , . (16)

в

В соответствии с кинетикой процесса схима образования комплексного дивизионного покрытия па основе цинка показана на

1 расемотреишт пи-ше механизм образов; ния комплексных диффузионных слоев на основе цинка использован при восстановлении бимоталлическ] втулок верхней голо] ки шатунов методом многокомпонентного цинкования с получением требуемых трибе технических и физике механических свойсп и обеспечением досп точного приращения ' линейных размеров т

Д„- зона- с небольшим содерясанием включений обоих поверхностях.

хрома и обогащенная дкшеогл; &!- зона твердого раствора цинка в меди; л - зона сложных кнтерметаляпческих соединений цинка, мед;;, хрома и олова; ¿- зона, обогащенная атомшли цинка и.хрома

3. Программа и методика окоперлыпнта >гыщх ксслодон'шнй

Для диффузионного насыщения деталей 1'азофазпыгл контактным способом применялась электропечь сопротивления периодического действия ОНО-4. ь.2,5ДЗ-И1 с автоматическим регулированием температуры (±10 °С). Исследованию подвергались как сами биметаллические втулки, бывшие в эксплуатации, так и образцы, вырезанные в них. Диффузионная металлизация проводилась в контейнерах из жаростойкой стали. В качестве компонентов насыщающей смеси применялись поролки цинка ПЦ-4 ГОСТ 12001-73, меди 1Ш0-Х ЮСТ 4000-75, олова П0-Э ГОСТ 9723-73, хрома' Х97 ГОСТ 5925-79, кромпия КР-1 ГОСТ 2169-09, хлористого цинка С£г ГОСТ 4520-70 и оксида алюминия А12О3 ГОСТ 8136-76. Оптимизация состава и режимов диффузионного насыщения проводилась методами математического планирования эксперимента (матрица

Рис.2. расположение основных зон:

дч- реакционное пространство; д2- зона твердоого раствора ципка в -железо;

Д,- зона, обох'ащенная атомами цинка,

Оценка качества покрытий включала в себя: визуальный осмотр, проверку общей толщины диффузионных слоев и изменение линойных размеров образцов; контроль прочности соединения бронзы со стальной основой, хрупкости диффузионного слоя; износостойкости соединения "поршневой палец-втулка"; поверхностной твердости, масло-емкости.

Металлографические исследования деталей к образцов проводили на микрошлифах с помощью металлографического микроскопа Г,211.1-8 и йП.1-9 и мпкротвердомера ШТ-ЗМ. Фазовый состав покрытий изучали на рентгеновском дифрактометре " Я ¡д. ока ".

Для измерения диаметра деталей до и после диффузионного насыщения применяли индикаторный нутромер повышенной точности модели ЮЗ ГОСТ 9244-75 с ценой деления а,001 мл, рычачшую скобу СР 25-75-0,002 ГОСТ 11098-75 с ценой деления 0,002 мм. Для определения сплошности внешней зоны диффузионного слоя использовали травители, содержащие 5 г РеС€2. 30 мл ПС£, 100 мл Но0 и 100 мл VIIиОН, 40 мл Но0о, 100 мл Но0.

Твердость замерялась на твердо.моро ТСК-ЬМ по ГОЛ 22975-78 при нагрузке 147 Н, а микротвордость - на микротвердомере ПМТ-ЗМ по ГОСТ 9450-76 при нагрузке 0,98 Н.

Хрупкость.диффузионных покрытий определяли на приборе ПмТ-ЗМ, посредством вдавливания алмазной пнрамвды при нагрузках 0,28...2,9 Н.

Прочность соединения бронзы со стальной основой поело диффузионной металлизации определялась на испытатолыюй машине УШ-50.

Сравнительную оценку износостойкости еоедппопич проводили на машине трения С1.Щ-2 по схеме "диск-колодка". Износ опродоляли весовым методом по потере массы диска и колодки взвешиванием на аналитических весах ВЛЛ-200 с точностью до 0,3001 1' П)СТ 19491-74.

Эксплуатационные испытания двигателей с восстановленными биметаллическими втулками верхней головки шатунов проводили па транспортных и сельскохозяйственных работах в условиях .Москвы и Московской областп.

