Помощь студентам в учебе
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ СФОРМИРОВАННЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ
|
ВВЕДЕНИЕ 9
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 11
1.1 Анализ методов упрочнения и восстановления деталей машин основанных на использовании источников концентрированной энергии 11
1.2 Общие закономерности формирования электроискровых покрытий
на катоде 20
1.3 Микротвердость электроискровых покрытий 22
1.4 Задачи исследования 26
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОВЫШЕНИЯ
ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПАР ТРЕНИЯ 28
2.1 Условия взаимодействия рабочих поверхностей деталей
сопряжения подшипниковая обойма - цапфа круглого шестеренного насоса 28
2.2 Пути снижения интенсивности изнашивания деталей пары трения
подшипниковая обойма - цапфа круглого шестеренного насоса 35
3 Методики экспериментальных исследований 41
3.1 Методика оценки значений параметров шероховатости
поверхностей 41
3.2 Исследование микротвердости покрытий, образованных методом
электроискровой обработки 45
3.3 Методика определения пластических свойств поверхностей
образцов 49
3.4 Методика определения условного предела текучести поверхностей образцов 52
3.5 Методика определения удельной сдвиговой прочности молекулярных связей на границе раздела двух твердых тел 54
3.6 Методика оценки фрикционной усталости поверхностей образцов .. 58
3.7 Лабораторные триботехнические испытания образцов пар трения .. 60
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 64
4.1 Оценка параметров шероховатости рабочих поверхностей деталей
пар трения 64
4.2 Оценка механических свойств поверхностных слоев образцов пар
трения 65
4.2.1 Микротвердость 65
4.2.2 Относительное удлинение поверхностных слоев 68
4.2.3 Условный предел текучести 69
4.3 Исследование фрикционных свойств поверхностей деталей пар
трения 70
4.3.1 Удельная сдвиговая прочность молекулярных связей 70
4.3.2 Фрикционная усталость 74
4.4 Коэффициент трения и интенсивность изнашивания 76
5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РЕМОНТА
КРУГЛЫХ ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ 78
5.1 Технологические рекомендации по ремонту круглых шестеренных
насосов 78
6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
РАЗРАБОТАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РЕМОНТА КРУГЛЫХ ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ 130
6.1 Себестоимость ремонта круглых шестеренных насосов 130
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 136
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 139
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 11
1.1 Анализ методов упрочнения и восстановления деталей машин основанных на использовании источников концентрированной энергии 11
1.2 Общие закономерности формирования электроискровых покрытий
на катоде 20
1.3 Микротвердость электроискровых покрытий 22
1.4 Задачи исследования 26
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОВЫШЕНИЯ
ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПАР ТРЕНИЯ 28
2.1 Условия взаимодействия рабочих поверхностей деталей
сопряжения подшипниковая обойма - цапфа круглого шестеренного насоса 28
2.2 Пути снижения интенсивности изнашивания деталей пары трения
подшипниковая обойма - цапфа круглого шестеренного насоса 35
3 Методики экспериментальных исследований 41
3.1 Методика оценки значений параметров шероховатости
поверхностей 41
3.2 Исследование микротвердости покрытий, образованных методом
электроискровой обработки 45
3.3 Методика определения пластических свойств поверхностей
образцов 49
3.4 Методика определения условного предела текучести поверхностей образцов 52
3.5 Методика определения удельной сдвиговой прочности молекулярных связей на границе раздела двух твердых тел 54
3.6 Методика оценки фрикционной усталости поверхностей образцов .. 58
3.7 Лабораторные триботехнические испытания образцов пар трения .. 60
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 64
4.1 Оценка параметров шероховатости рабочих поверхностей деталей
пар трения 64
4.2 Оценка механических свойств поверхностных слоев образцов пар
трения 65
4.2.1 Микротвердость 65
4.2.2 Относительное удлинение поверхностных слоев 68
4.2.3 Условный предел текучести 69
4.3 Исследование фрикционных свойств поверхностей деталей пар
трения 70
4.3.1 Удельная сдвиговая прочность молекулярных связей 70
4.3.2 Фрикционная усталость 74
4.4 Коэффициент трения и интенсивность изнашивания 76
5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РЕМОНТА
КРУГЛЫХ ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ 78
5.1 Технологические рекомендации по ремонту круглых шестеренных
насосов 78
6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
РАЗРАБОТАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РЕМОНТА КРУГЛЫХ ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ 130
6.1 Себестоимость ремонта круглых шестеренных насосов 130
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 136
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 139
Важным резервом повышения качества ремонта автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин, экономии материальных и других ресурсов является применение прогрессивных технологических процессов восстановления деталей, обеспечивающих повышение ресурса отремонтированных машин.
