Разработка технологии плазменно - порошковой наплавки антифрикционных покрытий на базе сплавов баббита при изготовлении и восстановлении подшипников скольжения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.10, кандидат наук Гуркин Сергей Вадимович

• Гуркин Сергей Вадимович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Гуркин Сергей Вадимович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ 9 НАНЕСЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

1.1. Подшипники скольжения, область применения и требования к 9 антифрикционному слою

1.2. Требования к антифрикционным покрытиям подшипников 12 скольжения

1.3. Антифрикционные материалы и их свойства

1.4. Способы получения антифрикционных покрытий

1.5. Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Выбор антифрикционного материала

2.2. Экспериментальная установка для плазменной наплавки

2.3. Определение схемы и подбор режимов автоматической наплавки

2.4. Методики и оборудование исследования наплавленного металла

2.5. Методики и оборудование определения адгезионной прочности

2.6. Методики и оборудование испытаний на трение

2.7. Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МАКРО- И МИКРОСТРУКТУРЫ

НАПЛАВЛЕННОГО ПОКРЫТИЯ И АДГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ

3.1. Влияние режимов и техники наплавки на макроструктуру

3.2. Влияние режимов и техники наплавки на микроструктуру и 82 химический состав покрытия

3.3. Влияние режимов и техники наплавки на адгезионную прочность 92 соединения

Стр.

3.4. Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

4.1 Влияние режимов и техники наплавки на эксплуатационные 98 характеристики в наплавленных покрытиях и технологические рекомендации по их получению

4.2 Технологические рекомендации по плазменной наплавке

антифрикционных покрытий на базе сплава

баббита

4.3 Выводы по четвёртой главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии плазменно - порошковой наплавки антифрикционных покрытий на базе сплавов баббита при изготовлении и восстановлении подшипников скольжения»

Введение

Актуальность проблемы. В настоящее время во многих отраслях промышленности широко применяют подшипники скольжения, которые обладают рядом преимуществ, а именно: небольшие габариты, устойчивость к вибрациям, бесшумность работы, возможность работы в условиях недостатка смазки, работа в широком диапазоне температур, стойкость в химически активных средах и т.д. Подшипники скольжения состоят из опоры и вкладыша, который, как правило, выполнен в биметаллическом исполнении. Рабочий слой в подшипниках скольжения выполнен из антифрикционных материалов. Ведущую роль, среди антифрикционных материалов играют сплавы баббита на оловянистой основе. Качество выполнения антифрикционного слоя имеет огромное значение, т.к. его повреждение или износ всего на 1,0 мм может привести к выходу из строя всего дорогостоящего агрегата, в котором работает подшипник.

Нанесение антифрикционных покрытий на основе баббита происходят с применением технологий литья, в редких случаях с применением аргонодуговой наплавки и напыления. Причём ремонт подшипников скольжения с использованием указанных технологий возможен только при полной выплавке антифрикционного материала. Традиционными технологиями нанесения баббитовых покрытий занимались такие ученые как: Барыкин Н.П., Потехин Б.А., Глущенко А.Н., Валеева А.Х., Христолюбов А.С, Илюшин В.В., Фазлыахметов Р.Ф., Тарельник В.Б.

Основными причинами выхода из строя подшипников является некачественное их изготовление. При этом наблюдается недостаточная адгезионная прочность покрытия, появление дефектов (как правило, в виде пор и несплавления с основой), а также формирование неблагоприятной структуры антифрикционного слоя. Структура баббита на оловянистой основе представляет собой матрицу (твёрдый раствор меди и сурьмы в олове - а- фаза) и, расположенные в ней интерметаллидные включения в- фазу (БпБЬ) и у - фазу (Си38п). В случае формирования неблагоприятной

структуры интерметаллидная фаза неравномерно распределена по объёму покрытия или имеет увеличенные размеры. Неравномерное распределение интерметаллидной фазы приводит к повышению коэффициента трения и износа. Рост размеров интерметаллидной фазы приводит к снижению износостойкости покрытия. Кроме того, качество антифрикционных покрытий, выполненных с применением традиционных технологий, существенно зависит от субъективного фактора. Поэтому разработка новых технологий и подходов к нанесению антифрикционных покрытий, в особенности на баббитовой основе, является актуальной.

Цель работы: повышение износостойкости подшипниковых узлов за счёт разработки технологии плазменно-порошковой наплавки сплавов баббита.

Задачи исследования:

1. Провести анализ существующих способов нанесения антифрикционных покрытий и предложить способ наплавки покрытий из баббитовых сплавов, который можно применить как при изготовлении, так и ремонте подшипниковых узлов.

2. Определить технологические возможности плазменно - порошковой наплавки антифрикционных материалов на базе баббитовых сплавов.

3. Исследовать влияние режимов и условий наплавки на состав, макро- и микро - структуру антифрикционных покрытий на основе баббита.

4. Определить трибологические свойства наплавленных покрытий и выявить их взаимосвязь с режимами и условиями наплавки.

5. Разработать технологические рекомендации по нанесению антифрикционных покрытий на основе баббита при изготовлении и ремонте подшипниковых узлов.