Статистическую информацию обрабатывали методами теории вероятностей в математической статистики с использованием ОК.!.

Экономическую эффективность предлагаемых мероприятии расчитывали в соответствии с рекомендациями кпфодри "Укинш.чпса п ирга-низация сельскохозяйственного производства" ШЙ'СП имени Л.И.Горячки на.

м-

• 4. Результаты эконорпмгчтиьнжс исследований

На основании теоретических предпосылок, для получения пр; рлшенкя как на стальной, так и на бронзовой частях биметаллам« кой втулки разработан многокомпонентный состав для диффузионш насыщения (положительное решение Госкошзобротений по заявке Л 4i)52766/02). •

Осноппга насыщающим компонентом для стали и бронзы зыбра; цинк. Экспериментально установлено, что введение в смес£ до 3' цинка способствует увеличению приращения размеров на стати.

Вследствие того, что толщина бронзы на втулке относителы мала, для устранения охрупчквания диффузионного слоя в смесь ) бавлоно до 13'i меди..-'. .

. Введение, в/смесь хрома улучшает триботехнические свойств; антифрикционного слбя. В качестве инертной добавки, предотвра! ыщей споканво'скрои, использован оксид алюминия.

Исследования влияния различных активаторов на процесс дис фузионной металлизации.показали,.что наилучшие результаты дао: применение I...3, ¡1. Sn ££г .

Процесс проводился ступенчато-при температурах 483...520 и 683...721 ÖC. Диаграммы;для определения приращения наружное ( д S> ) и внутреннего ( Д d).диаметров втулки показаны на ри< и 4. Видно, что данный'-процесс-позволяет получить приращения i стали до 0,165' ш,' а на бронзе до.0,730 ш, что вполне достат( но (с учетомпоследующей моханпческой обработки) да восстано; лония практически,всех втулок,'поступающих_в ромфонд.

Другим теоретики обоснованным с: собом восстановле; бшетачлпческпх в1 'лон является их р. дача с последующе диффузионной мета, зацией бронзы.

Предварительны: исследования с оп мпзацпей состава

дре„. • ., ' ре::п:мов процесса

Рис'.З. Диаграмма .для определения- прира-?'... :'■ долили получить с. щонкя линейнйх размеров (42>) -втулки' Дую-; гс уравчоккя

юссил:

1вличкна приращения линейных размеров

= 3,429+3,127'1Х1+0,1Ь32Х2+а,32'ИЗХ3-ьЗ,04а75Х.1 '<5шая толщина диффузионного слоя

Уо = 0,610+0, 1767Хт+0,271Хо+0,045Хо+0.0550Х ,+0,0251ХГ,

л ^ о 4 О

■вердость диффузионного слоя

У3 ^ 43,58+0,03X2+0,3275Х2+0, ОП6Х3+О ,020Х4+0 ,0X81XV

да Хд- температура насыщения, °С; Х^- время выдержки, ч; содержание компонентов %, масс.: Ху- цинк; Х4- медь; Х^- олово;

кремний; Хг,- хлористый цинк Уравнения регрессии имеют удовлетворительную сходит¡есть с кспернментальнымп данными.

Таким образом, оптимальны;.! является состав смеси, оодоргка-;ей следующие компоненты, масс. %\ цинк - 30, медь - 20, К}пмппй-, олово - 6, хлорпсткй цинк - 3, оксид алюминия - 37 (положи-ельное решение ГоскомизобротоннП но заявке И 4040710/02).

Пзлнкчшо линейных размеров втулок происходит наиболее интенсивно п первые той часа нроцпооа па-опиюпич (рио.Ок Тпорцость антпфрикци-онного слоя (бронза) ■ поело диффузионного насыщения 45...52 Н!{л/Л5 против исходной 42.. .43 ПНл/" Ю.

