Введение к работе
Актуальность работы. Землеройные и горнодобыващие машины и оборудование часто выходят из строя из-за интенсивного абразизно--ударного изнзыавания деталей и узлоь, особешіо в условиях сурового климата Севера и Сиблрз. Аналогичные проблемы возникает и при эксплуатации почвообрабативакцей и сельскохозяйственной техники.
Поэтому позкпенле работоспособности деталей и узлов указанного оборудования является езенєйшєй научно-технической задачей.
Не менее важной задачей является также увеличение сроков слуя-бы трубопрессового инструмента, работающего з условлях износа при высоких температурах.
Все эти вопросы мояно объединить в одну проблему, решаемую путем упрочнения поверхностей деталей этих машин и оборудования специальными методами. Одним пз самых эффективных способоз повышения долговечности быстроизнашивающиеся деталей является упрочнение их рабочих поверхностей путем нанесения износостойкой наплавки.
Наиболее высоких параметров свойств износостойких наплавок удается достигнуть в случае применения в качестве упрочняющей компоненты порошковых материалов, полученных по технологап, использующей процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СЕС). Однако механизм и закономерности такого упрочнения в настоя-цее время еце недостаточно изучены, что затрудняет поиск оптимальных вариантов выбора материалов и технологии наплавка.
Наиболее эффективным методом изучения форл присутствия элемен-. тов, входящих в состав различных материалов, в том числе износостойких наплавок, является рентгеноспектральний микроанализ (РСМД). Однако применение этого метода как к указанным матеріалам, так л ко многим другим требует проведения специальных методических исследований и разработок, которые позволят обеспечить достоверность получаемой информации.
Цель работы состоит
- в получении зависимостей состава фаз в наплавленном металле от состава и структуры исходных материалов, используемых при раз-
_ 4 -
личных методах наплавки износостойких покрытий;
- в разработке пакета методик количественного PCltA гетерофаз-
ных СВС-материалов и износостойких наплавок, обеспечивавших наиболь
шую точность и надежность получаемое информации. Это позволит найти
оптимальные условия получения высоких параметров износостойкости
исследуемых материалов.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить сле-дувдие задачи:
- в методической части:
-
подготовка образцов исходных СВС-материалов и износостойких наплавок для проведения РСМД;
-
с помощь» модельных образцов, изготовленных методом порошковое металлургии, оценить величину ошибок, возникающих при проведении количественного РСМД состава фаз различного размера в наплавленном металле;
-
разработать пакет программ количественного РСМД состава матрицы и фаз разного размера при различном их содержании в наплавленном металле;
- в прикладкой части:
-
методом РСМД провести исследования состава микрообъемов наплавленных материалов (всех фаз, присутствующих в износостойкой наплавке);
-
на основании проведенных исследований установить закономерности изменения состава и сформулировать механизм образования упрочняющих фаз износостойких наплавок, полученных с использованием СВС-материалов, в зависимости от способа их получения. Это позволит уточнить состав и структуру износостойкого наплавленного металла, я на основании этого оптимизировать (совместно с разработчиками) составы наплавочных материалов для нанесения износостойких покрытий.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработана оригинальная методика получения модельных образ
цов системы Fe-Ж с фиксированным содержанием карбидной фазы спо-
собом порошковой металлургии, исклячапцая влияние диффузионных процессов на изменение состава исходных компонентов;
для двух типов микроанализаторов различной конструкции с помощью изготовленных модельных образцов системы Fe-TiL при различном содержании карбидной фазы определены систематические погрешности, , возкикаэдие при проведении количественного РСШ как материала матрицы, так и карбидной фазы;
разработан пакет программ проведения количественного РСМД матрицы и упрочнялдих фаз гетерофазных износостойких материалов;
найдены закономерности изменения состава и предложен механизм образования упрочшахаос фаз в износостойких гетерофазных наплавках иэнаппващихся деталей в зависимости от особенностей состава и структуры исходных СВС-материалов, а также от способа получения износостойких наплавленных материалов. При этом показано значение защитной оболочки вокруг карбидных частиц исходных СБС-материалов и ее роль
в процессе перехода карбидных частиц из электродного покрытия (или шихты порошковой проволоки, флюса) в наплавленный металл. Практическая ценность и реализация работы.
1. Комплекс разработанных методик мпкрозондовых исследовании
материалов гетерофазных износостойких наплавок используется при ра
боте на приборе "КАЖБАКС-!1Кг01Ш" в лаборатории рентгеновского
анализа отдела физико-химических исследований металлов НПО ЦЖМТМАШ
а успешно применен в процессе разработки наплавочных материалов (электродов, порошкових проволок, флюсов), содеркащих упрочнякхцув фазу
для детального изучения состава и структуры износостойких наплавок. В дальне.ішем эти методики могут быть использо-заны для исследования практически любого гетерофаэного материала.
-
Га эра б ота нны;': пакет программ проведения количественного FCI.U гетерофазных материалов внедрен в аналитической лаборатории института "Г.ШАДЛАЗЗОЛОТО".
-
На основании проведенных исследований совместно с разработ— гаками наплавочных материалов оптимизированы состав покрытия элект-
родов, шихты порошковой проволоки и состав керамического флюса, которые нашли применение на предприятиях страны. Получен значительный экономический эффект от внедрения этих материалов.
Апробация работы и публикации.
Основные положения диссертации и результаты исследований предложены и обсуждены на научно-технической конференции стран-членов СЭВ "Современное оборудование и технологические процессы для восстав новления и упрочнения деталей машин" (г.Пятигорск, 1988 г.), на научно-техническом семинаре "Ресурсосберегающие прогрессивные технологии в сварочном производстве для машиностроительного комплекса" (г.Москва, 1989 г.), на Международном совещании координационного центра по сварке по теме 29 "Исследования и разработка флюсов и проволок массового назначения для механизированной сварки новых конструкционных сталей" (Берлин, февраль 1939 г.).
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в шести печатных работах, в том числе получено одно авторское свидетельство.
Структура и объем диссертации, диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка литературных источников из 133 наименований. Работа изложена на ZZDстраницах машинописного текста, содержит 60 рисунков и 42 таблицы.
