Повышение износостойкости быстроизнашиваемых деталей сельскохозяйственной техники композиционными электрохимическими покрытиями на основе сплавов железа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат технических наук Кисель, Юрий Евгеньевич

• Кисель, Юрий Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кисель, Юрий Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Электролитические покрытия на основе железа как перспективный способ восстановления и повышения износостойкости деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания.

1.2. Влияние структуры на физико-механические свойства электролитических покрытий.

1.3. Особенности технологического процесса нанесения износостойких композиционных электрохимических покрытий.

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Постановка задачи.

2.2.Общая методика исследований.:.

3. ВЫБОР ИЗНОСОСОТОЙКОЙ основы ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ композиционных ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ (КЭП).

3.1.Вопросы исследований.

3.2. Порядок проведения исследований.

3.3. Результаты исследований и их обсуждение.

3.3.1.Влияние состава электролита железнения на механические свойства сплава при восстановлении деталей из легированных сталей.

3.3.2. Влияние параметров электролиза на структуру и механические свойства покрытий.

ВЫВОДЫ.

4. ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОстойких КЭП НА ОСНОВЕ СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗА.

4.1. Вопросы исследований.

4.2. Порядок проведения исследований.

4.3. Результаты исследований и их обсуждение.

4.3.1. Влияние гидродинамики электролитов-суспензий на формирование КЭП.

4.3.2.Влияние дисперсной фазы на структуру и свойства покрытий.

4.3.3.Влияние структуры на абразивную износостойкость

4.2.4. Влияние условий трения на абразивную износостойкость КЭП.

ВЫВОДЫ.

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ БЫСТРОИЗНАШИВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН КЭП И ЕГО ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА.

5.1. Вопросы исследований.

5.2. Порядок проведения исследований.

5.3. Результаты исследований и их обсуждение.

5.3.1. Оптимизация параметров технологического процесса и оборудования для получения КЭП.

5.3.2. Технологическая процесс и оснастка для нанесения

5.3.3. Апробация и производственное внедрение технологического процесса.

5.3.4. Технико-экономическая оценка технологии.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение износостойкости быстроизнашиваемых деталей сельскохозяйственной техники композиционными электрохимическими покрытиями на основе сплавов железа»

Гальванический способ нанесения композиционных электрохимических покрытий (КЭП) на детали с целью восстановления их размеров и повышения износостойкости обладает достоинствами: возможность создания КЭП с заданными свойствами, простота нанесения равномерного слоя регулируемой толш;ины, отсутствие термического воздействия на деталь и покрытие, возможность исключения последуюш;ей механической обработки, низкая себестоимость. Процесс легко управляем, относительно просто регулируется и допускает автоматизацию.

КЭП весьма перспективны для восстановления и упрочнения деталей машин, работающих в условиях абразивного изнашивания. Износостойкость КЭП определяется свойствами матрицы и наполнителя. Однако недостаточная изученность механических свойств покрытий на основе железа в условиях абразивного изнашивания не позволяет обоснованно выбрать оптимальное сочетание составляющих композита для повышения надежности быстроизнашиваемых деталей машин и ограничивает применение композиционных гальванических покрытий в машиностроении и ремонтном производстве.

Актуальность проблемы возрастает в связи с интенсификацией сельскохозяйственной техники и увеличением объемов использования для ее изготовления легированных сталей. Применение КЭП позволит не только повысить надежность и долговечность новых и восстановленных деталей машин, но и во многих случаях заменить дефицитные легированные стали и чугуны на более дешевые сорта металла. в настоящей работе сделана попытка выбрать наиболее износостойкую в условиях абразивного изнашивания основу для композитов легированием электролитического железа никелем и кобальтом, изучить влияния наполнителя на износ покрытий и разработать технологический процесс восстановления быстроизнашиваемых деталей машин КЭП.

