Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования
1.1 .Причины нарушения работоспособности гидравлических распределителей
1.2.Способы восстановления соединений «золотник-корпус» гидравлических распределителей
1.3.Реализация процесса электроискровой наплавки
1.4. Технологические параметры процесса и свойства поверхностей, полученных методом электроискровой обработки
1.4.1 .Электрические режимы установок и время обработки поверхностей
1.4.2.Выбор материала электрода
1.4.3.Толщина покрытия
1.4.4.Равномерность слоя покрытия
1.4.5.Физико-механические свойства покрытия
1.5 Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. Теоретические предпосылки к экспериментальным исследованиям
2. 1 .Обоснование толщины слоя металлопокрытия 43
2.2. Условия взаимодействия рабочих поверхностей узла трения «золотник - корпус» гидрораспределителя и пути повышения его триб технических свойств 50
2.3.Основные теоретические зависимости процесса электроискровой наплавки различных материалов на рабочие поверхности чугунных деталей 57
2.4.Толщина покрытия и выбор режимов электроискровой наплавки 66
ГЛАВА 3. Программа и методики экспериментальных исследований
3.1 .Программа исследований
3.2. Мето дика исследования эксплуатационных износов и дефектов деталей соединения «золотник-корпус» гидрораспределителей
3.3.Методика выбора режимов работы установки и времени наплавки поясков при восстановлении корпусов гидрораспределителей
3.4. Мето дика металлографических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки
3.5.Мето дика микрогеометрических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки
3.6.Мето дика исследования триботехнических свойств покрытий,
полученных методом электроискровой наплавки, применительно к восстановлению корпусов гидрораспределителей
3.7.Мето дика стендовых и эксплуатационных испытаний восстановленных гидрораспределителей
ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований
4.1.Результаты исследования дефектов и износов деталей соединения «золотник-корпус» гидрораспределителей { Экспериментальная оценка скорости и коэффициентов для расчета толщины наплавки 107
4.3. Результаты выбора рабочих материалов, режимов работы установки и времени наплавки поясков при восстановлении чугунных корпусов гидрораспределителей 110
4.4.Результаты металлографических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки 116
4.5.Результаты микрогеометрических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки 125
4 6.Результаты оценки триботехнических свойств покрытий, полученных методом электроискровой наплавки 128
4.7.Результаты стендовых и эксплуатационных испытаний восстановленных гидрораспределителей 138
ГЛАВА 5. Разработка технологического процесса восстановления отверстий в корпусах гидрораспределителей и оценка его экономической эффективности
5. 1 .Разработка технологического процесса восстановления отверстий в корпусах гидрораспределителей электроискровой наплавкой 140
5.2.Расчет экономической эффективности разработанного технологического процесса 147
Общие выводы 152
Список литературы
- Технологические параметры процесса и свойства поверхностей, полученных методом электроискровой обработки
- Условия взаимодействия рабочих поверхностей узла трения «золотник - корпус» гидрораспределителя и пути повышения его триб технических свойств
- Мето дика исследования эксплуатационных износов и дефектов деталей соединения «золотник-корпус» гидрораспределителей
- Результаты выбора рабочих материалов, режимов работы установки и времени наплавки поясков при восстановлении чугунных корпусов гидрораспределителей
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время большое внимание уделяется іспользованию в народном хозяйстве вторичных материальных ресурсов, по-кольку их максимальное вовлечение в народнохозяйственный оборот является іеотьемлемой частью работы по экономии средств.
В современной сельскохозяйственной технике широко используются шличные гидравлические устройства. Одним из наиболее сложных и ответст-;енных агрегатов в гидросистеме является гидрораспределитель. От надежного его работы зависит производительность гидроагрегата. Известно, что ре-урс гидрораспределителя в условиях эксплуатации значительно ниже норма-ивного. Это объясняется, в основном, низкой износостойкостью прецизионной іарьі «золотник-корпус».
В связи с этим поиск новых не стандартных технологических решений «^становления и повышения износостойкости вышеуказанного соединения, за :чег улучшения физико-механических свойств рабочих поверхностей, с ис-юльзованием высокотехнологичного и экологически безопасного оборудова-1ия. является актуальной задачей.