Методы исследований: результаты работы были получены после проведения экспериментальных и теоретических исследований. Наплавленные покрытия были получены с помощью оборудования для плазменно-порошковой наплавки фирмы Castolin Eutectic. Макро - и

микроструктура исследовалась с использованием оптического микроскопа Olympus GX51 и растрового электронного микроскопа FEI Quanta 3D FEG. Испытания на адгезионную прочность проводили на установках EU-100 и EU-20. Трибологические испытания проводили на универсальной машине трения CTR-UMT в условиях сухого трения скольжения. Обработку полученных данных проводили с использованием программы Microsoft Exel.

Ценность выполненных исследований: показана возможность нанесения антифрикционных сплавов на базе баббита с использованием плазменно-порошковой наплавки на стальную основу подшипников скольжения. Эксплуатационные свойства наплавленных покрытий превосходят свойства, покрытий, выполненных с использованием традиционных технологий. Определена взаимосвязь между структурой и износостойкостью наплавленных покрытий.

Научная новизна работы связана с установлением влияния режимов плазменно-порошковой наплавки, состава защитного газа на структуру и износостойкость получаемых покрытий.

1. Установлено, что применение импульсной дуги при плазменно-порошковой наплавке позволяет увеличить перемешивание расплава сварочной ванны, что приводит к интенсивной её дегазации. При использовании смеси защитного газа 98%Ar+2C02 импульсная дуга позволяет снизить пористость в 20-30 раз.

Л

2. Предложен критерий £= K/(L*h*100) [мм- ] (где K,% - концентрация у-фазы, L, мм - длина у- фазы, h, мм - ширина у- фазы), характеризующий структуру наплавленного покрытия с точки зрения износостойкости. При £ больше 12*10-4 мм-2 обеспечивается интенсивность износа покрытий не более

3 3

1,4*10- мм /м (при использовании Ar в качестве защитного газа), а при £ больше 7*10-4 мм-2 обеспечивается интенсивность износа покрытий не более

3 3

3,7*10- мм/м (при использовании в качестве защитного газа смеси 98%Ar+2C02).

3. Показано, что уменьшение погонной энергии в 3 раза приводит к диспергированию (ширина и длина у- фазы уменьшается на 50%), что приводит к увеличению износостойкости наплавленных покрытий на базе баббита почти в 2 раза.

4. Установлено, что применение смеси защитного газа 98%Ar+2СО2 позволяет расширить нагрузочную способность покрытия не менее чем на 40%, за счёт науглероживания наплавленного металла.

Практическая значимость работы: Предложена плазменно-порошковая наплавка для получения антифрикционных покрытий на базе баббита. Определены диапазоны параметров режима наплавки. Разработаны технологические рекомендации по плазменно-порошковой наплавке баббитового сплава марки SnSb8Cu4 на стальную основу, которые были опробованы на НПП "ВЭЛД".

Достоверность результатов и выводов подтверждается использованием современных методов исследования структурно - фазового состава и эксплуатационных свойств покрытий на основе баббита, полученных плазменно-порошковой наплавкой: оптическая и растровая электронная микроскопия, определение адгезионной прочности и трибологических характеристик. При получении результатов испытаний использовались различные апробированные методики.

На защиту выносятся:

1. Влияние параметров режима плазменно-порошковой наплавки баббитовых сплавов на структуру и эксплуатационные свойства антифрикционных покрытий.

2. Влияние состава защитного газа на структуру и эксплуатационные свойства антифрикционных покрытий.

3. Влияния различных видов подслоя на адгезионную прочность и эксплуатационные свойства наплавленных покрытий.

Апробация работы: основные результаты работы изложены на конференциях: «Будущее машиностроения» (Москва 2015, 2016, 2017),

«Физико-химия и технология неорганических материалов» (Москва 2017), «ПОЛИТЕХНИКА» (Москва 2017), «Перспективные подходы и технологии проектирования и производства деталей и изделий аэрокосмической техники» (Москва 2017), «Физико-химия и технология неорганических материалов" (Москва 2018) и на научном семинаре кафедры «Технологии сварки и диагностики» МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва, 2018).

Личный вклад соискателя состоит в непосредственном участии в исследовательской работе по теме диссертации на всех этапах. Автором был выполнен литературный обзор по теме исследования, выполнены теоретические и экспериментальные исследования, произведена обработка результатов, подготовлены и сделаны доклады на конференциях.

Публикации по теме диссертации: материалы диссертации отражены в 3 печатных работах из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём диссертации: диссертационная работа состоит из введения, 4 главы, общих выводов и результатов работы, списка использованной литературы. Она изложена на 118 листах машинного текста, содержит 77 рисунков и 10 таблиц. Список литературы содержит 72 наименования.

ГЛАВА 1. АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

1.1. Подшипники скольжения, область применения и требования к антифрикционному слою

Подшипник - сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью [1]. Подшипник обеспечивает фиксацию положения в пространстве, вращение, качение с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции. По принципу работы подшипники можно разделить на подшипники качения и подшипники скольжения. Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. Подшипник скольжения представляет собой опору или направляющую механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей.

Широкое распространение получили подшипники скольжения, которые применяются в газовых турбинах, железнодорожном транспорте, сепараторах, центрифугах, шлифовальных станках и других сопряжений, работающих при высоких скоростях вращения вала. Кроме того, подшипники скольжения применяются в паровых турбинах, генераторах, а также в автомобильной технике, которые работают в течение долгого времени без остановки. К преимуществам подшипников скольжения относят: оптимальные размеры, устойчивость к вибрациям, бесшумность работы, возможность работы в условиях недостатка смазки, при высоких скоростях вращения и нагрузках, точная установка валов, нечувствительность к ударам,

работа в широком диапазоне температур, стойкость в воде и химически активных средах, высокая точность установки валов, необходимость использования для разъёмных подшипников [2].