Мпкротнордмгп. ,диффузионного слоя на бронзе поело цм(Нлцо-ния повышается п

дрем? Ьидержки, к

'ес.4. Диаграмма для определения приращения линенных размеров (лс/) втулки

*.о

"о 08 «1

06

о.<<

02

£

= 750 'С и ■ 7.00 'С

¿,»650*Г

—--,---

... , 1±

■ 1 Время

быдержки . X л

Рио.Ь. Зависимость приращения линейных размеров ьтулки (на диаметр) от реюшов. насыщения

1,7...2,0 раза (рис.6). Меэду' показателями . микротвердости и хрупкости по глубине диффузионного слоя наблюдается удовлетворительная корреляция.Металлографические исследования подтвердили, что формирование диффузионного слоя обусловлено диффузией компонентов насыщающих смесей в основной металл.

Результаты рентге-ноструктурного разового анализа свидетельствуют о том, что при многокомпонентном насыщении в предлагаемой смеси на стальной поверхности образуется диффузионный слой, состоящий из инторметал-лических соединений и включений -твердого раствора хрома в колозе.

На поверхности образуются богатые цинком фазы Ге?«^^.

Ре?/*тп' Ре?/7г,. По мехи /

ре перемещения в глубь детали количество цинка уменьшается, вследствие чего формируются более бедные цинком фазы. Так, па глубине 83 мкы отсутствуют РеН/7£д, Редё^тд' РеНиг, , а остается только 2/7 л . 11]:»: лячьтъЪйл лро.цв:л::е;п;н в глубь д.^фуиикпки'о «поя

0.8

1,4 Л£,им

Рис.6. Распределение кикротвердоети по гдуоппе диффузионного слоя на оронзо 0,5-0,15:

1 - многокомпонентная диффузионная

ме'гишизацнч;

2 - комбинированный метод;

3 - с<;рглш:ш

икается содержание ¡штермегаллкчоскпх соединении и па глубина .'Э ыш присутствует только Л -железо.

микриструктуриый анализ диффузионного покрытия на стальной 1Б0рхности показал наличие цинка, хрома, меди, олова и железа. тем, наличие хрома наблюдается на глубине до 00 мш.

На бронзовой поверхности диффузионный слон состоит на слм:-

Си

ос питврив талтчесюас соединений См

СИд

^ -

твпрдого раствора "хрома л

Си Зя

5ДП.

3 диффузионном слое на бронзовой основе кроме меди и олова иске присутствуют цинк и хром. Присутствие последнего снособст-у-ет улучшению физико-механических и трибоусшшчоских свойств лффузионного слоя.

Получение падежного сцепления слоев является одним к» ос-эвиых гребапшшЗ, предъявляемое к биметаллам всех лидии. Нро-зденные испытания на срез показали, что применение •/ормодифчф-ионной металлизации, как метода восетаповлош-ш втулок., улучшает рочность соединения бронзы со стальной основой. Млолоомкоот).

образцов после металлизации в многокомпонентной еыосн нес— кол 1.1СО чек! у

сорийпнх.

ирапнителмшо не-с.иицчцчи.щ ктиеоитоль-11011 П'.ете.оото.пиюти сирш'шк и опитинх втулок н соединении с оорп.пт.'д порпшепш налидеи, проведенные на Мишине гр.пшм, показали, ЧТО ИЗН< 1(10-стойкость опытных об-разцон в 1,13.. Л ,7 р.ЧЗа НИЛе, Ч0М у серийных (рпо.У).

Зкеп цуач'пциинныо Поиитмтп! дта'птелол с бшипнличшжпыи

150

2 юо ¥=4 50

5 с I »

г т 1 но

£¡00

7,

А

и

ш

Знс.7. Сравнительный износ серийных и -опытных образцов из биметалла (сталь 13 - бронза БрОЗ 6,1)ЧЫ-5) и контробразцов из стали 12Ж)Л (закаленная): [-серийные;

¿-комбинированной метод; 3-многокомпонентная диффузионная металлизация

втулками, восстановленными диффузионной металлизацией, показали их високую надежность. Отказов двигателей по вине восстановленных втулок но наблюдалось.

5. ¿Ц^о^'ПП" п.'зулт,тагов .исследований и их,ркопоми.чеекпя

дама

Па основе пронодипных исследований разработаны технологические нрицоосы воеотапиплопвя и упрочнения бшэталличоеккх под ¡шшикоп скол«щпм (от:и(ь-б|ин 1за) многокомпонентной диффузион-кой металлизацией и комбинированным методом , позволяющие восстанавливать изношенные дет;иш в полном объеме.