Цель исследования - повышение долговечности отремонтированных парораспределителей путем разработки эффективной технологии воссганов-іения корпусов методом электроискровой наплавки (ЭИН).
Объект исследования - изношенные и восстановленные корпуса гид-юраспределителей Р75-В-024В и Р80-23.20.024 гидросистем тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных и других машин. Научная новизна работы: получены распределения износов, эллипсности и конусности поясков отверстий корпусов гидрораспределителей;
теоретически и экспериментально обоснована возможность восстановления изношенных отверстий чугунных корпусов гидрораспределителей ЭИН, обеспечивающая исходный зазор соединения «золотник -корпус» и повышение его долговечности;
установлена зависимость толщины покрытия от электрических режимов генераторов импульса тока, наплавочного электрода и электромеханических характеристик вибраторов;
обоснована связь между качеством покрытия и временем ЭИН при максимальной производительности процесса;
определены триботехнические характеристики соединения «золотник - корпус», изношенное отверстие корпуса которого, восстановлено методом ЭИН;
Практическая значимость работы заключается в разработке новой технологии восстановления изношенных отверстий чугунных корпусов гидро-мспределителей методом ЭИН.
Реализация результатов исследования. Результаты исследований внесены на \0 «Вельский РМЗ» Архангельской области и специализированном /частке по ремонту гидроаппаратуры тракторов и автомобилей Краснослобод-жого РТП республики Мордовия, переданы в виде отчетов во ВНИИТУВИД <Ремдеталь», а так же используются в учебном курсе на кафедре «Технический
сервис машин» ИМЭ Мордовского государственного университета.
Апробация. Основные положения и результаты работы были доложень на Международных Огаревских чтениях Мордовского госуниверсигета (г. Са ранск, 1998, 1999 г.г.), на конференциях профессорско-преподавательского со става ИМЭ Мордовского госуниверситета (г. Саранск, 1998, 1999 г.г.),иа науч но-практической конференции «Состояние и перспективы восстановления, \н рочнения и изготовления деталей» (г. Москва, 1999г.), а так же на веероссин ской научно-технической конференции «Организационные, философские і технические проблемы современных машиностроительных производств» (г. Ру заевка, 2000 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликова но 12 печатных работ, в том числе 3 научно-исследовательских отчета, про шедших государственную регистрацию.
Работа выполнена на кафедре «Технического сервиса машин» Инсги тута механики и энергетики Мордовского государственного университета име ни Н.П.Огарева и во Всероссийском научно-исследовательском институте тех пологий упрочнения, восстановления и изготовления деталей ВНИИТУВИ/ «Ремдеталь» в соответствии с научно-технической программой РАСХ, по темі 5.99.08.11/12.05.11, № гос. per. 01.9.90007044.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяп глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена и; 239 страницах машинописного текста, включает 38 рисунков и 14 таблиц.
Технологические параметры процесса и свойства поверхностей, полученных методом электроискровой обработки
Необходимо также отметить, что для изготовления прецизионных пар применяют высокосортные конструкционные материалы - золотник гидрораспределителя изготавливают из стали 15Х (цементация, закалка ТВЧ до HRC 56...63), корпус из серого чугуна марки СЧ21 ГОСТ 1412-79 твердостью 170...205 НВ [10] и высокие технологии с применением дорогостоящего металлорежущего оборудования и специальной оснастки, высокоточного контрольного и мерительного инструмента. Все это говорит о том, что технологический процесс производства золотниковых пар является дорогостоящим. Поэтому, развитие исследований надежности этих элементов, а также восстановление работоспособности путем применения современных технологий восстановления имеет важное значение.
На надежность гидравлических систем влияют [9]: совершенство конструкции гидроагрегатов, технологические факторы (качество изготовления), режим эксплуатации, рабочие жидкости, способы защиты и очистки рабочей жидкости от загрязнения, качество технического обслуживания, ремонта и хранения гидроагрегатов и др.
Конструкционные отказы обусловлены ошибками, допущенными при проектировании, нарушениями требований ГОСТ, занижением запасов прочности, ошибками в разработке принципиальных схем и конструкций устройств. Так, например, золотниковая пара имеет конструктивный недостаток [11], в результате которого при установке золотника в положение «подъем» шестой его поясок выходит из корпуса. Это приводит к перекосу золотника в отверстии и ускоряет износ деталей.
Производственные отказы вызываются нарушением технологии изготовления, не соблюдением требований конструкторской документации при изготовлении, применением некондиционных материалов и комплектующих элементов, недостаточным контролем качества в процессе производства.
Анализ конструкторской и технологической документации показал, что самое сложное, точное и наиболее трудоемкое при изготовлении соеди 12 нение, определяющее долговечность работы гидрораспределителя - золотниковая пара. Допуск на диаметр отверстия корпуса и золотника гидрораспределителя типа Р-75-В составляет 0,004 мм при сохранении геометрических параметров (конусообразности, овальности, соосности) [12].
Конструктивные особенности отверстия корпуса под золотник: большое отношение длины к диаметру (105/25 4); прерывистый характер (в виде поясков) отверстия по длине, все это создает определенные трудности при изготовлении и восстановлении прецизионных деталей. Диаметры отверстий корпуса и золотников обрабатывают с технологическим допуском 0,08 мм с последующей разбивкой на 20 размерных групп при внутригрупповом допуске 0,004 мм. Большое число размерных групп усложняет организацию комплектовки и сборки на заводе-изготовителе и затрудняет последующий ремонт гидрораспределителей.
Конструкционные и производственные отказы, как правило, выявляются в начальный период эксплуатации. Они могут быть выявлены также в процессе приработочных испытаний в заводских условиях.
Эксплуатационные отказы являются следствием нарушений условий работы, на которые рассчитан данный привод, не соблюдения оговоренных в технической документации правил эксплуатации, низкой квалификации обслуживающего персонала, естественного старения и изнашивания [13].
Загрязнение рабочей жидкости - одна из основных причин, снижающих такие важные качественные показатели гидроприводов, как ресурс, безотказность, а так же точность оценки их технического состояния. Не менее 60 % отказов гидропривода отечественных тракторов и сельхозмашин прямо или косвенно связано с загрязнением рабочих жидкостей из-за неудовлетворительного их хранения, транспортирования и заправки [8].
Так, если загрязнение минеральных масел при их производстве составляет 2-4% от уровня загрязненности в процессе эксплуатации, то загрязненность нефтепродукта при транспортировке от завода изготовителя до нефтебазы увеличивается до 14%, а в процессе хранения на нефтебазе - до 21% [2]. Загрязненность рабочей жидкости, заправляемой в емкость тракторов с учетом грязеемкости фильтрующего элемента, должна быть не выше 50 г/т, т.е. соответствовать ГОСТу 10577-63 [14].
Ресурс гидрораспределителей в лабораторных условиях значительно превосходит нормативную цифру 6000 моточасов. Ресурс же гидрораспределителей в эксплуатационных условиях, где загрязненность рабочей жидкости на один-два порядка выше, не может достичь 3000 моточасов [2].
Исследованиями установлено, что загрязнение отечественных тракторных приводов в 4 раза выше зарубежных. Это связано, в частности, с недостаточно высокой эффективностью систем фильтрации и защиты гидропривода от загрязнений. Так, например, в общей стоимости гидропривода отечественных тракторов затраты на фильтры не превышают 1 %, в то время, как в Японии -2,2%, ФРГ - 6,3%, Франции - 2,6%, Англии - 3,7%, а в США -4,3% [4, 8].
Надежная работа распределителей обеспечивается своевременным устранением неисправностей при техническом обслуживании. Известно, что из-за неисправностей распределителей типа Р75 и Р150, вызванных главным образом внутренними и внешними утечками рабочей жидкости происходят 23-42% всех отказов гидросистем тракторов и сельхозмашин [2].
Для определения способа восстановления основных деталей гидрораспределителя необходимо проанализировать условия их работы и определить основные причины, вызывающие нарушение работоспособности.
