Відновлення та зміцнення деталей сільськогосподарських машин газопорошковим наплавленням кераміко-металевих покрить

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кіровоградський державний технічний університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.05.11 - Сільськогосподарські машини

Відновлення та зміцнення деталей сільськогосподарських машин газопорошковим наплавленням кераміко-металевих покрить

Варума Аріфа

Кіровоград 1999

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі “Експлуатація та ремонт машин” Кіровоградського державного технічного університету Міністерства освіти України.

Науковий керівник доктор технічних наук, професор Черновол Михайло Іванович, Кіровоградський державний технічний університет, ректор, завідувач кафедри “Експлуатація та ремонт машин.”

Науковий консультант кандидат технічних наук, доцент Солових Євген Костянтинович, Кіровоградський державний технічний університет, доцент кафедри “Експлуатація та ремонт машин”.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Молодик Микола Володимирович, Інститут механізації та електрифікації сільського господарства Української академії аграрних наук, заступник директора з наукової роботи;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Медяник Віктор Григорович, начальник відділу випробувань матеріалів ВАТ “Гідросила”, м. Кіровоград.

Провідна установа: Харківський державний технічний університет сільського господарства МінАПК України, кафедра “Ремонт машин”.

Захист відбудеться 9 вересня 1999 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 23.073.01 в Кіровоградському державному технічному університеті за адресою: 316050, м. Кіровоград, пр. Правди, 70-А.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Кіровоградського державного технічного університету за адресою: 316050, м. Кіровоград, пр. Правди, 70-А.

Автореферат розісланий “5” серпня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат технічних наук, доцент Каліч В.М.

1. Загальна характеристика роботи

машина газопорошковий самофлюсуючий металевий

Актуальність теми. Головною причиною втрати працездатності деталей сільськогосподарських машин є зношування. Відмови внаслідок зношення в сучасних умовах складають 80…90 % від загальної кількості відмов. Особливо велика частка в цих відмовах робочих органів, зношення яких призводить до зниження врожайності внаслідок порушення агротехнічних вимог.

Одним з головних напрямів підвищення довговічності робочих органів сільськогосподарських машин є нанесення зміцнюючих покрить на їх поверхні в процесі виготовлення або відновлення. В цьому плані особливий інтерес викликають композиційні покриття, зокрема кераміко-металеві, які складаються з металевої матриці та керамічного наповнювача. Покриття такої гетерогенної структури, виходячи з сучасних уявлень про триботехнічні матеріали, є найбільш досконалими для роботи в умовах абразивного зношування. Досвід використання таких покрить для відновлення деталей машин показав значне підвищення їх зносостійкості.

Однак, широке впровадження технологічних процесів відновлення деталей машин композиційними покриттями стримується відсутністю досліджень з розробки нових способів отримання кераміко-металевих покрить для умов ремонтного виробництва. Одним з найбільш простих та ефективних способів нанесення відновлювальних та зміцнюючих покрить є газопорошкове наплавлення (ГПН), яке відрізняється низькою енергоємністю, достатньо високою продуктивністю та досить широкою розповсюдженістю на ремонтних підприємствах різного рівня.

Основними матеріалами для ГПН є самофлюсуючі порошки на основі нікелю та кобальту, які дозволяють отримувати високоякісні покриття, як на сталевих, так і на чавунних деталях. Але зазначені порошкові матеріали мають суттєвий недолік - висока вартість, що робить їх застосування у ремонтному виробництві вельми проблематичним.

