автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Разработка комбинированной технологии получения железоборидных покрытий при восстановлении и упрочнении деталей сельскохозяйственной техники

На правах рукописи

КАЗАНЦЕВ СЕРГЕЙ ПАВЛОВИЧ

РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБОРИДНЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ И УПРОЧНЕНИИ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.20.03 — Технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2006

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»

(ФГОУ ВПО МГАУ)

Научный консультант:

академик РАСХН, доктор технических наук, профессор Ерохин Михаил Никитьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Пучин Евгений Александрович

доктор технических наук, профессор Козырев Виктор Вениаминович

доктор технических наук, профессор Юдин Владимир Михайлович

Ведущая организация: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет леса» (ФГОУ ВПО МГУ Л).

Защита состоится " 06 " июня 2006 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.044.01 ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО МГАУ.

Автореферат разослан 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного /) Л л

совета, доктор технических наук, профессор И А/Л- ^ А.Г. Левшин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В агропромышленном комплексе России за последние 15 лет парк тракторов, зерноуборочных комбайнов, других основных видов сельскохозяйственной техники сократился более чем на половину. Аналогичное сокращение (на 40...60 %) произошло по оборудованию для механизации животноводства.

Снижение численности парка привело к повышению интенсивности его использования. За указанный период в зерновом комплексе выработка на каждый трактор увеличилась с 180 до 245 га, на один комбайн - с 290 до 370 т. Сохраняется тенденция старения парка, возрастает срок эксплуатации машин и оборудования до списания, что требует повышенных затрат на поддержание их в работоспособном состоянии.

Важнейшим резервом повышения эффективности использования сельскохозяйственной техники, экономии материалов, энергии и затрат труда является восстановление изношенных деталей. Вместе с тем, применяемые в настоящее время технологии не удовлетворяют современным требованиям по надежности. Ресурс восстановленных деталей составляет 60.. .80 % от ресурса новых.

Среди технологических процессов восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники заслуживают внимания диффузионные методы. Диффузионные покрытия позволяют значительно повысить износостойкость и коррозионную стойкость восстановленных деталей. Однако широкое их применение на предприятиях технического сервиса сдерживается по ряду причин, из которых главной является незначительная толщина покрытий.

Наиболее перспективной технологией восстановления и упрочнения стальных деталей в соединениях "вал - втулка" является последовательное железоборирование, которое сочетает в себе преимущества электролитического железнения и диффузионных покрытий. Разработка теории получения диффузионных боридных слоев на электролитическом железе, создание на ее основе новой технологии восстановления и упрочнения деталей в соединениях "вал - втулка" железоборидными покрытиями и ее реализация в ремонтном производстве является актуальной задачей, решение которой внесет значительный вклад в ресурсосбережение и конкурентоспособность российской техники.

Тема исследования по указанной проблеме включалась в планы НИР МГАУ им. В.П. Горячкина и соответствует стратегии машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 года, которая предусматривает одним из важных направлений развития технического сервиса создание ресурсосберегающих, экологически безопасных технологий повышения надежности машин.

Цель работы. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработать способ и технологии восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники железоборидными покрытиями.

Объект исследования. Объектом исследования являются технологии восстановления изношенных деталей сельскохозяйственной техники железо-боридными покрытиями. В частности, восстанавливаемые детали в соединениях типа "вал - втулка", изготовленные из различных марок сталей, на примере плунжеров топливных насосов УТН-М, золотников гидрораспределителей Р-75, гильз гидрораспределителей коробки передач тракторов Т-150К и других.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием положений теорий надежности, диффузии металлов, классической теории упругости, аналитического моделирования на ЭВМ. Экспериментальные исследования проведены с использованием современной научной аппаратуры, теории планирования экспериментов, теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна. Разработаны алгоритмы применения железоборирова-ния как метода восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники. Предложена методика определения оптимального уровня твердости упрочняющего покрытия при восстановлении соединений типа "вал - втулка" за счет одной детали. Получены уравнения для определения необходимого изменения диаметра деталей и толщины диффузионного слоя. Рассмотрен механизм образования диффузионного слоя при борировании электролитических железных покрытий (ЭЖП).

Установлено, что "мягкие" ЭЖП наиболее пригодны для упрочнения. Теоретически обоснована возможность получения однофазных (Fe2B) боридных слоев и рассчитаны диффузионные константы для ЭЖП и стали 45. Обоснована возможность диффузионного борирования в порошках без активаторов в окислительной среде и вакууме.

Практическая ценность работы. Разработана новая комбинированная технология восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники, позволяющая в 3.. .10. раз увеличить изменение их размеров и толщину упрочненного слоя в сравнении с известными способами диффузионной металлизации и тем самым расширить область их применения в ремонтном производстве.

На основе экспериментальных исследований установлены оптимальные режимы и составы смесей для борирования в окислительной атмосфере и вакууме, позволяющие получать железоборидные покрытия с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Применение железоборидных покрытий приводит к увеличению износостойкости пар трения в 2,2...7 раз. Ресурс топливных насосов УТН-М с восстановленными плунжерными парами и упрочненным сопряжением "пятка плунжера - болт толкателя" в 1,7 раза выше ресурса серийных.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на:

- научных конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО МГАУ имени В.П. Горячкина в 1985-2005 г.г.;

- Всесоюзной научно-практической конференции по восстановлению деталей машин, Рига, 1987 г.;

- научно-технической конференции "Повышение долговечности и надежности деталей машин методами упрочняющей обработки", г. Саранск, 1988 г.;

- научно-практической конференции стран-членов СЭВ "Современное оборудование и технологические процессы для восстановления и упрочнения деталей машин", "Ремдеталь-1988", Пятигорск, 1988 г.;

- 2-ом съезде металловедов России, Пенза, 1994 г.;

- выездном заседании бюро отделения механизации, электрификации и автоматизации Россельхозакадемии в МГАУ "Перспективы развития и интеграции вузовской и академической агроинженерной науки", Москва, 2001 г.;

- международной научно-практической конференции "Современные проблемы технического сервиса в агропромышленном комплексе", Москва, 2002 г.;

- третьей международной промышленной конференции "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях", Киев-Карпаты, 2003 г.;

- международной научно-практической конференции "Проблемы технического сервиса сельскохозяйственной техники", Харьков, 2003 г.;

- международной научно-практической конференции "Опыт, проблемы и перспективы развития технического сервиса сельскохозяйственной техники", Минск, 2004 г.;

- заседании Научно-технического совета Федерального агентства по сельскому хозяйству в 2005 году;

- заседании кафедры "Ремонт и надежность машин" ФГОУ ВПО МГАУ. 2006 г.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 30 печатных работах общим объемом 33,4 пл., в том числе 8 статей в центральных изданиях. Новизна исследований подтверждена 5 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Изложена наЗ^страницах машинописного текста, содержит 75 рисунков, 29 таблиц, библиографию из 266 наименований.

На защиту выносятся:

механизм образования боридного слоя на электролитическом железе; методы управления структурой и свойствами боридного слоя с целью получения оптимального уровня твердости и хрупкости;

- методика определения оптимального уровня твердости упрочняющего покрытия при восстановлении соединений "вал — втулка" за счет одной детали;

- результаты экспериментальных исследований физико-механических и эксплуатационных свойств деталей, восстановленных железоборидными покрытиями;

новый способ восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники, защищенный патентами Российской Федерации;

рекомендации по применению предлагаемых разработок в ремонтном производстве и их технико-экономическая оценка.

Содержание работы

1 Состояние вопроса, постановка цели и задачи исследования

Эксплуатация машин в сельском хозяйстве производится в тяжелых условиях и связана с перемещением по большим земельным площадям, при котором машинно-тракторные агрегаты часто работают в пылевом облаке, содержащем твердые абразивные частицы. Потеря герметичности уплотнений приводит к проникновению пыли в подвижные соединения деталей машин. Пыль проникает в зазоры между деталями вместе с топливом, воздухом и маслами. В эксплуатации часто не соблюдаются требования по своевременной очистке, замене фильтров и отработанных масел, по хранению, транспортировке и заправке. Поэтому основной причиной отказов машин и оборудования в сельском хозяйстве (до 80...90 %) является изнашивание деталей. Величины износов деталей находятся в пределах от 0,01 до 10 мм. Из них 74 % деталей имеют величину износа до 0,3 мм.

Применяемые для изготовления деталей материалы и методы упрочнения не обеспечивают необходимый уровень износостойкости и коррозионной стойкости. Поверхностная твердость новых деталей не превышает твердость кварцевого абразива (11 000 МПа).

Проблеме изнашивания трущихся поверхностей деталей при наличии в зоне контакта абразивных частиц посвящены работы известных ученых М.А. Бабичева, М.М. Хрущева, М.М. Тененбаума, И.В. Крагельского, Б.И. Костецкого, Д. Мооре, И. Ланкастера и других. Доказано, что износостойкость поверхностей деталей зависит от соотношения их твердости и твердости абразива. По данным исследований М.М. Хрущева, для минимизации абразивного изнашивания поверхностная твердость материала должна быть не ниже 17 000 МПа.

Вопросам повышения качества сельскохозяйственной ' техники и оборудования, методам восстановления деталей и повышения долговечности соединений посвящены работы Аниловича В.Я., Ачкасова К.А., Батищева А.Н., Бугаева В.Н., Бурумкулова Ф.Х., Воловика Е.Л., Гаркунова Д.Н., Ерохина М.Н., Кряжкова В.М., Козырева В.В., Курчаткина В.В., Лезина П.П., Лялякина В.П., Михлина В.М., Некрасова С.С., Петрова Г.К., Потапова Г.К., Поляченко A.B., Пучина Е.А., Северного А.Э., Стрельцова В.В., Тельнова Н.Ф., Ульмана И.Е., Черновола М.И., Черноиванова В.И., Шадричева В.А., Юдина В.Н. и других ученых. В их работах сформулированы фундаментальные трибологические принципы, которые являются основой создания новых способов получения рабочих поверхностей деталей с заданными свойствами.

Перспективным направлением повышения долговечности соединений деталей типа "вал — втулка", работающих в условиях абразивного изнашивания, является нанесение диффузионных покрытий. Диффузионное насыщение поверхностей стальных деталей хромом, титаном и никелем позволяет получать покрытия с высокими физико-механическими свойствами: износостойкостью, коррозионной стойкостью, прочностью сцепления с металлом основы. Поверхностная твердость диффузионных покрытий находится в пределах

16 ООО...32 ООО МПа. Однако широкое применение разработанных способов в ремонтном производстве сдерживается из-за недостаточной толщины получаемых покрытий (0,01...0,1 мм), использования дорогостоящих металлов (Сг, Тл, №), зависимости разработанных способов восстановления от химического состава стали и необходимости применения экологически вредных веществ (МН4Р, М14С1). Высокая твердость покрытий в большинстве случаев обеспечивает невостребованнную общим ресурсом агрегата "сверхизносостойкость" восстановленных деталей и приводит к увеличению затрат на механическую обработку.

Анализ показал, что наиболее перспективной, сохраняющей преимущества диффузионной металлизации и устраняющей ее недостатки, является комбинированная технология получения износостойких диффузионных покрытий на основе боридов железа. Основа покрытия, необходимая для изменения диаметра изношенных цилиндрических поверхностей деталей, может создаваться из дешевых и доступных материалов (порошок железа, Св-08, СтЗ) с помощью процессов напыления, контактной приварки ленты, наплавки или электролитического железнения. Поскольку 52 % из поверхностей деталей различных групп составляют цилиндрические (из них 60 % - внутренние, труднодоступные поверхности), была выбрана технология получения электролитических железных покрытиях.

Электролитическое железнение позволяет с высокой производительностью получать покрытия от нескольких сотых долей до нескольких миллиметров на доступном оборудовании, обеспечивает минимальный припуск на последующую механическую обработку или исключает ее. Технология совершенствуется в направлении улучшения качества ЭЖП, повышения производительности, уменьшения потребления чистой воды, упрощения подготовительных и заключительных операций.

Для повышения физико-механических свойств ЭЖП, прежде всего поверхностной твердости и сцепляемости покрытия с основой, предлагается использовать метод диффузионного борирования. Известно, что борирование позволяет получать на малоуглеродистых сталях в 5... 10 раз большую толщину упрочняющего покрытия в сравнении с известными способами диффузионной металлизации при меньшей температуре и времени выдержки. Покрытия можно наносить на поверхности любых типов. Толщина боридных покрытий достигает 0,3 мм при твердости 14 500... 17 000 МПа, что является оптимальной величиной по двум основным требованиям - износостойкости и обрабатываемости восстанавливаемых деталей.

Для большинства восстанавливаемых соединений деталей минимальное повышение межремонтного ресурса должно быть двухкратным. Так как в ремонтном производстве для тракторов и сельхозмашин нормативный у-про-центный ресурс восстановленного агрегата составляет 80 % ресурса нового, то можно считать экономически целесообразным повышение ресурса восстановленных соединений типа "вал — втулка" в 1,6 раза по сравнению с новыми.

Повышение ресурса до указанного уровня возможно при упрочнении одной, наиболее доступной для нанесения упрочняющего покрытия детали.

Исследования по вопросу борирования ЭЖП находятся на границе двух научных направлений получения покрытий - электрохимии и химико-термической обработки (ХТО). Теоретически и практически вопрос не изучен как в области ремонтного производства, так и в машиностроении.

В соответствии с поставленной целью в работе определены основные задачи исследований:

1. Провести анализ возможностей диффузионной металлизации по увеличению толщины получаемых покрытий.

2. Теоретически обосновать и экспериментально подтвердить возможность повышения межремонтного ресурса соединений типа "вал - втулка" путем упрочнения одной из его деталей.

3. Разработать методику определения оптимального уровня твердости упрочняющего покрытия.

4. Теоретически определить необходимую толщину ЭЖП и глубину боридного слоя при восстановлении и упрочнении деталей.

5. Теоретически исследовать механизм формирования боридного слоя на различных сталях и ЭЖП.

6. Разработать теоретические основы получения однофазных (Ре2В) боридных слоев на ЭЖП.

7. Теоретически обосновать возможность диффузионного борирования в порошках без активаторов в окислительной среде и вакууме.

8. Выбрать и обосновать состав насыщающих смесей и режимы диффузионного борирования ЭЖП.

9. Исследовать физико-механические свойства получаемых покрытий.

10. Исследовать эксплуатационные свойства деталей восстановленных железоборидными покрытиями.

11. Разработать новые технологические процессы восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники железоборидными покрытиями с проведением производственной проверки.

12. Произвести технико-экономическую оценку внедрения результатов исследований в производство.

2 Научные основы восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники железоборидными покрытиями

2.1 Анализ возможностей диффузионной металлизации по увеличению толщины покрытий

Для ответа на вопрос: "Можно ли усилить эффект изменения линейных размеров деталей при металлизации?", необходимо рассмотреть механизм образования диффузионного слоя. Это позволит оценить объемные изменения в слое, обусловленные различными факторами, связанными с протеканием процесса диффузии в данных условиях.

В общем виде механизм образования диффузионного слоя на углеродистых или предварительно подвергнутых цементации (азотированию) сталях можно представить следующим образом.

Атомы насыщающего элемента из паровой фазы или освободившиеся по реакциям обмена и восстановления при газофазном способе попадают в силовое поле решетки насыщаемого металла и осаждаются на его поверхности. Движущей силой диффузии атомов в глубь изделия, согласно первому закону Фика, является градиент концентрации насыщающего элемента на поверхности изделия и в его основе. Диффузия хрома и титана происходит, в основном, по вакансионному механизму. Входящий в упрощенную систему Ре-Сг(П)-С(Ы) углерод (азот) расширяет у-область. Известно, что скорость диффузии хрома в а-железе при 1100 °С в пятьдесят раз больше, чем в у-железе. Поэтому диффузия хрома в изделие идет медленно и только при достижении определенной концентрации хрома происходит переход у-фазы в «-фазу с образованием слоя <р на основе раствора хрома (титана) в железе (рис. 1).

Дальнейшее повышение концен-[г л трации насыщающего элемента в

изделии приводит к образованию упрочняющей фазы в слое незначительной толщины Л. В результате его образования происходит движение внешней нулевой границы изделия на величину <5ь Образование наращенного слоя ¿1 обусловлено разностью удельных объемов карбидного (нитридного) слоя Л и основы изделия. Одновременно с диффузией хрома (титана) Оснода в глубь изделия происходит встречная диффузия углерода (азота), железа и легирующих элементов основы. С образованием слоя Л скорость поступления атомов диффундирующего элемента из насыщающей среды начинает значительно превышать скорость диффузии атомов в глубь изделия (Га » УД). Это приводит к тому, что идут одновременно три процесса: непосредственное осаждение атомов диффузанта на поверхности; замедленная диффузия в глубь изделия и встречная диффузия атомов углерода (азота), железа и легирующих элементов.

В результате первого и последнего процессов образуется диффузионный наращиваемый слой 62. Наращиваемый слой общей толщиной <5) + ¿2, приводит к изменению линейных размеров насыщаемых деталей. На наш взгляд, в отличие от выводов профессора Бугаева В.Н., в формировании наращиваемого слоя наряду с диффузией углерода (азота), более важную роль играет встречная

Рисунок 1 — Схема образования карбидного (нитридного) слоя

диффузия железа. При достижении определенной толщины слоя А + д\ + ¿2, которую можно назвать критической, встречная диффузия атомов не только углерода (азота), но самое главное железа существенно замедляется.