Условия взаимодействия рабочих поверхностей узла трения «золотник - корпус» гидрораспределителя и пути повышения его триб технических свойств
Для большинства изношенных деталей машин, в настоящее время, существуют различные способы их восстановления. При выборе способа восстановления, обеспечивающего заданную точность, необходимо учитывать те условия (тип производства, наличие и величина ремфонда и др.) в которых данный способ применяется.
Как было отмечено выше, наиболее распространенным способом восстановления работоспособности соединения «золотник - корпус» является перекомплектовка. На рис.2.1. представлены функции плотности распределения диаметров золотника и отверстия корпуса после выведения следов износа І исправления геометрической формы. Анализ данных зависимостей позволяет установить количество деталей, которые можно восстановить перекомплектовкой, без нанесения поверхностного слоя. Из рисунка видно, что 91% (отрезок а-Ь) отверстий корпуса распределителей, поступивших на ремонт, можно считать годными, так как их размеры лежат в поле допуска на изготовление. У золотников же износ значителен, 30,5% (отрезок а-с) их имеют размеры, выходящие за пределы поля допуска на изготовление. Количество золотников, величина которых находится в поле допуска, составляет 91%, что в 1,3 раза больше количества сопрягаемых отверстий. Это говорит о несоответствии физико-химических свойств деталей данного соединения.
По техническим требованиям [10] зазор между золотником и отверстием в корпусе должен быть в пределах 0,008-0,016 мм. Из графика видно, что для 14,5%о годных золотников (отрезок c-d) нельзя подобрать отверстий, обеспечивающих технологический зазор, и для 19% годных корпусов (отре 44 зок e-b) также нельзя подобрать золотники, обеспечивающие технологиче - ский зазор в соединении. Остальные 55% (d-f) и 64,5% (отрезок g-e) годных золотников и корпусов, соответственно, тоже не могут быть использованы все путем перекомплектации.
Кривые функций распределения наглядно показывают, что на участках идентичных размерных групп они имеют различный наклон. Это говорит о том, что и количество деталей для комплектования в данной размерной группе различно. Например, для 7 размерной группы (25,024-25,028мм.) отверстия корпуса гидрораспределителя имеем 4,5% (отрезок i-h) отверстий, а золотников 5,5%) (отрезок j-k). Следовательно, внутри этой размерной группы 1% золотников нечем будет комплектовать. Или для 13 размерной группы (25,048-25,052мм.) отверстий корпуса гидрораспределителя имеем 6% (отрезок m-n), а золотников 1% (отрезок о-р), следовательно, внутри этой размерной группы, наоборот, 5% отверстий нечем будет комплектовать.
В целом из 69,5% золотников и 91 % корпусов, размеры которых находятся в поле допуска на изготовление, можно скомплектовать 34% соединений или около 20 золотниковых пар из 60 исследуемых. Тогда остальные детали соединения должны выбраковываться или восстанавливаться нанесением слоя металлопокрытия.
Толщина слоя должна компенсировать не только суммарный линейный износ золотника и отверстия, но и припуск на выведение следов износа деталей соединения «золотник - корпус», плюс припуск на обработку восстановленной поверхности, с целью уменьшения шероховатости. Таким образом, слой металлопокрытия определяется по зависимости: где Бктах, Dsrnjn - соответственно максимальное значение диаметра отверстия корпуса и минимальное значение диаметра золотника, мкм; 8Т - средний конструктивно-технологический зазор, мкм max min Smax, Smjn - максимальный и минимальный зазоры в соединении новых деталей, мкм; 2ZK5, 2Z35 - соответственно припуски на выведение следов износа отверстия корпуса и золотника, принимаем на 30% больше максимальной погрешности геометрической формы [9], мкм 2ZK = 8 max к + 8 max к 0,3; 2Z35 = 8max3 + 8max3 0,3; где SmaxK, 8max3 - соответственно максимальное отклонение геометрической формы отверстия корпуса и золотника, мкм.
В целях уменьшения шероховатости восстановленного отверстия и обеспечения технологического зазора принимаем минимальный диаметральный припуск на обработку отверстия корпуса (2ZKp) равным 20-25мкм.
Для определения величины слоя металлопокрытия сопоставим схемы изношенных деталей при обезличенном (рис.2.2.а,б.) и необезличенном (рі :с.2.2.Б;ї\) ремонтах.
При обезличенном ремонте в формулу (2.1.) подставляются значения максі :альных износов золотника и корпуса из всей статистически исследуемой партии соединений (рис.2.1.), припуски на выведение следов износа и исправление геометрической формы золотника и корпуса также определяются по максимальному значению из всей статистически исследуемой партии соединений, т.е. ASrT + 2ZKS + 2Z3x + 2ZKn hCT=— - P-, (2.2.) где ASCT - зазор без учета нормативных требований, статистически исследуе-мой партии соединений, мкм дс _ rw — ТЪ - ч ст -тахет штшСТ т» где DKmax , D3min - соответственно максимальное значение диаметра отверстия корпуса и минимальное значение диаметра золотника статистически исследуемой партии соединений, мкм; 2ZK5CT, 2Z35CT - соответственно припуски на выведение следов износа отверстия корпуса и золотника статистически исследуемой партии сопряжений, принимаем на 30% больше максимальной погрешности геометрической формы [9], мкм
Мето дика исследования эксплуатационных износов и дефектов деталей соединения «золотник-корпус» гидрораспределителей
Перед нанесением слоя образцы трижды взвешивались на весах ВЛР 200 г и измерялись микрокатором. Цена деления индикаторной головки 5 мкм. После нанесения слоя образцы также трижды взвешивались и измерялись. Кроме того, они подвергались внешнему осмотру, при этом определяли качество сформированного слоя и наличие в нем дефектов с использованием лупы пятикратного увеличения. Каждый эксперимент повторяли три раза. На основании полученных результатов построены графики изменения толщины и массы от времени обработки (см. приложение 2).
Методика металлографических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки
Для металлографических исследований нанесенного слоя, были изготовлены микрошлифы по стандартной методике в соответствии с ГОСТ 2789-73 [100]. Образцы травили в 4% водном растворе азотной кислоты в течение 5...7 с. После этого их промывали проточной водой и просушивали.
Испытания на микротвердость проводили с помощью микротвердомера ПМТ-3 квадратной алмазной пирамидкой с углом при вершине 136. Нагрузка на индентор составляла 1,0 Н. При проведении испытаний измеряли диагональ отпечатков и определяли микротвердость по табличным данным, приведенным в паспорте прибора, или по формуле: а - угол при вершине алмазной пирамидки; d диагональ отпечатка, мкм.
Измерение микротвердости покрытия производили через 10 мкм. Между центрами отпечатков вдоль зоны соединения и от поверхности вглубь основы металла, что позволило определить границы трех различных по микротвердости зон покрытия. Значение микротвердости определялось по результатам усреднения 10... 15 замеров. Оценку сплошности и плотности, полученных ЭИЛ, осуществляли с помощью микроскопа МИМ-8. При оценке сплошности покрытия определяли протяженность зоны соединения покрытия с основным металлом и общую протяженность исследуемого участка. Сплошность покрытия определи по формуле, %: Спл=-Ь -100, (3.8.) общ где L3C - суммарная протяженность зон соединения покрытия с основным металлом, мм; Ь0бщ - протяженность исследуемого участка образца, мм. При оценке плотности покрытия определяли количество пор, их величину и общую занимаемую площадь. Плотность покрытия рассчитывали по формуле, %: Рпл = Р1Щ"Гп-100. (3.90 - общ. где F„0p. - суммарная площадь пор в исследуемом участке покрытия, мм; Робщ. - площадь исследуемого участка покрытия, мм.
Методика микрогеометрических исследований покрытий, полученных методом электроискровой наплавки
В качестве образцов были приняты золотники и отверстия новых гидрораспределителей, отверстия корпусов обработанных методом ЭИН и обработанных методом ЭИН с последующей доводкой чугунным притиром.