Подшипник скольжения, как правило, представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент - вкладыш. Вкладыш изготовляют из латуни или стали с покрытием из антифрикционного материала. Антифрикционные материалы представляют собой материалы, обладающие низким коэффициентом трения.

По направлению восприятия нагрузки подшипники скольжения делятся на радиальные, осевые (упорные, подпятники) и радиально-упорные.

Примером радиально-упорного подшипника скольжения является подшипники скольжения, которые используются в колесно - моторном блоке электровоза [3]. Почти половина массы электродвигателя жестко связана с колесной парой и составляет примерно 4250 кг. Моторно - осевой подшипник воспринимает массу тягового двигателя и передаёт её на ось колесной пары, он должен обеспечивать низкий коэффициент трения между сопрягаемыми поверхностями. При работе такие подшипники испытывают большие динамические нагрузки, возникающие в результате вибраций на рельсовом пути и тягового электромагнитного момента [4]. Вкладыш такого подшипника имеет существенные габариты (Рис. 1.1).

а)

б)

Рис.1.1. Вкладыш моторно - осевого подшипника скольжения

Кроме того, радиально-упорные подшипники скольжения используются в судовых подшипниках, которые применяются для восприятия на корпус судна радиальной нагрузки от валопровода и передачи осевого упора гребного винта (Рис. 1.2).

Рис.1.2. Судовой подшипник скольжения

Примером упорного подшипника может служить сегментный подшипник скольжения, использующийся в насосах, турбинах, высоконагруженных центробежных насосах (Рис.1.3). Каждый сегмент такого подшипника скольжения содержит основание с подпятником и антифрикционным слоем на рабочей поверхности.

Рис.1.3. Сегментный подшипник скольжения

1.2. Требования к антифрикционным покрытиям подшипников

скольжения

К антифрикционным покрытиям подшипников скольжения предъявляются ряд требований, которые формализованы в нормативно -технической документации:

- Толщина слоя - 1,25-6 мм

- Напряженность работы - свыше 75 МПа*(м/с) [5]

- Пористость антифрикционного слоя - до 10-15% [6]

- Адгезионная прочность - свыше 60 МПа [5]

Кроме того, отдельно предъявляются требования к материалу, из которого изготавливают антифрикционные покрытия, основными из которых являются: низкий коэффициент трения скольжения в сочетании с малой скоростью изнашивания сопрягаемых деталей. Помимо этого, к ним также предъявляют требования к плотности и сплошности, высокой адгезионной прочности, способности совместно с основным металлом выдерживать эксплуатационные нагрузки [7].

Кроме того, к антифрикционным покрытиям предъявляются требования к долговечности, взаимной совместимости материала подшипника и контртела, возможности получения высокой точности и чистоты обработки, высокие противозадирные свойства, высокая теплоустойчивость, высокая коррозионная и эрозионная стойкости, стойкость к воздействию вибраций, технологичность, доступность и дешевизна, высокая размерная и структурная стабильность, соответствие коэффициентов линейного расширения подшипниковой пары, восстанавливаемость свойств после вынужденного контакта, отсутствие электростатического притяжения на поверхностях трения [8]. Работоспособность подшипникового слоя оценивают по допускаемой нагрузке и допускаемой окружной скорости скольжения.

Для обеспечения всех перечисленных требований антифрикционные материалы должны быть гетерогенными. Как правило такие материалы состоят из «мягкой» основы (обеспечивающей хорошую прирабатываемость подшипника к шейке вала, задиростойкость, ударную вязкость, поглощение продуктов изнашивания и образование при ее изнашивании «маслоудерживающего рельефа») с равномерно распределенными в ней твердыми включениями - опорными частицами (обеспечивающими прочность, теплостойкость, износоустойчивость, образование зазора между изношенной мягкой основой и шейкой вала, который заполняется смазкой).

1.3. Антифрикционные материалы и их свойства

Как было отмечено выше, антифрикционные материалы - это материалы, имеющие низкие значения коэффициентов трения, которые составляют при наличии смазки от 0,001 до 0,005, а без смазки - от 0,004 до 0,5 [9]. Кроме того, к показателям антифрикционности относят такие свойства материала как: высокая теплопроводность, хорошая смачиваемость смазочным материалом и прирабатываемость, способность образовывать на поверхности защитные плёнки мягкого металла, высокое сопротивление усталости [10].

Низкий коэффициент трения материала обуславливает низкие потери мощности на трение и высокую износостойкость узла.

Высокая теплопроводность необходима материалу для интенсивного отвода тепла, которое выделяется в зоне трения при работе трибоузла.

Смачиваемость - поверхностное явление, возникающее на границе соприкосновения фаз, одна из которых твёрдое тело, а другие -несовмещающиеся жидкости или жидкость и газ. Смачиваемость проявляется в частичном или полном растекании жидкости по твёрдой поверхности, пропитывании пористых тел и порошков. Чем лучше смачиваемость, тем надежнее предохраняет смазочный материал, поверхность от изнашивания.