Диффузионная подвижность легких элементов (С, Ы) намного превышает подвижность атомов железа, диффундирующих по вакансионному механизму. Поэтому концентрация железа к поверхности понижается до минимума и, как следствие, растет концентрация хрома (титана). Градиент концентрации насыщающего элемента на границе раздела "насыщающая среда - изделие" понижается. Рентгеноспектральный анализ покрытий подтверждает, что концентрация хрома (титана) увеличивается от основы изделия к поверхности до максимального значения и достигает 70...80 %. Характер распределения углерода (азота) аналогичен указанному распределению в связи с явлением "восходящей диффузии". В то же время, концентрация железа на поверхности уменьшается до 15...24 %. Все это приводит к тому, что осаждение атомов хрома (титана) на поверхности изделия прекращается.

Самым простым и эффективным способом увеличения скорости встречной диффузии атомов железа является повышение температуры насыщения. Но это приводит к интенсивному обезуглероживанию приповерхностной зоны, ухудшается качество покрытий. Перегрев стали приводит к увеличению размера зерна в ее структуре. Кроме того, увеличение толщины покрытия сверх оптимального уровня способствует уменьшению внутренних сжимающих напряжений и переходу к напряжениям растяжения на границе "покрытие -основа", что приводит к появлению трещин и сколов.

Следовательно, интенсификация процессов диффузионного насыщения каким-либо способом., в том числе методами термоциклирования, электромеханической обработки поверхности изделий, может лишь ускорить рост диффузионного слоя и сократить время насыщения изделий.

Таким образом, диффузионная металлизация исчерпала свои возможности по увеличению толщины получаемых покрытий и, как следствие, по номенклатуре восстанавливаемых деталей.

Большой интерес представляют процессы ХТО с образованием сплавов внедрения, в которых реализуются механизмы диффузии легких насыщающих элементов. К таким элементам относится бор, имеющий в сравнении с хромом, титаном и никелем меньший атомный радиус. Атомный радиус элементов (Ямс) по степени возрастания составляет: В - 0,8 А°; N1 - 1,24 А°; Сг - 1,36 А°; Т1 — 1,47 А°. Диффузионные покрытия, получаемые при борировании железоуглеродистых сплавов, по толщине многократно превосходят карбидные и нитридные на основе хрома и других металлов.

2.2 Методика определения оптимального уровня твердости упрочняющего покрытия одной из деталей соединения "вал — втулка" Глубина внедрения абразива в поверхность детали к моменту его •разрушения определяется критической нагрузкой (Ркр), которая в свою очередь зависит от физико-механических свойств поверхности. На рисунке 2 показаны

а б

Рисунок 2 - Схемы взаимодействия системы "деталь-абразив-деталь": а - обе детали имеют одинаковую твердость; б - одна из деталей упрочнена.

схемы внедрения абразивного зерна в изнашиваемые поверхности при комплектовании соединений деталями, имеющими одинаковую и различную твердость. Вариант (а) предусматривает комплектацию, в которой обе детали имеют одинаковую твердость (Н\ <11 ООО МПа) . По варианту (б) одна из деталей соединения подвергается упрочнению (Ну >11 ООО МПа). Из рисунка видно, что глубина внедрения абразивной частицы в поверхность деталей различна: к\ > Н2 > Ы. Соответственно площадь контакта абразивной частицы с поверхностями: ^ > > <53. Возникающие при этом контактные напряжения со стороны упрочненной детали значительно больше напряжений в серийной паре (сг3 » о-]). Уменьшение глубины внедрения абразивной частицы в неупрочненную поверхность детали по варианту (б) в сравнении с такой же поверхностью по варианту (а) связано с уменьшением критической нагрузки Ркр2, при которой абразив разрушается.

Уменьшение нагрузки (Ркр2 < Ркр\) объясняется теорией Герца, по которой величина контактных напряжений для шара возрастает при увеличении модуля упругости деформируемой поверхности. Следовательно, при одинаковых условиях нагружения абразивной частицы, величина контактных напряжений будет возрастать с увеличением твердости поверхности.

Таким образом, скорость роста контактных напряжений со стороны упрочненной детали в системе "деталь - абразив — деталь" будет определять скорость разрушения абразива, что в конечном итоге уменьшает величину внедрения абразивного зерна в неупрочненную поверхность в сравнении с такими же поверхностями в комплектации по первому варианту.

Прямое решение задачи определения необходимого уровня твердости одной из деталей восстанавливаемого соединения "вал - втулка" затруднено из-за сложности напряженно-деформированного состояния поверхностей. В связи с этим представляет интерес возможность относительной оценки повышения ресурса соединения.

Отношение величин твердости поверхностей деталей, с учетом запланированного увеличения ресурса восстановленных соединений в 1,6 раза по сравнению с новыми, предлагается определять по формуле

#- = '.25^-1, (2)

пУ кр1

где Ркр\, Ркр2 - критическая нагрузка к моменту разрушения абразива в соединении серийных и восстановленных деталей, Н; //], Ну — твердость поверхности серийной и упрочненной деталей, МПа.

Для определения твердости упрочненной детали при известной величине твердости новых (серийных) деталей необходимо знать величину критической нагрузки, при которой происходит разрушение кварцевого абразива. Расчет критических нагрузок произведем по формуле, полученной как производное из выражения Герца

Ркр^0,Ъ2[сга]гЯ\уа^Уп)\ (3)

где [аа] - критическое напряжение на поверхности кварцевого абразива к моменту его разрушения, МПа; Я — радиус абразивной частицы, мм; уа , у„ -коэффициенты, учитывающие физико-механические свойства кварцевого абразива и рабочей поверхности детали, МПа"1.

Произведем расчет на примере восстановления и упрочнения изношенных плунжерных пар топливного насоса УТН-М.

Критическое напряжение для кварцевого абразива к моменту его разрушения составляет [ав] = 2100 МПа. На такте нагнетания из-за деформации втулки в зазор плунжерной пары попадают частицы радиусом до Я - 0,004 мм. Коэффициенты, учитывающие физико-механические свойства кварцевого абразива и рабочих поверхностей деталей: уа= 1,1410"3 МПа"1; \>ст = 0,93-10"5 МПа'1; Уупр = 0,73-10"5 МПа"1.

Тогда значения критической нагрузки к моменту разрушения абразивной частицы для серийного и предлагаемого вариантов соответственно составят: Ркр1 = 2,03-10"5 Н; Ркр2 = 1,67-1 О*3 Н.

Расчетные значения критических нагрузок по абсолютной величине намного меньше реальных, так как получены для абразивных частиц идеальной сферической формы (5* —> 0; а —> оо). Но последующий расчет можно считать корректным, поскольку в выражении (2) используется соотношение критических нагрузок Ркр\!Ркрг-

Тогда отношение поверхностной твердости серийной детали к твердости упрочненной детали составит Н\/Н2 — 0,529, а величина поверхностной

твердости упрочненной детали при условии, что максимальная твердость серийных деталей составляет 8000 МПа, равна Ну = 15 122 ~ 15 100 МПа.

Таким образом, при восстановлении изношенных стальных деталей в соединениях "вал - втулка" необходимый уровень упрочнения одной из них должен составлять не менее 15 100 МПа, что соответствует твердости диффузионных однофазных (Ре2В) железоборидных покрытий.

2.3 Определение необходимого изменения размеров деталей и толщины диффузионного слоя

Выражение для определения необходимого изменения диаметра одной из деталей восстанавливаемого соединения "вал - втулка" имеет вид

Ас} — 2 Ивт + 2 Ивал + Пвт + Пвал +/ + у/, (4)

где Дс? - изменение диаметра детали, мм; Ивт, Ивая — максимальный местный износ рабочей поверхности втулки и вала, мм; ПвМ1 Пвал — припуск на механическую обработку втулки и вала, мм;/- прогиб (коробление) детали; у/ - изменение диаметра детали из-за структурных изменений в стали.

Причиной коробления стальных изделий при ХТО является воздействие температуры. Коробление можно свести к минимуму, изменяя способ засыпки деталей, температуру процесса, скорость нагрева и охлаждения деталей и т.д.

При нагреве стали происходит значительное снижение модуля упругости сердцевины, что вызывает релаксацию внутренних напряжений. Это является главной причиной коробления деталей, которое практически нельзя избежать. Наибольшему короблению подвергаются длинные тонкие стержни.

В работе на основе теории упругости получена формула для определения прогиба стержня после борирования

/.^-/О (5)

АЕ<1 ' ^ ;

где / — длину, мм; (1 - диаметр, мм; сг — внутренние напряжения, МПа; Е - модуль упругости материала, МПа; ¡л - коэффициент Пуассона;

Структурные изменения в сердцевине детали приводят к изменению ее удельного объема и соответственно упругой пластической деформации. Поэтому на абсолютное значение диаметра детали влияют также: марка стали, предварительная термическая обработка, масса и конфигурация детали, скорость охлаждения. В зависимости от перечисленных факторов изменение диаметра деталей будет иметь положительное или отрицательное значение.

Для определения величины у в диссертации предложена формула

(6)

где с1\ — диаметр детали до нагрева, мм; Ри рг — удельные объемы фаз стали до и после нагрева, мм3/г.

Минимальный припуск на сторону определяем по формуле В.М. Кована в упрощенном виде, так как дефектный слой на деталях отсутствует.

Дшп - Пвт - Пвал - ]Г &7л-\, (7)

/-1

где — высота неровностей, полученная после предшествующей операции;

п — количество операций.

Подставляя в выражение (4) значения всех входящих в него величин, получим уравнение для расчета необходимого изменения диаметра одной из деталей соединения "вал - втулка" при восстановлении и упрочнении железо-боридными покрытиями

М = 2 (Я.„ + И.т + ± й2_, ) + ¿(^ -1}. (8)

Расчетная величина Ас1 будет определять толщину ЭЖП и режимы технологического процесса железнения.

Для расчета необходимой толщины боридного слоя на ЭЖП следует учитывать величину припуска на механическую обработку Пт1-П, припуск на перешлифовку в другие размерные группы прогиб деталей / и критическую толщину слоя Л, исключающую его продавливание абразивом.

Для определения критической толщины диффузионного слоя используем формулу, предложенную в работе Сергеева В.З.

л-ся^Щ5*1, (9)

где С - коэффициент пропорциональности; Япр - приведенный радиус абразивных частиц, мм; [сга] - критическое напряжение на поверхности абразива к моменту его разрушения, МПа; С — модуль сдвига, МПа.

Таким образом, толщина боридного слоя на ЭЖП определяется как

Величина 8 будет определять режимы процесса борирования.

2.4 Разработка теоретических основ диффузионного борирования электролитических железных покрытий

Процесс диффузионного борирования предполагает термическое воздействие на гальваническое покрытие. Необходимо задаться вопросом: "Каковы будут его последствия?"

Состав и строение электролитического железа в большой мере зависят от так называемой "жесткости режима осаждения". При высокой катодной плотности тока, формирование гальванического слоя идет более интенсивно, вследствие чего покрытие состоит из зерен, характеризующихся большей твердостью. Твердость ЭЖП обусловлена искажением кристаллической решетки в присутствии атомов или молекул водорода, кислорода, углерода и

других примесей. При малых плотностях тока (5...10 А/дм2) количество накопленного в покрытии водорода невелико (5...13,2 см3/100г). При таких плотностях тока получается ориентированная кристаллическая структура.

Известно, что низкий отпуск в течение 1...2 ч способствует удалению водорода из ЭЖП. Поэтому можно предположить, что в процессе нагрева деталей в течение 1...2 ч до температуры борирования (900...1000 °С) водород удалится из покрытия в атмосферу и не будет оказывать негативного влияния на параметры диффузии бора в ЭЖП и качество упрочненной зоны.

Необходимо рассмотреть еще одну особенность воздействия высокой температуры на структуру ЭЖП. При диффузионном борировании становится неизбежным процесс рекристаллизации ЭЖП - образование новых зерен.

В "твердых" покрытиях наблюдается разнозернистость с неравновесным зерном. В результате рекристаллизации в "мягких" покрытиях образуется относительно мелкое, равновесное зерно, что приводит к большей суммарной протяженности границ. Следует ожидать, что при борировании "мягкого" электролитического железа должно увеличиться количество атомарного бора, диффундирующего по границам зерен. В сочетании с удалением водорода из покрытия это способствует интенсификации процесса, что позволит получать слои значительно большей толщины в сравнении с борированием сталей.

Таким образом, наиболее предпочтительными для диффузионного насыщения бором будут так называемые "мягкие" покрытия, полученные в результате электролиза при невысокой катодной плотности тока. "Мягкие" ЭЖП позволяют до борирования провести обработку фасок и отсечных кромок рабочих поверхностей деталей без сколов и выкрашивания, что решает проблему всех упрочняющих технологий.

Известно, что углерод и легирующие элементы отрицательно влияют на результаты борирования стальных изделий. Электролитическое железное покрытие не имеет указанных препятствий. Это позволяет сделать вывод о возможной интенсификации бориды процесса диффузии бора в ЭЖП ~ ^¿ъ^ легирующих и получении более глубоких элементод боридных слоев.

" При небольшом времени

борирования и относительно большой толщине ЭЖП формирование диффузионной зоны происходит в его пределах (рис. 3). В переходной зоне под боридными зубьями находится твердый а -раствор бора в железе.

борид. Fe£

переходная зона;

FeS.Cl

'Fes В

С

Л.Э.

Fe + C+ЛЗ.

Рисунок 3 — Формирование боридного слоя в пределах ЭЖП

Если железоборидное покрытие формируют на углеродистых сталях, то из-за градиента концентрации углерода, происходит его встречная диффузия из основы в электролитическое железо. В этом случае возможно образование карбоборидов железа Fe3(C,B) по границе боридных зубьев.

В случае формирования покрытия на легированных сталях, в переходной зоне могут присутствовать бориды легирущих элементов. Карбобориды железа и бориды легирующих элементов имеют более высокую твердость в сравнении с чистым электролитическим железом. Поэтому их присутствие в переходной зоне положительно скажется на несущей способности и износостойкости железоборидных покрытий.

Предполагаемое повышение сцепляемости ЭЖП с основным металлом объясняется взаимной диффузией атомов железа, углерода и легирующих элементов на границе "покрытие - основа" и связано с перестройкой их кристаллических решеток при температуре борирования.

В случае повышения температуры или длительности процесса насыщения, зубья боридов будут выходить за пределы электролитического железа и "вклиниваться" в основной металл. Углерод и легирующие элементы основного металла способствуют замедлению динамики роста боридов. Поэтому формирование боридного слоя за пределами ЭЖП нецелесообразно, так как это требует увеличения времени процесса борирования.

Создание аналитической модели формирования однофазного (F2B) боридного слоя на ЭЖП в общем виде сводится к математическому описанию диффузии элемента А в глубь полубесконечной матрицы, сопровождающейся фазовым переходом Me (А) —» Меп Ат.

Проведенные расчеты позволили определить толщину сплошной части боридного слоя (х]) и общий размер слоя (х2), которые определяются как

= 77, x2=(l + k)pjD,-£-t, (И)

Полученные формулы были использованы для обработки экспериментальных данных по кинетическим кривым роста однофазных (Ре2В) боридных слоев. Рассчитывались эффективные диффузионные параметры

А = А + А 11 Ро в предположении, что К

а) осуществляется только объемная диффузия бора в боридном кристалле

1 ПС 2/ Ь»

- = 0,5 +—& +—& ; а — 1;Ь = 0 (12)

Р\ 3 3

б) диффузия бора происходит только по поверхности боридного кристалла

1 ПС 5 ; 5 „

— = 0,5 +—к +—к; ^-о-а-1 ИЗ}

рга 12 36 в-и.о-1 V*)

в) доля поверхностной и доля объемной диффузии равны

= 0,5 + 0,474& + 0,178&2; ¿ = 1, (14)

ро ° 2

где D ,{D ) - эффективные коэффициенты объемной (поверхностной) диффузии,

мм /с; t — время, с; - постоянное число; о - толщина слоя, мм; R - радиус основания боридного зуба, мм; к - относительный размер зубчатой части борида.

Математическая обработка данных для разных соотношений объемной и поверхностной диффузии показала, что величина относительного размера зубчатой части боридов в интервале температур 900...95О °С для ЭЖП вдвое больше, чем для стали 45, а при 1000 °С отличается всего на 20 %. На ЭЖП эффективный коэффициент диффузии с увеличением температуры борирования повышается интенсивнее, чем на стали 45 и при 1000 °С превышает его в 1,88 раза (7,0480-10'7 мм2/с против 3,7413■ 10"7 мм2/с).

2.5 Сублимация бора на насыщаемой поверхности при борировании в окислительной атмосфере и вакууме

Применение фтор- и хлорсодержащих активаторов при борировании в порошках ограничивает возможности данного способа упрочнения ЭЖП. В то же время кислород, как химический элемент, более активен в сравнении с хлором и фтором. Небольшое количество кислорода способствует активации процесса диффузионного борирования. Его источником может служить остаточный воздух в рабочем пространстве контейнера.

Для борирования ЭЖП в окислительной среде в контейнерах с плавким затвором автором предлагается смесь порошков карбида бора (В4С) и оксида алюминия (А1203). Карбид бора является наиболее перспективным борсодержащим веществом для промышленного использования. Порошок оксида алюминия является инертной добавкой, позволяющей удешевить смесь и предотвратить ее спекание.