За останній час створено цілий ряд відносно недорогих порошкових матеріалів на основі заліза, в тому числі самофлюсуючих. Але дослідження з ГПН покрить, отриманих з таких порошків, практично відсутні. Створення самофлюсуючих порошків на основі заліза відкриває також широкі можливості для формування композиційних кераміко-металевих покрить ГПН з механічних сумішей таких порошків та часток кераміки.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у відповідності до Державної науково-технічної програми Міністерства України у справах науки і технологій 4.3. “Підвищення надійності та довговічності машин і конструкцій”; Державної програми впровадження технологічних комплексів машин і обладнання для агропромислового комплексу на 1998-2005 рр. (П. 3.11.12) затвердженої засіданням Кабінету Міністрів України (протокол №5 від 09.02.1998 р.); Тематики міжвузівських наукових та науково-технічних програм (наказ Міністерства освіти України № 37 від 13.02.1996 р. П.1) з пріоритетного напрямку розвитку науки і техніки “Екологічно чиста енергетика та ресурсозберігаючі технології” і тематичним планом НДДКР Кіровоградського інституту сільськогосподарського машинобудування на 1995-1997 рр. (П. 04.01) “Розробка ресурсозберігаючих технологій відновлення і зміцнення деталей сільськогосподарської техніки композиційними кераміко-металевими матеріалами”.

Мета і задачі дослідження. Метою досліджень було підвищення довговічності відновлених деталей машин газопорошковим наплавленням композиційних кераміко-металевих покрить (КМП) на основі заліза.

Задачі дослідження:

1. Обґрунтувати вибір порошкоподібних матеріалів на основі заліза для створення композиційних КМП, що працюють в умовах абразивного зношування.

2. Дослідити процес формування покриттів системи метал-кераміка з газопорошкового струменя при газопорошковому наплавленні.

3. Дослідити структуру та основні фізико-механічні властивості кераміко-металевих покрить, отриманих газопорошковим наплавленням.

4. Провести експлуатаційні випробування відновлених деталей з метою оцінки їхньої працездатності.

5. Розробити технологічний процес відновлення і зміцнення деталей сільськогосподарської техніки газопорошковим наплавленням кераміко-металевих покрить, дати практичні рекомендації по впровадженню розробленої технології у виробництво, провести її техніко-економічну оцінку.

Наукова новизна отриманих результатів.

1. Вперше запропонована теоретична модель процесу формування компози-ційного кераміко-металевого покриття з трьохфазного газопорошкового струменя для умов газопорошкового наплавлення.

2. Вивчені закономірності впливу виду та кількості керамічного наповнювача на структуру та властивості кераміко-металевих покрить.

3. Удосконалено спосіб відновлення та зміцнення деталей машин газопорошковим наплавленням шляхом застосування нових матеріалів з механічних сумішей самофлюсуючих порошків на основі заліза і керамічних частинок ( які плаковані металом або неплаковані).

Практичне значення отриманих результатів.

1. Розроблено технологічний процес газопорошкового наплавлення кераміко-металевих покрить на деталі сільськогосподарських машин, які працюють в умовах абразивного зношування.

2. Доведена висока абразивна зносостійкість деталей, які зміцнені газопорошкоим наплавленням керамико-металевих покрить.

3. Технологічний процес відновлення стрілчастих лап культиваторів газопорошковим наплавленням кераміко-металевих покрить прийнято до впровадження на Ульянівському РТП Кіровоградської області.

Особистий внесок здобувача. Роботи по теоретичному аналізу процесу газопорошкового наплавлення керамико-металевих покрить та експериментальні дослідження по нанесенню покрить, вивченню їх структури та властивостей виконані особисто здобувачем під науковим керівництвом докт. техн. наук Черновола М.І. та наукових консультаціях канд. техн. наук Солових Є.К. Конкретна частка автора в спільних публікаціях складає 1,32 д. а (63,3 %).

Апробація результатів дисертації. Окремі положення результатів викладені:

- на науково-технічних конференціях викладачів, аспірантів та співробітників Кіровоградського інституту сільськогосподарського машинобудування (м. Кірово-град, 1995-1998 рр.), Кіровоградського державного технічного університету (м. Кіровоград, 1999 р.);

- на регіональній конференції “Проблеми виробництва, експлуатації та ремонту підйомно-транспортних, будівельних та шляхових машин” (м. Кіровоград, 1996 р.);

- на міжнародному науково-технічному симпозіумі, присвяченому 75-річчю з дня народження академіка Ю.М.Петрова (м. Кишинів, 1996 р.);

- на міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки”, присвяченій 100-річчю з дня заснування кафедри сільськогосподарського машинобудування (м. Кіровоград, 1997 р.);

- на міжнародній конференції “Математика в індустрії” (м. Таганрог, 1998 р.).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 8 статей із загальним обсягом 2,09 д. а.

