автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Разработка элементов технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники газопламенной наплавкой напылением порошковых сплавов и расчетных методов определения основных параметров процесса

На правах рукописи

РГи од

7 ~ аЗГ 2000

ГУСЕВ Юрий Андреевич

УДК 669.716

РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ ГАЗОПЛАМЕННОЙ НАПЛАВКОЙ НАПЫЛЕНИЕМ ПОРОШКОВЫХ СПЛАВОВ И РАСЧЕТНЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА

Специальность: 05.20.03-эксплуатация, восстановление и ремонт

сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2000

Работа выполнена на кафедре материаловедения Московского государственного агроинженерного университета имени В.П. Горячкина

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Попгапов Г.К.1,

доктор технических наук, профессор Носихин П.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ведущая организация:

Корпорация "Агропромсервис" (г. Москва).

Защита состоится 15 июня 2000 г. в 15 час на заседании диссертационного совета Д120.12.04 Московского агроинженерного университета им. В.П. Горячкина по адресу: 127550, г. Москва, Тимирязевская, 58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 13 мая 2000г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ---

профессор Очковский Н.А.

Попов В.Н.

кандидат технических наук, доцент Шнырев А.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В условиях интенсивной эксплуатации сельскохозяйственной техники важное значение имеет оперативное и качественное восстановление отдельных ее элементов, агрегатов и блоков. Одним из наиболее эффективных методов восстановления является нанесете на поверхность деталей металлизированных покрытий путем напыления порошкового материала. В настоящее время, когда по экономическим соображениям приходится продлевать сроки эксплуатации сельскохозяйственной техники, актуальность указанной проблемы возрастает.

В данном научном направлении выполнено значительное число научных исследований. Однако упор в них делался в основном на экспериментальное изучение различных технологий напыления. Вопросам разработки простой, относительно дешевой и эффективной технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники, адаптированной к реальным условиям ее использования, а также вопросам теории процесса, разработки расчетных моделей, уделялось значительно меньшее внимание. Например, до настоящего времени не решены следующие три важные для практики задачи:

- разработка метода расчета толщины покрытия, получаемого в процессе напыления;

- разработка метода расчета оптимального расстояния напыления;

- разработка методов оценки надежности покрытия.

В связи с сокращением объема финансирования экспериментальных работ центр тяжести исследований может быть перенесен. Теперь большее внимание должно быть уделено разработке методов и математических моделей, позволяющих средствами компьютерных систем давать прогноз возможностям и последствиям процессов нанесения покрытий. При этом не исключаются экспериментальные работы, а также направления исследований по изысканию новых технологий восстановления деталей.

В данной работе показано, что одной из самых перспективных технологий восстановления деталей сельскохозяйственной техники является газопламенная наплавка напылением. В разработке этой технологии принимал участие автор данной работы, а опыт использования показал ее высокие технические и эксплуатационные качества.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью диссертации является: - исследование и разработка элементов технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники способом газопламенной наплавки напылением;

. - постановка и решение с помощью средств математического моделирования трех основных задач: 1. Разработка метода расчета толщины покрытия, полу-

чаемого в процессе напыления; 2. Разработка метода расчета оптимального расстояния напыления; 3. Разработка методов оценки надежности покрытия.

Полученные результаты имеют целью разработку простой, относительно дешевой и эффективной технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. В качестве объекта исследований выбрана разрабатываемая в диссертации технология газопламенной наплавки напылением, а также процесс нанесения покрытий на поверхности восстанавливаемых деталей.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ включает проведение экспериментальных работ по проверке принципов функционирования предложенной установки газопламенной наплавки напылением, по изучению структуры и физико-механических свойств получаемых покрытий, а также проведение теоретических исследований по моделированию процесса нанесения покрытий и выбору основных параметров процесса.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается:

- в разработке технологических решений, положенных в основу способа восстановления деталей сельскохозяйственной техники газопламенной наплавкой напылением;

-в постановке и разработке методов решения следующих новых задач теоретического характера, по расчетному определению основных параметров

и показателей процесса:

1. Толщины слоя покрытия в зависимости от времени протекания процесса напыления;

2. Оптимального расстояния напыления;

3. Показателей надежности покрытия.

На основании проведенных исследований выявлены закономерности роста толщины покрытия в процессе его нанесения. Установлена связь оптимального расстояния напыления и оптимальной начальной скорости частицы с удельной энергией нагрева частицы порошка от ее начальной температуры до температуры нагрева поверхности.

Полученные новые научные результаты позволили разработать элементы технологии газопламенной наплавки напылением, а также дать инженерные методики расчета основных параметров и показателей процесса нанесения покрытия.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ состоит:

I. В разработке и внедрении технологии восстановления деталей способом газопламенной наплавки напылением, ориентированной на реальные условия эксплуатации сельскохозяйственной техники;

II. В получении по предлагаемой технологии покрытий с высокими физико-механическими характеристиками: 1. Прочность сцепления покрытия с основным металлом 450-650 МПа; 2. Твердость покрытий 40-70 HRC; 3. Толщина покрытия 0.1-1.0 мм; 4. Коэффициент износостойкости (по отношению к закаленной стали 45) составляет 3-10.

Технология обеспечивает высокую производительность (7-10 кг/час) на большой номенклатуре автомобильных деталей.

III. В разработке инженерных методик для расчетного определения:

1. Толщины слоя покрытия в зависимости от времени протекания процесса напыления;

2. Оптимального расстояния напыления;

3. Показателей надежности покрытия;

4. Твердости материала покрытия в зависимости от толщины его слоя;

5. Износостойкости покрытия.

Задачи 1...3 поставлены и решены впервые, а полученные результаты обладают научной новизной. Задачи 4,5 обладают новизной в части постановки, метода решения и полученного результата. В отличие от других работ в области определения твердости и износостойкости покрытия в диссертации не используется стандартный статистический метод аппроксимации опытных данных, а предлагается новый, расчетный детерминированный подход.

Технология газопламенной наплавкой напылением также является новой, что подтверждено документально соответствующими актами внедрения.

IV. В получении экономического эффекта от внедрения предложений автора по использованию технологии восстановления шкива коленчатого вала, который с учетом снижения расходов на эксплуатацию на программу 1000 ремонтов в год составил 57 000 руб. в ценах 1999 г.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты исследований были внедрены на ряде авторемонтных заводов.

Проведены работы по восстановлению и упрочнению группы деталей автомобиля ЗИЛ-130, среди которых были восстановлены такие ответственные детали как: валы коробки передач, шестерня цилиндрическая, крестовина дифференциала, поворотный кулак и др.

Результаты внедрения показали высокие эксплуатационные свойства покрытий, нанесенных методом газопламенной наплавки напылением. Так восстановленные детали проработал! на автомобилях ЗИЛ-130 в течение двух лет. Пробег за этот период составил 96...108 тыс. км. Отказов узлов с этими деталя-лями не было. Размеры восстановленных поверхностей находились в пределах, допустимых с точки зрения требований технической документации.

Технологический процесс восстановления шкива коленчатого вала газопламенной наплавкой напылением принят ведомственной комиссией на Воло-

коламском авторемонтном заводе. Проведенные эксплуатационные испытания в течение 3-х лет (пробег автомобиля составил 240 тыс. км) показали, что износ деталей находился в допустимых пределах без ремонта. Аналогичные детали, восстановленные вибродуговой наплавкой под слоем флюса, показали ресурс всего лишь 90 тыс. км.