На первоначальной стадии процесса при температуре 200.. .400 °С из ЭЖП идет редиффузия водорода в окружающее пространство. Насыщающая смесь при этом остается инертной. При достижении температуры 900 °С плавкий затвор герметизирует контейнер и остаточный кислород, присутствующий в его объеме, вступает в реакцию с карбидом бора

В4С + 202 _££_>В2ОЗ + СО + 2ВЭТ0М. (15)

Образовавшийся в результате оксид бора В2Оз транспортирует атомы бора к насыщаемой поверхности, где происходит реакция восстановления

5В203+ 2Fe f°c > Fe203 + 6 02 + 10 Ватом. (16)

Кроме этого В4С может восстанавливать борный ангидрид до низшего окисла В203, парами которого осуществляется перенос бора к насыщаемой поверхности. Пары В203 диссоциируют на поверхности по реакции

ЗВ203 = 2В203 + 2 Ватом. (17)

Образующийся по реакциям (15)...(17) бор диффундирует в электролитическое железо, а оксид железа восстанавливается под воздействием СО.

Использование инертной добавки обосновано не только устранением спекаемости порошка карбида бора. Добавка до 40 % оксида алюминия, увеличивая газопроницаемость смеси, позволит снизить ее активность

в начальной стадии насыщения. Увеличение газопроницаемости порошковой смеси улучшает стабильность процесса, а снижение ее активности будет способствовать образованию на электролитическом железном покрытии однофазного (Ре2В) боридного слоя.

Борирование в вакууме является высокотехнологичным способом упрочнения ЭЖП, который можно рекомендовать для условий фирменного ремонта на заводах-изготовителях.

Предварительные эксперименты по вакуумному борированию ЭЖП в порошках карбида бора и аморфного бора не дали положительных результатов. Давление паров бора при температуре 1400 К составляет 2,04-10'13 Па, что несопоставимо мало в сравнении с давлением паров хрома (1,5-10"6 Па). Поэтому сублимация бора на насыщаемой поверхности из паровой фазы невозможна в том виде, как это происходит при парофазном хромировании в вакууме.

Представляет интерес борирование в смеси карбида бора (В4С) и буры (№264(1)7). Бура является недорогим и доступным борсодержащим и, что важно для нашего случая, кислородсодержащим веществом. Кроме того, при термическом разложении бура не выделяет токсичные вещества. По существу рассматриваемый способ является газофазным, а вакуум применяется в качестве защитной среды.

Под воздействием температуры в насыщающей смеси происходит процесс диссоциации буры

Ка2В407 *'С > Ыа20 + 2В203. (18)

Далее повторяются реакции (15)...(17) окисления карбида бора и его доставки к насыщаемой поверхности. Для повторного протекания указанных реакций внутри контейнера должны быть созданы оптимальные условия по остаточному давлению.

3 Программа и методика исследований

Программой исследований предусматривалось изучить процесс железо-борирования стальных деталей; установить закономерности направленного формирования железоборидных покрытий; исследовать их физико-механические и эксплуатационные свойства; разработать новый способ и технологии восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники.

Для нанесения электролитических железных покрытий применяли электролит, рекомендованный профессором Батищевым А.Н. Состав электролита: БеСЬ • 4Н20 - 580...600 г/л; рН = 0,5...0,7; температура 30...35 °С. Аноды изготавливались из стали Ст 3 ГОСТ 380-71. Анодное травление осуществлялось в электролите железнения. С целью улучшения очистки поверхности от шлама и повышения сцепляемости покрытия электролиз начинали на асимметричном переменном токе, а затем переходили на постоянный. Электролиз проводили на двух режимах, изменяя катодную плотность: БК1 = 10 А/дм2; Ок2 = 30 А/дм2.

Диффузионное борирование проводили двумя газофазными порошковыми способами — в окислительной атмосфере и вакууме. Для реализации первого

способа использовали электрические печи типа СНО и контейнеры с плавким затвором. Для второго способа использовали электрические вакуумные печи типа СНВ, ТВУ-7 и полугерметичные контейнеры.

В качестве борсодержащих компонентов насыщающих порошковых смесей применяли технический карбид бора (В4С) зернистостью 3...5 мкм ТУ 2-036-879-81 и буру (Ка2В407). Для инертной составляющей смесей использовали оксид алюминия (А1203) зернистостью 2 мкм ТУ 6-09-426-75.

Изменяемыми параметрами процессов борирования были процентное соотношение компонентов порошковой смеси, температура и время насыщения. Для решения задачи оптимизации использовался метод комбинационного квадрата, позволяющий получать формулы-функции одновременного влияния нескольких факторов при небольшом числе опытов.

Исследованиями предусмотрено установить влияние указанных способов борирования на: изменение размеров деталей; толщину, микроструктуру, поверхностную твердость, фазовый и химический состав железоборидных покрытий; коробление деталей; несущую способность и прочность сцепления покрытий с основой; трещиностойкость, износостойкость и коррозионную стойкость деталей.

Металлографические исследования, измерение микротвердости, несущей способности и трещиностойкости покрытий проводили на приборе ПМТ-ЗМ согласно ГОСТ 9450-76.

Трещиностойкость определяли по методу Пальмквиста. В качестве показателя трещиностойкости принимали отношение нагрузки на индентор к суммарной длине трещин на поверхности покрытий (Р/1).

Прочность сцепления с основой определялась методом сдвига поясков с покрытиями на машине ИМ-4А.

Сравнительную износостойкость образцов с железоборидными покрытиями исследовали на машине трения СМЦ-2 в условиях граничной смазки. Для ускорения изнашивания в зону трения образцов подавалось масло индустриальное И-20 ГОСТ 20779-75, запыленное кварцевым абразивом по ГОСТ 2138-74 с удельной поверхностью Б = 10500 см2/г и концентрацией 0,6 % по массе. Подача масла дозировалась - 4...6 капель в минуту.

Для определения коррозионной стойкости образцы испытывали в 10%-ных растворах концентрированных кислот (НЖ)3, НгБОО и щелочи (№ОН).

Механическая обработка опытных деталей проводилась на оборудовании и режимах серийного производства. Для операций шлифования и доводки применяли рабочие круги на основе синтетических алмазов и эльбора, карбидотитановые пасты различной зернистости.

Стендовые испытания топливных насосов с опытными и серийными плунжерными парами проводили на Ногинском заводе топливной аппаратуры (НЗТА) по методике ЦНИТА в соответствии с ОСТ 23.1.364-81. Испытания позволили оценить ресурс восстановленных плунжерных пар, износ деталей и безотказность работы насосов.

Эксплуатационные испытания проводили в различных хозяйствах Калужской и Смоленской областей.

Разработка новой комбинированной технологии восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники опиралась на результаты проведенных исследований и опытно-промышленных проверок, выполненных на ОАО "НЗТА", ОАО ПО "Молния" и других предприятиях.

4 Результаты исследований и их анализ

К основным технологическим факторам, влияющим на толщину борид-ных слоев, относятся температура процесса, время выдержки и состав насыщающей смеси. Для определения оптимальных режимов борирования в окислительной среде были проведены предварительные эксперименты. Борировали образцы из стали 45, 20Х (цементация), ХВГ и стали 45 с электролитическими железными покрытиями.

Снижение содержания В4С менее 40 % приводит к уменьшению глубины боридного слоя, что объясняется снижением насыщающей способности смеси. В свою очередь при уменьшении содержания оксида алюминия в смеси менее 30 % происходит пресыщение реакционного пространства и, как следствие, вскоре за фазой БегВ начинается интенсивное формирование нежелательной высокобористой фазы БеВ. Высокая температура процесса борирования также способствует зарождению и росту в диффузионном слое фазы БеВ. Кроме того, ухудшаются механические свойства сердцевины изделия, уменьшается ресурс электропечи, контейнеров и увеличиваются энергозатраты. Поэтому было принято условие формирования однофазных (Ре2В) боридных слоев в температурном диапазоне 900... 1050 °С.

Зависимость толщины боридного слоя от температуры насыщения подчиняется экспоненциальному закону. При температуре 1050 °С и времени выдержки 6 ч на электролитическом железе обеспечивается формирование боридного слоя толщиной 380 мкм. С повышением температуры борирования, на сталях 45, 20Х цементованной и ХВГ отмечается повышенная склонность покрытий к трещинообразованию, на кромках образцов отмечены сколы.

Зависимость толщины боридного слоя от температуры процесса подчиняется экспоненциальному закону. Боридные слои максимальной толщины формируются на электролитических железных покрытиях (рис. 4).

В результате оптимизации получена математическая модель процесса борирования в окислительной атмосфере и выбраны следующие режимы: температура насыщения 980 °С; содержание в смеси карбида бора (В4С) - 65 %; время выдержки 2.. .6 ч в зависимости от требуемой толщины боридного слоя.

Изменение линейных размеров образцов при борировании ЭЖП незначительно и составляет не более 12 % от толщины диффузионного слоя.

Для подтверждения теории кинетики роста боридов исследовался процесс их формирования в пределах ЭЖП и за его пределами. Сделан вывод о том, что боридный слой наиболее эффективно формируется в пределах ЭЖП.

С целью усовершенствования технологии получения железобо-ридных покрытий была исследована возможность борирования в вакууме в полугерметичных контейнерах без плавкого затвора. Предложено производить процесс борирования в следующей последовательности.

Камера, с установленным в ней контейнером, плавно откачивается за 20...30 мин до остаточ-

ного давления ~ 1,33-10"1 Па. Это

Рисунок 4 - Зависимость толщины боридного слоя от времени насыщения 1 - сталь 45 + ЭЖП; 2 - сталь 45; 3 — сталь 20Х + цементация; 4 - сталь ХВГ.

4 б

Время ч

исключает распыление мелкодисперсных порошков в камере печи и попадание в вакуумные насосы.

Далее следует нагрев до температуры 600 °С и отключение системы откачки газов.

Когда откачка газов из вакуумного пространства прекращена, в контейнере, имеющем две крышки, возникают условия для повторного протекания реакций 15-17. Нагрев камеры продолжается до рабочей температуры борирования, после чего производится установленная выдержка и контейнер охлаждается вместе с печью.

Оптимальное соотношение компонентов для вакуумного способа борирования, мае. %: карбид бора (В4С) - 84 %; бура (Na2B407) - остальное. Температура насыщения 980 °С.

Результаты борирования в вакууме сопоставимы с борированием в окислительной атмосфере при увеличения времени выдержки на 0,5... 1,0 ч.

Перспективным технологическим приемом, который можно рекомендовать для борирования в вакууме, является использование брикетов. Применение насыщающих брикетов с пористостью 40...50 % исключает распиливание порошков в процессе откачивания нагревательной камеры.

Металлографические исследования показали, что боридные слои на ЭЖП имеют "зубчатое" строение. Рентгеноструктурный анализ подтвердил образование однофазных (Fe2B) боридных слоев при температурах до 1000 °С. В переходной зоне обнаружены карбобориды железа Fe3(C,B).

Граница раздела между ЭЖП и основным металлом не просматривается. Это свидетельствует о срастании покрытия с основой в результате взаимной диффузии железа, углерода и бора, что подтверждается рентгеноспектральным анализом. Под покрытием в основном металле имеются остаточные сжимающие напряжения — окружная составляющая равна 220, осевая 600 МПа. Поэтому увеличение толщины железоборидного покрытия не приводит к образованию трещин в отличие от борирования сталей без ЭЖП.

<5 20000

£ 15000

% юооо

5000

О 50 100 150 200 250 300 350 МО

Глу5инасло% мкм

Рисунок 5 - Изменение микротвердости по глубине покрытий

Борирование (980 °С, 6 ч): 1 - ХВГ; 2 - Сталь 45; 3 - ЭЖП.

Карбохромирование (цементация 920 °С, 2 ч + хромир. 1200 °С, 6 ч): 4 - ЭЖП.

Хромонитридизация (хромир. 1200 °С, 10 ч + азотир. 1150 °С, 4 ч): 5 - ЭЖП.

Результаты измерений микротвердости по глубине боридных, карбидо-хромовых и хромонитридных слоев, полученных на ЭЖП (300 мкм), а также боридных слоев на стали 45 и ХВГ представлены на рисунке 5. Наиболее высокая микротвердость наблюдается на стали ХВГ - 17 100 МПа на глубину до 140 мкм. Эта величина меньше микротвердости хрупкой РеВ фазы, находящейся в пределах 17 500...21 000 МПа. На стали 45 микротвердость уменьшается до 16 400 МПа, а глубина слоя увеличивается до 200 мкм.

Борирование ЭЖП позволяет получать наибольшую глубину равномерно упрочненной зоны (320 мкм), микротвердость которой составляет 14 800 МПа, что близко к теоретически определенному оптимальному уровню твердости восстанавливаемой детали - 15 100 МПа. За пределами железоборидного покрытия микротвердость не превышает 3500 МПа.

Хромонитридизация и карбохромирование, как альтернативные процессы упрочнения ЭЖП, позволяют повысить микротвердость до 12 000 и 15 800 МПа, но глубина упрочненной зоны в обоих случаях не превышает 60 мкм.

Прочность сцепления покрытий с основой определяли на образцах из стали 45. Толщина ЭЖП составляла 300 мкм. Глубина боридного слоя в пределах ЭЖП была равна 240 мкм и с выходом за его пределы - 330 мкм. Результаты исследований приведены на рисунке 6.

В начале нагружения образцов деформация поясков прямо пропорциональна напряжениям сдвига. Для ЭЖП без упрочнения кривая деформации имеет более пологий характер в сравнении с борированными, что объясняется разницей в величине модуля упругости (2,15-105 и 3,5-105 МПа).

Из анализа полученных результатов следует, что борирование приводит к повышению прочности сцепления ЭЖП с поверхностью образцов на 42 % в случае выхода боридов за пределы покрытия.

л Ш

у 350 1

£ 300

ш

^ 250

200 150 100 50

3 2 г-

Гг / \

..........1 ' / 1 Г

//

/ /

//

р

г

О

0.05

0,1

Оптимальным можно считать формирование боридного слоя в пределах ЭЖП. В этом случае увеличение прочности сцепления составляет 34 %, но продолжительность процесса борирования вдвое меньше.

Несущую способность покрытий определяли по критической (минимальной) толщине боридного слоя, исключающей его продавливание при заданной нагрузке. Нагрузку для рабочих поверхностей деталей создают частицы абразива, попадающие в зазор соединений "вал -втулка". Для разрушения частиц кварца размером 100 мкм необходимо усилие 0,65...0,75 Н. Результаты исследования представлены на рисунке 7. Из рисунка видно, что все кривые имеют характерный перегиб в точке с критической толщиной боридного слоя (Лкр). После перегиба наблюдается прогрессирующее увеличение диагонали отпечатка до величины, соответствующей микротвердости основного металла. С увеличением статической нагрузки на индентор, величина ккр возрастает.

3= 25 \ ~ ~

0,15 0.2

Деформация, мм

Рисунок 6 - Деформационные кривые, полученные при сдвиге поясков

1 - ЭЖП;

2 - ЭЖП + борирование 980 °С, 4 ч;

3 - ЭЖП + борирование 980 °С, 8 ч.

5 20

I

§ 15

О 015 10 15 Нагрузка на индентор Н

I

10

10 60 80 100 120 ио

Диагональ отпечатка б делениях микрадинта

Рисунок 7 - Критическая толщина боридного слоя 1 - Р=0,5 Н; 2 - Р=1,0 Н; 3 - Р=1,5 Н.

- борирование;

----борирование + закалка.

Критическая толщина боридного слоя, исключающая его продавливание в условиях эксплуатации деталей сельскохозяйственной техники, должна составлять не менее 14 мкм. Учитывая зубчатое строение переходной зоны боридных слоев на ЭЖП, разнотолщинность по длине и радиусу после механической обработки, необходимо иметь гарантированную величину ккр не менее 30 мкм. Комбинированная технология получения железоборидных покрытий, в отличие от способов диффузионной металлизации, обеспечивает необходимые припуски на мехобработку при условии /граб » Кр- Объемная и поверхностная закалка образцов увеличивает несущую способность железоборидных покрытий в 1,6...2 раза.

Хрупкость боридных слоев характеризуется трещиностойкостью, от которой зависит качество механической обработки и износостойкость восстановленных деталей. Установлено, что показатель трещиностойкости Р/Ь при снижении содержания карбида бора в насыщающей смеси растет, так как ее обеднение способствует формированию боридных слоев на основе менее хрупкой Ре2В фазы.

Сопоставление структуры боридных слоев с показателями трещиностойкости позволило сделать вывод, что величина Р/Ь зависит также от типа их строения. У железоборидных слоев, имеющих характерное "зубчатое" строе-ние, величина показателя Р/Ь в 2,2 раза выше, чем у "игольчатых" боридных слоев на стали 45 и в 3,7 раза выше, чем у "сплошных" слоев на стали ХВГ.

Распространению трещин на борированном электролитическом железе препятствуют межфазные границы зубьев боридов. Напряжения, возникающие на вершине трещины, релаксируют в результате пластической деформации переходной зоны, состоящей из незначительного количества карбоборидов железа, твердого раствора бора и углерода в железе.

Сравнительные испытания коррозионной стойкости образцов из стали 45, ХВГ до и после борирования, а также образцов с железоборидными покрытиями проводили в 10 %-ных растворах НЫОз, Н2304 и ЫаОН в течение 100 ч. Использованные при испытаниях среды по степени агрессивности к боридным покрытиям можно расположить в следующем порядке: щелочь, серная и азотная кислоты. Результаты исследования показали, что борированные образцы во всех растворах имеют более высокую коррозионную стойкость в сравнении с образцами без защитного диффузионного покрытия.