Хорошая прирабатываемость - основана на способности материала при трении легко пластически деформироваться и увеличивать площадь фактического контакта, что приводит к снижению местного давления и температуры на поверхности подшипника.

Сопротивление усталости - свойство материалов противостоять разрушению под действием переменных напряжений.

Критериями для оценки работоспособности антифрикционного материала служат коэффициент трения и допустимые нагрузочно -скоростные характеристики: давление р, действующее на опору, которая связана с прирабатываемостью материала. Скорость скольжения V, параметр р¥, определяющий удельную мощность трения, связан с теплопроводностью материала. Допустимое значение параметра pV тем больше, чем выше способность материала снижать температуру нагрева и нагруженность контакта, сохранять граничную смазку [11].

Основные виды антифрикционных материалов. В качестве антифрикционных материалов используют металлические материалы, неметаллы, комбинированные материалы и минералы, некоторые виды пластмасс, материалы на основе древесины, углеграфитовые материалы, резину [12, 13, 14, 15, 16]. Выбор материала зависит от режима смазки и условий работы опор скольжения. В подшипниках может применяться сочетание материалов различной природы - металлов и пластмасс, углеграфитовых материалов и т.п. В мощных дизелях используются подшипники скольжения с алюминиевооловянным антифрикционным слоем [12,17].

Неметаллические материалы.

Для изготовления подшипников скольжения применяют пластмассы -термореактивные и термопластичные (полимеры) более десяти видов.

В качестве термореактивных пластмасс используют текстолит. Из него изготовляют подшипники прокатных станов, гидравлических машин, гребных винтов и т.д. (Рис 1.4). Такие подшипники допускают тяжёлые

режимы работы: при температуре не выше 80°С, при смазке водой: р = 30 ... 35МПа, pv = 20 ... 25МПа-м/с; при смазке маслом: р = 7,5 ... 10 МПа, pv = 20 ... 25МПа-м/с.

Рис. 1.4. Текстолитовые подшипники скольжения

Из полимеров наиболее широко применяют полиамиды: ПС10, анид, капрон и особенно фторопласт (Рис. 1.5). Достоинством полимеров является низкий коэффициент трения, высокая износостойкость и коррозионная стойкость [16]. Особенно низкими коэффициентами трения отличается фторопласт (Ф4, Ф40), значения которых без смазочного материала по стали составляет 0,04 - 0,06. Однако фторопласт «течет» под воздействием нагрузки и, как все полимеры, плохо отводит температуру. Использование фторопластов может быть при ограниченных нагрузках и скоростях.

Высокие антифрикционные свойства фторопласта реализуют в комбинации с другими материалами, используя его в виде тонких плёнок либо как наполнитель.

в) г)

Рис.1.5. Полимерные подшипники скольжения. а, б -подшипники

скольжения из капрона, в, г - подшипники скольжения из фторопласта.

Комбинированные материалы. Такие материалы состоят из нескольких металлов, имеющих благоприятные для работы подшипника свойства. К ним относятся материалы различной комбинации: железо - графит, железо - медь (2 - 3%) - графит или бронза - графит. Графит вводят в количестве 1 - 4%. После спекания в материале сохраняют 15-35% пор, которые затем заполняют маслом.

Кроме того, примером комбинированных материалов служат металлофторопластовые ленты (МФПл), представляют собой многослойный материал (Рис 1.6). Первый (приработочный) слой у МФПл выполняется из фторопласта, наполненного дисульфидом молибдена (25 масс. %). Толщина первого слоя составляет 0,01...0,05 мм. В отдельных случаях, когда допустимая величина линейного износа подшипникового узла достаточно

велика, первый слой у МФПл выполняют более толстым 0,1. 0,2 мм. Второй слой - бронзофторопластовый, представляет собой слой толщиной порядка 0,3 мм из пористой бронзы Бр010Ц2, полученный спеканием частиц порошка сферической формы. Третий слой толщиной порядка 0,1 мм, изготавливают из меди. Третий слой обеспечивает прочное сцепление бронзового пористого слоя с четвёртым слоем, который представляет собой стальную основу.

а) б)

Рис. 1.6. Металлофторопластовая лента (а) и вкладыши подшипника скольжения, изготовленные из металлофторопластовой ленты (б). Минералы. Естественные (агат), искусственные (рубин, корунд) минералы или их заменители - ситаллы (стеклокристаллические материалы) применяют для миниатюрных подшипников скольжения камневых опор (Рис. 1.7). Главное достоинство таких опор - низкий и стабильный момент трения. Постоянство момента трения обусловлено высокой

износостойкостью минералов, способных из-за высокой твёрдости выдерживать громадные контактные давления [11].

Рис. 1.7. Подшипники скольжения из рубина.

Антифрикционные композиционные материалы, на основе древесины. Используются при изготовлении вкладышей подшипников скольжения. Матрицей в таких материалах выступает древесина, необходимый эффект достигается за счет наполнения ее металлическими материалами. Полученные материалы имеют повышенные физико - механические и антифрикционные характеристики по сравнению с каждым из исходных. С одной стороны, благодаря тому, что коэффициент теплопроводности антифрикционных металлических материалов больше, чем у древесины, основное тепло уходит через металлические включения. С другой стороны, древесина по сравнению с металлическими материалами в большей степени проявляет свойство демпфирования механических колебаний в подшипниковом узле. При работе - нагрузка, из-за наличия металлической составляющей перераспределяется между вкладышем и металлическими включениями. Выделяющееся тепло, в результате трения распределяется за счёт вращательного движения по всей внутренней поверхности детали.