ЭИН проводили на модернизированной установке «Элитрон 22БМ» на пятом энергетическом режиме с энергией разряда 1,66 Дж, частотой подачи импульсов 200 Гц. Исследование микрогеометрических характеристик образцов осуществляли профилографированием поверхности на профилографе профилометре «Talysurf-4» английской фирмы «Taylor-Hobson» (рис.3.7.). Комплекс английской фирмы «Taylor-Hobson» для исследования микрогеометрических характеристик поверхностей
Обработку профилограмм и вычисление характеристик шероховатости поверхности образцов проводили согласно ГОСТ 2789-73.
Профиль шероховатости реальной поверхности, как правило, является случайным, и все характеристики, определяемые по профилограммам конечной длины, также испытывают случайные вариации. Поэтому для получения устойчивых значений этих характеристик использовались их математические ожидания, оцениваемые как средние некоторого числа измерений. Число участков профилограммы, длина каждого из которых равна базовой, при определении всех характеристик принимали не менее пяти [101].
Среднюю линию проводили параллельно общему направлению профиля в пределах базовой длины исходя из того, что она должна делить профиль таким образом, чтобы площади по обеим сторонам от нее до линии профиля были равны.
Оценку микрогеометрии проводили по следующим характеристикам:
1. Ra - математическое ожидание среднего арифметического отклонения профиля в пределах базовой длины всех исследуемых участков, мкм.
2. Rp - математическое ожидание расстояния между линией выступов и средней линией - определяется как среднее арифметическое всех исследуемых участков профилограммы, мкм. Линия выступов проводится параллельно средней линии через вершину максимального выступа. к где Rpi - сумма отдельных замеров Rpj, мкм; i=l Полученное таким образом значение Rp откладывается на каждом участке от средней линии. На этом расстоянии проводится линия, от которой в дальнейшем производится отсчет сближения.
3. Rmax - математическое ожидание максимальной высоты профиля, мкм - определяется аналогично Rp , т.е. на каждом участке замеряется Rmaxj - расстояние между линией выступов и линией впадин, мкм, и находится их среднее арифметическое: где Hj max - высота пяти наибольших выступов профиля, мкм; Hj mm - глубина пяти наибольших впадин профиля, мкм.
Результаты выбора рабочих материалов, режимов работы установки и времени наплавки поясков при восстановлении чугунных корпусов гидрораспределителей
Исходными материалами при проведении исследований служили образцы из чугуна СЧ21 с нанесенным слоем металлопокрытия из меди - Ml, бронз -Бр.ОЦС 5-5-5; Бр.ОФ 10-1 и сталей У10; Ст.З; 65Г; СВ08Г2С.
Металлографические исследования зоны соединения образцов показали, что дефекты типа пор и трещин в зоне соединения покрытия с основным металлом отсутствуют. Для всех сочетаний соединяемых материалов имеет место явно выраженная (четкая) граница раздела между покрытием и основным металлом. На рис.4.9. представлены фотографии микроструктуры зоны соединения образцов (с увеличением в хЮО и 300 раз) некоторых исследуемых материалов. Видно также, что образование общих зёрен (для сочетаний металлов с близким химическим составом) или каких-либо новых фаз (для разнородных сочетаний металлов или металлов с существенно отличающимися по своему химическому составу) в зоне соединения не наблюдается.
Микроструктура зоны соединения образцов полученных ЭИН (с увеличением в х100 и хЗОО раз) Формирование соединения в этом случае осуществляется в результате взаимодействия соединяемых связей и релаксации упругого поля искажений в той степени, которая необходима для сохранения образовавшихся связей. Исследования показали, что нанесенный слой состоит из окислов и фрагментов застывшего металла (первый слой), затем нетравящегося белого слоя (второй слой) и термодиффузионной зоны - подслоя (третий слой), Толщина первого слоя покрытия составляет от 3 до 10 мкм, второго слоя от 50 до 70 мкм, третьего 30 - 40 мкм.