Боридные слои по отношению к сталям являются катодными. Электродные потенциалы основного металла и боридных покрытий близки. Поэтому даже после нарушения сплошности железоборидного слоя резкого увеличения скорости коррозии образцов не наблюдается.

Таким образом, диффузионное борирование приводит к повышению коррозионной стойкости образцов в различных средах в 3,5...5 раз, что позволяет рекомендовать железоборидные покрытия для восстановления и упрочнения деталей оборудования в процессах механизации животноводства, машин для внесения удобрений и других.

196,2

294.3

392.4

490.5 Нагрузка Н

Рисунок 8 - Сравнительная оценка износостойкости боридных покрытий в зависимости от нагрузки

1 - ЭЖП + борированис (240 мкм); 2 - ЭЖП + борирование (330 мкм);

3 - сталь 45 + борировование (170 мкм); 4 - сталь 45 + борирование + закалка.

Результаты сравнительных испытаний на износостойкость борированной стали 45 и железоборидных покрытий при различных нагрузках представлены на рисунке 8. В качестве контробразца использовался диск из сплава ВК-2.

Величина износа боридных слоев, сформированных в пределах ЭЖП и с выходом за его пределы во всем интервале прилагаемых нагрузок, практически одинакова. Обращает на себя внимание динамика увеличения износа с повышением нагрузки. Для железоборидных покрытий повышение нагрузки с 196,2 до 490,5 Н приводит к увеличению износа в 1,9 раза, в то время как для борированной стали 45 износ увеличивается в 4,8 раза. При нагрузке 490,5 Н величина износа железоборидных покрытий в 2 раза меньше износа борированной стали 45.

Причина увеличения износа борированной стали 45 - недостаточная толщина боридного слоя в сочетании с повышенной хрупкостью. Установлено, что при увеличении нагрузки наряду с износом происходит продавливание и выкрашивание слоя. Поэтому, для увеличения износостойкости покрытий, работающих в условиях повышенных контактных нагрузок, рекомендуется поверхностная или объемная закалка. Испытания показали, что закалка борированной стали 45 способствует уменьшению износа образцов в 1,7 раза.

Результаты испытаний на износостойкость в зависимости от комплектации пар трения представлены на рисунке 9.

Износ серийных пар имел близкую суммарную величину (210 и 218 мг), отличалось лишь соотношение износов диска и колодки. При испытании пар трения с упрочненной колодкой и диском из стали ХВГ (вариант 3) получены результаты, подтверждающие теоретические выводы работы.

Упрочнение колодки способствует уменьшению износа неупрочненного диска из стали ХВГ в 1,25 раза по сравнению с износом такого же диска серийной пары (вариант 1). Износ упрочненной колодки в 6,4 раза меньше износа серийной.

Проведенные испытания позволили сделать заключение, что нанесение железоборидных покрытий на одну из деталей пары трения повышает износостойкость соединения в целом в 2,2 раза. Полученный уровень износостойкости удовлетворяет требованиям, предъявляемым к комбинированной технологии восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники.

Для подтверждения полученных результатов были проведены стендовые испытания топливных насосов УТН-М с опытными и серийными плунжерными парами различной комплектации. Анализ полученных данных показал, что упрочнение одной из деталей соединения "плунжер - втулка" приводит к уменьшению износа менее твердой поверхности. Ресурс опытного топливного насоса УТН-М с плунжерными парами, восстановленными путем нанесения на плунжеры железоборидных покрытий, упрочненным соединением "пятка плунжера - болт толкателя" в 1,7 раза выше, чем у серийного насоса.

Эксплуатационные испытания тракторов Т-150К, проведенные в хозяйствах Калужской и Смоленской областей, показали высокую надежность восстановленных и упрочненных железоборидными покрытиями деталей.

За период испытаний, который составил 18 месяцев, наработка тракторов Т-150К составляла 2868...3013 мото-ч. Отказов в работе гидромеханических коробок передач по вине соединений "гильза гидрораспределителя - уплотни-тельные кольца" не наблюдалось.

За 22 месяца испытаний наработка топливных насосов, установленных на тракторы МТЗ-80 и МТЗ-82,составила 2152...3064 мото-ч. Опытные насосы показали высокую надежность. Отказов по вине плунжерных пар не выявлено. Снижение цикловой подачи насосов на номинальном режиме находилось в пределах 2...6 %. Топливные насосы оставлены для дальнейшей эксплуатации.

Эксплуатационные испытания гидрораспределителей Р-75-33-Р с золотниками, восстановленными и упрочненными железоборидными покрытиями, были проведены в сравнении с серийными. Распределители были установлены

100 % 80 60

I

I

£ I

4

20, О О 20 ¡>0 60 80 100 120

2

4

шп

Рисунок 9 - Износ образцов при различных вариантах комплектации пар трения

1 - диск и колодка (ХВГ + закалка);

2 - диск (ВЧ-45), колодка (20Х +цементация +закалка);

3 - диск (ХВГ+закалка), колодка (ЭЖП +борирование);

4 - диск и колодка (ЭЖП + борирование).

на тракторы МТЗ-80 и МТЗ-82. При достижении наработка 2500 мото-ч распределители снимали с испытаний и измеряли утечки в соединениях при рабочем давлении 10 МПа. За наблюдаемый период (11 месяцев) опытные распределители показали более высокую стойкость к абразивному износу в сравнении с серийными. Утечки в опытных распределителях находились в пределах 15,4...23,6 см3, а в серийных 34,6...48,2 см3. Среднее значение утечек в распределителях с золотниками, восстановленными и упрочненными железоборидными покрытиями, в 1,84 раза меньше в сравнении с серийными распределителями.

5 Технология восстановления и упрочнения деталей машин железоборидными покрытиями. Технико-экономическая эффективность.

Выполненные исследования позволили разработать рекомендации и единую структурную схему комбинированной технологии для создания новых технологических процессов восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники железоборидными покрытиями. Разработаны технологические процессы восстановления и упрочнения плунжерных пар топливных насосов УТН-М, золотников гидрораспределителей Р-75 и гильз гидрораспределителей коробки передач тракторов Т-150К.

Технология нанесения железоборидных покрытий сводится^ следующему.

Поступившие в ремонт соединения деталей раскомплектовывают. После очистки и дефектации детали шлифуют (хонингуют) до выведения следов износа. Далее следуют очистка, контроль и сортировка на группы.

Выбранные для нанесения покрытий детали (стержни или втулки) поступают на гальванический участок. Перед железнением детали обезжиривают. Операцию анодного травления образцов с одновременной очисткой от травильного шлама проводят непосредственно в хлористом электролите. Состав электролита: БеСЬ • 4Н20 - 580...600 г/л; рН = 0,5...0,7; температура 30...35°С. В начале детали подвергают травлению при Оа = 20...30 А/дм2, затем снижают плотность тока до 6... 10 А/Дм2 и продолжают травление. Общее время травления - 45...75 с. Для улучшения очистки поверхностей деталей от шлама и повышения сцепляемости покрытия электролиз необходимо начинать на асимметричном переменном токе, а затем переходить на постоянный. Электролиз проводить при Бк = 10 А/дм2 до получения покрытия необходимой толщины.

После железнения детали промывают горячей водой, нейтрализуют, еще раз промывают и сушат. Перед борированием ЭЖП шлифуют до удаления дефектного слоя. Для предотвращения сколов производится обработка фасок и отсечных кромок рабочих поверхностей.

Для предприятий технического сервиса, имеющих небольшие программы восстановления деталей (РТП, ремонтные заводы), рекомендуется способ борирования в электропечах типа СНО в контейнерах с плавким затвором. Контейнеры изготавливают из листовой стали Х23Н18 толщиной 3...4 мм.

Детали упаковывают в контейнер. Состав порошковой смеси, % по массе: карбид бора (В4С) - 65 %, остальное - оксид алюминия (А12Оэ). В качестве плавкого затвора используется измельченная натрий-силикатная глыба. Температура процесса — 980 °С, время выдержки 2...6 ч в зависимости от требуемой толщины боридного слоя. После охлаждения контейнеры распаковать, детали отправить на очистку. Кратность использования смеси — до 30 раз.

В условиях фирменного ремонта на заводах-изготовителях рекомендуется способ диффузионного борирования в вакууме. Контейнеры изготавливают из стали Ст 3 толщиной 3...4 мм. Режим процесса борирования в вакууме: состав смеси - 84 % карбида бора (В4С); остальное - бура (Ка2В407); остаточное давление ~ 1,33-Ю"1 Па; температура процесса - 980 °С; время выдержки -3.. .7 ч в зависимости от требуемой толщины боридного слоя.

Нагрев контейнеров проводят в камере, предварительно вакуумированной до остаточного давления —1,33-1 О*1 Па. После откачки камеры включают охлаждающую систему печи. При температуре 600 °С вакуумный насос отключают и продолжают нагрев до заданного уровня. В процессе нагрева вакуум падает из-за образования в порошковой смеси газовой фазы. Далее осуществляется выдержка в течение заданного времени, после которой контейнеры охлаждается вместе с печью. При последующем использовании в смесь добавить 16 % буры. Кратность использования смеси - до 20 раз.

После борирования детали очищают и при необходимости подвергают объемной или поверхностной закалке. После очистки детали шлифуют на режимах серийного производства. Отличительная особенность заключается в том, что для шлифования железоборидных покрытий применяют шлифовальные рабочие круги на основе синтетических алмазов типа 1А1 АС6 120/100 МВ1 или эльбора (кубического нитрида бора) типа 1А1 ЛМ 120/100 В1. Далее следует очистка, контроль качества и геометрических параметров.

Экономический эффект от использования разработанных рекомендаций по восстановлению и упрочнению деталей сельскохозяйственной техники составляет 4,74 млн р. в год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что наиболее перспективным направлением повышения долговечности соединений "вал - втулка" является комбинированная технология получения железоборидных покрытий, применение которой в качестве метода восстановления и упрочнения стальных деталей расширит возможности диффузионных покрытий.

2. Теоретически установлено, что двухкратное увеличение межремонтного ресурса соединений "вал - втулка", работающих в условиях абразивного изнашивания, возможно при упрочнении поверхности одной из деталей до уровня 15 100 МПа путем нанесения железоборидных покрытий.

3. Получены уравнения для расчета необходимого изменения размеров восстанавливаемых деталей и толщины боридного слоя, которые позволяют

устанавливать режимы электролитического железнения и диффузионного борирования.

4. Установлено, что для борирования наиболее предпочтительны "мягкие" ЭЖП, имеющие в результате рекристаллизации мелкое и равновесное зерно. Покрытия, полученные при катодной плотности тока Дк = 10 А/дм2 в электролите состава: РеС12 • 4Н20 — 580...600 г/л; рН = 0,5...0,7; температура 30...35 °С, в сравнении с углеродистыми и легированными сталями обеспечивают в 1,3...2,1 раза большую глубину боридного слоя.

5. Формирование боридного слоя наиболее эффективно в пределах ЭЖП. Анализ кинетики роста однофазного боридного слоя позволил рассчитать диффузионные константы для ЭЖП и стали 45 при различных температурах. Коэффициент эффективной диффузии для ЭЖП в сравнении со сталями выше в 1,8 раза. Введение в порошок карбида бора инертной добавки (оксида алюминия) стабилизирует процесс диффузионного насыщения при борировании в окислительной атмосфере, что позволяет получать однофазные (Ре2В) боридные слои.

6. Разработана комбинированная технология, включающая электролитическое железнение деталей с последующим диффузионным борированием, которая позволяет в 3...10 раз увеличить изменение их размеров и толщину упрочненного слоя в сравнении с известными способами диффузионной металлизации и расширить область их применения в ремонтном производстве.

7. Оптимальный режим процесса диффузионного борирования в окислительной атмосфере: состав насыщающей смеси - 65 % карбида бора (В4С); остальное - оксид алюминия (А12Оз); температура - 980 °С; время выдержки -2.. .6 ч в зависимости от требуемой толщины боридного слоя.

8. Применение вакуума в качестве защитной среды значительно упрощает технологию борирования, уменьшает трудоемкость и затраты на материалы, позволяет увеличить полезный объем контейнера. Режим процесса борирования в вакууме: состав насыщающей смеси - 84 % карбида бора (В4С); остальное -бура (Ка2В40?); остаточное давление ~ 1,33-10"' Па; температура -980°С; время выдержки - 3.. .7 ч в зависимости от требуемой толщины боридного слоя.

9. Металлографические исследования и рентгеноструктурный анализ показали, что на ЭЖП формируются однофазные (Бе2В) боридные слои "зубчатого" строения с микротвердостью на уровне 14 800 МПа. Толщина боридного слоя достигает 0,32 мм, что обеспечивает необходимые припуски на механическую обработку и несущую способность. Критическая толщина боридного слоя, исключающая его продавливание абразивными частицами, должна составлять не менее 30 мкм. Закалка приводит к увеличению несущей способности слоя в 1,6...2 раза.

10. Прочность сцепления ЭЖП с основным металлом после борирования увеличивается на 34...42 %. Показатель трещиностойкости железоборидных покрытий в 2,2...3,7 раза выше, чем у боридных слоев на сталях. Диффузионное борирование повышает коррозионную стойкость стальных деталей в различных средах в 3,5.. .5 раз.

11. Стендовые и эксплуатационные испытания показали высокую надежность соединений "вал - втулка", восстановленных железоборидными покрытиями. Упрочнение одной или обеих деталей приводит к увеличению износостойкости соединений в 2,2.. .7 раз*. Ресурс топливных насосов УТН-М с восстановленными плунжерными парами и упрочненным сопряжением "пятка плунжера - болт толкателя" в 1,7 раза выше, чем у серийных насосов.

12. Выполненные разработки внедрены и прошли производственную проверку с передачей технической документации на пяти предприятиях. Результаты работы одобрены Научно-техническим советом Федерального агентства по сельскому хозяйству и рекомендованы для внедрения на предприятиях технического сервиса. Годовой экономический эффект от использования результатов исследования составляет 4,74 млн р.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

в монографии

1. Ерохин М.Н., Казанцев С.П. Диффузионные покрытия в ремонтном производстве. - М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2006. - 140 с.

в изданиях, рекомендованных ВАК

2 Бугаев В.Н., Казанцев С.П. Повышение долговечности плунжерных пар // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1988. - № 1. - С. 29...30.

3. Казанцев С.П., Прилепин В.А. Восстановление изношенных деталей многокомпонентной диффузионной металлизацией // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1998. - № 4. - С. 31 ...32.

4. Казанцев С.П., Боярский В.Н., Андреев О.П. Технология восстановления деталей сельскохозяйственной техники нанесением железоборидных покрытий // Техника в сельском хозяйстве. - 2001". - № 2. - С. 34. ..35.

5. Казанцев С.П. Новая технология получения комбинированных диффузионных покрытий //Ремонт, восстановление, модернизация.- 2003.- № 7.- С. 30...32.

6. Казанцев С.П. Применение комбинированных диффузионных покрытий при восстановлении деталей // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ "Технический сервис в агропромышленном комплексе". - М., 2003. - С. 101... 105.

7. Казанцев С.П. Вакуумное борирование электролитических железных покрытий // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ "Технический сервис в агропромышленном комплексе". -М., 2004. - С. 77...78.

8. Казанцев С.П. Ремонт деталей железоборидными покрытиями // Сельский механизатор. - 2004. - № 7. - С. 24...25.

9. Казанцев С.П. Совершенствование технологии восстановления и упрочнения деталей машин железоборидными покрытиями // Ремонт, восстановление, модернизация. ~ 2005. -№ 1. - С. 30...31.

в материалах конференций, статьях и других изданиях

10. Сергеев В.З., Казанцев С.П., Богданович З.А. Влияние износа поверхностей плунжера и втулки на показатели топливоподачи топливного насоса распределительного типа / Труды МИИСП. - М., 1985. - С. 21.. .23.

11. Бугаев В.Н., Мазаев Ю.В., Казанцев С.П. и др. Разработка технологического процесса восстановления прецизионных деталей топливных насосов типа НД, УТН и распылителей форсунок ФД-22 диффузионной металлизацией. - М., 1986. - 160 с. Деп. в ЦНИИТЭИ. Per. №01860053205, инв. №0287.0055281.

12. Казанцев С.П., Мазаев Ю.В. Высокотемпературное диффузионное хромирование стали ХВГ / Труды МИИСП. - М., 1986. - С. 53.. .54.

13. Бугаев В.Н., Мазаев Ю.В., Казанцев С.П. и др. Опытно-производственная проверка плунжерных пар топливного насоса НД-21/4, упрочненных диффузионной металлизацией. - М., 1987. - 96 с. Деп. в ЦНИИТЭИ. Per. №01860053205.

14. Казанцев С.П. Влияние выбора активатора на результаты диффузионного хромирования стали 25Х5МА / Труды МИИСП. - М., 1987. - С. 67...69.

15. Ачкасов К.А., Бугаев В.Н., Казанцев С.П. и др. Восстановление и упрочнение деталей сельскохозяйственных машин диффузионной металлизацией. Материалы конференции. Всесоюзн. научно-практич. конф. по восстановлению деталей машин. Рига - М., 1987. - С. 46.

16. Бугаев В.Н., Казанцев С.П., Сергеев В.З. Восстановление деталей плунжерных пар хромоазотированием / Экспресс-информация. АгроНИИТЭИИТО. -М., 1988. - Вып. 3.-С. 12... 14.

17. Бугаев В.Н., Казанцев С.П. Повышение долговечности плунжерных пар топливных насосов распределительного типа. Материалы конференции. Научно-техн. конф. "Повышение долговечности и надежности деталей машин методами упрочняющей обработки". — Саранск, 1988. - С. 14...15.