ВНЕДРЕНИЕ. Результаты работы внедрены на Волоколамском авторемонтном заводе, на производственном объединении "Моссельхозремонт", на производственном объединении "Мособлсельхозтехника".

л Положительные результаты внедрения позволили сделать вывод, что предлагаемая технология восстановления деталей сельскохозяйственных машин имеет большие преимущества в реальных условиях ее использования.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Разработка элементов технологии газопламенной наплавки напылением и результаты ее внедрения в практику восстановления деталей сельскохозяйственных машин.

2. Разработка нового расчетного метода определения толщины покрытия при газопламенной наплавке напылением.

3. Разработка нового расчетного метода оптимального выбора расстояния напыления.

4. Разработка нового метода оценки надежности покрытия, получаемого при газопламенной наплавке напылением.

5. Экспериментальное подтверждение высоких физико-механических характеристик получаемых покрытий.

6. Экспериментальное подтверждение достоверности основных теоретических выводов работы.

АПРОБАЦИЯ. Основные положения диссертационной работы были доложены, обсуждены и получили положительную оценку:

- на научно-технических конференциях МГАУ им. В.П. Горячкина в 19901998 г.г.

-на научно-технических конференциях и семинарах ВЦ РАН ("Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем") в 1998 г.

ПУБЛИКАЦИИ. Результаты диссертации опубликованы в центральной печати и депонированы в виде статей. Общее число статей по теме работы 10, научных отчетов -7.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и приложения. Работа изложена на 146 страницах

машинописного текста, содержит 26 рисунков, 3 таблицы, библиографию из 55 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение

Изложены актуальность темы, постановка задачи, цель исследований и основные положения, выносимые на защиту.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Показано, что с точки зрения требований простоты и универсальности применения, доступности и приемлемой стоимости исходных материалов, оборудования, а также по критерию обеспечения приемлемого уровня качества восстановления деталей, большие преимущества имеет метод газопламенней наплавки напылением, предлагаемый к рассмотрению в настоящей работе. Метод состоит в газопламенном напылении покрытия с его оплавлением при помощи индуктора токов высокой частоты (ТВЧ).

Установлено, что, несмотря на наличие значительного числа научных исследований, вопросам разработки простой, относительно дешевой и эффективной технологии восстановления деталей, ориентированной на реальные условия эксплуатации сельскохозяйственной техники, а также вопросам теории процесса, разработке расчетных моделей, уделялось значительно меньшее внимание. До настоящего времени не решены задачи расчетного определения: 1. Толщины слоя покрытия в зависимости от времени протекания процесса напыления; 2.Оптимального расстояния напыления; 3. Показателей надежности покрытия.

Вместе с тем, эти задачи имеют важное значение для совершенствования предлагаемой технологии.

Отсюда целью настоящей работы является разработка элементов технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники способом газопламенной наплавки напылением и разработка расчетных методов определения основных параметров процесса напыления: 1. Толщины покрытия, получаемого в процессе напыления; 2. Оптимального расстояния напыления; 3. Показателей надежности покрытия.

Полученные результаты имеют целью разработку простой, относительно дешевой и эффективной технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследования:

1. Разработать установку, реализующую принципы предлагаемой технологии восстановления деталей сельскохозяйственных машин газопламенной наплавкой напылением.

2. Разработать методику проведения экспериментов, включая металлографические исследования.

3. Произвести опытную проверку работоспособности предлагаемой технологии, а также анализ полученных опытных данных.

4. Разработать методы решения задач по расчетному определению параметров и показателей процесса нанесения покрытия: толщины покрытия, получаемого в процессе напыления, оптимального расстояния напыления, показателей надежности покрытия.

5. Разработать общий метод получения расчетных моделей процесса нанесения покрытия, применяя его к задаче нахождения износостойкости и твердости материала покрытия.

6. Произвести оценку достоверности полученных результатов путем сравнения полученных расчетных и опытных данных.

2. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ ГАЗОПЛАМЕННОЙ НАПЛАВКОЙ НАПЫЛЕНИЕМ

Предлагаемая в работе технологическая схема (рис.1) восстановления деталей сельскохозяй ственной техники отличается от других методов газопла-

1 - питатель с твердосплавным порошком; 2 - ротаметр; 3 - пистолет; 4 - деталь; 5,6 - газовые баллоны; 7 - оплавляющий индуктор

менного напыления введением в технологию процесса оплавления с помощью ТВЧ. Согласно предложенной схеме напыления твердосплавный порошок из питателя 1, соединенного с ротаметром 2, вместе с газами, поступающими от баллонов 5 и 6, подается в пистолет 3 и наносится на деталь 4. Оплавление наносимого покрытия производится при помощи индуктора 7 ТВЧ. Процесс позволяет формировать тонкослойные покрытия с минимальным смешиванием с основным металлом и таким образом получать покрытия с определенными физико-механическими свойствами.

Установлено, что наплавка напылением представляет собой процесс, промежуточный между металлизацией и наплавкой. С одной стороны получается тонкий, диффузионно-связанный слой с высокой прочностью сцепления, а с другой стороны, практически не происходит перемешивания покрытия с основным металлом, как при наплавке. В результате покрытие получается однородным и не имеет трещин. Технология обеспечивает высокую производительность (7-10 кг/час) на большой номенклатуре автомобильных деталей. Она обеспечивает также получение высоких физико-механических свойств покрытий: 1. Прочность сцепления покрытия с основным металлом 450-650 МПа; 2. Твердость покрытий 40-70 НЯС; 3. Толщина покрытия 0.1-1.0 мм; 4. Коэффициент износостойкости (по отношению к закаленной стали 45) составляет 310.

Процесс наплавки не требует сложного оборудования, специальных источников питания и может быть внедрен в любом цехе и в любой специализированной мастерской, где производится наплавка разнородных материалов.

Установлено, что в силу локализации нагрева основы в ее тонком слое предлагаемая технология позволяет формировать тонкослойные покрытия при минимальной степени смешивания присадочного и основного материала и сохранении свойств напыляемых композиций. В ходе процесса не происходит объемного нагрева основного материала до высоких температур, что особенно важно для деталей, изготовленных из чугуна.

Физически процесс оплавления ТВЧ порошковых сплавов происходит в два этапа со скоростями нагрева от 50 до 500 °/сек. Первый этап характеризуется быстрым нагревом порошкового сплава до точки Кюри и значительно меньшей скоростью нагрева основного металла. Это объясняется низким значением точки Кюри для порошковых сплавов: и высоким коэффициентом их теплопроводности.

Для второго этапа характерен нагрев основного металла до точки Кюри Т = 780°С (для среднеуглеродистой стали) на глубину развития вихревых токов. При этом выделяется около 85% всей тепловой энергии. Если два первых этапа происходят последовательно, то следующие этапы, когда основной металл нагревается до температуры выше 850°С, а порошковый сплав до темпе-

рагурьт оплавления, - должны происходить одновременно. Несоблюдение этого условия может привести к отслаиванию покрытий.

Процесс напыления порошковых сплавов без последующего оплавления не обеспечивает достаточной сцепляемости и составляет 20 - 40 Мпа. Последующее оплавление ТВЧ повышает сцепляеместь до 450-650 МПа, что способствует обеспечению эксплуатационной надежности покрытий.