Структура белого слоя, для сочетаний соединяемых металлов с близким химическим составом СЧ21+У10; СВ08Г2С; Ст.З; 65Г, представляет собой, либо легированный аустенит с высокой микротвердостью Нц=3000...6400 Н/мм , либо бесструктурный (безигольчатый) мартенсит с микротвёрдостью Н =5400...9000 Н/мм , либо легированный аустенит + бесструктурный мартенсит. Структура нетравящегося белого слоя, полученного при ЭИН разнородных материалов СЧ21+Бр.ОЦС 5-5-5; Бр.ОФ 10-1, представляет собой твёрдый раствор легирующих или карбидообразующих элементов, входящих в состав электродного материала, с железом, обогащенным углеродом.
Результаты металлографических исследований и анализа структуры покрытий, полученных ЭИН, в достаточной мере коррелируют с данными, изложенными в работах [106,107]. В частности, автор [107] отмечает, что при наплавке многих высоколегированных сталей на низко- и среднеуглероди-стые стали в переходной зоне от наплавленного металла к основному образуется бесструктурная узкая нетравящаяся полоса, которая имеет мелкозернистую структуру, содержит железо, переходящее из основного металла, и должна, судя по микротвердости Н = 5000.... 10000 Н/мм , представлять собой нетравящийся мартенсит или твердые растворы из легирующих элементов, входящих в состав наплавляемого сплава, с железом, образующиеся в результате резкого охлаждения.
Основным элементом, формирующим строение и свойства нетравя-щейся светлой полосы, является углерод [106], в результате диффузии которого происходит его перемещение из наплавленного металла в основной или из основного в наплавленный, причем направление диффузии зависит от разницы содержания углерода в этих металлах. При этом, увеличение содержания углерода в наплавленном слое уменьшает диффузию карбидообразующих элементов в основной металл. Автор [106] также отмечает, что науглероживание малоуглеродистого металла происходит в твердом состоянии при температуре Асз, а степень науглероживания определяется не только разницей содержания углерода в наплавленном и основном металлах, но и наличием в наплавленном металле карбидообразующих элементов и условиями осуществления процесса получения покрытий.
Основной металл из чугуна СЧ21 как в исходном состоянии, так и после обработки ЭИН имеет структуру перлита с пластинчатым графитом (см. 120 рис.4.9.). Отбеливание чугуна в близи зоны контактирования с покрытием отсутствует.
Результаты исследований микротвердости покрытий, полученных ЭИН, представлены в табл. 4.6. Здесь же, для сравнения, приведены справочные данные по микротвердости материалов электродов в исходном состоянии. Видно, что все покрытия имеют высокую микротвердость, а также, что микротвердость покрытий на всей протяжённости вдоль зоны соединения, практически не изменяется, что свидетельствует о достаточно высокой стабильности их структуры. Микротвердость покрытия вглубь зоны соединения снижается. Значение микротвердости первого слоя (3-10 мкм), который должен сошлифовываться, измерить не удалось, так как при измерении он разрушается.
Наибольшую микротвердость Н = 6820....7590 Н/мм имеет покрытие, полученное при ЭИН чугуна СЧ21 сталью У10. Покрытия из стали 3, 65Г, сварочной проволоки СВ08Г2С и меди Ml имеют, практически, одина-ковую микротвердость Н =4000....7600 Н/мм, что заслуживает особого внимания при выборе материалов для нанесения износостойких покрытий с помощью ЭИН. При этом следует учитывать мнение автора [108], который отмечает, что слои состоящие в основном из легированного аустенита или бесструктурного мартенсита, снижают свою твердость при Т=300-400 С в отличие от слоев, структура которых содержит карбиды. Микротвердость покрытия из меди Ml составляет H„ = 4200....5250 Н/мм , что, приблизительно, соответствует микротвердости стали 45 после термообработки HRC 45... 50 и на порядок выше микротвердости меди МІ в исходном состоянии.
Следует отметить, что при длительной обработке чугуна электродом из меди (рис.4.10.), поверхность чугуна все больше обогащается медью, которая на микрошлифах приобретает «серый» цвет (линия а-б). Под «серым» слоем образуется «белый» слой с микротвердостью «б-в» и толщиной «в-г» и термодиффузионной зоной «д-е-ж».