18. Бугаев В.Н., Казанцев С.П., Сергеев В.З., Абдуллаев Б.М. Восстановление деталей и повышение ресурса топливной аппаратуры дизелей при ремонте. Материалы конференции. Научно-практич. конф. стран-членов СЭВ "Современное оборудование и технологические процессы для восстановления и упрочнения деталей машин". - М.: Ремдеталь, 1988. - Ч. 2. - С.125... 126.

19. Сергеев В.З., Казанцев С.П. Некоторые аспекты ремонта техники на специализированных ремонтных предприятиях / Техническое обслуживание, ремонт машинно-тракторного парка и оборудования. Научно-технич. информац. сборник АгроНИИТЭИИТО. -М., 1989.-Вып. 6. - С. 15...33.

20. Бугаев В.Н., Казанцев С.П., Ильин В.К. Разработка и внедрение технологического процесса упрочнения фильтрующих сеток установки УОН-835Б. Научный отчет / МИИСП. ОЦО 102ТЗ. Per. №01860053205, инв. №02910021187. -М., 1991.-Ч. 1.-57 с.

21. Бугаев В.Н., Казанцев С.П., Ильин В.К. Бардадын H.A. Интенсификация процесса борирования сталей / Труды МИИСП. - М.: МИИСП, 1992. С. 18-22.

22. Казанцев С.П., Бардадын H.A. Кинетика процесса дегазации азотированной стали / Труды МГАУ. - М., 1994. - С. 29.. .31.

23. Казанцев С.П., Голубцов С. А., Манаенков А.П. Неконтактное диффузионное хромирование в вакууме / Материалы 2-го съезда металловедов России. -Пенза, 1994. - С. 46.

24. Казанцев С.П., Понин А.И., Кочетов Э.И., Боярский В.Н. Изменение шероховатости поверхности при диффузионном хромировании стали / Труды МГАУ. - М., 1997.-С. 41...43.

25. Казанцев С.П., Боярский В.Н. Восстановление деталей железоборид-ными покрытиями / Труды МГАУ. - М., 2000. - С. 47...51.

26. Казанцев С.П., Боярский В.Н. Теоретические предпосылки получения боридных слоев на электролитических железных покрытиях /Труды МГАУ. -М-, 2001.-С. 37...41.

27. Казанцев С.П., Боярский В.Н. Строение диффузионного слоя после бори-рования электролитических железных покрытий /Труды МГАУ. — М., 2001. -С. 41...45.

28. Казанцев С.П. Восстановление и упрочнение деталей сельскохозяйственной техники железоборидными покрытиями. Материалы конференции. 3-я междунар. промышл. конф. "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях". - Киев, 2003. - С. 65.

29. Казанцев С.П. Технология получения комбинированных диффузионных покрытий. Материалы конференции. Междунар. научно-практич. конф. "Проблемы технического сервиса сельскохозяйственной техники". Вестник ХГТУСХ. - Вып. 14. -Харьков, 2003. - С. 53...56.

30. Казанцев С.П. Восстановление деталей комбинированными диффузионными покрытиями //Техника и оборудование для села. - 2004. - № 3. - С. 15.

Авторские свидетельства на изобретения и патенты

31. A.c. № 1336601. СССР. Способ комплексной химико-термической обработки стальных изделий / Бугаев В.Н., Казанцев С.П., Сергеев В.З. - 1987. - Б.И. №9.

32. Положительное решение Госкомизобретений РФ по заявке № 4914585/02. Способ восстановления изношенных деталей из азотированных сталей / Бугаев В.Н., Богачев Б.А., Казанцев С.П. и др.

33. A.c. № 1803469. РФ. Способ диффузионного хромирования в вакууме / Бугаев В.Н., Казанцев С.П., Мазаев Ю.В. и др. - 1993. - Б. И. №11.

34. Патент N2154695. РФ. Способ восстановления и упрочнения стальных деталей / Казанцев С.П., Боярский В.Н., Кодинцев Н.П. - 2000. - Б. И. № 23.

35. Положительное решение Роспатента по заявке на изобретение N° 2003137097/02(040218). Способ восстановления и упрочнения стальных деталей / Ерохин М.Н., Казанцев С.П., Боярский В.Н.

Подписано к печати 26.04.06 Формат 60x84/16.

Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 2 Тираж 100 экз. Заказ № 25

Отпечатано в издательском

центре Московского государственного

агроинженерного университета

им. В.П. Горячкина

127550, Москва, Тимирязевская, 58

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Анализ условий работы деталей сельскохозяйственной техники.

1.2 Применение диффузионных покрытий для восстановления и упрочнения деталей машин

1.2.1 Общие сведения.

1.2.2 Технологии восстановления и упрочнения деталей машин диффузионными покрытиями.

1.2.3 Способы увеличения толщины диффузионных покрытий.

1.2.4 Общий анализ методов восстановления и упрочнения деталей диффузионными покрытиями.

1.3 Комбинированная технология восстановления и упрочнения деталей машин железоборидными покрытиями.

1.3.1 Проектирование комбинированной технологии.

1.3.2 Способы упрочнения электролитических железных покрытий.

1.3.3 Борирование как способ упрочнения электролитических железных покрытий.

1.4 Номенклатура деталей для восстановления и упрочнения железоборидными покрытиями.

1.5 Выводы, цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2 НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ ЖЕЛЕЗОБОРИДНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ.

2.1. Анализ возможностей диффузионной металлизации по увеличению толщины покрытий.

2.2 Методика определения оптимального уровня твердости упрочняющего покрытия одной из деталей соединения "вал - втулка".

2.3 Определение необходимого изменения размеров деталей и толщины диффузионного слоя.

2.4 Разработка теоретических основ диффузионного борирования электролитических железных покрытий.

2.4.1 Механизм образования диффузионных боридных слоев на железоуглеродистых сплавах.

2.4.2 Теоретические предпосылки получения боридных слоев на электролитических железных покрытиях.

2. 4.3 Механизм образования диффузионных боридных слоев на электролитических железных покрытиях.

2.4.4 Кинетика роста однофазных боридных слоев

2.4.5 Сублимация бора на насыщаемой поверхности при борировании в окислительной атмосфере и вакууме.

2.5 Выводы.

ГЛАВА 3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Программа исследования.

3.2 Объект и предмет исследования.

3.3 Оборудование, материалы и технология электролитического железнения.

3.4 Оборудование и материалы для диффузионного борирования.

3.5 Методика выбора оптимального состава смеси и режимов борирования.

3.6 Исследование физико-механических свойств покрытий

3.6.1 Металлографические исследования

3.6.2 Рентгеноструктурный и спектральный анализы покрытий

3.6.3 Измерение твердости и микротвердости покрытий и основы.

3.6.4 Определение прочности сцепления покрытия с основой.

3.6.5 Определение несущей способности покрытий.

3.6.6 Определение трещиностойкости железоборидных покрытий.

3.6.7 Определение шероховатости поверхности покрытий.

3.6.8 Измерение размеров и формы деталей.

3.7 Исследование износостойкости покрытий.

3.8 Исследование коррозионной стойкости покрытий.

3.9 Методика проведения ускоренных стендовых испытаний восстановленных деталей на надежность.

ЗЛО Методика проведения эксплуатационных испытаний.

3.10 Методика обработки экспериментальных данных.

ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ.

4.1 Влияние режимов и состава смеси на результаты диффузионного борирования в окислительной атмосфере.

4.2 Оптимизация состава порошковой смеси и режимов борирования

4.3 Изменение линейных размеров деталей при борировании.

4.4 Применение вакуума при диффузионном борировании.

4.5 Коробление деталей после диффузионного борирования.

4.6 Физико-механические свойства железоборидных покрытий.

4.6.1 Металлографические исследования.

4.6.2 Рентгеноструктурный и спектральный анализы покрытий.

4.6.3 Исследование микротвердости диффузионных покрытий.

4.6.4 Прочность сцепления железоборидных покрытий с основой.

4.6.5 Несущая способность железоборидных покрытий.

4.6.6. Исследование хрупкости покрытий

4.7 Исследование износостойкости железоборидных покрытий.

4.8 Исследование коррозионной стойкости покрытий.

4.9 Результаты ускоренных стендовых испытаний.

4.11 Эксплуатационные испытания.

4.12 Выводы

ГЛАВА 5 ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ЖЕЛЕЗОБОРИДНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1 Структурная схема технологии восстановления и упрочнения деталей машин железоборидными покрытиями.

5.2 Разработка технологического процесса восстановления и упрочнения плунжерных пар топливных насосов УТН-М.

5.3 Разработка технологического процесса восстановления и упрочнения золотников гидрораспределителя Р

5.4 Разработка технологического процесса восстановления и упрочнения гильз гидрораспределителя коробки передач трактора Т-150К.

5.5 Экономическая эффективность внедрения технологических процессов восстановления деталей в соединениях "вал - втулка".

Вопросам повышения качества сельскохозяйственной техники и оборудования, методам восстановления деталей и повышения долговечности соединений посвящены работы Аниловича В.Я., Ачкасова К.А., Батищева А.Н., Бугаева В.Н., Бурумкулова Ф.Х., Воловика E.JL, Ерохина М.Н., Кряжкова В.М., Козырева В.В., Курчаткина В.В., Лезина П.П., Лялякина В.П., Михлина В.М., Некрасова С.С., Петрова Г.К., Потапова Г.К., Поляченко А.В., Пучина Е.А., Северного А.Э., Селиванова А.И., Стрельцова В.В., Тельнова Н.Ф., Ульмана И.Е., Черновола М.И., Черноиванова В.И., Шадричева В.А., Юдина В.М. и других ученых. Их труды позволили решить ряд задач, стоящих перед ремонтно-обслуживающей базой АПК, значительно развить отечественную науку.

Вместе с тем проблемы повышения надежности сельскохозяйственной техники решаются медленно в сравнении с темпами, достигнутыми в других областях техники. Основной причиной отказов машин и оборудования в сельском хозяйстве (до 80.90 %) является изнашивание деталей [1].

Абразивное изнашивание является результатом воздействия частиц, содержащихся в пыли и попадающих в пары трения вместе с воздухом, топливом, рабочими жидкостями или смазкой. Применяемые на заводах-изготовителях сельскохозяйственной техники материалы и методы упрочнения (закалка, цементация, нитроцементация и азотирование) не обеспечивают необходимый уровень износостойкости и коррозионной стойкости стальных деталей. Во всех случаях поверхностная твердость деталей не превышает твердость кварцевого абразива (11 ООО МПа). Величины износов деталей находятся в пределах от 0,01 до 10 мм. Из них 74 % деталей имеют величину износа до 0,3 мм. Из поверхностей деталей различных групп цилиндрические составляют около 52 % (из них 40 % - внешние цилиндрические поверхности, а 60 % - внутренние) [1-3].

Значительное число деталей при ремонте техники выбраковывается с величиной износа, не превышающей десятых долей миллиметра. В то же время имеется большая номенклатура деталей машин, себестоимость восстановления которых составляет 30.50 % от цены новых. Цена капитального ремонта дизельных двигателей для тракторов и комбайнов с 1990 по 1999 годы снизилась по отношению к цене новых с 40.60 % до 22.30 %. Одной из причин указанной тенденции, относящейся к тракторам и другим сельскохозяйственным машинам, является рост цен на продукцию заводов-изготовителей наряду со снижением стоимости ее ремонта за счет уменьшения выбраковки деталей с недоиспользованным ресурсом.

Стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 года одним из важных направлений развития технического сервиса предусматривает создание ресурсосберегающих, экологически безопасных технологий повышения надежности основных систем и агрегатов машин, включая двигатели, топливную аппаратуру, гидросистемы и агрегаты трансмиссий.

Ресурс деталей, восстановленных с помощью имеющихся в настоящее время технологий, составляет в среднем 60.80 % от ресурса новых. Поэтому разработка новых технологий, обеспечивающих восстановление деталей и получение поверхностей с твердостью, превышающей твердость новых деталей, является одним из приоритетных направлений технологического порядка, направленных на развитие ремонтно-обслуживающей базы в АПК [4].

Среди способов получения на стальных деталях износостойких покрытий большого внимания заслуживает диффузионная металлизация. Диффузионное насыщение поверхности стальных деталей хромом, титаном и никелем позволяет получать покрытия с высокими физико-механическими свойствами: износостойкостью, коррозионной стойкостью, прочностью сцепления с металлом основы. Поверхностная твердость таких покрытий находится в пределах 16 000.32 000 МПа [5]. После диффузионной металлизации в большей степени, чем после других видов химико-термической обработки (ХТО), наблюдается изменение линейных размеров стальных деталей (от 0,01 до 0,1 мм). Эта особенность была использована при разработке технологий восстановления и упрочнения прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры [6-14]. Однако широкое внедрение разработанных способов сдерживается рядом причин:

• Недостаточная толщина диффузионных покрытий не позволяет расширить область их применения в ремонтном производстве.

• Необходимость использования дорогостоящих диффузантов - Cr, Ti, Ni, что особенно актуально в настоящее время. По данным [15] доля материалов в структуре затрат на восстановление изношенных деталей с 50.65 % в 1985 г. возросла до 90 % в 2002 г. (Витебский мотороремонтный завод).

• Зависимость разработанных технологий восстановления и упрочнения деталей от химического состава стали.

• Применение экологически вредных веществ (NH4F, NH4C1).

• Из-за малых припусков и высокой твердости остается нерешенной проблема механической обработки диффузионных покрытий.

Интенсификация диффузионных процессов такими способами, как многокомпонентное насыщение, термоциклирование или электромеханическая обработка усложняет технологию восстановления изношенных деталей, но не устраняет указанные недостатки, так как максимальный прирост размеров и толщины диффузионных покрытий составляет не более 25 %.

Наиболее перспективной, сохраняющей преимущества диффузионной металлизации и устраняющей ее недостатки, является комбинированная технология получения износостойких диффузионных покрытий на основе бори-дов железа. Основа покрытия, необходимая для изменения диаметра изношенных цилиндрических поверхностей деталей, может создаваться из доступных материалов (порошок железа, Св-08, Fe(CO)5, СтЗ) с помощью процессов напыления, контактной приварки ленты, наплавки, газофазной металлизации через карбонилы или электролитического железнения. Так как 60 % от общего числа цилиндрических поверхностей деталей составляют внутренние, т. е. труднодоступные поверхности, выбор был остановлен на технологии получения электролитических железных покрытий (ЭЖП).

Электролитическое железнение позволяет с высокой производительностью получать покрытия от нескольких сотых долей до нескольких миллиметров на доступном оборудовании, обеспечивает минимальный припуск на последующую механическую обработку или исключает ее. Технология совершенствуется в направлении улучшения качества ЭЖП, повышения производительности, уменьшения потребления чистой воды, упрощения подготовительных и заключительных операций [16-18].

Однако наряду с указанными достоинствами электролитический способ имеет существенные недостатки, прежде всего нестабильную сцепляемость покрытий с деталями и недостаточную поверхностную твердость. Для повышения физико-механических свойств такие покрытия подвергают упрочнению различными способами ХТО, которые не решают указанную проблему. Получаемая поверхностная твердость покрытий недостаточна, так как не превышает твердость кварцевого абразива.

Большое число исследований в этом направлении подтверждает экономическую целесообразность применения комбинированных технологий.

Диффузионная металлизация ЭЖП, например хромом или титаном, из-за отсутствия карбидообразующего элемента (углерода), приводит к образованию слоя на основе раствора хрома в железе (а -фаза). Поверхностная твердость диффузионного слоя невелика и находится в пределах 4500.5000 МПа.

В данной работе для упрочнения ЭЖП предлагается использовать метод диффузионного борирования. Известно, что преимуществом бора, имеющего в сравнении с хромом и титаном меньший атомный радиус, является более высокий коэффициент диффузии в железоуглеродистых сплавах. Поэтому бори-рование позволяет получать на малоуглеродистых сталях в 5. 10 раз большую толщину упрочняющего покрытия в сравнении с известными способами диффузионной металлизации при меньшей температуре и времени выдержки [19].

Комбинированная технология получения железоборидных покрытий предложена и исследовалась впервые. На электролитическом железе получены однофазные (Fe2B) боридные слои глубиной до 0,3 мм. Такие покрытия имеют меньшую хрупкость в сравнении с двухфазными, полученными на основе Fe2B и FeB. Поверхностная твердость боридного слоя на электролитическом железе составляет 14 500. 14 800 МПа, что является оптимальной величиной по двум основным требованиям - износостойкости и обрабатываемости полученного покрытия.

Для большинства деталей не требуется увеличение износостойкости в десятки и сотни раз. В ряде случаев оптимальным является упрочнение одной, наиболее доступной для восстановления детали соединения "вал - втулка". При этом обеспечиваются его минимальные изменения, сохраняются исходные условия работы в пределах срока службы сельскохозяйственной техники.

Исходя из изложенного, разработка теории получения диффузионных бо-ридных слоев на электролитическом железе, создание на ее основе новой технологии восстановления и упрочнения деталей в соединениях "вал - втулка" железоборидными покрытиями и ее реализация в ремонтном производстве является актуальной задачей, решение которой внесет значительный вклад в ресурсосбережение и конкурентоспособность российской техники.

Тема исследования по указанной проблеме включалась в планы НИР МГАУ им. В.П. Горячкина и соответствует стратегии машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 года.

Цель работы: На основе теоретических и экспериментальных исследований разработать способ и технологии восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники железоборидными покрытиями.