В прогнозе научно-технологического развития Российской Федерации на период до 2030 года, подготовленном Минобрнауки, одним из приоритетных направлений развития является создание новых материалов и покрытий, обеспечивающих заданные функциональные свойства рабочих поверхностей деталей [1].
Наиболее перспективными в настоящее время являются методы поверхностного упрочнения и модифицирования, основанные на обработке материалов концентрированными потоками энергии. Об уникальном влиянии указанного воздействия на формирование структуры, микроструктуры, свойств поверхности, а так же впоследствии на процессы трения и изнашивания металлов указывается в работах известных ученых Ф.Х. Бурумкулова, А.Д. Верхотурова, К.К. Намитокова, Г.В. Самсонова, Г.И. Бровера, А.А. Углова и др.
К числу современных и перспективных методов поверхностной обработки металлических поверхностей относится электроискровая обработка, позволяющая получать поверхностные структуры с уникальными физико¬механическими свойствами на наноуровне.
Физическая сущность процесса заключается в явлении электрической эрозии и полярном переносе материала анода (обрабатывающего электрода) на катод (электрод-деталь) при протекании импульсных разрядов в газовой среде. Метод разработан Б.Р.Лазаренко и Н.И.Лазаренко, которые предложили физическую модель процесса, изучили возможности и технологические особенности метода, создали опытные и промышленные образцы установок.
К основным достоинствам метода следует отнести возможность формировать на рабочих поверхностях деталей покрытия с заданными служебными свойствами, высокую адгезию покрытия с основой, возможность локальной обработки поверхности, отсутствие необходимости в предварительной подготовке поверхности и экологичность процесса.
Несмотря на высокую эффективность и повышенный интерес к процессу электроискровой обработки, в настоящее время все же недостаточно изучены свойства измененного поверхностного слоя определяющие трибологические свойства покрытий.
В связи с этим представленная магистерская диссертация направлена на изучение микрогеометрических характеристик, физико-механических и фрикционных свойств покрытий сформированных методом электроискровой обработки (ЭИО), определяющих интенсивность усталостного изнашивания рабочих поверхностей пар трения.
Работа выполнена на примере пары трения сопряжения подшипниковая обойма - цапфа круглого шестеренного насоса.
В прогнозе научно-технологического развития Российской Федерации на период до 2030 года, подготовленном Минобрнауки, одним из приоритетных направлений развития является создание новых материалов и покрытий, обеспечивающих заданные функциональные свойства рабочих поверхностей деталей [1].
Наиболее перспективными в настоящее время являются методы поверхностного упрочнения и модифицирования, основанные на обработке материалов концентрированными потоками энергии. Об уникальном влиянии указанного воздействия на формирование структуры, микроструктуры, свойств поверхности, а так же впоследствии на процессы трения и изнашивания металлов указывается в работах известных ученых Ф.Х. Бурумкулова, А.Д. Верхотурова, К.К. Намитокова, Г.В. Самсонова, Г.И. Бровера, А.А. Углова и др.
К числу современных и перспективных методов поверхностной обработки металлических поверхностей относится электроискровая обработка, позволяющая получать поверхностные структуры с уникальными физико¬механическими свойствами на наноуровне.
Физическая сущность процесса заключается в явлении электрической эрозии и полярном переносе материала анода (обрабатывающего электрода) на катод (электрод-деталь) при протекании импульсных разрядов в газовой среде. Метод разработан Б.Р.Лазаренко и Н.И.Лазаренко, которые предложили физическую модель процесса, изучили возможности и технологические особенности метода, создали опытные и промышленные образцы установок.
К основным достоинствам метода следует отнести возможность формировать на рабочих поверхностях деталей покрытия с заданными служебными свойствами, высокую адгезию покрытия с основой, возможность локальной обработки поверхности, отсутствие необходимости в предварительной подготовке поверхности и экологичность процесса.