Структура получаемых сплавов в значительной степени отвечает требова-! ниям, предъявляемым к антифрикционным покрытиям, что обеспечивает повышение их износостойкости в 3-5 раз по сравнению с закаленной сталью 45 (при обычных условиях работы), а в условиях коррозии и повышенных температур - в 10-15 раз. При этом одновременно обеспечивается всего лишь незначительный износ сопряженных деталей.

, Известно, что усталостная прочность при симметричных изгибающих нагрузках в случае использования газопламенного оплавления снижается на 1416%. Усталостная прочность при симметричных изгибающих нагрузках в случае использования оплавления ТВЧ (при правильно выбранных режимах и качественной наплавке) не снижается, а повышается на 15-25%.

Износ деталей из высокопрочного чугуна ВЧ 60-2 с покрытием, нанесенным по нашему методу из сплава ПГХН80СР-3, на пути трения 20 км в 5 раз меньше, чем у образца стали 45, закаленной при нагреве ТВЧ.

Осуществлено внедрение предложенной технологии на ряде авторемонтных заводов. Проведены работы по восстановлению и упрочнению группы деталей автомобиля ЗИЛ-130, среди которых были восстановлены такие ответственные детали как: валы коробки передач, шестерня цилиндрическая, крестовина дифференциала, поворотный кулак.

Результаты внедрения показали высокие эксплуатационные свойства покрытий, нанесенных методом газопламенной наплавки напылением.

Технологический процесс восстановления газопламенной наплавкой напылением шкива коленчатого вала принят ведомственной комиссией.

3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ И КРИТЕРИЕВ НАДЕЖНОСТИ ПОЛУЧАЕМЫХ ПОКРЫТИЙ

В главе решены три основные задачи исследования.

1. Разработка метода расчета толщины покрытия при газопламенной наплавке напылением. Здесь показана возможность сочетания двух подходов (статистического и детерминированного) к построению модели процесса напыления, которые до настоящего времени существовали как отдельные.

Получено дифференциальное уравнение для определения толщины слоя напыления. Найденные решения этого уравнения впервые позволяют опреде-

лить изменение толщины покрытая при различных режимах напыления и в зависимости от времени процесса напыления и различных технологических факторов.

В частности, получено соотношение

ь

у(()=Уое'а{ +-(1- е'*) (1)

а

для расчета получаемой толщины у(!) покрытия в зависимости от времени I напыления при постоянном приходе Ь вещества на поверхность (а - опытный коэффициент), уа- начальная толщина покрытия (рис.2).

1(0:=1-ехр((-2-0) 1;=0 4

У -1 з

I

Рис.2. Прогноз толщины покрытия в процессе напыления при постоянном приходе вещества на поверхность (приуа = О и а = = ау(1)/Ь)

Для случая, когда приход вещества на поверхность осуществляется периодически по закону и - Ь+ат(&(), найдено следующее соотношение для расчета получаемой толщины >>(0 покрытия:

с

=Се +-(сш'и(©0 -

а2 +со2

-шсо5(ю0) +— (1 - е а{)), а

с со

где С = у0+-

2 2 а + со

В работе даны обобщения этих результатов на случай произвольного закона прихода вещества на поверхность. Найдены также" выражения, учитывающие зависимость прихода вещества от расстояния г от центра пятна распыла. На основе постановки и решения смешанной задачи найдены более общие расчетные соотношения. Например, формула (1) преобразуется к виду

, Ь + д2х2+... + дтхт ■а

где - технологические факторы, не учитываемые в детерминированной модели (1), а - их весовые коэффициенты, определяемые по опытным данным с помощью метода наименьших квадратов.

Предлагаемая смешанная модель впервые позволяет учесть при расчете роста толщина покрытия в процессе напыления как установленную выше детерминированную зависимость, так и дополнительные факторы технологического характера.

2. Выбор оптимального расстояния напыления.

Показано, что если интенсивность /3 нагрева частицы превышает интенсивность а ее охлаждения более чем в два раза, то при выборе оптимальной начальной скорости

у0* = «Кс5)1/2,

(где ц = А.1/2(1 - 2/А,)(Ш " = 2а - Р >0, с - коэффициент теплоемкости материала порошка, 8 = 2* - Г0, а Т* и Т0 - температура нагрева поверхности и начальная температура частиц в потоке), то существует оптимальный выбор расстояния напыления, равного 2

5* = — (с8),/2.

Р

Оптимальное время движения частицы до напыляемой поверхности равно

. 1. я

а Л- 2

Оптимальная начальная скорость у0* частиц напыляемого порошка и оптимальное расстояние 5* напыления пропорциональны корню квадратному из удельной энергии м>т*~ - с(Т* - Та) = сё, необходимой для нагрева частицы от ее начальной температуры Та до температуры Г* нагрева поверхности.

3. Разработка метода оценки надежности покрытия, получаемого при газопламенной натавке напылением

Одним из обобщенных показателей технологического и эксплуатационного уровня покрытия может служить критерий его надежности, под которым в данной работе понимается вероятность К безотказного функционирования покрытия на заданном интервале [0,времени при выполнении условий эксплуатации.

В настоящее время работ в области оценки надежности покрытий, получаемых методом газопламенного напыления, не имеется. В представленной диссертации делается первая попытка восполнить этот пробел. В главе дан анализ условий безотказной работы покрытия и получены вероятностные критерии его надежности.

Разработана инженерная методика оценки надежности покрытия на заданном интервале [0,/о] времени, например, в течение гарантийного срока эксплуатации. Методика состоит в следующем.

3.1. Рассматриваются все виды нагрузок Н\,Н2,...,Нн, действующих на покрытие.

3.2. По предлагаемому в главе методу находятся несущие способности ПиП2, ■.. Ах покрытия, соответствующие указанным нагрузкам.

3.3. Путем решения уравнений Д(0 = Д(/) находятся их наименьшие положительные корни г„ т.е. наработки до отказа по каждому условию безотказности вида #;(0<Д(0> а также меньшая г из этих величин (наработка до отказа покрытия). При решении уравнения #¡(0 = //¡(/) рассматриваются п опытных реализаций каждой из нагрузок #,(/)■ В результате получаются п значений каждой из величин ц, а также п значений (выборка) наработки т до отказа покрытия.

3.4. По выборке значений наработки г до отказа покрытия обычным обра-

А А

зом находятся оценки параметров р ~ ¡5 и А. = Я распределения Вейбулла.

3.5. Определяется искомая оценка критерия надежности покрытия

* 1 5/Р

В главе показано, что наиболее важным частным критерием надежности покрытия является вероятность его надежного сцепления.

В главе разработан новый расчетный метод определения несущей способности покрытия и его наработки до отказа при произвольном характере нагру-жения. Этот метод положен в основу предложенной методики расчета надежности покрытия. Рассмотрен общий случай, когда нагрузка задана в виде ряда Фурье:

„., a v-v 2лк , . 2тек.

1 *=1 -«о о

где ак, Ьк - коэффициенты ряда, определяемые из опыта или по известным формулам ряда Фурье.