Обсяг і структура роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, п'яти глав, загальних висновків, списку використаної літератури, який нараховує 101 найменування і додатків. Загальний обсяг дисертації складає 137 сторінок, 18 таблиць, 39 рисунків, тощо.

2. Зміст роботи

Вступ. Обґрунтована актуальність дисертаційної роботи, стан наукової проблеми, вихідні дані, мета та задачі дослідження.

1. Стан питання та задачі дослідження.

На підставі аналізу літературних даних проведена класифікація способів отримання КМП наплавленням та напиленням. Формування композиційних покрить на поверхні деталей машин може відбуватись за різними варіантами: нанесення КМП із раніше сформованих композиційних матеріалів (електродів, прутків, дротів, інтегрованих порошків); послідовне нанесення окремих компонентів КМП з різних класів матеріалів; нанесення КМП з механічних сумішей металевих та керамічних порошків.

При послідовному нанесенні металевих та керамічних компонентів КМП на поверхні деталей машин ГПН найчастіше використовуються порошки самофлюсуючих сплавів на нікелевій, нікель-хромовій та кобальтовій основах. Вони володіють комплексом цінних експлуатаційних властивостей: зносостійкістю, ерозійною та корозійною стійкістю. Недоліки - висока вартість та дефіцитність основних компонентів сплавів.

На основі вищевказаних класів матеріалів виробництвом випускаються і механічні суміші з доданням до базового порошку карбідів вольфраму або хрому.

З метою зниження вартості порошків для наплавлення постійно ведеться робота по створенню та вдосконаленню більш дешевих порошкових матеріалів на залізній основі. Найбільший інтерес для отримання зносостійких покриттів за допомогою ГПН викликають порошки системи Fe-Cr-B-Si, з яких можливо створення самофлюсуючих сплавів. НПО “Тулачермет” випускає самофлюсуючий залізний порошок ПР-Х4Г2Р4С2Ф (за ТУ 14-22-12-88). Його склад, %: 3,7Cr; 2,2Mn; 3,8B; 2,5Si; 0,8V. Температура плавлення 1200єС, твердість покриттів 58-60 HRC. Зазначений порошок може бути базовим для створення механічних сумішей з керамічними частками з метою формування КМП.

Існуючий рівень розробок в області обладнання для ГПН дозволяє отримувати покриття із сумішей різних матеріалів.

Питання ГПН композиційних КМП на залізній основі практично не досліджені. Не вивчено процес формування гетерогенного наплавленого шару з газопорошкового струменя при ГПН як механічних сумішей металу та кераміки, так і композиційних порошків. Відсутні відомості про взаємодію компонентів наплавлюваного шару, структуру отриманих покрить, їх основні експлуатаційні властивості.

2. Теоретичні передумови процесу ГПН кераміко-металевих покрить.

Типовий процес ГПН, не дивлячись на уявну його простоту, складається з декількох послідовно виконуваних етапів (прийомів): розігрів наплавлюваної поверхні газовим струменем пальника без подачі порошку, подача (напилення) порошку на розігріту поверхню, оплавлення напиленого покриття газовим струменем, напилення наступної порції порошкового матеріалу та знову оплавлення покриття. Кожний із зазначених етапів ГПН може бути предметом теоретичного аналізу. В даній теоретичній главі ми розглядаємо тільки один етап ГПН - напилення порошкового матеріалу на поверхню деталі.

Аналізуючи етап напилення порошку, можна констатувати, що він також складається з декількох основних підетапів: подача порошку в газовий потік, нагрів та розгін частинок у потоці; зіткнення та затримання напиляємих частинок на поверхні деталі, тобто формування покриття. Розглядаючи останню стадію напилення - зіткнення та затримання напиляємих частинок на поверхні, слід зазначити, що умови цієї стадії для різних порцій частинок неоднакові. Дійсно, одна частина газопорошкового потоку зустрічається з твердою розігрітою поверхнею деталі, а інша з рідкою розплавленою ванною покриття, напиленого раніше.