Научная новизна. Разработаны алгоритмы применения железоборирова-ния как метода восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники. Предложена методика определения оптимального уровня твердости упрочняющего покрытия при восстановлении соединений типа "вал - втулка" за счет одной детали. Получены уравнения для определения необходимого изменения диаметра деталей и толщины диффузионного слоя. Рассмотрен механизм образования диффузионного слоя при борировании электролитических железных покрытий (ЭЖП).

Установлено, что "мягкие" ЭЖП наиболее пригодны для упрочнения. Теоретически обоснована возможность получения однофазных (Fe2B) боридных слоев и рассчитаны диффузионные константы для ЭЖП и стали 45. Обоснована возможность диффузионного борирования в порошках без активаторов в окислительной среде и вакууме.

Практическая ценность и реализация результатов исследования.

Разработана новая комбинированная технология восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники, позволяющая в 3.10 раз увеличить изменение их размеров и толщину упрочненного слоя в сравнении с известными способами диффузионной металлизации и тем самым расширить область их применения в ремонтном производстве. На основе экспериментальных исследований установлены оптимальные режимы и составы смесей для борирования в окислительной атмосфере и вакууме, позволяющие получать желе-зоборидные покрытия с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Применение железоборидных покрытий приводит к увеличению износостойкости пар трения в 2,2.7 раз. Ресурс топливных насосов УТН-М с восстановленными плунжерными парами и упрочненным сопряжением "пятка плунжера - болт толкателя" в 1,7 раза выше ресурса серийных.

Технологические процессы восстановления и упрочнения деталей поршневых топливоподкачивающих насосов низкого давления, деталей гидротрансмиссии, установок для измельчения сыпучих материалов, валов внедрены в промышленной компании "Ветран", а также приняты к внедрению путем передачи технической документации и производственной проверки технологических процессов восстановления деталей плунжерных пар топливных насосов УТН и НД, гильз гидрораспределителя коробки передач трактора Т-150-К, золотников гидрораспределителей Р-75 и других деталей в научно-технический совет Минсельхозпрода РФ, ОАО "Ногинский завод топливной аппаратуры",

ОАО ПО "Молния", АООТ "Бабынинская сельхозтехника" Калужской области, ЗАО "ТЭКО-ИНВЕСТ".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на:

- научных конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО МГАУ имени В.П. Горячкина в 1985-2005 г.г.;

- Всесоюзной научно-практической конференции по восстановлению деталей машин (Рига, 2-5 декабря 1987 г.);

- научно-технической конференции "Повышение долговечности и надежности деталей машин методами упрочняющей обработки" (Саранск, 1988 г.);

- научно-практической конференции стран-членов СЭВ "Современное оборудование и технологические процессы для восстановления и упрочнения деталей машин", "Ремдеталь-1988" (Пятигорск, 1988 г.);

- 2-ом съезде металловедов России (Пенза, 22-24 сентября 1994 г.);

- выездном заседании бюро отделения механизации, электрификации и автоматизации Россельхозакадемии в ФГОУ ВПО МГАУ "Перспективы развития и интеграции вузовской и академической агроинженерной науки" (Москва, 24 апреля 2001 г.);

- международной научно-практической конференции "Современные проблемы технического сервиса в агропромышленном комплексе" (Москва, 16-18 декабря 2002 г.);

- третьей международной промышленной конференции "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях" (Киев-Карпаты, 24-28 февраля 2003 г.);

- международной научно-практической конференции памяти академика Аниловича В.Я. "Проблемы технического сервиса сельскохозяйственной техники" (Харьков, 26-27 марта 2003 г.);

- международной научно-практической конференции "Опыт, проблемы и перспективы развития технического сервиса сельскохозяйственной техники" (Минск, 6-8 апреля 2004 г.);

- заседании Научно-технического совета Федерального агентства по сельскому хозяйству (5 сентября 2005 г.);

- заседании кафедры "Ремонт и надежность машин" ФГОУ ВПО МГАУ (Москва, 2006 г.).

Публикации. Основное содержание работы отражено в 30 печатных работах общим объемом 33,4 п.л., в том числе 8 статей в центральных изданиях. Новизна исследований подтверждена 5 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.

На защиту выносятся:

- механизм образования боридного слоя на электролитическом железе;

- методы управления структурой и свойствами боридного слоя с целью получения оптимального уровня твердости и хрупкости;

- методика определения оптимального уровня твердости упрочняющего покрытия при восстановлении соединений "вал - втулка" за счет одной детали;

- результаты экспериментальных исследований физико-механических и эксплуатационных свойств деталей, восстановленных железоборидными покрытиями;

- новый способ восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники, защищенный патентами Российской Федерации;

- рекомендации по применению предлагаемых разработок в ремонтном производстве и их технико-экономическая оценка.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Установлено, что наиболее перспективным направлением повышения долговечности соединений "вал - втулка" является комбинированная технология получения железоборидных покрытий, применение которой в качестве метода восстановления и упрочнения стальных деталей расширит возможности диффузионных покрытий.

2 Теоретически установлено, что двухкратное увеличение межремонтного ресурса соединений "вал - втулка", работающих в условиях абразивного изнашивания, возможно при упрочнении поверхности одной из деталей до уровня 15 100 МПа путем нанесения железоборидных покрытий.

3 Получены уравнения для расчета необходимого изменения размеров восстанавливаемых деталей и толщины боридного слоя, которые позволяют устанавливать режимы электролитического железнения и диффузионного борирования.

4 Установлено, что для борирования наиболее предпочтительны "мягкие" ЭЖП, имеющие в результате рекристаллизации мелкое и равновесное зерно. Покрытия, полученные при катодной плотности тока Дк = 10 А/дм2 в электролите состава: FeCl2 • 4Н20 - 580.600 г/л; рН = 0,5.0,7; температура 30.35 °С, в сравнении с углеродистыми и легированными сталями обеспечивают в 1,3.2,1 раза большую глубину боридного слоя.

5 Формирование боридного слоя наиболее эффективно в пределах ЭЖП. Анализ кинетики роста однофазного боридного слоя позволил рассчитать диффузионные константы для ЭЖП и стали 45 при различных температурах. Коэффициент эффективной диффузии для ЭЖП в сравнении со сталями выше в 1,8 раза. Введение в порошок карбида бора инертной добавки (оксида алюминия) стабилизирует процесс диффузионного насыщения при борировании в окислительной атмосфере, что позволяет получать однофазные (Fe2B) борид-ные слои.

6 Разработана комбинированная технология, включающая электролитическое железнение деталей с последующим диффузионным борированием, которая позволяет в 3.10 раз увеличить изменение их размеров и толщину упрочненного слоя в сравнении с известными способами диффузионной металлизации и расширить область их применения в ремонтном производстве.

7 Оптимальный режим процесса диффузионного борирования в окислительной атмосфере: состав насыщающей смеси - 65 % карбида бора (В4С); остальное - оксид алюминия (А120з); температура - 980 °С; время выдержки -2.6 ч в зависимости от требуемой толщины боридного слоя.

8 Применение вакуума в качестве защитной среды значительно упрощает технологию борирования, уменьшает трудоемкость и затраты на материалы, позволяет увеличить полезный объем контейнера. Режим процесса борирования в вакууме: состав насыщающей смеси - 84 % карбида бора (В4С); остальное -бура (Na2B407); остаточное давление -1,33.10*' Па; температура - 980 °С; время выдержки - 3.7 ч в зависимости от требуемой толщины боридного слоя.

9 Металлографические исследования и рентгеноструктурный анализ показали, что на ЭЖП формируются однофазные (Fe2B) боридные слои "зубчатого" строения с микротвердостью на уровне 14 800 МПа. Толщина боридного слоя достигает 0,32 мм, что обеспечивает необходимые припуски на механическую обработку и несущую способность. Критическая толщина боридного слоя, исключающая его продавливание абразивными частицами, должна составлять не менее 30 мкм. Закалка приводит к увеличению несущей способности слоя в 1,6.2 раза.

10 Прочность сцепления ЭЖП с основным металлом после борирования увеличивается на 34.42 %. Показатель трещиностойкости железоборидных покрытий в 2,2.3,7 раза выше, чем у боридных слоев на сталях. Диффузионное борирование повышает коррозионную стойкость стальных деталей в различных средах в 3,5.5 раз.

11 Стендовые и эксплуатационные испытания показали высокую надежность соединений "вал - втулка", восстановленных железоборидными покрытиями. Упрочнение одной или обеих деталей приводит к увеличению износостойкости соединений в 2,2.7 раз. Ресурс топливных насосов УТН-М с восстановленными плунжерными парами и упрочненным сопряжением "пятка плунжера - болт толкателя" в 1,7 раза выше, чем у серийных насосов.

12 Выполненные разработки внедрены и прошли производственную проверку с передачей технической документации на пяти предприятиях. Результаты работы одобрены Научно-техническим советом Федерального агентства по сельскому хозяйству и рекомендованы для внедрения на предприятиях технического сервиса. Годовой экономический эффект от использования результатов исследования составляет 4,74 млн. р.

244

1. Износ деталей сельскохозяйственных машин / Под ред. М.М. Севернева. -Л.: Колос, 1972.-288 с.

2. Воловик Е.Л. Справочник по восстановлению деталей. М.: Колос, 1981. -354 с.

3. Лялякин В.П., Пантелеенко Ф.И., Иванов В.П., Константинов В.М.

4. Восстановление деталей машин. -М.: Машиностроение, 2003. 672 с.

5. Черноиванов В.И. О некоторых вопросах технической политики в АПК России на период 2003-2005 гг. // МТС Машинно-технологическая станция, 2003.-Х» 1.-С.4.7.

6. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник / Под ред. Л.С. Ляховича. -М.: Металлургия, 1981,- 424 с.

7. Бугаев В.Н. Восстановление деталей и повышение ресурса топливной аппаратуры тракторных и комбайновых дизелей диффузионной металлизацией. Дисс.докт. техн. наук.-М., 1987.-303 с.

8. Мазаев Ю.В. Исследование работоспособности и надежности распылителей форсунок энергонасыщенных тракторов, восстановленных диффузионным титанированием. Дисс.канд. техн. наук. М., 1982. - 154 с.

9. Сергеев В.З. Восстановление плунжерных пар топливных насосов распределительного типа диффузионным хромотитанированием. Дисс.канд. техн. наук. М., 1985. - 220 с.

10. Гусейнов А.Г. Восстановление плунжерных пар топливного насоса УТН-5 диффузионным хромированием в вакууме с последующей механической обработкой. Дисс.канд. техн. наук. -М., 1987.-229 с.

11. Богачев Б.А. Восстановление распылителей форсунок автотракторных дизелей диффузионным контактным хромированием в вакууме. Дисс.канд. техн. наук. М., 1988. - 299 с.

12. И Казанцев С.П. Восстановление плунжерных пар топливных насосов распределительного типа диффузионными хромонитридными покрытиями. Дисс.канд. техн. наук. -М., 1989.-216 с.

13. Болдин Н.И. Диффузионное борохромирование, как метод восстановления и упрочнения деталей топливной аппаратуры дизелей (на примере плунжерных пар топливных насосов типа УТН). Дисс .канд. техн. наук. -М., 1991.-243 с.

14. Прилепин В.А. Повышение надежности поршневых топливоподка-чивающих насосов дизелей восстановлением и упрочнением деталей диффузионным хромированием. Дисс .канд. техн. наук. -М., 1991. 193 с.

15. Бардадын Н.А. Восстановление и упрочнение прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры диффузионным бороникелированием. Дисс . канд. техн. наук. М., 1994. - 230 с.

16. Константинов В.М. Системный подход к проектированию и получению защитных покрытий из диффузионно-легированных сплавов // Ремонт, восстановление, модернизация, 2002. № 7. - С. 3.7.

17. Юдин В.М. Восстановление неподвижных сопряжений "вал подшипник" качения энергонасыщенных тракторов контактным электролитическим железнением на сельскохозяйственных ремонтных предприятиях. Дисс . канд. техн. наук.-М., 1982. - 167 с.

18. Батищев А.Н. Перспектива развития технологии восстановления деталей гальваническим покрытием // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1995. -№ 8. -С. 24.27.

19. Пучин Е.А., Кушнарев Л.И., Петрищев Н.А., Семейкин В.А. и др. Техническое обслуживание и ремонт тракторов. М.: Издательский центр "Академия", 2005.-208 с.

20. Ляхович Л.С., Ворошнин Л.Г. Борирование стали. М.: Металлургия, 1978.-239 с.

21. Николаенко А.В., Хватов В.Н. Повышение эффективности использования тракторных дизелей в сельском хозяйстве. Л.: Автопромиздат, 1986. - 191 с.

22. Алиев Р.А. и др. Повышение чистоты дизельных топлив // Химия и технология масел, 1981. -№ 1. С. 52.54.

23. Поляков Г.А. Важный резерв увеличения срока службы машин // Техника в сельском хозяйстве, 1985. -№ 1.-С. 31.34.

24. Ионов П.А. Выбор оптимальных режимов восстановления изношенных деталей электроискровой наплавкой (на примере золотника гидрораспределителя Р-75). Дисс . канд. техн. наук. Саранск, 1999. - 198 с.

25. Барышев В.И. Повышение технического уровня и надежности гидропривода тракторов и сельхозмашин в эксплуатации. Автореф. дисс.докт. техн. наук. М., 1991.-32 с.

26. Черкун В.Е. Ремонт тракторных гидравлических систем. М.: Колос, 1984.-253 с.

27. Власов П.А. Особенности эксплуатации дизельной топливной аппаратуры. М.: Агропромиздат, 1986. - 127 с.

28. Гржибовский С.П. Эксплуатационные и лабораторные исследования влияния загрязненности рабочей жидкости на износ деталей гидросистем тракторов. Автореф. дисс.канд. техн. наук. Елгава, 1971. - 21 с.

29. Лебедев Б.И., Ярков В.А. Повышение долговечности прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры // Обзорная информ. НИИАВТО-СЕЛЬМАШ. -М., 1965.-С. 31.33.

30. Чесаков С.П. исследование и разработка путей повышения работоспособности фильтров тонкой очистки тракторных дизелей. Автореф. дисс.канд. техн. наук. Саратов, 1976. - 21 с.

31. Ерохин М.Н. Принципы повышения надежности и эффективности эксплуатации сельскохозяйственной техники (на примере картофелеуборочных комбайнов). Дисс.докт. техн. наук. М., 1994. -76 с.

32. Крагельский И.В. Трение и износ М.: Машиностроение, 1968. - 420 с.

33. Тененбаум Н.Н. Сопротивление абразивному изнашиванию. М.: Машиностроение, 1976.-271 с.

34. Хрущев М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. М.: Наука, 1970.-252 с.

35. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. -М: Машиностроение, 1965.- 491 с.

36. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1985. - 255 с.

37. Самсонов Г.В., Эпик А.П. Тугоплавкие покрытия. М.: Металлургия, 1973.-399 с.

38. Прогрессивные методы химико-термической обработки / Под ред. Г.Н. Дубинина, Я.Д. Когана. М.: Машиностроение, 1979. - 184 с.

39. Филоненко Б.А. Комплексные диффузионные покрытия. М.: Машиностроение, 1981. — 135 с.

40. Филоненко Б.А. Исследование процесса диффузионного хромирования железа и стали в вакууме из паровой фазы. Дисс.канд. техн. наук. Тула, 1969.- 169 с.

41. Мулякаев Л.М. О механизме формирования диффузионного слоя // Защитные покрытия на металлах. Киев: Наукова думка, 1976. - Вып. 8. -С. 12.17.

42. Коломыцев П.Т. Жаростойкие диффузионные покрытия. М.: Металлургия, 1979. -271 с.

43. Дубинин Г.Н. Диффузионное хромирование металлов и сплавов. М.: Машиностроение, 1964.-451 с.

44. Шаповалов С.Р. Исследование восстановления штифтовых распылителей форсунок тракторных двигателей методом борирования. Дисс . канд. техн. наук. М., 1976. - 136 с.

45. Казанцев С.П., Мазаев Ю.В. Высокотемпературное хромирование стали ХВГ // Труды МИИСП. М.: МИИСП, 1986. - С. 53.54.

46. Казанцев С.П., Прилепин В.А. Восстановление изношенных деталей многокомпонентной диффузионной металлизацией // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1998. № 4. - С. 31 .32.

47. Кодинцев Н.П. Восстановление плунжерных пар топливного насоса УТН-5 нанесением карбидохромового покрытия. Автореф. дисс.канд. техн. наук. М., 1997.- 15 с.

48. Давыденко Е.А. Повышение надежности топливных насосов типа НД восстановлением деталей регулятора скорости титанированием в условиях сельскохозяйственных ремонтных предприятий. Дисс.канд. техн. наук. М., 1984.- 102 с.

49. Чоглонгийн Нанжа. Повышение долговечности почворежущих деталей в условиях МНР (на примере сеялок-культиваторов СЗС-2,1). Автореф. дисс.канд. техн. наук. -М., 1988. 16 с.

50. Бугаев В.Н., Казанцев С.П., Сергеев В.З. и др. Способ комплексной химико-термической обработки стальных изделий. А.С. № 1336601. 1987. -Б.И. - № 9.

51. Бугаев В.Н., Богачев Б.А. Восстановление деталей плунжерной пары топливного насоса УТН-5 парофазным диффузионным хромированием // Труды МИИСП.-М.: МИИСП, 1985.-С. 65.67.