1\H{t)dt, ak = у '\H(t)cos^-dt,

1 'г kut

h=-\H(t)sm^-dt,l = tJ2,

где /0 -время воздействия нагрузки. Показано, что несущая способность покрытия имеет вид

2о

(bcosckt + ck sin ckt) +

%Ь2+ск2

00 Ь

+ * 2 (¿бшс^-С^ сонс^) +

*=1 о +ск

ы. Ь +ск ъ +ск В частном случае, когда действующая нагрузка постоянна: Щ() = Н0, отсюда следует, что зависимость запаса прочности от времени имеет вид

Ь

Здесь г/(1) = П{1)/Н0 - текущий запас прочности, а г)0 = ПJH0 - его начальное значение, причем а и Ъ - экспериментальные коэффициенты (рис.3).

ДО :=1.5-е"21 +-0.8-(1-е"21)

I :=0..4

«О I -

Рис.3. Прогноз изменения во времени запаса прочности г/{1) -А1) покрытия при постоянной нагрузке (при т]0 = 1.5, а/Ь= 0.8, 6 = 2).

Наработка / = -с до отказа покрытия при постоянной нагрузке находится го условия Я(0 = Я0 или тХО = К откуда

Т= —1п-£

7о —

а

д

<1.

1-

В случае переменной нагрузки наработка покрытия до отказа находится из условия равенства несущей способности и нагрузки и может быть получена численным путем в том случае, когда не удается получить аналитическое решение уравнения П(г) = #(/) относительно / = т.

Таким образом, в диссертации разработан метод оценки надежности покрытия, получаемого при газопламенной наплавке напылением. При этом:

1. Дан анализ условий безотказной работы покрытия и получены вероятностные критерии его надежности.

2. Разработана инженерная методика оценки надежности покрытия и показана возможность оценки на основе анализа физики процесса напыления.

3. Установлено, что наиболее полной характеристикой сцепления покрытия с основным материалом является предложенный критерий надежного сцепления.

4. Разработан новый расчетный метод определения несущей способности покрытия и его наработки до отказа при произвольном характере нагружения.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРОВЕРКА ДОСТО -ВЕРНОСТИ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

4.1 .Установлено, что наплавка напылением позволяет получать однородные покрытия без трещин, в том числе тонкослойные покрытия (0.1- 1.0 мм), что особенно важно для деталей, изготовленных из чугуна.

Показано, что предлагаемая технология газопламенной наплавки напылением с применением ТВЧ обеспечивает получение покрытий с высокой производительностью наплавки (7,0 - 10 кг/ч) на большой номенклатуре автомобильных деталей. По сравнению с газопламенным оплавлением производительность увеличена в 5-7 раз. Технология обеспечивает получение высоких физико- механических свойств покрытий: прочность сцепления покрытия с основным металлом, твердость покрытия и коэффициент износостойкости (по отношению к закаленной стали 45) соответственно составляют 450-650 МПа; НЯС 40-70 и 310.

Процесс наплавки не требует сложного оборудования и специальных источников питания и может быть внедрен в любом цехе, где производится наплавка разнородных материалов.

Для проведения технологического процесса оплавления покрытия ТВЧ применяют установки ЛПЗ-67В и ИПН-100/0067 на частотах до 70 кГц.

4.2. В результате проведенных металлографических исследований установлено, что структура покрытия играет важную роль в обеспечении его износостойкости.

Для изучения микроструктуры использовался микроскоп МИ-7, позволяющий фотографировать структуру.

На рис. 4 представлена фотография напыленного сплава. Здесь хорошо видны крупнозернистые частицы, сохранившие первоначальную сферическую форму, которые не были доведены до температуры плавления в процессе переноса частицы.

Частицы, имеющие при переносе температуру плавления, деформируются и приобретают округлую форму.

Рис.4. Микроструктура напыленного металла (хбОО)

На рис. 5 приведена структура покрытия, полученного газопламенным напылением с последующим газопламенным оплавлением. Здесь наблюдаются

Рис.5. Микроструктура оплавленного металла (хбОО) На рис. 6 представлена структура основного и наплавленного металла.

А В

Рис.6. Структура основного материала (А) и структура наплавленного материала (В)

4.3. Подтверждена целесообразность и возможность использования предложенного в работе обобщенного критерия - вероятности обеспечения надежного сцепления покрытия.

4.4. Подтверждена возможность прогноза износостойкости и микротвердости покрытия при использовании предложенных в работе расчетных соотношений.

Для испытаний на износостойкость была выбрана машина трения СМЦ-2, которая позволяет создать условия трения скольжения и имитировать износ восстановленной наплавкой напылением шейки коленчатого вала и подшипника.

На рис.7 дан график, иллюстрирующий характер износа ролика в паре с чугунными колодками, а также точки расчетной зависимости

Здесь _ износ в момент времени /, а ¡0* и р - опытные коэффициенты. Эта зависимость получена в работе на основании предложенного в ней общего метода получения расчетных моделей процесса нанесения покрытия. На рис.7 даны

точки расчетной кривой в форме = 0.022(1 - е Расхождение между

опытными данными и расчетной кривой не превышает 4%.

точки расчетной кривой в форме = 0.022(1 — е Расхождение между

опытными данными и расчетной кривой не превышает 4%.

й/ г \

0,025-

0/02Р,

до/¿г

цою

. г-

- г-. -'

е

■ , ' !

4 •

• / .

О

12 16

20

24 28

30 г час.

Рис. 7. Сравнение экспериментальных и расчетных данных по износу покрытия в зависимости от времени: 1.Сталь 45. 2. Сплав ПГ-ХН80СР-2. 3.Сплав ФБХ (* - точки расчетной кривой). 4. Сплав ПГН

Для испытаний на микротвердость использовался прибор ПМТ-3. По результатам измерения микротвердости был построен график распределения твердости по сечению пластин, а также точки расчетной зависимости Н*

1 + -а(х-хо)

(см. рис.8). Здесь Я0 = Щха) - начальное (при х = ха) значение твердости покрытия, Я. = а/р - опытный коэффициент. Эта зависимость получена в работе на основании предложенного в ней общего метода получения расчетных моделей процесса нанесения покрытия. На рис.8 даны точки расчетной кривой в форме

Н(х)

1 + 7.3е-3-5(*+0-4) '

Расхождение между опытными данными и расчетной кривой не превышает 5%.

Нним*

%

Г- *

ю /

ш. ✓ Г Г

у ч г

Тощино 1Ь,) основною нетсима 7моя

20

< -

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 мм

Рис. 8. Сравнение экспериментальных и расчетных данных по твердости покрытия в зависимости от толщины слоя: 1.Сплав СНГН. 2. Сплав ПГ-ХН80СР-2(* - точки расчетной кривой).

5. ЭКОНОМИЧЕСКИМ ЭФФЕКТ

Экономический эффект от внедрения технологии восстановления шкива коленчатого вала с учетом снижения расходов на эксплуатацию на программу 1000 ремонтов в год составил 57 000 руб. в ценах 1999 г.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показано, что с точки зрения требований простоты и универсальности применения, доступности и приемлемой стоимости исходных материалов, оборудования, а также по критерию обеспечения приемлемого уровня качества

восстановления деталей, значительные преимущества имеет метод газопламенной наплавки напылением, предлагаемый в настоящей работе.

2. Несмотря на наличие значительного числа научных исследований в области восстановления деталей сельскохозяйственных машин, основной упор в них делался на экспериментальное изучение процессов напыления и качественный, описательный анализ этих процессов. Вопросам разработки простой, относительно дешевой и эффективной технологии восстановления деталей, ориентированной на реальные условия эксплуатации сельскохозяйственной техники, а также вопросам теории процесса, разработке расчетных моделей, уделялось значительно меньшее внимание. До настоящего времени не решены такие важные для совершенствования технологии напыления задачи как: 1. Разработка расчетного метода определения толщины покрытия; 2. Разработка метода расчета оптимального расстояния напыления; 3. Разработка методов оценки надежности покрытия.

3. При участии автора разработана технология восстановления деталей сельскохозяйственной техники методом газопламенной наплавки напылением. В отличие от других методов газопламенного напыления предложено ввести в технологию процесс оплавления с помощью ТВЧ. Установлено, что наплавка напылением позволяет получать однородные покрытия без трещин, в том числе тонкослойные покрытия (0.1- 1.0 мм), что особенно важно для деталей, изготовленных из чугуна.

4. Показано, что предлагаемая технология газопламенной наплавки напылением с применением ТВЧ обеспечивает получение покрытий с высокой производительностью наплавки (7,0 — 10 кг/ч) на большой номенклатуре автомобильных деталей. По сравнению с газопламенным оплавлением производительность увеличена в 5-7 раз. Технология обеспечивает получение высоких физико-механических свойств покрытий: прочность сцепления покрытия с основным металлом, твердость покрытия и коэффициент износостойкости (по отношению к закаленной стали 45) соответственно составляют 450-650 МПа; НЯС 40-70 и 3-10. Процесс наплавки не требует сложного оборудования и специальных источников питания и может быть внедрен в любом цехе, где производится наплавка разнородных материалов.

5. Разработан расчетный метод определения толщины покрытия при газопламенной наплавке напылением. Полученное в работе уравнение для определения толщины слоя напыления и найденные решения этого уравнения впервые позволяют найти изменение толщины покрытия при различных режимах напыления и в зависимости от различных технологических факторов.

6. В работе впервые решена задача об оптимальном выборе расстояния напыления. Установлено, что оптимальная начальная скорость частиц напыляе-

мого порошка и оптимальное расстояние напыления пропорциональны корню квадратному из удельной энергии необходимой для нагрева частицы от ее начальной температуры до температуры нагрева поверхности.

7. Разработаны метод оценки надежности покрытия, получаемого при газопламенной наплавке напылением. Разработан новый расчетный метод определения несущей способности покрытия и его наработки до отказа при произвольном характере нагружения.

8. Осуществлено внедрение предложенной технолог™ на ряде авторемонтных заводов. Результаты внедрения показали высокие эксплуатационные свойства покрытий, нанесенных методом газопламенной наплавки напылением. Так восстановленные детали проработали на автомобилях ЗИЛ-130 в течение двух лет. Пробег за этот период составил 96... 108 тыс. км при нахождении износа в допустимых пределах, установленных документации. Отказов узлов с этими деталями не было. Технологический процесс восстановления шиша коленчатого вала газопламенной наплавкой напылением принят ведомственной комиссией на Волоколамском авторемонтном заводе. Проведенные эксплуатационные испытания в течение 3-х лет (пробег автомобиля составил 240 тыс. км.) показали, что износ деталей находился в допустимых пределах, без ремонта. Аналогичные дегали, восстановленные вибродуговой наплавкой под слоем флюса, показали ресурс всего лишь 90 тыс. км.

Экономический эффект от внедрения работы при восстановлении указанной детали с учетом снижения расходов на эксплуатацию на программу 1000 ремонтов в год составил 57 000 руб. в ценах 1999 г.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Потапов Г.К.,Гусев Ю.А. Газопламенная наплавка напылением порошковых сплавов. ГОСИНТИ, инф. листок о научно-техническом достижении, N 80-7, 1979. Зс

2. Потапов Г.К., Гусев Ю.А., Мамлеев Ч.М. Восстановление чугунных деталей газопламенным напылением. /Техника в сельском хозяйстве, N 12,1981, М.: Колос, 4с.

3. Гусев Ю.А. Расчетный метод определения толщины покрытия при газопламенной наплавке напылением. Научная работа N 879-800, депонент ВИНИТИ, 2000. 17с.

4. Гусев Ю.А. Оптимальный выбор расстояния напыления. Научная работа N 880-800, депонент ВИНИТИ, 2000. 17с.

5. Гусев Ю.А. Разработка метода оценки надежности покрытия при газопламенной наплавке напылением. Научная работа N 381-800, депонент ВИНИТИ, 2000. 29с.

6. Некрасов С.С., Потапов Г.К., Гусев Ю.А. и др. Разработка технологии ремонта чугунных автотракторных деталей методом газопламенного напыления порошковых твердых материалов с последующим оплавлением покрытия ТВЧ. Отчет НИС МИИСП, N гос. регистрации 77055058, 109 е.,1978.

7. Гусев Ю.А. Газопламенная наплавка напылением порошковых сплавов при ремонте и упрочнении чугунных автотракторных деталей. Сборник научных трудов МИИСП, т. XIII, вып. 7, М.:1976, с.50-51.

8. Гусев Ю.А. Восстановление и упрочнение деталей машин из чугуна методом газопламенного напыления с последующим оплавлением покрытий. Труды ЦНИИТМаш, N 142, М.-.1978, с.66-72.

9. Потапов Г.К., Гусев Ю.А. Исследование износостойкости чугунных деталей, восстановленных газопламенной наплавки напылением с оплавлением ТВЧ. Сборник научных трудов МИИСП, т. XVI, вып. 7, М.:1980, с.71-73.

10. Некрасов С.С., Потапов Г.К., Гусев Ю.А., Савельев А.К. Разработка и исследование технологии восстановления сопряжения "фаска-клапан" двигателя автомобиля ЗИЛ-130 методом газопламенной наплавки напылением с применением ТВЧ. Отчет НИС МИИСП, N гос. регистрации 87045062, 53 е., 1980.

11. Некрасов С.С., Потапов Г.К., Гусев Ю.А., Карпенков В.Ф. Газопламенная наплавка напылением порошковых сплавов. ГОСИНТИ, инф. листок о научно-техническом достижении, N 80-7, 1980, Зс.

12. Потапов Г.К., Гусев Ю.А., Оськин В.А., Соколова В.М. Материаловедение и горячая обработка металлов. Методическое указание. М.: МИИСП, 1994, 17 с

Актуальность работы. В условиях интенсивной эксплуатации сельскохозяйственной техники важное значение имеет оперативное и качественное восстановление отдельных ее элементов, агрегатов и блоков. Одним из наиболее эффективных методов восстановления является нанесение на поверхность деталей металлизированных покрытий путем напыления порошкового материала. В настоящее время, когда по экономическим соображениям приходится продлевать сроки эксплуатации сельскохозяйственной техники, актуальность указанной проблемы возрастает.

В данном научном направлении выполнено значительное число научных исследований. Однако упор в них делался в основном на экспериментальное изучение различных технологий напыления. Вопросам разработки простой, относительно дешевой и эффективной технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники, адаптированной к реальным условиям ее использования, а также вопросам теории процесса, разработки расчетных моделей, уделялось значительно меньшее внимание. Например, до настоящего времени не решены следующие три важные для практики задачи:

- разработка метода расчета толщины покрытия, получаемого в процессе напыления;

- разработка метода расчета оптимального расстояния напыления;

- разработка методов оценки надежности покрытия.