Таким чином, процес ГПН включає в себе “стартові” операції (розігрів деталі та напилення на непокриту поверхню) та наступні операції, безпосередньо пов'язані з формуванням покриття (оплавлення напиленого шару та напилення порошку як в рідку ванну покриття, так і на нову ділянку твердої непокритої поверхні).

В зв'язку з тим, що мінімальна товщина покриття при відновленні деталі ГПН звичайно не менше 0,5 - 1 мм і для формування необхідної кінцевої товщини покриття вимагається декілька шарів (проходів), стадія напилення порошкових частинок в рідку ванну покриття являється основною типовою стадією ГПН.

Таким чином, в нашому випадку, предметом теоретичного аналізу ГПН кераміко-металевого покриття обрано процес напилення порошкової механічної суміші, яка складається з металевих та керамічних часток в рідку ванну покриття. З цією метою розглянуто окремі стадії зазначених процесів: транспортування частинок порошку в газовому потоці; нагрів порошкових частинок в газовому потоці; впровадження керамічних або композиційних частинок в розплав покриття; закріплення керамічної частинки в розплаві покриття; розподіл керамічної фази по перерізу покриття.

Отримані рівняння для розрахунку швидкості та температури частинок по дистанції напилення для трьохфазного газопорошкового струменя.

Мінімальна швидкість підльоту частинки кераміки до дзеркала ванни покриття, необхідна для проникнення в розплав

де: - густота керамічної частинки; - густота металу розплаву;

- радіус керамічної частинки; - коефіцієнт лобового опору для сферичної частинки; - кут падіння частинки в розплав; у- поверхневе натягання розплаву.

Розрахунки показують, що мінімальна швидкість підльоту частинок, необхідна для впровадження останніх в розплав, в 4,75 раз знижується у випадку використання плакованих керамічних частинок.

3. Методика дослідження.

В якості основного базового порошку для ГПН був обраний самофлюсуючий порошок на основі заліза ПР-Х4Г2Р4С2Ф. Для формування КМП в якості керамічної фази до базового порошку додавали карбід хрому в двох варіантах: неплаковані та плаковані нікелем (марка останнього КХНП-20). Вміст кераміки в механічній суміші варіювався на трьох рівнях 20, 40 та 60 об. %. Розмір порошкових частинок не перевищував 100 мкм.

Гранулометричний склад порошків визначали за допомогою лічильника “ТА-П” фірми “Культер” (Франція). Текучість та насипна густота частинок оцінювалась за стандартними методиками (ГОСТ 20899-75 та ГОСТ 19440-74).

Морфологія поверхні порошків, які використовувалися, вивчалася за допомогою растрового електронного мікроскопа “Camebax microbeam”.

В якості пальника для ГПН експериментальних покрить застосовувався пальник “Евро-Джет” виробництва спільного українсько-австрійського підприємства “Інтерфакел”.

Вимірювання швидкості польоту частинок виконувалось приладом ИССО-1, конструкції Інституту фізики АН Білорусі; для температурних досліджень застосовувався чотириканальний спектрометр ИСМ-4.

Дослідження структури отриманих покриттів виконували методами світлової (мікроскопи “Неофот-30” та МИМ-8) та растрової (“Camebax microbeam”) мікроскопії.

Вміст вуглецю у порошках до та після напилення визначали кулонометричним способом у відповідності з ГОСТ 25599.1-83. Фазовий аналіз досліджуваних КМП проводили на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-3М з використанням трубки з мідним випромінюванням.

Мікротвердість покриття вимірювали на приладі “Шимадзу” (Японія) у відповідності з ГОСТ 9450-76. Внутрішні напруги покрить вивчали на плоских зразках з низьковуглецевої сталі з розмірами 1,5х10х130 мм за їх прогином після наплавлення. Для вимірювання прогину зразків використовували вертикальний оптиметр.

Для випробування КМП в умовах зношування вільним абразивом було розроблено спеціальний пристрій, який працює за класичною схемою (“зношуваної чаші”). В якості еталона використовувалась загартована сталь 45. Зношування вимірювали ваговим методом.