Металлические включения больших диаметров располагают в слое, прилегающем к внутренней поверхности подшипника и находятся в непосредственном контакте с валом [17]. Лигностон - прессованная древесина, получают специальной обработкой дерева (например, берёзы), включающей в себя пропитку глюкозой (или другими веществами, снижающими водопоглащение), горячего прессования, термической обработки. Также в качестве антифрикционных материалов используют лигнофолъ - древеснослоистый пластик, состоящий из ряда слоёв берёзового шпона, сложенных так, чтобы направление волокон соседних слоев находились под прямым углом, пропитанные фенолформальдегидной смолой и спрессованных в условиях, вызывающих поликонденсацию смолы. Такие материалы применяются в подшипниках прокатных станов, водяных турбин, валов корабельных винтов, при обильной смазке валов. Допускаемая нагрузка [18] и рабочая температура подшипников из лингфоля выше, чем у подшипников из лигностона [17]. Графитоугольные подшипниковые материалы - это смесь нефтяного кокса с каменноугольной смолой, прессованные и термически обработанные, в нее вводят небольшое количество натурального графита. Такой материал применяют для подшипников, работающих без смазки при невысоких удельных нагрузках, температуре до 480°С, в воздушной среде. Материалы - пористые, что дает возможность пропитывать их металлами или смолами, придающими им особые свойства. Удельная нагрузка при которой могут работать металлографитоугольные материалы допускают до 2,5 МПа, при работе в сухую и до 4 МПа со смазкой. Допустимая рабочая температура зависит от свойств пропитывающего материала [19].

Резина - в качестве подшипникового материала применяется при смазке водой, малых удельных нагрузках и небольших скоростях скольжения. Резина размещают в металлическом вкладыше или втулке с рабочей стороны, в виде слоя, имеющего ряд продольных канавок для

подведения воды к поверхности трения. Температурный режим работы подшипника 50-70°С.

Композиционные материалы состоящие из древесной основы и теплоотводящих элементов, которые выполнены в виде капсул с оболочкой, заполненной легкоплавким эвтектическим сплавом, во избежании вытекания расплавленного металла. Материалом оболочки могут выступать: медь, алюминий, бронза, которые наносятся химическим или электроисковым методом [17].

Металлические материалы. В парах трения широкое распространение получили металлические антифрикционные материалы, из которых изготавливают тяжело нагруженные подшипники скольжения (Рис.1.8).

Металлические антифрикционные материалы предназначены для работы в режиме жидкостного трения, сочетающемся в реальных условиях эксплуатации с режимом граничной смазки. Из-за перегрева возможно разрушение граничной масляной плёнки. Поведение материала в этот период работы зависит от его сопротивляемости схватыванию [16]. Структуру для подшипниковых сплавов можно получить почти на любой двух - и трехфазной системах, при условии, что два металла в твердом состоянии могут создать ограниченную растворимость. Одной из составляющих должна быть мягкая масса, а другая представлять твердые фазы [7]. Металлические антифрикционные материалы распространены в машиностроении [20], по своей структуре подразделяются на два типа сплавов: сплавы с мягкой матрицей и твёрдыми включениями и сплавы с твёрдой матрицей и мягкими включениями.

в)

Рис. 1.8. Пример подшипников скольжения с металлическими антифрикциоными материалами

К сплавам первого типа относятся баббиты и сплавы на основе меди -бронзы и латуни. Мягкая матрица в них обеспечивает не только защитную реакцию подшипникового материала на усиление трения и хорошую прирабатываемость, но и особый микрорельеф поверхности, улучшающий снабжение смазочным материалом участков трения и теплоотвод с них. Твёрдые включения, на которые опирается вал, обеспечивают высокую износостойкость.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гуркин Сергей Вадимович, 2019 год

Список литературы

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3 т. Т.1 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой.- М.: Машиностроения, 2001. 920с.: ил.

2. Чернавский С.А. Подшипники скольжения. - ГНТИ Машиностроительной литературы, Москва, 1963. 315с.

3. Людаговский А.В., Скопин Д.В. Анализ работоспособности моторно-осевого подшипника в узлах колесно - моторного блока тепловоза ТЭ10, изготовленных из бронзы БР04Ц4С17 и баббита Б16// Создание, эксплуатация и ремонт подвижного состава железных дорог. 2014. №5. С.35-36.

4. Перекрестов А.П., Чанчиков В.А. Способы повышения работоспособности подшипников скольжения// Судовые энергетические установки и машино - движительные комплексы. 2013. № 6. С. 27-29.

5. РД 31.28.09-93 Подшипники скольжения судовые с антифрикционным слоем из сплавов на основе олова, свинца. Технические требования к материалам. Типовые технологические процессы. Санкт-Петербург: ЦНИИМФ, 1993. C. 85.

6. Христолюбов А.С., Потехин Б.А., Михайлов С.Б. Демпфирующая способность баббитов, полученных различными способами // Вестник ИжГТУ. 2008. №4. С.33-35.

7. Черновол М.И., Шепеленко И.В. Способы формирования антифрикционных покрытий на металлические поверхности трения // Техника в сельскохозяйственном производстве, автоматизация. 2012. № 7. С.25-27. ч.1.