В связи с сокращением объема финансирования экспериментальных работ центр тяжести исследований может быть перенесен. Теперь большее внимание должно быть уделено разработке методов и математических моделей, позволяющих средствами компьютерных систем давать прогноз возможностям и последствиям процессов нанесения покрытий. При этом не исключаются экспериментальные работы, а также направления исследований по изысканию новых технологий восстановления деталей.

В данной работе показано, что одной из самых перспективных технологий восстановления деталей сельскохозяйственной техники является газопламенная наплавка напылением. В разработке этой технологии принимал участие автор данной работы, а опыт использования показал ее высокие технические и эксплуатационные качества.

Цель работы. Целью диссертации является:

- исследование и разработка элементов технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники способом газопламенной наплавки напылением;

- постановка и решение с помощью средств математического моделирования трех основных задач:

1. Разработка метода расчета толщины покрытия, получаемого в процессе напыления.

2. Разработка метода расчета оптимального расстояния напыления;

3. Разработка методов оценки надежности покрытия.

Полученные результаты имеют целью разработку простой, относительно дешевой и эффективной технологии восстановления деталей сельскохозяйственной техники.

Объект исследования. В качестве объекта исследований выбрана разрабатываемая в диссертации технология газопламенной наплавки напылением, а также процесс нанесения покрытий на поверхности восстанавливаемых деталей.

Методика исследования включает проведение экспериментальных работ по проверке принципов функционирования предложенной установки газопламенной наплавки напылением, по изучению структуры и физико-механических свойств получаемых покрытий, а также проведение теоретических исследований по моделированию процесса нанесения покрытий и выбору основных параметров процесса.

Научная новизна заключается:

- в разработке технологических решений, положенных в основу способа восстановления деталей сельскохозяйственной техники газопламенной наплавкой напылением;

-в постановке и разработке методов решения следующих новых задач теоретического характера по расчетному определению основных параметров и показателей процесса: 1.Толщины слоя покрытия в зависимости от времени протекания процесса напыления; 2. Оптимального расстояния напыления; 3. Показателей надежности покрытия.

На основании проведенных исследований выявлены закономерности роста толщины покрытия в процессе его нанесения. Установлена связь оптимального расстояния напыления и оптимальной начальной скорости частицы с удельной энергией нагрева частицы порошка от ее начальной температуры до температуры нагрева поверхности.

Полученные новые научные результаты позволили разработать элементы технологии газопламенной наплавки напылением, а также дать инженерные методики расчета основных параметров и показателей процесса нанесения покрытия.

Практическая ценность состоит:

I. В разработке и внедрении технологии восстановления деталей способом газопламенной наплавки напылением, ориентированной на реальные условия эксплуатации сельскохозяйственной техники.

II. В получении по предлагаемой технологии покрытий с высокими физико-механическими характеристиками: прочность сцепления покрытия с основным металлом, твердость покрытия, толщина покрытия и коэффициент износостойкости (по отношению к закаленной стали 45) соответственно составили: 450-650 МПа; 40-70 HRC; 0.1-1.0 мм и 3-10. Технология обеспечивает высокую производительность (7-10 г/час) на большой номенклатуре автомобильных деталей.

III. В разработке инженерных расчетных методик для определения:

1. Толщины слоя покрытия в зависимости от времени протекания процесса напыления.

2. Оптимального расстояния напыления.

3. Показателей надежности покрытия.

4. Твердости материала покрытия в зависимости от толщины его слоя.

5. Износостойкости покрытия.

Задачи 1.3 поставлены и решены впервые, а полученные результаты обладают научной новизной. Задачи 4,5 обладают новизной в части постановки, метода решения и полученного результата. В отличие от других работ в области определения твердости и износостойкости покрытия в диссертации не используется стандартный статистический метод аппроксимации опытных данных, а предлагается новый, расчетный детерминированный подход.

Технология газопламенной наплавкой напылением также является новой, что подтверждено документально соответствующими актами внедрения.

IV. В получении экономического эффекта от внедрения предложений автора по использованию технологии восстановления шкива коленчатого вала, который с учетом снижения расходов на эксплуатацию на программу 1000 ремонтов в год составил 57 ООО руб. в ценах 1999 г.

Реализация результатов работы. Результаты исследований были внедрены на ряде авторемонтных заводов.

Проведены работы по восстановлению и упрочнению группы деталей автомобиля ЗИЛ-13 0, среди которых были восстановлены такие ответственные детали как: валы коробки передач, шестерня цилиндрическая, крестовина дифференциала, поворотный кулак и др.

Результаты внедрения показали высокие эксплуатационные свойства покрытий, нанесенных методом газопламенной наплавки напылением. Так восстановленные детали проработали на автомобилях ЗИЛ-130 в течение двух лет. Пробег за этот период составил 96. 108 тыс. км. Отказов узлов с этими деталями не было. Размеры восстановленных поверхностей находились в пределах, допустимых с точки зрения требований технической документации.

Технологический процесс восстановления шкива коленчатого вала газопламенной наплавкой напылением принят ведомственной комиссией на Волоколамском авторемонтном заводе. Проведенные эксплуатационные испытания в течение 3-х лет (пробег автомобиля составил 240 тыс. км) показали, что износ деталей находился в допустимых пределах без ремонта. Аналогичные детали, восстановленные вибродуговой наплавкой под слоем флюса, показали ресурс всего лишь 90 тыс. км.

Внедрение. Результаты работы внедрены на Волоколамском авторемонтном заводе, на производственном объединении "Моссельхозре-монт", на производственном объединении "Мособлсельхозтехника".

Положительные результаты внедрения позволили сделать вывод о том, что предлагаемая технология восстановления деталей сельскохозяйственных машин имеет большие преимущества в реальных условиях ее использования.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Разработка элементов технологии газопламенной наплавки напылением и результаты ее внедрения в практику восстановления деталей сельскохозяйственных машин.

2. Разработка нового расчетного метода определения толщины покрытия при газопламенной наплавке напылением.

3. Разработка нового расчетного метода оптимального выбора расстояния напыления.

4. Разработка нового метода оценки надежности покрытия, получаемого при газопламенной наплавке напылением.

5. Экспериментальное подтверждение высоких физико-механических характеристик получаемых покрытий.

6. Экспериментальное подтверждение достоверности основных теоретических выводов работы.

Апробация. Основные положения диссертационной работы были доложены, обсуждены и получили положительную оценку:

- на научно-технических конференциях МГАУ им. В.П. Горячкина в 1990-1998 г.г.

-на научно-технических конференциях и семинарах ВЦ РАН ("Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем") в 1998 г.

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в центральной печати и депонированы в виде статей. Общее число статей по теме работы 10, научных отчетов -7.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и приложения. Работа изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 3 таблицы, библиографию из 55 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показано, что с точки зрения требований простоты и универсальности применения, доступности и приемлемой стоимости исходных материалов, оборудования, а также по критерию обеспечения приемлемого уровня качества восстановления деталей, значительные преимущества имеет метод газопламенной наплавки напылением, предлагаемый в настоящей работе.

2. Несмотря на наличие значительного числа научных исследований в области восстановления деталей сельскохозяйственных машин, основной упор в них делался на экспериментальное изучение процессов напыления и качественный, описательный анализ этих процессов. Вопросам разработки простой, относительно дешевой и эффективной технологии восстановления деталей, ориентированной на реальные условия эксплуатации сельскохозяйственной техники, а также вопросам теории процесса, разработке расчетных моделей, уделялось значительно меньшее внимание. До настоящего времени не решены такие важные для совершенствования технологии напыления задачи как: 1. Разработка расчетного метода определения толщины покрытия; 2. Разработка метода расчета оптимального расстояния напыления; 3. Разработка методов оценки надежности покрытия.