52. Мошкович А.Д. Повышение надежности регулятора частоты вращения при ремонте топливных насосов типа УТН. Автореф. дис.канд. техн. наук. -М., 1989.- 17 с.

53. Казанцев С.П., Кочетов Э.И., Понин А.И. Изменение шероховатости поверхности при диффузионном хромировании стали // Труды МИИСП. М.: МИИСП, 1997.-С. 41.43.

54. Прогрессивные методы термической и химико-термической обработки / Под ред. Ю.М. Лахтина, Я.Д. Когана. М.: Машиностроение, 1972. - 184 с.

55. Прогрессивные методы термической и химико-термической обработки в автомобилестроении / Обзор, информ. Шигарев А.С. Тольятти, 1987. - 58 с.

56. Полевой С.Н., Евдокимов В.Д. Упрочнение металлов. Справочник. -М.: Машиностроение, 1987. 320 с.

57. Яр-Мухамедов Ш.Х. Исследование влияния состава стали и условий химико-термической обработки на микротвердость азотированных хромовых покрытий // Физика твердого тела, 1974. Вып. 4. - С. 24.29.

58. Бугаев В.Н., Казанцев С.П., Сергеев В.З. Восстановление деталей плунжерных пар хромоазотированием // Экспресс-информация Агро-НИИТЭИИТО.-М., 1988. Вып. 3.-С. 12. 14.

59. Кодинцев Н.П. Упрочнение электролитического покрытия плунжера топливного насоса УТН-5 карбидизацией // Труды МИИСП. М.: МИИСП, 1987.-С. 65.67.

60. Бугаев В.Н., Казанцев С.П., Мазаев Ю.В. и др. Способ диффузионного хромирования в вакууме. А. С. № 1803469 РФ, 1993. Б.И. -№11.

61. Горбунов Н. С. Диффузионные покрытия на железе и стали. -М.: Изд-во АН СССР, 1958. 205 с.

62. Титов В.К., Макаров Е.Ф. Влияние выбора галоида на хромируемость железа // ЖПХ, 1963. Т. 36. - Вып. 4. - С. 800.806.

63. Жунковский Г.Л., Олиевский М.И., Лучка М.В. и др. Исследование условий получения карбидохромовых покрытий на железоуглеродистых сплавах // Защитные покрытия на металлах. Киев: Наукова Думка, 1974. - Вып. 8. -С. 102.104.

64. Galmiche P. Bright Chromising The Onera Proces // Metal Finisching, 1951. - V. 49.-№ 1.-P. 61.64.

65. Galmiche P. Chromisation brillante et chromisation dure // Jngeneurs et Techniciens, 1951.-№ 122.-P. 51.58.

66. Казанцев С.П. Влияние выбора активатора на результаты диффузионного хромирования стали 25Х5МА // Труды МИИСП. М.: МИИСП, 1987. -С. 67.69.

67. Костржицкий А.И., Лебединский О.В. Многокомпонентные вакуумные покрытия. М.: Машиностроение, 1987. - 208 с.

68. Криштал М.А., Волков А.И. Многокомпонентная диффузия в металлах. -М.: Металлургия, 1985. 176 с.

69. Портер Л.Ф., Добковский Д.С. Регулирование зерна термоцикли-рованием / Пер. с англ. Сверхмелкое зерно в металлах. М.: Металлургия, 1973. -С. 135.163.

70. Сверхпластичность металлических материалов / Под ред. М.Х. Шор-шорова и А.С. Тихонова. М.: Наука, 1973. - 220 с.

71. Тихонов А.С. Эффект сверхпластичности металлов и сплавов. М.: Наука, 1978. - 142 с.

72. Федюкин В.К. Метод термоциклической обработки металлов. Л.: ЛГУ, 1984. - 192 с.

73. Бондарь Л.А. Влияние термоциклирования при борировании на ударную вязкость углеродистых сталей / Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Минск, 1977.-С. 185. 186.

74. Лебедев Т.А., Симочкин В.В., Рябова Т.С. Влияние предварительной ТЦО на свойства азотированного слоя и сердцевины конструкционных и инструментальных сталей / Термоциклическая обработка деталей машин. Тезисы докл.-Волгоград, 1981. С. 120. 122.

75. Тихонов А.С., Забелин С.Ф., Белов В.А. Интенсификация химико-термической обработки сталей при изотермическом режиме насыщения // Термоциклическая обработка деталей машин. Волгоград, 1981. - С. 102. 106.

76. Криштал М.А., Кенис М.С. Интенсификация процесса цементации методами термоциклической обработки // Металловедение и термическая обработка металлов, 1985. -№ 5. С. 58.61.

77. Кочетов Э.И. Восстановление и упрочнение деталей сельскохозяйственной техники диффузионным хромированием с применением термоциклической обработки. Дисс . канд. техн. наук. -М., 1992. 208 с.

78. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. JI.: Машиностроение, 1989. - 200 с.

79. Филоненко Б.А. и др. О механизме формирования белого слоя при электромеханической обработке // Диффузионные процессы в металлах. Тула: ТПИ, 1975. - Вып. 3. - С. 91.94.

80. Полуэктов А.В. Исследование влияния электромеханической обработки на физико-механические свойства автотракторных деталей, восстановленных электролитическим железнением. Автореф. дисс.канд. техн. наук. Воронеж,1971.-15 с.

81. Филоненко Н.С. Термокинетика фазовых превращений при электромеханической обработке // Диффузионные процессы в металлах. Тула: ТПИ, 1975. - Вып. 3.-С. 131.135.

82. Ficher I.C. Calculation of diffusion penetration curves of surface and grein boundaru diffusion //1 Apple Phus, 1951. Vol. 22. - P. 74.77.

83. Ильин B.K. Восстановление и упрочнение деталей сельскохозяйственной техники методами термодиффузионного насыщения. Дисс.докт. техн. наук. Казань, 2004. - 303 с.

84. Герасимов J1.B., Просвирин В.И. Скоростные процессы химико-термической обработки с применением паст и суспензий // Труды РКИИГА,1972.-Вып. 200.-С. 77.90.

85. Климов Ю.Е. Термодиффузионное хромирование порошковых материалов на основе железа с применением нагрева ТВЧ. Автореф. дисс.канд. техн. наук. Новосибирск, 2000. - 17 с.

86. Тылкин М.А. Справочник термиста ремонтной службы. М., Мета-лургия, 1981.-641 с.

87. Тамело С.А. Исследование интенсификации твердофазного борирования стали. Дисс. канд. техн. наук. Минск, 1983. - 282 с.

88. БатищевА.Н. Обоснование рационального способа восстановления деталей//Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1992. -№9. -С. 30-31.

89. Шадричев В.А. Основы выбора рационального способа восстановления автомобильных деталей металлопокрытиями. М. - JL: Машгиз (Ленинградское отделение), 1962. - 296 с.

90. Мамаев А.Д. Исследование износостойкости восстановленных плунжерных пар топливных насосов дизелей. Дисс . канд. техн. наук. Ленинград-Пушкин, 1970. - 138 с.

91. Сергеев В.З., Казанцев С.П., Богданович З.А. Влияние износа поверхностей плунжера и втулки на показатели топливоподачи топливного насоса распределительного типа//Труды МИИСП.-М.: МИИСП, 1985.-С. 21.23.

92. Антипов В.В. Износ прецизионных деталей и нарушение характеристики топливной аппаратуры дизелей.-М.: Машиностроение, 1972.-176 с.

93. Мажримас В.В. Исследование износов топливных насосов распределительного типа НД-21/2 и их влияние на рабочие параметры насоса и экономико-динамические показатели тракторного двигателя Д-21. Дисс . канд. техн. наук. Каунас, 1970. - 275 с.

94. Суминов И.В., Эпельфельд, Людин В.Б. и др. Микродуговое оксидирование. Теория, технология, оборудование. М.: Экомет, 2005. - 352 с.

95. Новиков А.Н. Технологические основы восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники из алюминиевых сплавов электрохимическими способами. Дисс.докт. техн. наук. -М., 1999. 270 с.

96. Батищев А.Н., Новиков А.Н., Кузнецов Ю.А. Восстановление алюминиевых деталей сельскохозяйственной техники микродуговым оксидированием // Инженерно-техническое обеспечение АПК, 1996. № 4.

97. Поляченко А.В. Увеличение долговечности восстанавливаемых деталей контактной приваркой износостойких покрытий в условиях сельскохозяйственных ремонтных предприятий. Дисс.докт. техн. наук. М., 1984. - 303 с.

98. Бугаев А.В. Разработка технологии упрочнения режущих органов промышленных мясорубок. Автореф. дисс.канд. техн. наук. -М., 2005. 18 с.

99. Сыркин В.Г. Газофазная металлизация через карбонилы. М.: Металлургия, 1985.-264 с.

100. Козырев В.В. Технологические основы восстановления деталей машин методом металлизации металлоорганических соединений. Дисс.докт. техн. наук.-М., 2001.- 283 с.

101. Черноиванов В.И., Бледных В.В., Северный Э.И. и др. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве. Учебное пособие / Под ред. Черноиванова В.И. Москва-Челябинск: ГОСНИТИ, ЧГАУ, 2003. - 992 с.

102. Батищев А.Н., Голубев И.Г., Лялякин В.П. Восстановление деталей сельскохозяйственной техники. М.: Информагротех, 1995. - 296 с.

103. Баймаков Ю.В. Электролитическое осаждение металлов. М.: НХТИ, 1925.- 188 с.

104. Петров Ю.Н. Исследование влияний условий электролиза на механические свойства электролитических железных покрытий (применительно к ремонту машин). Автореф. дисс.докт. техн. наук.-Л., 1958.-31 с.

105. Петров Ю.Н. Развитие электролитических способов ремонта деталей //Техника в сельском хозяйстве, 1970. -№8. -С. 26.28.

106. Смелов А.П. Исследование процесса осталивания применительно к ремонту тракторов и сельхозмашин. Автореф. дисс.канд. техн. наук. М., 1955.- 15 с.

107. Закиров М.З. Исследование износостойкости железненных покрытий, полученных из хлористых элементов в присутствии органических добавок. Автореф. дисс. .канд. техн. наук. JL, 1956. - 20 с.

108. Петров Ю.Н. Исследование качества покрытий, полученных путем ос-таливания // Автомобильный транспорт, 1951. № 2. - С. 31. .33.

109. Смелов А.П. Исследование процесса осталивания применительно к ремонту деталей тракторов и сельхозмашин. Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1955.- 15 с.

110. Лихикойкен Н.Н. Упрочнение электролитических железных покрытий применяемых при ремонте машин, введением в хлористый электролит различных добавок. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л., 1957. 19 с.

111. Мелков М.П., Манкин Т.Г. Опыт электролитического наращивания железоникелевым сплавом деталей оборудования. М.: ГОСНИТИ № 3-65-1776/38,1965.-65 с.

112. Мелков М.П. Электролитическое осаждение износостойких железо-никелевых покрытий // Износостойкие, антифрикционные и декоративные покрытия, 1969. С. 22. .27.

113. Ковалев В.Е. Исследование физико-механических свойств железо-вольфрамового сплава, полученного из хлористых элементов, применительно к восстановлению деталей с. х. техники. Автореф. дисс. канд. техн. наук. -Харьков, 1975. 16 с.

114. Коваленко П.А. Исследование условий электролиза и физико-механических свойств сплава железо-титан применительно к ремонту машин. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Харьков, 1975. - 18 с.

115. Гурьянов Г.В. Исследование физико-механических свойств электролитических металлокерамических железных покрытий применительно к ремонту деталей машин. Автореф. дисс.канд. техн. наук. Кишинев, 1968 - 16 с.

116. Гурьянов Г.В. Восстановление деталей сельскохозяйственной техники износостойкими покрытиями из электролитов-суспензий. Дисс. докт. техн. наук. Кишинев, 1990. - 371 с.

117. Гурьянов Г.В. К механизму образования композиционных электролитических покрытий // Труды Кубанского СХИ. Краснодар, 1974. - Вып. 32.-С. 79.95.

118. Гурьянов Г.В. О роли МРС электролита в механизме образования КЭП // Труды Кубанского СХИ. Краснодар, 1975. - Вып. 115. - С. 114. 124.

119. Петров Ю.Н. Влияние неметаллических включений на некоторые физико-механические свойства электролитических железненных покрытий // Электрохимическая обработка материалов, 1967. № 1. - С. 41. .44.

120. Тиунов В.М. Исследование гальванического способа нанесения метал-лополимерных покрытий при восстановлении деталей сельхозмашин. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Саратов, 1973. - 19 с.

121. Черновол М.Н., Терхунов А.Г. Совместное электроосаждение железа и полимерных частиц // Технология и организация производства, 1974. № 9. - С. 64.66.

122. Саидов Р.Б. Исследование и разработка технологии восстановления шестерен гидронасосов типа НШ электролитическими полимерометал-лическими покрытиями на основе железа. Автореф. дисс. канд. техн. наук. -Кишинев, 1982.-21 с.

123. Черновол М.Н. Исследование процесса осаждения и свойств электролитических металлополимерных покрытий на основе железа для ремонта автотракторных деталей. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Саратов, 1977. - 20 с.

124. Гурьянов Г.В. Износостойкие композиционные электрохимические покрытия для восстановления деталей машин // Прогрессивные способы восстановления деталей машин. Кишинев, 1979.-С. 17.21.

125. Петров Ю.Н., Мошкович Ю.Д. Исследование поведения полимерных добавок в растворах железнения // Прогрессивные способы восстановления деталей машин и повышение их прочности. Кишинев, 1979. - С. 24.27.

126. Мошкович Ю.Д., Астахов Г.А. Исследование условий осаждения металлополимерных покрытий // Прогрессивные способы восстановления деталей машин и повышение их прочности. Кишинев, 1979. - С. 27.29.

127. Хованских A.M. Исследование упрочнения рабочих поверхностей деталей сельхозмашин электромеханическим способом. Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1972.- 21 с.

128. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электролитическим способом. Л.: Машиностроение, 1977. - 184 с.

129. Муханов И.И., Голубев Ю.М., Комиссаров В.М. Ультразвуковая упрочняющая обработка деталей машин. М.: ГОСНИТИ, 1967. - № 20-67-1323.

130. Корсунь Т.К. Исследование ультразвукового упрочнения деталей тракторов, автомобилей и сельхозмашин, восстановленных осталиванием. Автореф. дисс. канд. техн. наук. -М., 1975. 20 с.

131. Чудиков А.В. Упрочняюще-чистовая обработка стальных закален-ных деталей ультразвуковым инструментом. Автореф. дисс. канд. техн. наук. -Новосибирск, 1972. -22с.

132. Борщов В.Д. Луневский И.И. Повышение долговечности остален-ных деталей наклепом // Вестник машиностроения, 1965. № 12. - С. 59.64.

133. Балакирев B.C. Исследование влияния выглаживания железных покрытий на повышение надежности восстанавливаемых деталей. Автореф. Дисс. канд. техн. наук. М., 1980. - 16 с.

134. Андреев В.П. Исследование упрочнения валов и прессовых соединений, подвергаемых хромированию и железнению при ремонте тракто-ров и сельхозмашин. Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1970.-22 с.

135. Михайлова А.А., Игнатьев Р.А. Упрочнение деталей методом пластической деформации. -М.: Россельхозиздат, 1974. 62 с.

136. Наливайко В.Н. Восстановление деталей с. х. техники электролитическими покрытиями на основе железа с последующим вибронакатыванием. Дисс. канд. техн. наук. Саратов, 1993. - 238 с.

137. Мелков М.П. Восстановление деталей автомобилей электролитическим осталиванием. М.: Минкомхоз, 1954. - 140 с.

138. Харшан И.А. Исследование методов упрочнения электролитических железных покрытий с целью применения их для восстановления автотракторных деталей. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л., 1953. - 11 с.

139. Савин В.Г. Исследование и разработка технологии повышения усталостной прочности электролитического железа и сплава железо никель цементацией. Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Саратов, 1969. - 30 с.

140. Маслакова Л.П. Цианирование пастами при индукционном нагреве электролитических железных покрытий // Металловедение и термическая обработка металлов, 1968. №6. - С. 65.67.

141. Лахтин Ю.М., Маслакова Л.П. Цианирование пастами при индукционном нагреве электролитических железных покрытий // Защитные покрытия на металлах. -Киев: Наукова Думка, 1970.-Вып. 3. С. 143.147.

142. Ефремов B.C. Исследование износостойкости деталей, упрочненных сульфоцианированием применительно к ремонту с. х. техники. Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1969. - 17 с.

143. Кочарян Е.В. Азотирование электролитических железных покрытий. Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1977. - 17 с.

144. Ляхович Л.С., Брагилевская С.С. Формирование боридных покрытий на гальванических железненных металлах и сплавах // Металловедение и термическая обработка металлов, 1972.-№ 6. С. 49. .50.

145. Самсонов Г.В., Виницкий И.М. Тугоплавкие соединения. М.: Металлургия, 1976. - 558 с.

146. Ляхович Л.С., Ворошнин Л.Г. Борирование стали. М.: Метал-лургия, 1967.- 120 с.

147. Глухов В.П. Боридные покрытия на железе и сталях. Киев: Наукова думка, 1970.-208 с.

148. Самсонов Г.В., Глухов В.П. Диффузионное насыщение углеродистых сталей титаном и бором // Защитные покрытия на металлах. Киев: Наукова думка, 1970.-Вып.З. - С. 101. 108.

149. Минкевич А.Н. Диффузионные боридные слои на металлах // Металловедение и термическая обработка металлов, 1961. № 8. - С. 9. 15.