4. Експериментальні випробування процесу газопорошкового напла-влення кераміко-металевих покрить, їх структури та властивостей.

Встановлено, що максимальну для даного обладнання швидкість польоту ?12 м/с мають найбільш легкі частинки карбіду хрому, а найменшу - частинки ПР-Х4Г2Р4С2Ф (рис.1). Для всіх випробуваних порошків максимальна швидкість досягнута на дистанції 30 мм від зрізу сопла.

Температурні випробування показали, що на “практичній” дистанції ,напилення для ГПН, тобто до 30 мм, частинки ПР-Х4Г2Р4С2Ф не встигають нагрітися до температури плавлення (Тпл=1200оС) і вірогідно тільки розм'якшуються. Тим більше не розплавлюються менш теплопровідні частинки кераміки.

Співставлення розрахункових та експериментальних даних за швидкістю та температурою частинок, що напилюються, показало їх добре узгодження.

Вивчення мікроструктури КМП показало, що частинки другої фази досить рівномірно розподілені в металевій матриці, причому плаковані частинки карбіду хрому більш зберігають свою первинну огранку, тобто вони менш підрозчиняються в матриці - плакуючий шар нікелю служить бар'єром для розчинення.

Частинки КХНП більш рівномірно розподілені по перерізу покриття у відмінності від “голого” Cr3C2. Цим підтверджуються наші теоретичні передумови, про те, що плаковані частинки більш легко проникають в рідку ванну покриття і на більшу глибину в порівнянні з неплакованими частинками. У випадку плакування частинок підвищується також ефективність їх використання - при тій самій концентрації кераміки в бункері пальника сформоване КМП містить більше наповнювача у випадку використання плакованих частинок.

Найважливішим компонентом карбідної кераміки, від якого в більшій мірі залежить структура та властивості КМП є вуглець. Більшість авторів, які займалися газополум'яним розпиленням карбідів, відзначають вигоряння вуглецю в результаті взаємодії порошків карбідів з газовим полум'ям.

Проводився хімічний аналіз порошків Cr3C2 до напилення та після розпилення їх в ємність з водою пальником для ГПН. Відстань від сопла пальника до водного дзеркала приймалася рівною дистанції напилення при газопорошковому наплавленні (?30 мм).

Аналіз показав (табл.1), що вигоряння вуглецю несуттєве, причому для плакованих частинок воно зменшується.

Результати вимірювань мікротвердості наплавлених КМП наведені на рис.3. Значення Н можна розділити на три зони: твердість наповнювача (карбідів) ? (13-25)·103 МПа, твердість матриці (самофлюс на основі заліза) ? (5-7)·103 МПа та твердість різних продуктів взаємодії основних компонентів ? (7-13)·103 МПа. Причому у випадку плакованих карбідів (рис.3,а) таких продуктів взаємодії менше, а вільних карбідів більше, що знов таки пояснюється їх меншою розчинністю в матриці.

Таблиця 1 Вміст вуглецю в порошках Cr3C2 та КХНП-20

Склад порошку	Кількість вуглецю, %
	до напилення	після напилення
Cr3C2	13,4	10,6
Cr3C2 - 20Ni (КХНП-20)	13,4	12,7

Загальний рівень внутрішніх напруг покриттів з введенням керамічної складової незначно підвищується, що пояснюється, на наш погляд, результатом протікання декількох процесів: розчинення карбідів, тобто зменшення керамічної компоненти; насичення матриці хромом, тобто зменшення КТР матриці, утворення інших карбідів і т.ін. Для КМП з КХНП рівень напруг декілька нижчий, ніж у випадку неплакованих частинок Cr3C2.

Основним питанням при дослідженні абразивної зносостійкості КМП було визначення оптимального співвідношення металевої та керамічної складової покриття.

Як показали випробування КМП, проведені в умовах зношування вільним абразивом (рис.4), існує оптимальний вміст кераміки в складі покриття.