8. Тарельник В.Б., Антошевский Б., Марцинковский В.С. Приработочные покрытия подшипников скольжения // Вестник ХНТУСГ им. П. Василенко. Выпуск 159. 2015. С. 90-104.

9. Рудницкий Ф.И., Николайчик Ю.А., Куприянова Л.И. Исследования влияния наномодифицирования на структуру и свойства цинковых антифрикционных сплавов // Литьё и металлургия. 2015. №1 (78). С. 3236.

10. Совершенствование технологии изготовления сталеалюминиевых вкладышей подшипников скольжения / Злобин Б.С. [и др.]. Известия ВолГТУ. 2015. С.57-63.

11. Арзамасов Б.Н., Макарова В.И., Мухин Г.Г./ Под общ. Ред. Арзамасова Б. Н., Мухина Г.Г.; Материаловедение: учебник для вузов /- 5-е изд., стереотип.- М.: // Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 648с.: ил.

12. Зелинский В.В., Сучилин Д.Н. Обоснование и разработка новой триботехнологии для антифрикционных материалов // Литьё и металлургия. 2015. №3. С. 32-36.

13. Марцинковский В.С., Тарельник В.Б., Плякин А.В. Проблемы и перспективы нанесения антифрикционных покрытий на вкладыши подшипников скольжения// XIII Международная научно - техническая конференция ТЕРВИК0М-20117 Международный форум "НАСОСЫ-2011"/ Семинар "ЭККОН-11". С.1-14.

14. Илюшин В.В., Христолюбов А.С., Потехин Б.А. Перспективный антифрикционный материал// Леса России и хозяйство в них. 2012. № 1-2. С. 42-47.

15. Байгильдин Д.Ю. Обзор существующих современных материалов для восстановления деталей машин// Modern High Technologies. 2014. №5. С. 16-18.

16. Ю.М. Лахтин. Металловедение и термическая обработка металлов. Учебник для вузов. 3- е изд. М., «Металлургия» 1983. 360с.

17. Шевелева Е.В. Разработка композиционных материалов на основе древесины для узлов скольжения // Литьё и металлургия. 2013 г. №3. С. 32-36.

18. Андрусенко О.Е., Матвеев Ю.И. Требования к материалам антифрикционного слоя, используемым при восстановлении подшипников скольжения коленчатых валов// ISSN 2073-1574. Вестник АГТУ. Сер.: Морская техника и технология. 2009. №1. С.50-55.

19. Иванов - Скобликов Н.Н. Антифрикционные материалы для подшипников скольжения. М., 1996. 268с.

20. Михайлова М.А. Анализ изнашивания дейдвудных подшипников в зависимости от физико - механических характеристик материала вкладышей и условий эксплуатации судна // ISSN 1812-9498. Вестник АГТУ. 2005. №2 (25) С. 135- 140.

21. Effect of Phase Morphologies on the Mechanical Properties of Babbit-Bronze Composite Interfaces/ Liaw P.K [et al.] Metallurgical Transactions. 2014. №5 P. 529-530.

22. Tin - and Copper- Based Electrochemical Coatings for Sliding Bearings/ A.Kh. Valeeva. [et al.] // Friction and Wear. 2012. № 1. P. 34-38.

23. ГОСТ 1320-74. Баббиты оловянные и свинцовые. Технические условия. Москва: ИПК Издательство стандартов. 2010. 25 с.

24. ГОСТ 1209-90. Баббиты кальциевые в чушках. Технически условия. Москва: ИПК Издательство стандартов. 2007. 14 с.

25.Influence of the Structural State on Mechanical Behavior of Tin Babbit / F.A. Sadykov. [et al.] // Journal of Materials Engineering and Performance. №12. P.29-36 (2003).

26.Leszczynska-madej B., Madej M. The properties of babbitt bushes in steam turbine sliding bearings // Archives o f metallurgy and materials. 2011.-V.56. -pp. 805-812

27. Copper effects in mechanical properties of rapidly solidified Sn-Pb-Sb Babbitt bearing alloys. / A. El-Bediwi. [et al.] // Materials Science and Engineering A 530 (2011). P. 327-332.

28.Using echo pulse testing to estimate the structure of the antifriction layer of plain bearings in steam turbines / N. P. Barykin. [et al.] // Russian Journal of Nondestructive Testing. January 2006, Volume 42, Issue 1, P. 60-62

29. Effect of Structure of B83 Babbit on Its Wear / A. Kh. Valeeva, I. Sh. Valeev, R. F. Fazlyakhmetov // Journal of Friction and Wear, 2014, Vol. 35, No. 4, pp. 311-315.

30.Потехин Б.А., Глущенко А.Н., Илюшин В.В. Свойства баббита Б83. Технология металлов. 2006. №3. С. 17-23.

31.Likhnitskii G. V., Sasskii K. F. Factors affecting the wear of babbit bearings and steel machine parts // Metal Science and Heat Treatment September 1963, Volume 5, Issue 9, pp 546-548

32.Н.П. Барыкин, Р.Ф. Фазлыахметов, А.Х. Валеева. Влияние структуры баббита Б 83 на интенсивность износа трибосопряжений. «Металловедение и термическая обработка металлов» №2 (608). 2006г. с. 44-46. - ссылки с.21 26-33

33. ГОСТ 613-79. Бронзы оловянные литейные. Марки. Технические условия. Москва: ИПК Издательство стандартов. 2011. 11 с.

