Введение к работе
Актуальность темы. Установлено, что 85.. 90% машин выходит из строя не из-за поломок, а вследствие изнашивания рабочих поверхностей деталей. При эксплуатации техники более половины от общего числа изнашивающихся поверхностей составляют цилиндрические поверхности деталей. Для повышения их износостойкости эффективны технологические методы, позволяющие создавать на рассматриваемых поверхностях упрочнённые слои с высокими физико-механическими свойствами. Целесообразность применения технологических методов обоснована в работах ведущих учёных- Анкудимова Ю П , Бабичева А П., Батищева А.Н , Безъязычного В Ф., Голубева И.Г., Григорьева С Н., Дальского A.M., Евдокимова В.Д., Киричека А.В, Клименко С.А, Колесникова А С, Любимова В.В., Лялякина В.П., Одинцова Л.Г., Полевого С.Н., Поляка М.С , Смелянского В.М., Смоленцева В.П., Смыслова A.M., Суслова А.Г, Черноиванова В.И., Шулова В.А. и др. При этом для наружных цилиндрических поверхностей технологические методы как с фундаментальной, так и прикладной точек зрения разработаны более полно, чем для внутренних, на долю которых приходится до 60% всех изнашивающихся цилиндрических поверхностей. Сложности с упрочнением внутренних цилиндрических поверхностей связаны, главным образом, с их труднодоступностью для обработки.
В соединениях деталей машин внутренние цилиндрические поверхности могут выступать как посадочные либо как сопрягаемые поверхности, при этом последние чаще изнашиваются при эксплуатации Существующие способы их упрочнения не лишены недостатков, существенно ограничивающих область применения того или иного способа Перспективным способом упрочнения, в значительной мере лишённым многих недостатков, является микродуговое оксидирование (МДО) Покрытия, сформированные МДО, имеют высокие твёрдость, износостойкость и адгезию с материалом основы, однако при граничном трении и взаимодействии без смазочного материала проявляются их повышенные фрикционные свойства При эксплуатации это часто приводит к тому, что деталь с покрытием вызывает повышенный износ сопрягаемой с ней детали при их взаимодействии, за счёт чего происходит снижение износостойкости соединения в целом
Улучшение фрикционных свойств покрытий в условиях ограниченной смазки возможно за счёт нанесения на их поверхность слоев технически чистой меди, которые при трении будут выступать в качестве твёрдой смазки Вместе с тем, в литературе практически отсутствуют технологические рекомендации по нанесению медного слоя на поверхность покрытия, сформированного МДО Следовательно, разработка такой технологии является важной и актуальной задачей, решение которой позволит существенно повысить износостойкость детЯЛЕжщщДОд^,, '""—)
] БИБЛИОТЕКА */
Цель работы. Повышение износостойкости деталей машин за счёт применения комбинированной технологии МДО и нанесения медного слоя на сопрягаемую внутреннюю цилиндрическую поверхность детали
Задачи исследования:
-
Оценить возможность фрикционно-механического нанесения медного слоя на поверхность покрытия, сформированного МДО, и разработать технологию его нанесения
-
Исследовать влияние режимов фрикционно-механического нанесения медного слоя на его толщину и шероховатость
-
Определить прочность сцепления медного слоя с поверхностью покрытия, сформированного МДО
4. Оценить нагрузочную способность, тепловую нагруженность и износостойкость соединений, содержащих детали, сопрягаемые внутренние цилиндрические поверхности которых имеют покрытия, сформированные МДО, с нанесённым медным слоем
5 Разработать комбинированную технологию МДО с последующим нанесением медного слоя, позволяющую повысить износостойкость сопрягаемых внутренних цилиндрических поверхностей деталей машин Апробировать детали в условиях эксплуатации.
6. Определить экономическую эффективность разработанной технологии.
Автор защищает:
1 Разработанную комбинированную технологию МДО и нанесения медного слоя, обеспечивающую повышение износостойкости в 3,8. 4,0 раза, и результаты её апробации
-
Результаты теоретического и экспериментальных исследований влияния режимов фрикционно-механического нанесения медного слоя на производительность процесса, а также толщину и шероховатость медного слоя.
-
Результаты экспериментальных исследований изменения эксплуатационных свойств: нагрузочной способности, тепловой нагруженности и износостойкости соединений, содержащих детали, сопрягаемые внутренние цилиндрические поверхности которых имеют покрытия, сформированные МДО, с нанесённым медным слоем
Научная новизна:
1 Показано, что медный слой на поверхность покрытия, сформированного МДО, наиболее рационально наносить фрикционно-механическим способом при контактном давлении 15 МПа и скорости скольжения 0,5 м/с, используя в качестве контртела натирающую пластину из технически чистой меди, а в качестве смазочного материала - технический глицерин Толщина пластины должна составлять 0,05. 0,10 мм, так как при этом будет обеспечена максимальная толщина наносимого медного слоя
2. Поверхности, имеющие покрытия, сформированные МДО, с нанесённым медным слоем, имеют в 3,8...4,0 раза более высокую износостойкость по сравнению с поверхностями, обработанными по традиционной технологии.
Практическая ценность работы заключается в разработке комбинированной технологии МДО и нанесения медного слоя на рабочие поверхности деталей машин. Технология апробирована на примере восстановления посадочных отверстий опор граблин жаток для уборки трав кормоуборочных комбайнов КСК-100 и КПКУ-75.
Методы исследований базируются на фундаментальных положениях технологии машиностроения и теории теплопередачи. Планирование и обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась с использованием методов статистического и регрессионного анализа. Адекватность разработанных теоретических положений подтверждена результатами экспериментальных исследований и эксплуатационных испытаний.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Научные проблемы и перспективы развития, ремонта, обслуживания машин и восстановления деталей» (Москва, 2003г.); на международной научно-технической конференции «Ресурсосбережение XXI век» (Санкт-Петербург, 2005г.); на 2-й международной научно-технической конференции «Надёжность и ремонт машин» (Гагра, 2005г.), а также на внутривузовских научных конференциях профессорско-преподавательского состава (Орёл, 2003-2005 г.г.).
Практическая реализация. Разработанная комбинированная технология МДО с последующим нанесением медного слоя принята к внедрению на машинно-технологической станции ОАО «Агрофирма-Мценская» Орловской области и ООО «ПаРом» (г. Орёл).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и общих выводов. Работа изложена на 128 страницах основного текста, содержит 17 таблиц, 38 рисунков, список литературы из 166 наименований и 7 приложений.
