Введение к работе
Актуальность темы. Разработка ресурсе- и энергосберегающих технологий и материалов имеет огромное значение для машиностроения. Одним из аспектов этой проблемы является повышение долговечности и работоспособности деталей и узлов, работающих в условиях трения. Введение в состав материалов износостойких добавок позволяет решить поставленную задачу. Но получение качественных изделий не возможно без определения количества и соотношения размеров применяемых компонентов порошковой смеси, тем более при исследовании электроконтактного спекания, активно реагирующего на величину электрического сопротивления исходной заготовки.
Метод электроконтактного спекания (ЭКС) начали осваивать еще в первой половине XX века, и с тех пор он привлекает к себе все большее внимание простотой, дешевизной и значительным сокращением продолжительности выдержки при высоких температурах. Различные сочетания исходных компонентов позволяют получать новые материалы, работающие в экстремальных условиях без нежелательного взаимодействия между компонентами порошковой смеси в ходе изготовления материала. Влияние электрического тока на физико-химические свойства вьпекают из самой природы металлической связи, что позволяет глубже понять фундаментальные соотношения между составом, структурой и характеристиками спеченного изделия.
Поэтому работа имеет актуальность как с практической, так и с научной точек зрения.
Цель работы - разработка физико-механических процессов формирования структуры порошковых материалов на основе меди с карбидом кремния при электроконтактном спекании.
Для осуществления цели поставлены следующие задачи:
1. Выявить особенности структуры и физико-механические характеристики электроспеченных порошковых материалов на медной основе с карбидом кремния.
О» МО 1umh>vJ^
-
Определить оптимальное соотношение размеров металлических и упрочняющих частиц, которое обеспечивает качественное электроспекание.
-
Разработать модель формирования структуры материала с упрочните-лями в процессе электроконтактного спекания.
-
Выполнить математический анализ поведения спеченного порошкового материала с остаточной пористостью 1-6 % под внешней нагрузкой.
-
Разработать устройство для электроконтактного спекания металлических порошков с упрочнителями.
Методы исследования. В процессе исследований были использованы металлографический метод, рентгеноструктурный анализ, метод измерения микротвердости, испытания на износ и гидроабразивный износ. Научная новизна.
-
Выявлены особенности структуры и определены физико-механические свойства электроспеченных порошковых материалов на медной основе с различным содержаниемкарбида кремния.
-
Установлено оптимальное сочетание размеров металлических и упрочняющих частиц для электроконтактного спекания. Металлические частицы не должны быть более 80 мкм, а упрочняющие от 'Л до Уг протяженности металлических.
-
Выполнено моделирование процесса формирования структуры спеченного материала с учетом изменения пористости и наличия оксидной поверхностной пленки на исходных частицах.
-
Установлено, что поведение спеченного материала с остаточной пористостью 1- 6 % под внешней нагрузкой адекватно упругопластичному изотропному материалу. Максимальное локальное напряжение в 2 раза превышает приложенное растягивающее напряжение, причем на удалении от поры, равном двукратному диаметру дефекта, практически сравнивается с приложенным.
Практическая ценность.
1. Результаты работы в виде рекомендаций по изготовлению втулки шатуна 01-0304 и втулки механизма газораспределения 01-0527-1 двигателя трак-
тора Т4 переданы для внедрения ЗАО «Тюменьагромаш» (акт внедрения от 12.04.04 г.). Результаты научно-исследовательской работы используются в учебном процессе в Механико-технологического институте Тюменской государственной сельскохозяйственной академии (акт внедрения от 20.05.04 г.).
-
Разработано устройство для электроконтактного спекания металлических порошков с упрочнителями, на которое получен патент РФ на полезную модель (№ 37955 от 20.05.04 г.).
-
Разработаны способ электроконтактного спекания порошковых материалов с упрочнителями и способ нанесения термического многослойного покрытия, на которые получены положительные решения на выдачу патентов на изобретения (заявка № 2003128614/02 от 23.09.03 г. и заявка № 2003128615/02 от23.09.03 г.).
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на конференции молодых ученых «Новый взгляд на проблемы в АПК» в г. ТЮМР-ни, 2002 г.; на регионально-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» в г. Тюмени, 2003 г.; на Всероссийской научной конференции «Фракталы и их приложения в науке и технике» в г. Тюмени, 2003 г.; на конференции молодых ученых «Молодые ученые в решении проблем АПК» в г. Тюмени, 2003 г.; на Международной научно-практической конференции «Научные результаты - агропромышленному производству» в г. Кургане, 2004 г.; на конференции «АПК в XXI веке: действительность и перспективы» в г. Тюмени, 2004 г.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка, приложения. Изложена на 124 страницах, содержит 20 таблиц и 38 иллюстраций.