34. Литейные сплавы на основе тяжёлых цветных металлов: учебное пособие/ Р.К, Мысик, А.В, Сулицин, С.В. Брусницицын. - Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 2016.- 140 с.

35. ГОСТ 14113-78. Сплавы алюминиевые антифрикционные. Марки. Технические условия. М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. 6с.

36. ГОСТ 1412-85. Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Москва: ИПК Издательство стандартов. 2003. 23 с.

37. ГОСТ 493-79. Бронзы безоловянные литейные. Марки. ИПК Издательство стандартов. 2006. 15 с.

38. ГОСТ ИСО 4383-2006. Подшипники скольжения. Многослойные материалы для тонкостенных подшипников скольжения.

39.Потехин Б.А., Илюшин В.В., Христолюбов А.С. Технологические пути повышения прочности цветных сплавов с интерметаллидным упрочнением// Литьё и металлургия. 2014. №3 (63). С. 15-18.

40.Потехин Б.А., Илюшин В.В., Христолюбов А.С. Влияние способов литья на структуру и свойства оловянного баббита// Металловедение и термическая обработка металлов. 2009г. №8 (650). С.16-21.

41. ГОСТ 18175-78. Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. Технические условия. Марки: Сб. ГОСТОв. -М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. 12 с.

42. Кузнецов Р.В., Радкевич М. М. Технология получения антифрикционных биметаллических заготовок методом штамповки жидкого металла // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2006г. - №2 (608). С.44 - 46.

43.Орлик Г.В. Разработка техники и технологии наплавки алюминиевой бронзы на сталь комбинированным аргонодуговым способом: Дис. ... канд. техн. наук: 05.03.06. Калуга. 2002. 155с.

44. Коберник Н.В. Разработка технологических основ дуговой наплавки износостойких покрытий из композиционных материалов системы А1-Б1С. Дис.. канд. техн. наук: 05.03.06. Москва. 2008 125с.

45. Ковалёв В.В. Разработка технологических основ нанесения алюмоматричного композиционнного материала на сегмент упорного подшипника скольжения Дис. ... канд. техн. наук: 05.02.10. Москва. 2017. 145с.

46. Михеев Р.С. Разработка износостойких дисперсно - наполненных композиционных материалов и покрытий из них. Дис.. канд. техн. наук: 05.16.06. Москва. 2010. 202 с.

47. Гладкий П.В., Переплетчиков Е.Ф., Рябцев И.А. Плазменная наплавка. -К.: «Экотехнология», 2007. 292с.

48. Кузнечик О.О., Смягликов И.П., Сосновский А.В. Плазменно -порошковая наплавка и электроконтактная прокатка антифрикционных и износостойких покрытий // Сварочное производство. № 6. 2007. С.32-34.

49. Бакши О.А., Березкин П.Н. Автоматическая вибродуговая наплавка // Сборник материалов Второй научно-технической конференции по вибродуговой наплавке. Челябинск ЦБТИ Совнархоза 1960г. 268 с., ил.

50. Г.В. Полевой, Г.К. Сухинин Газопламенная обработка металлов. Изд.: Академия, 2005г. 312 с.

51. Фридкис З.И. Наплавка баббитов // Сварочное производство. №4. 1971. С. 32-34.

52. Климов В.Г., Жаткин С.С., Щедрин Е.Ю. Особенности восстановления геометрии пера лопатки газотурбинного двигателя методом лазерной порошковой наплавки // Технические науки. 2010г. № 8. С.34-37

53. Мнацаканян В.У. Бойко П.Ф. "Технология газотермического напыления антифрикционных покрытий для восстановления работоспособности эксцентриковых стаканов." // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007г. - №4 (632). С.21 - 24.

54. Сухарев А.С., Зябрев А.А. Сравнительная оценка получения покрытий методами наплавки // Сварочное производство. № 8. 2015. С. 45-48.

55. Переплетчиков Е.Ф., Рябцев И.А. Плазменно - порошковая наплавка деталей запорной арматуры различного назначения // Технологии производства. 2007г. 4 (29). С.57-61

56. ГОСТ 860-75. Олово. Технические условия. Москва: ИПК Издательство стандартов. 2005. 13 с.

57. ГОСТ 10157-2016. Аргон газообразный и жидкий. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2017. 33 с.

58. Илюшин В.В. Влияние технологии получения антифрикционных сплавов на их структуру и свойства. Дис.... канд. техн. наук: 05.02.01. Екатеринбург. 2009. 180 с.

59. Способ сварки неплавящимся электродом в защитных газах / В.А. Хаванов, В.Н. Хорев, М.С. Келин; заявл. 10.10.11; опубл. 20.02.13 Бюлл.№9

60. ГОСТ 14019-80 Металлы. Методы испытания на изгиб. Москва: ИПК Издательство стандартов. 2005. 27 с.

61. ОСТ 92.8629-75 Соединения неразъемные стальных деталей с алюминиевыми через биметаллические переходники. Типы. Технические требования. 1975. 37с.

62. РД 50-662-88. Методические указания. Методы экспериментальной оценки фрикционной совместимости материалов трущихся сопряжений.