Результаты исследований приняты к внедрению на Элистинском ремонтном заводе.

Сринн;.Т1Ъ!Ьний экономический эффект от внедрения нового тех иолошческого процесса но сравнению с заменой втулки на новую за расчетниМ период превысит 3740 тыс.руб (в ценах 1902 г.).

ОБЩИЙ ВЫВОДЫ

1. Гюслодоиапио кзнооа биметаллических втулок верхней головки шатуна цизолоп 0и1д-14, СВД-6Э, СВД-70 и их модификаций показали, что наибольший износ втулок по внутреннему диаметру равен соответственно 0,100; 0,100; 0,105 мм, а по наружному диаметру но превышает 0,050 мм.

2. Теоретически обоснован и экспериментально подтверждена воз.ио^ность аоссч'аполлонпя биметаллических втулок шкячжшго-коциюй диффузионной металлизацией и комбинированным методом, включающим предварительную раздачу.

3. Получены формулы для определения оптимальных размеров биметадличоекпх втулок при комбинированном методе восстановления (ф-лы I, 2, 0, 9).

4. Рчзрзиотана порошковая смесь для многокомпонентного насыщения, позволяющая восстанавливать одновременно наружную (стальную) и внутреннюю (бронзовую) поверхности (положительное рошоние от 14.01.1902 г., заявка Л 4952766/02/0301/03).

5. Разработана порошкооач с.месь для восстановления внутренней поверхности при комбинированном методе (иолок.птольноз решение от 20.01.1002 г., заявка Г 49407Ю/02/334201).

6. Установлены закономерности изменены! линейных размеров

физико-механических свойств диффузионных слоив в :тш!сг,мос~ в от режимов насыщения и концентрации компонентов в насыщающих чесях (рпс.З, 4, 5, 6, 7).

7. Увеличение маслоемкости, мпкротпордосчи ди-Му^копинх яоев на бронзе в 1,7...2,3 раза но сралпинии о т'риГ.шго ди-аЛЯМИ ПОЗВОЛИЛО ПОВЫСИТЬ относительную ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ СОиДН-ения "палец-втулка" в 1,5.. Л,6 раза.

0. Полученная прочность сцепления Пронин си сг.'имат осиной после диффузионной металлизации но »«ко, 'чом у с-'^п'шн:: дуален. !

9. На основе результатов ороиедотшх исследований разраы.-ан технологический процесс восстановления биметаллических нту-ок, который успешно применен на Элистинском ремонтном заводи.

10. Получена экономическая целесообразность прт:г>шш:н ногокомпонентного и комбинированного методов воксу.'иишяшиш имоталлических втулок. Восстановленные втулки в 5...О раз до-евле новых.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Восстановление изношенных би/.;етаяличоиких деталей д.-ф-уз ионной металлизацией. В сб. научи, трудов ХЛЮП "Сп^собм нопи-еш:я долговечности сельскохозяйственной техники". Ц.: ЬшйСЦ, 991. -с.22...24 (соавторы Ачкасов К.А., Богачев Б.Л.).

2. Способ восстановления биметаллических втулок верхней 'оловки шатуна. М.: Технический сервис в АПК, 2. ]л-92. С.7...9.

3. Диффузионная металлизация при восстиповлоли;: до^ач..-;®

з биметаллических материалов//Тез. докл. на научно-технической :онференции "Эффективность использования машиностроительного |борудования", Саранск, 24...25 декабря 1991 г. -с.12...14 соавторы Ачкасов К.А., Богачев Е.А.).

4. Способ химико-термического восстановления бгмзталлинских втулок из стали и бронзы. Положительное- реше'ш.чз Госком,-130бретений по заявке Я 4952766/02 (соавторы Ачкасов К.А., ¡огачев Б.А., Бугаев В.К.). ■ .

5. Порошковый состав для диффузионного насыщения;изделий 53 медных сплавов. Положительное ^решение Госкомпзобротений

ко заявке П 4940710/02 (соавторы Бугаев В.Н., Лчкасов К.А., Бо-гачовБ.А.).