Для КМП з плакованими частинками карбіду хрому ця концентрація 40 об. %, для покриттів з “голими” частинками Cr3C2 максимум зносостійкості зсувається в бік 60 % карбіду хрому в суміші для ГПН.

Максимум зносостійкості КМП досягається при достатній кількості частинок наповнювача для сприймання навантаження, а вміст металевої матриці ще настільки великий, що у змозі утримати частинки від викришування. Зі зменшенням обсягу зв'язки, частинок в покритті стає так багато, що вони починають стикатися, зменшуючи до мінімуму вплив пластичного матеріалу матриці на міцність КМП. Оптимальна концентрація наповнювача складає 40 об. %.

5. Розробка технологічного процесу відновлення та зміцнення деталей робочих органів сільськогосподарських машин ГПН КМП. Техніко-економічна ефективність розробленої технології.

В якості основного об'єкту для ГПН кераміко-металевих покрить, які працюють в умовах абразивного зношування, була обрана лапа культиватора - одна з найбільш масових деталей, яка вимагає підвищення зносостійкості.

Операція ГПН КМП може включатися в технологічний процес, як відновлення, так і виготовлення лапи культиватора.

Для здійснення операції ГПН КМП можна використовувати любий пальник для ГПН. На основі проведених лабораторних випробувань в якості матеріалу, що напилюється використовуємо механічну суміш ПР-Х4Г2Р4С2Ф+40 % КХНП-20. Режими наплавлення: дистанція напилення - 30 мм; дистанція оплавлення - 15…20 мм; коефіцієнт в=(0,8…1)/1; швидкість наплавлення (швидкість напилення - 11…12 м/год; швидкість оплавлення 12,5…13,5 м/год); витрата порошкової суміші на одну лапу 40…44 г. Товщина шару, що наплавляється 0,4…0,6 мм.

Експлуатаційні випробування експериментальних лап культиваторів проводилися в КСП “Іскра” Компанієвського району Кіровоградської області.

Дослідні лапи встановлювалися на культиватор КРН-4,2, який агрегатувався з трактором Т-150К. Середня швидкість агрегату складала 2,75 м/с, середня глибина обробки 11 см. На один культиватор встановлювалися лапи трьох видів: серійні - зміцнені сплавом ПС-14-60 методом індукційного наплавлення, зміцнені ГПН із суміші ПР-Х4Г2Р4С2Ф+40 % Cr3C2 та зміцнені ГПН із суміші ПР-Х4Г2Р4С2Ф+40% КХНП-20.

Лінійні заміри зношувань проводилися через кожні 5 га напрацювання на одну лапу. Величину зношувань вимірювали по нормалі до ріжучої кромки носка лапи. Основним критерієм працездатності та граничного стану лапи є відстань від першого кріпильного отвору до носка лапи.

Як видно з графіків динаміки зношування (рис.5) серійна лапа навіть не виробляє гарантійний строк, у відповідності з ОСТ 23.2.164-87 він складає 25 га, а допустиме зношування для даного типорозміру лап складає 20 мм. Зносостійкість експериментальних лап після напрацювання гарантійних 25 га вища у 2,5 рази - для лап з Cr3C2 і у 4 рази - для лап з КХНП-20. Якість самозаточування дослідних лап значно вища, ніж у серійних.

На наш погляд, підвищена зносостійкість лап, зміцнених за запропонованою технологією, пояснюється позитивним впливом карбідних частинок на стійкість до зношування, активною міжфазною взаємодією компонентів КМП та, як наслідок, отриманням практично безпористої структури покриттів.

Технологія відновлення лап культиваторів ГПН КМП прийнята до впровадження на Ульянівському РТП Кіровоградської області.

Очікуваний економічний ефект складає 4992 грн.

Загальні висновки та рекомендації

1. Одним з напрямів підвищення довговічності деталей сільськогосподарських машин при їх відновленні та виготовленні є використання композиційних кераміко-металевих покриттів. Найбільш простим та ефективним в умовах ремонтного виробництва способом формування КМП є ГПН.

2. Доказана можливість отримання КМП методом ГПН механічних сумішей порошків на базі самофлюсуючого матеріалу на основі заліза.