3. При участии автора разработана технология восстановления деталей сельскохозяйственной техники методом газопламенной наплавки напылением. В отличие от других методов газопламенного напыления предложено ввести в технологию процесс оплавления с помощью ТВЧ. Установлено, что наплавка напылением позволяет получать однородные покрытия без трещин, в том числе тонкослойные покрытия (0.1- 1.0 мм), что особенно важно для деталей, изготовленных из чугуна.

4. Показано, что предлагаемая технология газопламенной наплавки напылением с применением ТВЧ обеспечивает получение покрытий с высокой производительностью наплавки (7,0 - 10 кг/ч) на большой номенклатуре автомобильных деталей. По сравнению с газопламенным оплавлением производительность увеличена в 5-7 раз. Технология обеспечивает получение высоких физико- механических свойств покрытий: прочность сцепления покрытия с основным металлом, твердость покрытия и коэффициент износостойкости (по отношению к закаленной стали 45) соответственно составляют 450-650 МПа; HRC 40-70 и 3-10. Процесс наплавки не требует сложного оборудования и специальных источников питания и может быть внедрен в любом цехе, где производится наплавка разнородных материалов.

5. Разработан расчетный метод определения толщины покрытия при газопламенной наплавке напылением. Полученное в работе уравнение для определения толщины слоя напыления и найденные решения этого уравнения впервые позволяют найти изменение толщины покрытия при различных режимах напыления и в зависимости от различных технологических факторов.

6. В работе впервые решена задача об оптимальном выборе расстояния напыления. Установлено, что оптимальная начальная скорость частиц напыляемого порошка и оптимальное расстояние напыления пропорциональны корню квадратному из удельной энергии, необходимой для нагрева частицы от ее начальной температуры до температуры нагрева поверхности.

7. Разработаны метод оценки надежности покрытия, получаемого при газопламенной наплавке напылением. Разработан новый расчетный метод определения несущей способности покрытия и его наработки до отказа при произвольном характере нагружения.

8. Осуществлено внедрение предложенной технологии на ряде авторемонтных заводов. Результаты внедрения показали высокие эксплуатационные свойства покрытий, нанесенных методом газопламенной наплавки напылением. Так восстановленные детали проработали на автомобилях ЗИЛ-130 в течение двух лет. Пробег за этот период составил 96.108 тыс. км при нахождении износа в допустимых пределах, установленных документаций. Отказов узлов с этими деталями не было. Технологический процесс восстановления шкива коленчатого вала газопламенной наплавкой напылением принят ведомственной комиссией на Волоколамском авторемонтном заводе. Проведенные эксплуатационные испытания в течение 3-х лет (пробег автомобиля составил 240 тыс. км.) показали, что износ деталей находился в допустимых преде

141 лах, без ремонта. Аналогичные детали, восстановленные вибродуговой наплавкой под слоем флюса, показали ресурс всего лишь 90 тыс. км.

Экономический эффект от внедрения работы при восстановлении указанной детали с учетом снижения расходов на эксплуатацию на программу 1000 ремонтов в год составил 57 ООО руб. в ценах 1999 г.

1. Хокинг М. и др. Металлические и керамические покрытия. М.:Мир,2000.-516 с.

2. Сидоров А.М. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М.: Машиностроение, 1987. 192 с.

3. Надежность технических систем: Справочник/Под ред. Ушакова И.А., М.: Радио и связь, 1985. 487 с.

4. Судаков P.C. Испытания технических систем. М.: Машиностроение, 1988. 289 с.

5. Ерохин М.Н., Судаков P.C. Инженерные методы оценки и контроля надежности сельскохозяйственной техники. М.: изд. МСХА, 1991.

6. Дорожкин H.H. Упрочнение и восстановление деталей машин металлическими порошками. Минск: Наука и техника, 1988. 143с.

7. Судаков P.C. Об одной общей модели развития систем. Труды кафедры прикладной математики МВТУ им. Н.Э. Баумана, вып.З, 1979.

8. Дорожкин H.H., Гимедьфарт В.Н. Восстановление деталей сельскохозяйственных машин. Минск-: Урожай, 1987. 143с.

9. Дорожкин H.H., Абрамович Г.М., Жарник В. И. Получение покрытий методом нанесения порошковых покрытий. Минск: Наука и техника, 1985. 175с.

10. Ерохин A.A. Основы сварки плавлением. М.'.Машиностроение, 1973. 477 с.

11. Ершов Г.С., Поздняк JI.A. Микронеоднородность металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1985. 214 с.

12. Казарцев В.И., Галибин Г.А., Крылов B.C. Восстановление коленчатых валов автотракторных двигателей металлизацией напылением. В сб.: Механизация и электрификация сельского хозяйства. JL: Колос, 1965, с. 9-23.

13. Какуевицкий В А. Восстановление деталей автомобилей на специализированных предприятиях. М.: Транспорт, 1988. 185с.

14. Коломейцев А.Г. Оборудование для газопламенного напыления и наплавки. М.: ВНПО "Ремдеталь", 1986. 30 с.

15. Кречмар Э. Напыление металлов, керамики и пластмасс. М.: Машиностроение. 1966. 183с.

16. Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М.: Машиностроение, 1981. 192 с.

17. Кудинов В.В., Дружинин JI.K. Получение покрытий высокотемпературным распылением. М.: МИР, 1973 . 85с.

18. Ландо С.Я. Восстановление автомобильных деталей. М.: Транспорт. 1987. 112с.

19. Левитский И.С. Технология ремонта машин. М.: Колос, 1966.

20. Левитский И.С. Организация ремонта и проектирования сельскохозяйственных ремонтных предприятий. М.: Колос, 1977. 240 с.

21. Лезин П.П. Формирование надежности сельскохозяйственной техники при ее ремонте. Саратов, изд-во Саратовского ун-та, 1987. 196 с.

22. Мамедов А.М. Маршрутная технология восстановления тракторных деталей. М.: Колос, 1974. 85с.

23. Масино М.А. Организация восстановления автомобильных деталей. М.: Транспорт, 1981. 176 с.

24. Молоков Б.М. Организация восстановления деталей машин в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1979. 59 с.

25. Молодых Н.В., Зенкин A.C. Восстановление деталей машин. М.: Машиностроение, 1989.480с.

26. Навознов А.Н. Исследование способа газопламенного напыления порошковых материалов с подготовкой поверхности электромеханической обработкой. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. Ульяновск, 1989. 210с.

27. Науменко A.A. Анализ технологичности восстанавливаемых деталей. В сб.: Новые способы восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники. - М.: МИИСП, 1981, с 56-58.

28. Поляченко A.B. Контактная приварка перспективный метод восстановления и упрочнения деталей /Механизация и электрификация сельского хозяйства/ - 1988, N12, с. 40-41.

29. Поляченко A.B. Требования к износостойкости и точности восстанавливаемых деталей для дальнейшего повышения ресурса отремонтированных машин. М.: Труды ГОСИНТИ, т. 46, 1976, с. 211-226.

30. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. Под ред. B.C. Митина. -М.: Металлургия, 1987 .380с.

31. Порошковая металлургия и новые композиционные материалы. Изд-во Саратовского ун-та, 1985 . 50с.