Несмотря на высокую эффективность и повышенный интерес к процессу электроискровой обработки, в настоящее время все же недостаточно изучены свойства измененного поверхностного слоя определяющие трибологические свойства покрытий.
В связи с этим представленная магистерская диссертация направлена на изучение микрогеометрических характеристик, физико-механических и фрикционных свойств покрытий сформированных методом электроискровой обработки (ЭИО), определяющих интенсивность усталостного изнашивания рабочих поверхностей пар трения.
Работа выполнена на примере пары трения сопряжения подшипниковая обойма - цапфа круглого шестеренного насоса.
1. С использованием положений молекулярно-механической теории трения определено, что рабочие поверхности ресурсоопределяющего сопряжения круглого шестеренного насоса работают в режиме внешнего трения, а в зонах контакта имеет место пластический насыщенный контакт.
Расчетно-экспериментальная оценка интенсивности изнашивания подшипниковой обоймы при данных условиях взаимодействия показала, что применение метода ЭИО позволит получать покрытия, износостойкость которых выше, чем у пар трения без покрытий.
2. Проведены исследования микрогеометрии, механических, фрикционных и триботехнических свойств покрытий, полученных методом электроискровой обработки.
Исследование микротвердости электроискровых покрытий показало, что при обработке алюминиевого сплава АК5М7 на 4 режиме генератора «ALIER- 31» электродом из меди микротвердость увеличивается на 205,8 %, на 3 режиме - на 136 %, на 2 режиме - на 89 %.
Установлено, что при электроискровой обработке образца из алюминиевого сплава АК5М7 электродом из меди М1 значение относительного удлинения снизилось в 1,92 раза по сравнению с образцом без покрытия.
После электроискровой обработки поверхности образца из алюминиевого сплава АК5М7 электродом из меди М1 значение условного предела текучести увеличилось на 80 %.
Результаты исследования фрикционных параметров молекулярной составляющей коэффициента внешнего трения показали, что при электроискровой обработке алюминиевого сплава АК5М7 электродом из меди М1 значение удельной сдвиговой прочности молекулярных связей увеличилось.
Результаты экспериментальной оценки параметров трибосопряжений показали, что нагрузка до предзадира в исследуемой паре выше, чем расчетное
максимальное напряжение на площадке контакта трибосопряжений
гидроагрегатов.
Установлено, что после нанесения электроискровых покрытий интенсивность изнашивания изнашиваемых образцов снижается относительно образцов пар трения без покрытий.
3. Разработана новая технология ремонта круглых шестеренных насосов
Расчетно-экспериментальная оценка интенсивности изнашивания подшипниковой обоймы при данных условиях взаимодействия показала, что применение метода ЭИО позволит получать покрытия, износостойкость которых выше, чем у пар трения без покрытий.
2. Проведены исследования микрогеометрии, механических, фрикционных и триботехнических свойств покрытий, полученных методом электроискровой обработки.
Исследование микротвердости электроискровых покрытий показало, что при обработке алюминиевого сплава АК5М7 на 4 режиме генератора «ALIER- 31» электродом из меди микротвердость увеличивается на 205,8 %, на 3 режиме - на 136 %, на 2 режиме - на 89 %.
Установлено, что при электроискровой обработке образца из алюминиевого сплава АК5М7 электродом из меди М1 значение относительного удлинения снизилось в 1,92 раза по сравнению с образцом без покрытия.
После электроискровой обработки поверхности образца из алюминиевого сплава АК5М7 электродом из меди М1 значение условного предела текучести увеличилось на 80 %.
Результаты исследования фрикционных параметров молекулярной составляющей коэффициента внешнего трения показали, что при электроискровой обработке алюминиевого сплава АК5М7 электродом из меди М1 значение удельной сдвиговой прочности молекулярных связей увеличилось.
Результаты экспериментальной оценки параметров трибосопряжений показали, что нагрузка до предзадира в исследуемой паре выше, чем расчетное
максимальное напряжение на площадке контакта трибосопряжений
гидроагрегатов.
Установлено, что после нанесения электроискровых покрытий интенсивность изнашивания изнашиваемых образцов снижается относительно образцов пар трения без покрытий.
3. Разработана новая технология ремонта круглых шестеренных насосов