3. В рамках гідродинамічної моделі трьохфазного газопорошкового потоку при ГПН здійснений розрахунок швидкостей та температур порошкових частинок, показано, що для плакованих частинок кераміки зменшується мінімальна швидкість їх впровадження в розплав покриття, підвищується рівномірність розподілу частинок наповнювача в металевій матриці.

4. В результаті експериментального дослідження швидкісних та температур-них характеристик газопорошкового струменя визначена оптимальна дистанція напилення кераміко-металевої суміші порошків при ГПН ? 30 мм.

5. Встановлено, що склад та структура КМП визначається ступенем міжфазної взаємодії компонентів КП. Більш сприятлива мікроструктура КМП з точки зору кількості та рівномірності розподілу наповнювача в матриці, притаманна для КМП, отриманих з суміші з плакованою керамікою.

6. На основі вивчення структури та властивостей КМП визначені оптимальні склади порошкових сумішей для ГПН покриттів, які працюють в умовах абразивного зношування: самофлюсуючий порошок на основі заліза ПР-Х4Г2Р4С2Ф (60 %) +плакований карбід хрому КХНП-20 (40 %).

7. Розроблено технологічний процес ГПН КМП стрілчастих лап культивато-рів. Режими наплавлення: дистанція напилення - 30 мм; дистанція оплавлення - 15…20 мм; коефіцієнт в=(0,8…1)/1; швидкість наплавлення (швидкість напилення - 11…12 м/год; швидкість оплавлення 12,5…13,5 м/год); товщина покриття 0,4…0,6 мм.

8. Експлуатаційні випробування зміцнених деталей показали, що абразивна зносостійкість зростає в порівнянні з серійними у 2,5...4 рази.

9. Технологічний процес ГПН лап культиваторів КМП пройшов виробничу перевірку на Ульянівському РТП Кіровоградської області. Річний економічний ефект склав 4992 грн.

Список опублікованих робіт, які висвітлюють основні положення дисертації

1. Черновол М.И., Соловых Е.К., Варума Арифа Применение порошковых материалов на основе железа для получения износостойких покрытий // Проблеми підвищення надійності та довговічності машин. - Кіровоград: КІСМ. - 1996. - С.53 - 64.

2. Черновол М.И., Соловых Е.К., Варума Арифа Восстановление деталей машин керамико-металлическими покрытиями // Simpozionul de comunicri tiinifice сu paricipare internaional n domeniul reparaiilor de maini. -Chiinu: UASM. - 1996. - С.83 - 84.

3. Варума Арифа Способы нанесения керамико-металлических покрытий на детали сельскохозяйственной техники // Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки. - Кіровоград: КІСМ. - 1997. - С.188 - 189.

4. Варума Арифа, Черновол М.И., Пошта Й. Газопорошковая наплавка керамико-металлических покрытий // Збірник наукових праць Кіровоградського інституту сільськогосподарського машинобудування (техніка в сільськогоспо-дарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація). - Кіровоград: КІСМ. - 1998. - № 2. - С.3 - 6.

5. Теоретические основы газопорошковой наплавки/ Черновол М.И., Соловых А.Е., Варума Арифа и др. // Труды Международной конференции “Математика в индустрии”. - Таганрог: ТГПИ. - 1998. - С.14 - 15.

6. Варума Арифа Теоретический анализ газопорошковой наплавки керамико-металлических покрытий на поверхности деталей сельскохозяйственных машин // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. - Кіровоград: КДТУ. - 1999. - №27. - C.130 - 138

7. Черновол М.И., Соловых Е.К., Варума Арифа Способы получения композиционных покрытий на деталях машин при их восстановлении наплавкой // Труды Таврической государственной агротехнической академии. - Мелитополь: ТГАТА. - 1999. - № 2. - Т.7. - С.52-58.