63. Акулов А.И. Автоматизация сварки в защитных газах плавящимся электродом технологических трубопроводов. Дис. д-ра техн. Наук. 05.02.10, 1964. Москва, 503с.

64. Коберник Н.В., Михеев Р.С., Кремлев С.С. Плазменно - порошковая наплавка баббитовых сплавов. // Сварочное производство.- 2014г. - №8.-С.49-52.

65. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики// Москва: СТАНДАРТИНФОРМ. 2018. 11 с.

66. Рассказова Н.А. Оптимизация параметров антифрикционного покрытия вкладышей подшипников судовых дизелей при плазменном напылении. Дис. канд. техн. наук: 05.08.04, 2006. Владивосток, 163с.

67. Кадырметов А.М., Драпалюк М.В., Никонов В.О. Особенности процесса плазменного напыления с электромеханической обработкой покрытий // Научный журнал КубГАУ, №89(05). 2013 г.

68. ГОСТ 1778. Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений. М.: Стандартинформ, 2011. 40 с.

69. Особенности формирования антифрикционных покрытий на базе сплавов баббита при плазменной наплавке / Гуркин С.В. [и др.].// Сварочное производство. №3.2018 С. 34-38.

70. Королев А.Е. Повышение надежности работы вкладышей подшипников скольжения коленчатого вала дизеля 5Д49. Дис. ... канд. техн. наук: 05.02.04, 05.02.01. Москва. 2005. 214 с.

71. Строков О.В. Создание сталеалюминиевых композиционных материалов повышенной термостабильности на основе исследования характера пластической деформации металла в околошовной зоне при сварке взрывом. Дис. ... канд. техн. наук: 05.02.10. Волгоград. 2010. 175 с.

72.Chung-Ming Lin, Yuang - Cherng Chiou, Rong -Tsong Lee. Pitting mechanism on lubricated surface of babbitt alloy/ bearing steel pair under ac electric field// Wear 249. 2001. P. 133-142.

ft

российская федерация

Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ВЕЛД1

248008, г. Калуга, ул. Механизаторов, 40 тел. [phone] e-mail: [e-mail]

Р/счет № 40702810922240101354 К/с 30101810100000000612 Калужское отделение № 8608 ПАО Сбербанк БИК 042908612

ИНН 4029001692 КПП 402901001

от 15.01.2019г. JNs 001/ВД

Справка

о промышленной апробации результатов исследования, полученных в диссертации Гуркина Сергея Вадимовича «Разработка технологии плазменно-порошковой наплавки антифрикционных покрытий на базе сплавов баббита»

Настоящая справка дана о том, что в ООО «НПП «Велд» прошли промышленную апробацию результаты исследования, полученные Гуркиным C.B. в рамках выполнения диссертации на тему «Разработка технологии плазменно-порошковой наплавки антифрикционных покрытий на базе сплавов баббита».

На предприятии ООО «НПП «Велд», с применением разработанной Гуркиным C.B. технологии плазменно-порошковой наплавки антифрикционных покрытий на базе баббитовых сплавов, прошли промышленную апробацию изготовленные совместно с МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва) рабочие поверхности комплекта вкладышей подшипников скольжения коленвала компрессора. Данных в ООО «НПП «Велд» о выходе из строя в процессе эксплуатации изготовленных деталей не зафиксировано.

Директор

отзыв

научного руководителя на диссертацию ГУРКИНА СЕРГЕЯ ВАДИМОВИЧА на тему «Разработка технологии плазменно — порошковой наплавки антифрикционных покрытий на базе сплавов баббита при изготовлении и восстановлении подшипников скольжения», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.10- Сварка, родственные процессы и технологии.

Гуркин Сергей Вадимович окончил в 2014 году Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана по специальности «Технологии и оборудование сварочного производства». После окончания университета поступил на очное отделение аспирантуры МГТУ им. Н.Э. Баумана кафедры «Технологии сварки и диагностики» (МТ-7), срок окончания которой - октябрь 2018 года. В период обучения в очной аспирантуре Гуркин C.B. показал себя грамотным и целеустремлённым исследователем, способным самостоятельно решать сложные научно-технические задачи.

С 2017 года Гуркин C.B. работает инженером на кафедре «Технологии сварки и диагностики» МГТУ им. Н.Э. Баумана, учувствует в проведении лабораторных работ.

Работа над диссертацией велась активно, творчески. Соискатель самостоятельно выполнил значительный объем экспериментальных исследований по плазменно-порошковой наплавке антифрикционных покрытий на основе баббитового сплава. При непосредственном участии Гуркина C.B. было проведено исследование структуры наплавленных покрытий, а также были проведены испытания на трение скольжения.

Считаю, что по научной квалификации и результатам диссертационной работы Гуркин Сергей Вадимович достоин присуждения ему искомой ученой

степени кандидата технических наук по специальности 05.02.10 - Сварка, родственные процессы и технологии.

Научный руководитель, к.т.н., доцент кафедры Технологии сварки и диагностики ФГБОУ ВО «Московский Государственный Технический Университет

им. Н.Э. Баумана (НИУ)»

Николай Владимирович Коберник

Контакты:

Коберник Николай Владимирович, кандидат технических наук (05.02.10) 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д.5, стр.1 МГТУ им. Н.Э. Баумана

1Г М О

УПРАВЛЕНИЯ КАДРОВ

им Н 3 БАУМАНА

МАТВЕЕВ