32. Рекомендации по применению порошковых материалов при восстановлении деталей сельскохозяйственной техники. М.: ГОСИНТИ, 1983. 51

33. Селиванов А.И.,Артемьев Ю.Н. Теоретические основы ремонта и надежности сельскохозяйственной техники. М.:Колос, 1978. 120 с.

34. Тушинский Л.И., Плохов A.B. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. Новосибирск: Изд-во наука, 1986, 53с.

35. Упрочнение и восстановление деталей машин металлическими порошками. М.: Россельхозиздат, 1985. 30 с.

36. Федорченко И.М., Францевич И.Н., Радомысельский И.Д. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения. Киев: Наукова Думка, 1985. 308с.

37. Хасуй А. Техника напыления. М.: Машиностроение, 1975. 287 с.

38. Хасуй А., Моригакло. Наплавка, напыление. М.: Машиностроение. 1985. 201 с.

39. Черноиванов В.И., Андреев В.П. Восстановление деталей сельскохозяйственных машин. М.: Колос. 288 с.

40. Черноиванов В.И. Организация и технология восстановления деталей машин. М.:Агропромиздат, 1989. 256с.

41. Шадричев В. А. Основы выбора рационального способа восстановления автомобильных деталей металлопокрытиями. JL: Машгиз, 1962. 200с.

42. Шамко В.К., Гуревич B.JL, Захаренко Т.Д. Технология ремонта деталей сельскохозяйственной техники. Минск: Урожай, 1988.123 с.

43. Потапов Г.К.,Гусев Ю.А. Газопламенная наплавка напылением порошковых сплавов. ГОСИНТИ, инф. листок о научно-техническом достижении, N 807,1979. Зс

44. Потапов Г.К., Гусев Ю.А., Мамлеев Ч.М. Восстановление чугунных деталей газопламенным напылением. /Техника в сельском хозяйстве, N 12, 1981, М.: Колос, 4с.

45. Гусев Ю.А. Расчетный метод определения толщины покрытия при газопламенной наплавке напылением. Научная работа N 879-800, депонент ВИНИТИ, 2000. 17с.

46. Гусев Ю.А. Оптимальный выбор расстояния напыления. Научная работа N 880-800, депонент ВИНИТИ, 2000. 17с.

47. Гусев Ю.А. Разработка метода оценки надежности покрытия при газопламенной наплавке напылением. Научная работа N 881-800, депонент ВИНИТИ, 2000. 29с.

48. Носихин П.И., Гусев Ю.А. Расчетный метод определения твердости покрытия при газопламенной наплавке напылением. Труды МГАУ, 2000, вып. 6

49. Гусев Ю.А. Газоплазменная наплавка напылением порошковых сплавов при ремонте и упрочнении чугунных автотракторных деталей. Сборник научных трудов МИИСП, т. ХШ, вып. 7, М.:1976, с.50-51.

50. Гусев Ю.А. Восстановление и упрочнение деталей машин из чугуна методом газоплазменного напыления с последующим оплавлением покрытий. Труды ЦНИИТМаш, N 142, М.:1978, с.66-72.

51. Потапов Г.К., Гусев Ю.А. Исследование износостойкости чугунных деталей, восстановленных газопламенной наплавки напылением с оплавлением ТВЧ. Сборник научных трудов МИИСП, т. XVI, вып. 7, М.:1980, с.71-73.

52. Некрасов С.С., Потапов Г.К., Гусев Ю.А., Карпенков В.Ф. Газопламенная наплавка напылением порошковых сплавов. ГОСИНТИ, инф. листок о на-учнотехническом достижении, N 80-7, 1980, Зс.

53. Потапов Г.К., Гусев Ю.А., Оськин В.А., Соколова В.М. Материаловедение и горячая обработка металлов. Методическое указанием. :МИИСП, 1994,17 с

54. Разработка технологии ремонта чугунных автотракторные деталей методом газопламенной наплавки напылением порошковых твердых сплавов с последующим оплавлением покрытия ТВЧ"22 января 2000 г.

55. Представители завода отмечают, что процесс надежен и имеет высокую производительность (6-8 кг порошка в час).

56. В процессе заводских испытаний и внедрения чугунные детали подвергались механической обработке на круглом шлифовальном станке ЗБ150. Установлена возможность механической обработки покрытии кругами из карбида кремния зеленого марки КЗ 16 CMIK5.

57. Обработка твердосплавных покрытий кругами из КЗ производилась на режимах :У,ф = 34 м/сек, Удет = 20 м/мин, S = 0,005 мм/дв.хс.

58. Обработке были подвергнуты: шкив коленчатого вала 20 шт, чашка коробки дифференциала правая, левая - 20 шт., гнездо подшипника ведущей цилиндрической шестерни - 20 шт. Стойкость крута при обработке твердосплавного покрытия составляет 10-12 мин.

59. Экономический эффект от внедрения указанного способа с учетом снижения расходов на эксплуатацию детали на программу 1000 ремонтов в год составил 57 000 руб. в ценах 1999 г.

60. Представители МГАУ им. В.П. Горячкина

61. Профессор КарпенковВ.Ф Профессор НосихинП.И. Доцент Гусев Ю.А.1. Представители ВАРЗ

62. Ведущий инженер Синотов А. А, Мастер Брызгалов Л.Н1. АКТпроведения эксплуатационных испытаний чугунных деталей автомобиля ЗИЛ-130, восстановленных газопламенно® наплавкой напылением порошкоБЫХосплавов с применением ТВЧ.

63. Механическая обработка была проведена на шлифовальном станке кругами К315СМ1К6 на оптимальных режимах34м/с, РФО, 005мм/двх

64. Шероховатость поверхности ,9-классг.

65. Стабильное -значение коэффициентов сопряженного трения в период эксплуатации и его повышение в ряде случаев связано со свойствами покрытий к значительному деформационному упрочнению.

66. Таким образом, процесс наплавки напылением порошковыми сплавами с применением ТВЧ можно с успехом рекомендовать для упрочнения .и восстановления подвижных и неподвижных сопряжений различных чу- | гунных автотракторных деталей.

67. В настоящее шртш становится актуа&шш вопрос о восстанем . ленаа о ррчшшш трашшеейовдкх вадсв Ш$жтр~шм деЦштш tfix валов является ишоо пеендочщх м#с?# веяачиш которого M© нрвввдает ОД" m*

68. Обе оторощ отлетают, что суидовдхвдй способ яовс*ажяММЦ| шс^дршо! ишшшоШ не давлетворяет возросшим щтттт m . иешдашш одрютш i &аж® цриводат ж йшттш р шштодрагед* нош. доем*

69. ВвбрсдауговсИ шшжтжйi шшмшя толстослойные шкрдаш M^ta, да шя? êQ-7GjÉ наплавленного металл® ошшета г- иршшеяедще! ©ЗраОотт»

70. Наплавленный металл имеет поры, вследствие чего уманьщащся контактируемая поверхность 8 сила опрессовки; поры, играющие рощ» масляных карманов, способствуют ослаблению силы опрессовки.

71. Представители завода отмечают, что процесс надежен i ;. имеет высокую производительность (7-10 кг/час);

72. Экономический эффект от внедренйя указанного способа при увеличении межремонтного цикла в 2 раза при заводских затратах I руб.64 коп. о: учетом коэффициента дефективности на годовую программу