8. Полевые испытания стрельчатых лап культиваторов, упрочненных газопорошковой наплавкой / М.И. Черновол, Е.К. Соловых, Ф.М. Капелюшный, Варума Арифа // Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету (техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація). - Кіровоград: КДТУ. - 1999. - № 5. - С.3-5

Анотація

Варума Аріфа. Відновлення та зміцнення деталей сільськогосподарських машин газопорошковим наплавленням кераміко-металевих покрить. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 - Сільськогосподарські машини. - Кіровоградський держав-ний технічний університет, Кіровоград, 1999 р.

Дисертація присвячена питанням розробки технології відновлення та зміцнення деталей робочих органів сільськогосподарських машин композиційними кераміко-металевими покриттями, нанесеними газопорошковим наплавленням. Проведено теоретичний аналіз окремих етапів газопорошкового наплавлення покриттів з механічної суміші металевих та керамічних порошків. Експериментальні дослідження процесу газопорошкового наплавлення композиційних покрить, отриманих на базі самофлюсуючих порошків на основі заліза та карбіду хрому, вивчення їх структури та властивостей показали підвищену довговічність покрить в порівнянні з традиційними матеріалами. Розроблено технологічний процес відновлення лапи культиватора газопорошковим наплавленням кераміко-металевих покрить, який прийнято до впровадження у виробництво.

Ключові слова: газопорошкове наплавлення, кераміко-металеві покриття, зносостійкість, лапа культиватора.

Summary

Warouma Arifa. Reconstruction and hardening of agricultural machines details by using gas-powder syrfacing with ceramic-metallic coverings. - Manuscript.

Thesis for a Ph D degree in technical sciences on the speciality 05.05.11 - agricultural machines. - Kirovograd State Technical University, Kirovograd, 1999.

Thesis is devoted to questions of technology of reconstruction development and hardening details of working organs of agricultural machines by using the composition ceramic-metallic coverings, inflicted by the gas-powder syrfacing. The theoretical analysis of separate stages of the gas-powder syrfacing of the coverings from mechanical mixture of metallic and ceramic powders has been conducted. Experimental reseaerches of the process of gas-powder syrfacing of composition coverings obtained on the basis of self-gumboil powders with the base of a ferric and carbide chromium, study of their structure and properties have shown the increased durability coverings in comparison with traditional materials. Technological process of cultivators paws reconstruction with gas-powder syrfacing of ceramic-metallic coverings which is taken in application in production has been designed.

Key words: gas-powder syrfacing, ceramic-metallic coverings, wear capability, paw of cultivator.

Аннотация

Варума Арифа. Восстановление и упрочнение деталей сельскохозяйственных машин газопорошковой наплавкой керамико-металлических покрытий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - Сельскохозяйственные машины. - Кировоградский государственный технический университет, Кировоград, 1999.

Диссертация посвящена вопросам разработки технологии восстановления и упрочнения деталей рабочих органов сельскохозяйственных машин композиционными керамико-металлическими покрытиями, нанесенными газопорошковой наплавкой. Проведен теоретический анализ отдельных этапов газопорошковой наплавки покрытий из механической смеси металлических и керамических порошков. Получены уравнения для расчета скорости и температуры их поверхности по дистанции напыления. Расчеты показали, что минимальная скорость подлета частиц, необходимая для внедрения последних в расплав в 4,75 раз уменьшается в случае использования плакированных керамических частиц. Экспериментальные исследования процесса газопорошковой наплавки композиционных покрытий полученных на базе самофлюсующихся порошков на основе железа и карбида хрома, изучение их структуры и свойств показали повышенную долговечность покрытий по сравнению с традиционными материалами. Установлено, что состав и структура керамико-металлических покрытий определяются степенью межфазного взаимодействия компонентов композиционного покрытия. Определен оптимальный состав механической смеси для газопорошковой наплавки износостойких покрытий для условий абразивного изнашивания: самофлюсующийся порошок на основе железа ПР-Х4Г2Р4С2Ф (60 об.%) + плакированный карбид хрома (КХНП-20) - 40 об.%. Разработан технологический процесс восстановления лап культиватора газопорошковой наплавкой керамико-металлических покрытий, который принят к внедрению в производство.

Ключевые слова: газопорошковая наплавка, керамико-металлические покрытия, износостойкость, лапа культиватора.

Размещено на Allbest.ru

...