150. Самсонов Г.В., Эпик А.П. Покрытия из тугоплавких соединений.-М.: Металлургия, 1964. 108 с.

151. Эпик А.П. и др. Борирование деталей машин и инструмента в порошковых средах // Технология и организация производства. Киев: Наукова думка, 1970, - № 2. - С. 69.71.

152. Ильин В.К. Восстановление и упрочнение деталей картофелеуборочных комбайнов диффузионным насыщением с применением электромеханической обработки. Дисс. канд. техн. наук. -М., 1992. 198 с.

153. Самсонов Г.В. и др. Бор и его соединения. Киев: Изд-во АН СССР, 1960.-590 с.

154. Ворошнин Л.Г. Борирование промышленных сталей и чугунов.-Минск, 1981.-205 с.

155. Прогрессивные методы термической и химико-термической обработки / Под ред. Лахтина Ю.М., Когана Я.Д. М.: Машиностроение, 1972 - 184 с.

156. Деркач В.Д. и др. ХТО металлов и сплавов. Минск, 1971. - 186 с.

157. Бугаев В.Н., Казанцев С.П., Ильин В.К. Бардадын Н.А. Интен- си-фикация процесса борирования сталей // Труды МИИСП. М.: МИИСП, 1992. -С. 18.22.

158. Кравцова Е.А. Влияние вакуумно-диффузионного процесса упрочнения на стойкость штампового инструмента для горячего деформирования. Автореф. дисс.канд. техн. наук. Тольятти, 1998. - 16 с.

159. Козуб В.В. Влияние карбидного, боридного и нитридного и эвтектического покрытия на износостойкость стали и чугуна в абразивных средах. Дисс. канд. техн. наук. Львов, 1982. - 170 с.

160. Безручко В.П. Коротя А.С. Износостойкость и хрупкость боридных, карбидных и карбидных покрытий // Научно-производственный сборник "Технология и организация производства", 1978. № 1, - С. 49. .51.

161. Риле М. Причины образования трещин в боридных слоях стали // МиТОМ, 1974.-№ 10.-С. 20.23.

162. Пучков Э.П. и др. Причины образования трещин и сколов в боридном слое // Проблемы металловедения и прогрессивные технологии термической обработки. Минск, 1968.-С. 57.75.

163. Туров Ю.В. Исследование особенностей формирования и свойств боридных покрытий на сталях. Дисс. канд. техн. наук. Минск, 1974. - 290 с.

164. Юкин Г.И. Химико-термическая обработка сталей и сплавов / Под ред. 3.JL Регира. Л.: Машгиз, 1961. - С. 22. .26.

165. Marchesini L., Scarinci G. // Tech. Ital., 1971. V. 36. № 9. P. 341 .347.

166. Fichtl W. // MRV. Metallpraxis / oberflachetentechnik, 1972. Bd 21. -№ 11. -P. 431.436.

167. Голего H.H., Ворошнин Л.Г., Лабунец В.Ф., Мартынюк М.Н. // Вопросы повышения надежности и долговечности деталей и узлов авиационной техники. -Киев, КИИГА, 1972. Вып. 3. - С. 44.48.

168. Fuchs Hermann. Termische behandlung durch borieren // Deutsch Hasdhi-nenwelt, 1977. -№ 11.-P. 5.8.

169. Singhal S.C.A. Hard diffusion boride coating for ferrous materials // Thin solid films, 1977. № 2. - P. 321.329.

170. Degussa // Hart Techn. Mitt., 1973. - Bd. 28. - H.2. - P. 113. .117.

171. Fichtl Walter. Das oberflacher boriren und seine technische Anwendung // Ber Otsch Keram Ges, 1975.-№4. P. 79.83.

172. Киси Мото Хироси. Борирование //Тютандзо. Cast and Ford, 1978. -№ 1. P. 37.40.

173. Matuschka A. Borieren. Entwicklung und verschleissfesten oberflachen-scnicht am Beispiel der Eisenboride//Kanstr. Elem. Meth, 1973. -№5.-P. 54.58.

174. Fichtl Walter. Uber neche Erkenntnisse auf dem Gebief des oberflachen borierens // Oberflachetentechnik, 1974. № 12. - P. 535, 538.540, 542.543.

175. Matuschka A. Stahlaharten durch borieren //VDI Nachr., 1973. -№ 4. - P. 10.

176. Matuschka A. Borieren. Ein verfahren zuv Hevstellung hartev und ver-schleibfestev oberflachenschichten // Chem. Anlagen Verfahren, 1972. P. 93.94.

177. Reichle M. Erhohung des verschleibwiderstands von Eisenwerk-stoffen durch borieren // Schmierungstechnik, 1978. № 10. - P. 306.309.

178. Deger M., Riechle M., Schatt W. Untersuchungen zur Herstellung ribtreier und festhofrender boridschichten auf stahl // Neue Hutte, 1972. № 6. - P. 41. .348.

179. Radulovic S. Boriranje metala u granulatu za boriranje // Zast. Mater, 1974. -№ 9,10. P. 241.248.

180. Fusch Hermann. Termische behandlung durch borieren // Deutsch. Has-dhinenwelt, 1977.-№ 11.-P. 5.8.

181. Комацу Набору, Араи Тору, Эндо Дзюндзи. Борирование сплавов железа. Тоета Тюо Кэнкюсё. Япон. пат. № 53-4502. 17.02.78.

182. Комацу Нобору, Араи Тору, Эндо Дзюндзи. Получение диффузионного борированного слоя на поверхности железа и его сплавов. Тоёта Тюо Кэн-кусё. Япон. пат. № 53-4501. 17.02.78.

183. Туров Ю.В., Ляхович Л.С., Крупович М.Г. Среда для борирования. А. С. -№549502. 25.05.77.

184. Гутман М.Б., Михайлов Л.А. Кауфман В.Г. и др. Способ химико-термического борирования металлических изделий. А. С. № 223562. 14.11.68.

185. Лезин П.П. Основы надежности сельскохозяйственной техники. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1997. - 223 с.

186. Дубинин Г.Н. О механизме формирования диффузионного слоя^Защит-ные покрытия на металлах. Киев: Наукова Думка, 1976. - Вып. 10. - С. 12.17.

187. Бородаева Э.Н. Исследование диффузионных хромовых, титани-рованных и хромотитанированнных слоев на аустенитных сталях с их последующим азотированием. Дисс. канд. техн. наук. Л., 1970. - 236 с.

188. Земсков Г.В., Коган Р.Л., Шевченко И.М. и др. Защитные диффузионные покрытия на основе нитрида хрома // Защитные покрытия на металлах. Киев: Наукова Думка, 1986. - Вып. 20. - С. 40.42.

189. Архаров В.И., Катанов Л.М. Влияние условий окалинообразования на морфологию нитридов хрома // Защита металлов, 1966. № 6. - С. 678.685.

190. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. М.: Металлургия, 1978. - 248 с.

191. Бокштейн Б.С. Диффузия атомов и ионов в твердых телах. М.: МИСИС, 2005.-362 с.

192. Казанцев С.П. Голубцов С.А., Манаенков А.П. Неконтактное диффузионное хромирование в вакууме // Тезисы 2-го съезда металловедов России 22-24 сентября 1994 г. Пенза, 1994. - С. 64.

193. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

194. Тененбаум М.М. Износостойкость конструкционных материалов и деталей машин при абразивном изнашивании. М.: Машиностроение, 1966. -331 с.

195. Трение, изнашивание и смазка. Справочник под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина. Кн. 1. М.: Машиностроение, 1978. - 400 с.

196. Юрьев С.Ф. Проблема деформации стали при химико-термической обработке. Дисс. докт. техн. наук. Л., 1949.-295 с.

197. Методические указания. Надежность в технике. Упрочнение стальных изделий химико-термической обработкой. РД 50-187-80. М.: Издательство стандартов, 1981. - 17 с.

198. Гегузин Я.Е. Диффузионная зона. М.: Наука, 1979. - 344 с.

199. Лозинский М.Г. Строение и свойства металлов и сплавов при высоких температурах. М.: Металлургиздат, 1963. - 452 с.

200. Федосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1979. - 559 с.

201. Brown A., Garnish J.D., and Haneycombe R.W.K. The distribution of boron in pure iron. Met. Science. № 8, 1974. - P. 317.324.

202. Aronsson В., Lundstrov., Rundvist S. Borides, Silicides and posphides. London, „Methuen", 1965.-230 p.

203. Коттрелл A.X. Дислокации и пластическое течение в кристаллах. М.: Металлургиздат, 1958. 156 с.

204. Suzuki Н., Rep. Tohaku Univer. Res. Inst., 1952. № 2. P. 64.65.

205. Архаров В.И. Диффузионные покрытия на металлах // Сборник. Киев: Наукова думка, 1965. 78 с.

206. Лякишев Н.П. и др. Борсодержащие стали и сплавы. М.: Металлургия, 1986.- 156 с.

207. Палатник Л.С., Папиров И.И. Эпитаксильные пленки. М.: Наука, 1971.-206 с.

208. Конторович И.Е., Львовский М.Я. // Металлург, 1939. -№10. -С. 89.98.

209. Морозова Е.М., Флоренсова Р.Ф. Поверхностное упрочнение стали методами ХТО / Труды лаборатории металлов ЭНИМСА. М.: Машгиз, 1949.

210. Морозова Е.М., Спивак Е.Д. Термическая обработка в станкостроении. М.: Машгиз, 1949. - С. 56 .58.

211. Самсонов Г.В., Цейтина Н.Я. // Сборник "Физика металлов и металловедение", 1955. Т.1. -Вып.2. -303 с.

212. Лахтин Ю.М., Пчелкина М.А. // Сборник "Металловедение и термическая обработка металлов". -М.: Машиностроение, 1964. Вып. 3. - С. 72.73.

213. Богданов С.Р. Металловедение и термическая обработка стали. М.: Машгиз, 1954.-259 с.

214. Дукаревич И.С., Можаров М.В. // Защитные покрытия на металлах. -Киев: Наукова думка, 1971. Вып. 4. - С. 54.55.

215. Можаров М.В., Дукаревич И.С. // ХТО металлов и сплавов. Минск, 1971.-С. 43—45.

216. Чиркова Ф.В. Строение диффузионной зоны и параметры диффузии бора в железе и стали. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Тула, 1979. - 16 с.

217. Беседин Н.П. Физико-технические основы борирования стали. Дисс. канд. техн. наук. М., 1952.

218. Блантер М.Е., Беседин Н.П. Ж. // Металловедение и термическая обработка металлов, 1955. № 6. - 74 . .76 с.

219. Ворошнин Л.Г. Исследование борирования среднеуглеродистых конструкционных сталей. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Минск, 1966. - 16 с.

220. Мелков М.П. Твердое осталивание автотракторных деталей. М.: Транспорт, 1971.-224 с.

221. Лахтин Ю.М. Влияние азотирования на состав и строение электролитического железного покрытия // Известия вузов, 1977. № 5. - С. 122. .127.

222. Тавровская P.M. Осталивание в сернокислых ваннах // Автомобильный транспорт, 1961.-№6. -С. 21.23.

223. Дажин В.Г., Курдюмов В.А. и др. Рекристаллизация электролитического железа // МиТОМ, 1970. № 1. - С. 79. .80.

224. Курдюмов В.А. Исследование особенностей науглероживания электролитического железа. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Владивосток, 1969. -19 с.

225. Ворошнин Л.Г., Хусид Б.М. Диффузионный массоперенос в многокомпонентных системах. Минск: Наука и техника, 1979. - 256 с.

226. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Минск: БПИ, 1971.- 164 с.

227. Свойства элементов / Под ред. Самсонова Г.В. М.: Металлургия, 1976.-Ч. 1.-600 с.

228. Земсков Г.В., Кайдаш Н.Г., Правенькая Л.Л. Борирование в вакууме / Научные записки Одесского политехи, института, 1963. -№ 50. С. 99. 101.

229. Кайдаш Н.Г., Правенькая Л.Л. Борирование в вакууме // МИТОМ, 1964.-№3.-С. 61.63.

230. Пономаренко Е.П., Домио А.А., Григорчук Д.П, Вакуумное борирование стали / Прогрессивные методы химико-термической обработки. Под ред. Ю.М. Лахтина и Я.Д. Когана. М.: Машиностроение, 1972. - С. 151. 156.

231. Батищев А.Н. Исследование условий ремонта деталей тракторов и сельскохозяйственных машин холодным осталиванием на ассиметричном переменном токе. Дисс.канд. техн. наук. М, 1972. -160 с.

232. Батищев А.Н. Восстановление деталей гальваническими покрытиями. Учебное пособие и производственные рекомендации М.: ВСХИЗОД991- 72 с.

233. Электротехническое оборудование. Нормативный справочник. М.: Информэлектро, 1981. - 69 с.

234. Техническая инструкция по эксплуатации вакуумной печи СНВ-1.3.1/16И1.-М.: МЗЭТО, 1985.-56 с.

235. Шариф Ассадулла Исследование закономерностей формирования и свойств однофазных боридных слоев. Дисс. канд. техн. наук. Минск, 1980. -154 с.

236. Самсонов В.А., Дидманидзе О.Н. Геометрическое программирование в инженерных задачах. -М.: МГАУ "Агроинженерная газета", 1998. 180 с.

237. Богомолова Н.А. Практическая металлография. М.: Высшая школа, 1987.-240 с.

238. Скаков Ю.А. Рентгенография металлов. -М.: Машиностроение, 1977. -127 с.

239. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Физматиздат, 1960. - 326 с.

240. Уманский Я.С. и др. Рентгенография металлов. М.: Машиностроение, 1969.-484 с.

241. Уманский Я.С. и др. Кристаллография, рентгенография, электронная микроскопия. -М.: Машиностроение, 1982. 495 с.

242. Харитонов Л.Г. Определение микротвердости. Методика испытаний. Измерение отпечатков. Номограмма и таблица для определения микротвердости. М.-. Металлургия, 1967. - 46 с.

243. Чех В., Дочекал И. Методика измерения вязкости разрушения твердых сплавов по Пальмквисту//Metallurgie, 1985.-№ 1.-С. 19.29.

244. Феденко Л.Г., Кеженцев В.В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента. М.: Издательство Московского университета, 1977.-112 с.

245. Степанов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний. Справочник. М.: Машиностроение, 1985. - 232 с.

246. Третьяков и др. Контрольно-измерительные приборы в сельском хозяйстве. Справочник. М.: Колос, 1984. - 352 с.

247. Герасимов Ф.А. Исследование возможности упрочнения и восстановления плунжерных пар методом азотирования в тлеющем разряде. Дисс. . канд. техн. наук. Иркутск, 1970. - 160 с.

248. Михайлин В.Н. Получение защитных покрытий в вращающихся печах // Техника в сельском хозяйстве, 1985. № 1. - С. 43.

249. Мыльников Г.В.//Нефтяное хозяйство, 1957.-№ 7.-С. 4.8.

250. OrnigН., Schaaber О. // Harterei-Techn. Mitt., 1962.-Н. 3.-S. 131. 140.

251. Ворошнин Л.Г. Антикоррозионные диффузионные покрытия. М.: Наука и техника, 1981. -296 с.

252. Пермяков В.В., Лоскутов В.Ф., Лабунец В.Ф. и др. Некоторые свойства и термообработка углеродистых сталей, борированных в техническом карбиде бора.//Металлургия. 1973.-Вып. 4.-С. 112. 118.

253. Лоскутов В.Ф., Пермяков В.В., Труш И.Х., Писаренко В.Н. Влияние борирования на коррозионную стойкость сталей // Защита металлов, 1976. -Т. 11.-Вып. 1.-С. 47.49.

254. Зорин А.А., Каспарова О.В., Хохлов Н.И. Исследование коррозионного и электрохимического поведения борированных сталей // Защита металлов, 1989. Т. 25. - Вып. 1. - С. 390. .398.

255. Ворошнин Л.Г., Ляхович Л.С., Шинкевич А.Н. // Физико-химическая механика материалов, 1970. Т. 6. - № 4. - С. 50.

256. Янсон В.М. Повышение эксплуатационной надежности и ресурса гидропривода сельскохозяйственных машин. Автореф. дисс.докт. техн. наук. -Елгава, 1982.-32 с.

257. Черкун В.Е. Ремонт тракторных гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1984.-253 с.

258. Черкун В.Е., Кириллов Ю.И., Голубев И.Г. Ремонт гидроагрегатов тракторов и сельскохозяйственных машин / Обзорная информация ЦНИИТЭИ Госкомсельхозтехники СССР. М., 1985. - 36 с.

259. Кубейсинов М.К. Восстановление золотников гидрораспределителей наплавкой намораживанием. Автореф. дисс.канд. техн. наук. М, 1988. - 16 с.

260. Ачкасов К.А., Вегера В.П. Ремонт приборов системы питания и гидравлических систем тракторов, автомобилей и комбайнов. М.: Высшая школа, 1981.-203 с.

261. Предложение конструкторских организаций отрасли, а также детали, включенные в отраслевую программу по упрочняющей технологии на 19851990 г.г. М.: НАТИ, 1985. - 28 с.

262. Общемашиностроительные нормативы времени на гальванические покрытия и механическую обработку поверхностей до и после покрытия. М.: Экономика, 1988. - 123 с.

263. Методика определения экономической эффективности поточно-механизированных линий для восстановления изношенных деталей на этапах разработки, внедрения и эксплуатации. М.: ГОСНИТИ, 1984. - 40 с.

264. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М.: Минсельхозпрод РФ, 1998. - 220 с.