Работа выполнена в соответствии с Государственным планом "МИНТОПЭНЕРГО", Федеральной целевой программой "Энергосбережение в РОССИИ" 1998-2005г., утвержденной постановлением правительства Российской Федерации от 24 января 1998г.№80, и планами НИР ЦНТИ (№001, №800) по Брянской области до 2000г.

Целью работы было определение условий электролиза, обеспечивающих высокую абразивную износостойкость композитов на основе железа, установление некоторых закономерностей их формирования, разработка и внедрение технологического процесса восстановления быстроизнашиваемых деталей машин КЭП.

Объектами исследования были: физико-механические свойства и структура электролитических сплавов на основе железа; формирование и свойства КЭП на их основе; работоспособность деталей машин с композиционными покрытиями.

При выполнении работы показана целесообразность применения композиционных электрохимических покрытий (КЭП) для повышения долговечности быстроизнашиваемых деталей сельскохозяйственной и другой техники.

Изучено влияние состава электролита железнения на износостойкость и прочность сцепления покрытий с легированной основой. Установлено, что введение никеля и кобальта в электролитическое железо позволяет значительно повысить физико-механические свойства покрытий в условиях абразивного изнашивания.

Изучена возможность повышения абразивной износостойкости электрохимических сплавов на основе железа введением в них твердых дисперсных частиц. Теоретически и экспериментально изучены условия формирования КЭП с заданным составом из электролитов-суспензий (ЭС). Проверены некоторые физико-механические свойства композитов. Уточнены теоретически и подтверждены экспериментально суп];ествуюшце представления о влиянии размера и концентрации дисперсной фазы (ДФ) в ЭС, их содержания в осадках на свойства электролитических композиций на основе сплавов железа. Разработаны технологические процессы и оборудование для нанесения покрытий на быстроизнашиваемые детали машин, позволяющие повысить их износостойкость в полевых условиях 2. .2,5 раза.

Проведена производственная апробация технологического процесса повышения долговечности деталей КЭП, эксплуатационные испытания плужных лемехов и зубьев экскаватора и других деталей машин с покрытиями и технико-экономическая оценка, показавшая эффективность его внедрения в производство. Технологический процесс нанесения износостойких КЭП конкретизирован на примере повышения долговечности плужных лемехов и зубьев экскаватора ЭТЦ-3661 и принят к внедрению ООО «Алдай-Модуль» для зубьев экскаватора ЭТЦ-3661. Расчетный экономический эффект применения технологии в производственных условиях в сравнении с наплавкой сормайтом составил 129800 руб. в ценах на 1.01.98 г.

На защитзЛ-Лносятся:

1. Экспериментальные зависимости влияния состава электролита на сцепление и физико-механические свойства железо-никелевых и железо-кобальтовых покрытий.

2. Экспериментальные зависимости влияния параметров электролиза на абразивную износостойкость и структуру покрытий.

3. Экспериментальные и теоретические зависимости влияния состава КЭП и размеров частиц дисперсной фазы на физико-механические свойства и структуру осадков.

4. Теоретические и экспериментальные исследования влияния гидродинамических параметров потока ЭС на формирование КЭП.

5. Технологический процесс и оснастка для нанесения покрытий на быстроизнашиваемые детали сельскохозяйственных машин.

Результаты исследований регулярно докладывались на постоянно действующем семинаре факультета механизации сельского хозяйства БГСХА, на Всесоюзной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (г.Воронеж в 1997г.), трех межвузовских научно-практических конференциях (г.Брянск в 1997г. и 1998г., г.Орел в 1998г.).

Работа выполнялась в лаборатории гальванических покрытий кафедры Тракторов и автомобилей и на кафедре «ТКМ и ремонт

1—1 с» и и и машин» Брянской государственной сельскохозяйственной академии в период с 1996. 1999 гг.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю, заведующему кафедры «Тракторы и автомобили», доктору технических наук, профессору Г.В.Гурьянову и коллективам кафедр за участие в обсуждении результатов, ценные замечания и практическую помощь.

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА